闭式循环的优势

带换热器的开式循环冷却塔

在很多应用场合中，开式循环冷却塔是排热的最佳选择。不面临“要求水耗最小化”的设施可能会在此类系统中获益，比如需要在有限占地面积上最大程度地提高排热量的设施 (然而，闭式冷却循环仍然是流体工艺加热和/或冷却循环的强烈推荐)。

在这些开式应用中，通过使用换热器将冷却塔与工艺流体循环系统隔离或许是一个理想的解决方案。采用这种方法，可以获得开式冷却塔的优势且无需开式循环系统所需要的维护。用换热器将系统与冷却塔隔离同样也消除了排热设备的安装位置对冷却回路的影响。

板式换热器最常被应用于此类系统的设计。当安装换热器时，冷却塔的选择须满足冷却塔的出水进入换热器时与换热器中流出的工艺水之间的温差。

用换热器将冷却塔隔离可以大幅减少下游部件的维护工作量。然而，这也意味着需要对换热器进行常规维护。为了确保换热器的热力性能和通过换热器的压降满足设计要求，换热器应符合AHRI 400标准认证。

闭式循环技术

益美高种类齐全的闭式循环冷却塔——简称“闭式塔”，为希望（或需要）减少用水及设备维护，或考虑到开式循环冷却应用存在许多其他考量因素的工程师或终端用户提供了另一种排热替代方案。某些冷却应用需要闭式循环系统，以实现在最高效率下长期运行。在一些系统中通常会在终端设备或其他连接设备上使用的小型换热器，这有可能使维护变得复杂。例如，采用水源热泵循环的建筑物——被广泛应用于办公室、酒店及医疗保健设施，是闭式塔最大的市场之一。采用开式循环可能会对在公寓住房或类似设施中使用的数以百计的换热器造成污染，由此面临重大风险。闭式循环系统在数据中心、电池厂、种植室设施、高效冷水机组的应用，及多种不同类型的工艺冷却循环中被普遍使用。

依据闭式循环冷却设备的不同类型，可以减少或消除蒸发造成的水分损失。

水处理化学品和/或系统亦是如此；闭式循环技术有助于大幅减少甚至消除系统内流体对化学水处理的需求。

虽然在同样的排量下，开式循环冷却塔比闭式循环冷却塔的占地面积更小（由于工艺流体通过直接潜换热进行冷却），但是闭式循环系统的优点在于整个系统持续稳定的热力性能。随着时间的推移，由于闭式循环系统换热表面的污垢更少，因而整个系统的效率更高。对比相同容量的开式循环系统，闭式循环系统需要的水泵功率也更低。

使用闭式循环系统，所需的水泵功率降低，取消了中间的板式换热器，没有了昂贵的阀门和额外的管道工程，因此可显著降低安装成本。这些也与设备使用寿命内的运行成本息息相关，包括减少水处理/化学品、减少耗水量及减少维护。仅以设备本身的价格来比较开式冷却塔与闭式冷却塔并不足以说明全部问题，还应考虑开式循环系统的前期额外安装成本与运行成本。

由于闭式循环设计提供了清洁的系统流体，减少了所有连接部件的维护和磨损，因此延长了设备的使用寿命。减少维修同样意味着减少停机时间，这对数据中心和关键工艺冷却的应用而言尤为重要。

相比开式循环冷却塔，闭式塔在“排热设备的安装位置”方面具有更大的灵活性。闭式循环系统也不需要水力平衡或水位平衡。因此，闭式塔可以安装在与相连的系统管道的齐平或更低的位置。相反，如果开式冷却塔安装在地下或低于水泵的位置，当机组关闭时可能会导致冷却塔淹水。

闭式循环设备同样为在低于冰点的室外温度下运行的冷却系统提供了优势。部分类型的闭式循环设备可能仍然需要某种形式的防冻保护，但是所有的开式循环冷却塔必须安装水盘加热器、排水回水设计（例如，远置储水槽），以便在冰冻环境下度过闲置期。

当外界环境条件适当时，闭式冷却塔可以提供完全干式显热换热。这种干运行能力有一个额外的好处——能够大幅降低整个项目的耗水量。闭式塔在选型时可以采用全负荷设计或者基于干球转换温度的部分负荷来设计，这也意味着只开启闭式塔通风机而热负荷完全可以被满足时，可以关闭循环喷淋水泵。这种运行方式大幅减少了用水消耗，同时由于循环水泵被关闭，能源也得到了节省。

以下为闭式循环排热设备的四种主要类型：

• 蒸发式闭式冷却塔
• eco/混合式闭式冷却塔
• 绝热加湿式闭式冷却塔
• 干式闭式塔

系统的冷却负荷、可用设备空间、对用水消耗的敏感程度、维护要求，以及项目预算——这些因素决定了哪一种方案最适合某特定的应用场合。

蒸发式闭式冷却塔

蒸发式闭式冷却塔消除了工艺循环与排热设备之间对换热器的需求。在开式冷却塔中，冷却水被作为能量传递的中介，并暴露在大气环境中。不同于开式冷却塔，闭式冷却塔内的盘管将工艺流体与大气环境隔离。

