李蕤

摘 要：建筑冷卻塔與新風系統(tǒng)是建筑物中十分常見的部分，主要作用是降低水溫以及換氣、空氣凈化。文章中介紹了冷卻塔與新風系統(tǒng)在建筑中應用的原理、功能，并重點分析了在建筑工程中的應用，為今后建筑物的供冷與空氣凈化提供了支持。

關鍵詞：建筑冷卻塔；免費供冷；新風系統(tǒng)；空氣凈化

在建筑工程施工時，為了有效實現(xiàn)空氣凈化與供冷，安裝冷卻塔與新風系統(tǒng)十分必要。冷卻塔主要是依靠循環(huán)冷系統(tǒng)吸收熱量，并排放到大氣中，以實現(xiàn)降低水溫的作用，而新風系統(tǒng)則是在獨立空氣系統(tǒng)的基礎上，將室內(nèi)空氣導出，換入新鮮空氣，通過這兩個系統(tǒng)的運用，從而實現(xiàn)節(jié)能減排、降低能耗的作用[1]。在實際應用方面，冷卻塔可以有效縮短制冷機組的啟動時間，節(jié)約機組運行成本，所以比較適用于一年供冷時間比較長的建筑物中，例如辦公建筑以及比較大型的商場等地。新風系統(tǒng)近年來逐漸實現(xiàn)了形式上的延伸，推出排氣扇、空氣凈化器等設備，除了大型商場等公共場合可以運用之外，住宅也可以進行運用。然而在實際運用時，新風系統(tǒng)與冷卻塔經(jīng)常會受到天氣因素、建筑負荷以及系統(tǒng)供冷溫度等諸多因素的影響，對具體應用造成限制，為此，文章對建筑冷卻塔的免費供冷和新風系統(tǒng)的實際應用進行了分析。

1 建筑冷卻塔

1.1 冷卻塔原理

冷卻塔在建筑工程中進行運用，是將水作為循環(huán)冷卻劑，在其中一個系統(tǒng)內(nèi)吸收熱量，并將其排放到大氣當中，降低系統(tǒng)中水溫的設備。其中“冷”的體現(xiàn)，其實是通過水和空氣之間的流動接觸，冷熱交換之后形成蒸汽，由蒸汽揮發(fā)系統(tǒng)中的熱量，從而揮發(fā)制冷空調(diào)內(nèi)形成的余熱，以降低水溫，實現(xiàn)制冷。一般為了對冷卻塔系統(tǒng)運行的有效性進行保證，設備主要設計為桶狀，所以因此被稱為冷卻塔。一般冷卻塔供冷適合于采用風機盤管加集中新風的系統(tǒng)，且為分區(qū)兩管制或四管制的內(nèi)區(qū)風機盤管水系統(tǒng)，也可以適合于其他場合。當室外溫度即使降低到干球溫度10℃以下，不僅是內(nèi)區(qū)，外區(qū)也可能有供冷要求時，如果采用室外新風供冷尚不足以滿足要求，就需要繼續(xù)運行制冷設備提供冷源。因此，不論是全空氣系統(tǒng)還是風機盤管加集中新風系統(tǒng)，不論是內(nèi)區(qū)還是外區(qū)，只要存在供冷要求，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，都可以在一定的時段內(nèi)利用冷卻塔代替制冷設備提供低于10℃的冷水。由于這個階段的負荷（特別是新風濕負荷）減少，空氣處理機組、新風機組和風機盤管都有條件采用較高溫度的冷水來滿足供冷要求。

1.2 冷卻塔特點

（1）平穩(wěn)性。由于冷卻塔自身的外置式水輪機設計的獨特性與合理性，使其在安裝時選擇了風筒外部的位置，這也為維護帶來了便利。同時，傳統(tǒng)冷卻塔電機、減速箱與結(jié)構(gòu)一致，這也取消了傳統(tǒng)電機運行過程中出現(xiàn)的噪音，并降低設備的故障率，使得運轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)、更具安全性[2]。（2）冷效性。冷卻塔的冷卻系統(tǒng)化會受季節(jié)變化而變化，加之外置式水輪機的特殊性設計，使系統(tǒng)中的3個使風機轉(zhuǎn)速逐次遞減，在此影響下也減小了風量，保證冷卻塔氣水始終處于穩(wěn)定狀態(tài)；（3）生態(tài)性。新的冷卻塔用外置式水輪機替換了電機，極大的降低了噪音與振動，為能源的節(jié)約發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢。（4） 節(jié)能性。冷卻塔系統(tǒng)在運行的過程中主要使用循環(huán)水系統(tǒng)，將回水壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，并以外置式水輪機替換了電機驅(qū)動，使冷卻塔實現(xiàn)了能源的節(jié)約。

1.3 冷卻塔類型

冷卻塔按照用途的不同，分類也不盡相同，一般常見的主要有以下幾種：根據(jù)通風方式不同，可以分為自然通風、機械通風以及混合通風冷卻塔；根據(jù)熱水與空氣流動方向不同，可以分為逆流式、直交流式以及混流式冷卻塔；根據(jù)應用的不同，可以分為工業(yè)型與空調(diào)型冷卻塔等。

2 新風系統(tǒng)

2.1 新風系統(tǒng)原理

新風系統(tǒng)主要是通過送風與排風兩個系統(tǒng)共同構(gòu)成獨立形式的空氣處理系統(tǒng)，在安裝與應用時，一般是在密閉的室內(nèi)一側(cè)使用設備進行送風，再由另外一側(cè)的設備中排出，在室內(nèi)形成一個新風流動場，為室內(nèi)定時更換新鮮空氣[3]。針對主要的管道式和無管道式兩種系統(tǒng)，因為管道式系統(tǒng)的工程量比較大，所以適用于工業(yè)建筑或是面積較大的辦公區(qū)中，而無管道系統(tǒng)在安裝上比較簡易，所以適用于家庭住宅中。

室外溫度低于5℃或低于0℃以后，就有條件利用室外新風作為冷源。但在室外溫度低于0℃以后，如果繼續(xù)采用冷卻塔供冷，就需要采取一系列防凍措施。因此，在室外溫度較低時段，應當盡量采用比冷卻塔供冷更為經(jīng)濟簡便地利用室外新風的方式。

2.2 新風系統(tǒng)類型

按照送風形式進行分類，可以分為單向流、雙向流以及地送風系統(tǒng)；按照安裝形式進行分類，可以分為中央管道和單體新風系統(tǒng)；按照通風服務領域進行分類，可以分為全面通風和局部通風兩種系統(tǒng)；按照氣流的方向進行分類，可分為送風進和排風系統(tǒng)；按照通風作用進行分類，可分為換氣通風、排毒除塵以及熱風供暖等多種類型。

2.3 新風系統(tǒng)特點

其一，新風系統(tǒng)的運用，可以將室內(nèi)二氧化碳含量較多的空氣更換為新鮮空氣，從而保證室內(nèi)空氣的干凈度；其二，提高體內(nèi)散熱，以免因為皮膚潮濕導致的不適感；其三，一旦室內(nèi)氣溫超過室外，新風系統(tǒng)會自動降低建筑構(gòu)件溫度，提升人體舒適感。

3 建筑冷卻塔供冷應用的幾種形式

3.1 閉式冷卻塔直接供冷

閉式冷卻塔系統(tǒng)中主要包含了風機、冷卻盤管、水泵等多個元件，現(xiàn)階段在市場中的閉式冷卻塔有判官逆流式、“管排+填料”式等，在具體選擇時需要結(jié)合建筑的實際用途。閉式冷卻塔在應用時，冷卻水和空氣之間并不是直接接觸的，只是在冷卻盤管內(nèi)流動，在盤管表面噴淋水，再利用風機、鼓風機將之前表面噴淋的水蒸發(fā)，揮發(fā)熱量[4]。直接供冷系統(tǒng)主要是運用旁通管道實現(xiàn)冷水環(huán)路與冷卻水環(huán)路的連接，進而將由冷卻塔所制成的冷卻水直接輸送到空調(diào)系統(tǒng)中。這時冷卻水系統(tǒng)與冷水系統(tǒng)可以實現(xiàn)統(tǒng)一，成為低溫水系統(tǒng)。