在闭式冷却塔内，工艺流体在机组内部的盘管中流通。水分配系统将喷淋水喷洒至盘管表面，利用蒸发从工艺循环中吸收热量。外界空气被吸入或压入机组，穿过盘管，搅动喷淋落水，增强了换热。一小部分水在通过盘管管壁和翅片壁时因潜热换热被蒸发，从系统中带走了热量。被冷却的工艺流体通过盘管底部接口返回建筑物。落水存储在水盘内并且再次循环喷淋至盘管。

由于优先采用了蒸发冷却方式，与干式冷却塔相比，这些闭式冷却塔可在减少占地面积的情况下提供节能运行。与开式循环系统相比，由于闭式循环系统中水盘水的排污量减少，因此更加节水。在负荷降低且环境条件适当时，蒸发式闭式冷却塔往往会进行干运行，在该运行阶段，完全不需要消耗水。

益美高生产的引风及强风式蒸发式闭式冷却塔广泛用于各种应用场合。机组的冷却能力从6至1,670名义冷吨不等。 

混合式闭式塔

混合式闭式冷却塔结合了干式冷却和蒸发式冷却，将能源效率最大化，同时减少水的消耗。

这些机组在干运行模式下排出热量，直到负荷超出干式排热的能力。在这个转换点，设备进入蒸发冷却模式以提高排热能力。仅在必要时进行湿运行可以显著降低年耗水量和排污费用，且在干运行模式下可以消除白雾。

益美高提供两种独特的混合式冷却解决方案：具备一定湿运行能力的干式闭式塔，以及干湿运行组合在一起的蒸发式闭式冷却塔。

具备一定湿运行能力的干式闭式塔是节水的首选。在此类系统中，干式盘管与蒸发式盘管串联，并且干式盘管作为冷却系统的一部分，发挥着整体作用且始终处于工作状态，而非简单地充当开/关角色。

另外，具备一定干运行能力的湿式闭式塔能够通过在盘管上方设置独立的喷淋区，以实现同时进行干湿运行。盘管可以采用蒸发式冷却或干式冷却，甚至可以同时采用两种方式，这也有助于将水耗降至最低。根据容量需求，机组可以选择在完全干运行模式下运行，部分湿运行模式下运行，或完全湿运行模式下运行。

与完全蒸发式冷却设备相比，以上两种系统都显著降低了耗水量。与绝热加湿和干式冷却设备相比，节省占地面积也是混合式闭式塔的一大优点。

混合式闭式塔经常被用于例如数据中心、电池厂，或关键的冷却水应用。在这些应用中，最大限度地减少用水及能源消耗是至关重要的。

干式闭式塔（也称“干式冷却器”）

在节水和减少维护为主要考虑因素的情况下，干式闭式塔为最佳指定产品。由于干式闭式塔丝毫不用水或蒸发冷却，因此干式闭式塔不需要水处理，且没有白雾和军团菌的困扰。然而，对比相同容量下的蒸发式或混合式闭式塔，干式闭式塔需要消耗更多能源并且需要更大的占地面积。

在干式闭式塔中，来自工艺循环流体的热量通过盘管表面传递至翅片—— 不是通过蒸发。环境空气被位于机组顶部的通风机吸入，来自工艺流体的热量以显热传递的方式传递给流经盘管的空气，并排放至大气中。

绝热加湿式冷却塔

绝热加湿式冷却塔的功能类似于干式冷却系统，但是增加了加湿预冷板。水从亲水介质中通过，同时空气穿过加湿预冷板，降低了进风的干球温度。经过盘管的进风干球温度降低可大幅提升机组的排热能力。

因此，绝热加湿系统在炎热、干燥的环境中是最有效的，与传统的蒸发式设备相比，其用水量节省了80%。与完全干式的冷却塔相比，绝热加湿式机组还能以更小的占地面积和/或更低的通风机电动机功率来提供所需的冷却能力。

由于使用不锈钢盘管或铜盘管，铝制翅片，以及机组配置，益美高的eco-air 绝热加湿式冷却塔提供了卓越的效率。

与混合式机组类似，eco-air闭式塔可以在干式、绝热加湿式或部分绝热加湿式的模式下运行，在部分绝热加湿的模式下，仅部分加湿系统喷淋水泵开启。不同于现有市场上其他的加湿式产品，益美高绝热加湿式冷却塔采用的加湿预冷板经过了真实的饱和效率评估，机组的热力性能满足100%的额定容量。

益美高测试了加湿板的饱和效率并且发表了一篇讨论加湿板饱和效率真实状况的技术论文。关键的一点是：工程师应了解满足100%额定容量的干式冷却塔和经过充分测试的加湿板的效率会影响到机组选型的规格。与实际达到真实额定容量的机组相比，某些制造商提供的规格不当的机组会导致用水量和能耗大幅增加。

在确定某一项目应使用哪种换热设备类型时，应根据设施的具体需求来决定采用闭式循环或开式循环设计。鉴于人们对节水的敏感度不断提升以及机械系统的维护成本在不断提高，闭式循环技术正在全国范围内迅速普及。

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