通過閉式冷卻塔供冷的應用，能夠?qū)λ|(zhì)量進行全面保證，解決了冷卻水的處理問題。然而相較于開式冷卻塔而言，閉式冷卻塔的冷卻效率比較低，同時出口水的溫度也比較高，這也縮短了供冷時間，對節(jié)能效果無法保證。另外，因為閉式冷卻塔選用的是盤管熱交換的形式，所以如果在冬季進行應用，還需要一些其他的保暖舉措。

3.2 全過濾直接供冷

因為閉式冷卻塔在實際應用時具有節(jié)能、冷卻效率等方面的問題，為了保證冷卻塔的應用效果，開式冷卻塔也被廣泛應用于供冷系統(tǒng)中，但是在實際應用時卻涉及到水處理的問題。針對開式冷卻塔而言，因為進入到空調(diào)末端中的冷水直接和室外空氣進行接觸，為水質(zhì)污染帶來了可能性，同時也更為容易出現(xiàn)管路堵塞的問題[5]。基于此，需要在冷卻塔與管理之間放置一個過濾設備，即全過濾系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)過濾器、冷卻塔與冷卻水之間的連接，系統(tǒng)中的所有冷卻水必須經(jīng)過過濾，這一舉措合理的解決了閥門與空調(diào)末端堵塞的問題，然而過濾器中會殘留一些污染物，加大了水泵揚程。

3.3 部分過濾直接供冷

這一供冷系統(tǒng)需要在冷卻水泵與冷卻塔之間安裝小型循環(huán)水泵與聯(lián)通過濾器，相較于之前所說的全過濾系統(tǒng)，部分過濾系統(tǒng)只是針對總冷卻水流量10%以下水量進行過濾，這樣一來可以減少濾料的用量，能夠在需要時進行回洗，并且不會增加系統(tǒng)中的水泵揚程。另外，這種直接供冷系統(tǒng)的運用，實現(xiàn)了冷水系統(tǒng)與冷卻水系統(tǒng)的串聯(lián)，極大地減少了中間換熱器導致的熱量損失，并且不會受水系統(tǒng)在溫差方面的限制。由此可見，這種是最為節(jié)能性冷卻塔供冷形式。

3.4 版式換熱器間接供冷

所謂直接供冷和間接供冷之間的區(qū)別，主要體現(xiàn)在冷卻水是否進入空調(diào)末端，一旦冷卻塔供冷系統(tǒng)運行的過程中，冷水機組停止運行，那么三通換向閥會將冷卻水與冷水流到版式換熱器處實施換熱。冷水與冷卻水各自分別是獨立的系統(tǒng)，在運行時也只是熱量交換的聯(lián)系，因此冷卻水水質(zhì)并不會對冷水系統(tǒng)造成影響，避免了堵塞與腐蝕的問題[6]。但是間接供冷在換熱處理上存在一定的損失，如果想要實現(xiàn)相應的供冷效果，那么供水溫度則要低于直接供水2℃左右，因此，這種間接供冷系統(tǒng)操作的時間要小于直接供冷。

3.5 制冷劑旁通間接供冷

制冷劑旁通間接供冷若是處于夏季，與空調(diào)運行是相同的，且壓縮機運行正常；如果在比較寒冷的季節(jié)，冷水機組壓縮機便會停止運行，同時蒸發(fā)器與冷凝器中間的旁通閥處于打開狀態(tài)。一旦冷卻塔的出水溫度小于冷水溫度，冷凝器中制冷劑的壓力便會低于蒸發(fā)器中的壓力，所形成的壓差將蒸發(fā)器中的制冷劑蒸汽推至冷凝器中，并在其中完成液化，之后通過重力再回到蒸發(fā)器中。由此可見，只要蒸發(fā)器與冷凝器之間一直保證有合理的壓差，冷卻塔便能一直保持穩(wěn)定運行。但是該系統(tǒng)運行時會將制冷劑環(huán)路改變，導致?lián)Q熱一直局限在制冷器相變，能夠提供的自然冷卻量不足，一般情況下還不足制冷量25%。同時，這一供冷系統(tǒng)在環(huán)境溫度方面具有較高的要求，室外濕球溫度低于4.5℃方可完成換熱，這也為系統(tǒng)的應用帶來限制。

4 新風系統(tǒng)應用

4.1 自然通風

自然通風主要是通過室內(nèi)外之間的溫度差形成的熱壓，或是室外風導致的風壓，將建筑室內(nèi)空氣交換，以此對室內(nèi)空氣環(huán)境進行變化。通常新風系統(tǒng)多數(shù)安裝于住宅室內(nèi)，這個環(huán)境下本身通風效果良好，所以在新風系統(tǒng)的安裝上并不需要很大的投資，在噪音方面也體現(xiàn)了優(yōu)勢。但是，因為自然通風的風量并不固定，加之室外空氣質(zhì)量的影響，在環(huán)境要求越來越高的現(xiàn)在，自然通風也面臨了一些困擾。

第一，因為現(xiàn)如今社會中環(huán)境污染問題加重，室外環(huán)境中塵土、雨水以及噪音等問題都是影響自然通風的因素。除此之外，一些南方地區(qū)因為地域潮濕，所以也會降低自然通風的效果；第二，隨著城市化進行的加快，大城市的土地資源正處于稀缺的狀態(tài)，導致點式住宅占比較大，這一類住宅中便會出現(xiàn)通風效果不佳的房間。另外，由于住宅窗戶型號選擇的不同，也會決定自然通風面積[7]；第三，即便一些板式住宅的自然通風效果良好，但是受多種因素影響也會有無法通風的時段。例如冬季與夏季，這兩個季節(jié)通風不僅不能實現(xiàn)節(jié)能，反而會增加能源消耗，與新風系統(tǒng)節(jié)能的本質(zhì)不符。

4.2 機械技術通風

針對以上存在的幾點問題，可以用機械技術的形式加以解決，但是也有一些問題需要強制通風才能實現(xiàn)。利用機械技術進行通風，通常都是使用機械通風機實現(xiàn)空氣流動，進而達到室內(nèi)通風換氣的目的。因為通風機的風量與風壓可以根據(jù)實際情況而定，所以在通風換氣時可以保證室內(nèi)需求的通風量，合理掌控室內(nèi)氣流速度與方向，根據(jù)需求處理排風與進風。正是由于機械技術通風存在以上種種優(yōu)勢，所以在實際安裝中也比較普遍。

一般機械通風設備在安裝時，必須要保證組織性與順序性，從而實現(xiàn)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的目的。近年來，隨著城市中高層建筑數(shù)量的增多，新風系統(tǒng)的應用也越來越普及。在實際應用過程中，主要有以下幾種形式，即排氣設備、送風機與新風換氣設備。以上三種設備的應用均可以有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。在實際安裝時，需要結(jié)合送風排風原理的不同以及應用的普及程度，選擇合適的通風方式。一方面，選擇窗用自然通風器。這種通風設備是通過風壓差與熱壓差的原理實現(xiàn)空氣交換，其室內(nèi)外的溫差與氣壓決定換氣量。一般這種通風設備的結(jié)構(gòu)比較小巧，安裝過程也較為簡易，不會存在能源損耗、成本浪費等問題；另一方面，選擇自然送風系統(tǒng)。這一系統(tǒng)在運行時，會將已經(jīng)污染的空氣從室內(nèi)排出，并在室內(nèi)環(huán)境形成負壓，通過與室外正壓的結(jié)合將新鮮空氣導入室內(nèi)。

4.3 機械進排風系統(tǒng)

所謂機械進排風系統(tǒng)，即雙向流空氣置換系統(tǒng)。這一系統(tǒng)中包含了強制送風以及強制排風兩個系統(tǒng)，相較于自然排風，強制進排風系統(tǒng)與其不同之處主要體現(xiàn)在新風是通過送風系統(tǒng)管道實現(xiàn)交換，實現(xiàn)空氣凈化。在強制進排風系統(tǒng)中，新風流動方向可以結(jié)合需求進行調(diào)整，保證室內(nèi)空氣始終處于良好狀態(tài)。與此同時，室內(nèi)在剛剛導入新風時，需要按照需求將其進行滅菌處理。

除了機械進排風系統(tǒng)外，也有一種帶熱回收設備的新風系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅具有強制進排風系統(tǒng)的所有功能，也能夠通過排放進行新風的預熱或預冷，進而實現(xiàn)節(jié)能的目的。另外，熱回收式中央新風系統(tǒng)也被廣泛運用于實際生活中，這種新風系統(tǒng)不僅可以發(fā)揮通風換氣的作用，同時也能將能量進行回收，以免由于換氣導致能量損耗。然而這種新風系統(tǒng)對能量的消耗都比較大，也會因為熱交換器主機在濕度方面的要求比較高，所以如果長時間在濕度比較大的環(huán)境下運行，那么便會縮短熱交換機主機的使用壽命。另外，一般在家庭住宅中，為了避免空間味道互相流竄，應避免在廚房和衛(wèi)生間設置排風口。

5 冷卻塔免費供冷與新風系統(tǒng)應用成效

5.1 得到了法規(guī)與政策的支持

盡管我國對于冷卻塔與新風系統(tǒng)的運用已經(jīng)有了十分顯著的成效，但是因為建筑方面對于這兩方面的研發(fā)起步較晚，所以在一些先進技術上依然需要有關人員不斷推進。隨著建筑節(jié)能觀念的普及，冷卻塔與新風系統(tǒng)的應用就已經(jīng)被提上日程，針對這一點也得到了落實，不僅有了針對性的法規(guī)政策作為支持，也與國外市場展開了合作，通過一系列的試點研究，終于增強了技術水平，實現(xiàn)了建筑節(jié)能的有效發(fā)展。

5.2 在優(yōu)化噪音問題的基礎上實現(xiàn)空氣凈化

當前階段新風系統(tǒng)在建筑中的應用已經(jīng)十分普遍，在新風系統(tǒng)的作用下，也有效實現(xiàn)了室內(nèi)外空氣的流通。此外，更為重要的是，在科學技術發(fā)展的影響下，新風系統(tǒng)也將傳統(tǒng)設備中存在的噪音問題進行了解決，以往系統(tǒng)在運行時經(jīng)常會因為安裝不當?shù)仍驅(qū)е略胍舻某霈F(xiàn)，但是這一問題經(jīng)過技術的優(yōu)化已經(jīng)得到了很好的解決。

5.3 實現(xiàn)研發(fā)技術的顯著提升

新風系統(tǒng)與冷卻塔在不斷應用的過程中，會尋求更為新穎的換氣、降溫方式。尤其是現(xiàn)階段，人們對于空氣質(zhì)量的要求越來越高，這也就會加快新技術的研發(fā)進程，為了更高效率的實現(xiàn)室內(nèi)降溫和氣體更換，為人們提供高質(zhì)量的冷卻塔與新風系統(tǒng)設備，研究人員會研發(fā)出噪音更小、使用期限更長的設備，例如軸流式風機。這種風機在材料的選擇上更體現(xiàn)高強度與輕量化，全面避免了喘振與擾流等現(xiàn)象的發(fā)生，保證了氣體流動的流暢性。

5.4 實現(xiàn)了能源的節(jié)約與環(huán)境的優(yōu)化

作為建筑節(jié)能施工的重要體現(xiàn)，冷卻塔與新風系統(tǒng)的應用真正實現(xiàn)了能源的節(jié)約與環(huán)境的優(yōu)化。首先，自然通風設備的應用，可以對自然風源優(yōu)勢發(fā)揮到最大，減少了機械通風設備的使用，以此實現(xiàn)了電能等能源的節(jié)約；其次，冷卻塔應用，也有效降低了空調(diào)等降溫設備的運用效率，不僅節(jié)省了能源，也對室內(nèi)外環(huán)境進行了優(yōu)化，從而進一步推動了我國能源運用的持續(xù)性。

6 結(jié)束語

綜上所述，通過文中的介紹，了解了建筑冷卻塔免費供冷與新風系統(tǒng)的運行原理與優(yōu)勢，并詳細掌握了兩種節(jié)能建筑措施的具體應用。以此可以認識到，在建筑中運用冷卻塔和新風系統(tǒng)，一方面能夠優(yōu)化環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)能源的節(jié)約，達到節(jié)能的目的；另一方面，通過冷卻塔與新風系統(tǒng)的合理應用，也為我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了機遇，在原來的基礎上發(fā)掘更為廣闊的市場，為實現(xiàn)與國際市場的接軌貢獻價值。

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