摘要：随着近年来城市化进程的不断加深，城市中各种大型商场的数量不断增加，为人们的日常生活增光添彩。但商场的运营过程中涉及到的各种成本极其高昂，空调电力成本更是令人昨舌，如何有效在不影响商场正常运行的情况下对其电力成本进行合理控制成为当前商业建筑中极为热门的话题。本文根据对某商场的实际情况，对于其使用冷却塔免费供冷技术的可行性进行深入分析讨论，对于类似商业的建设具有一定的参考意义。
关键词： 过渡季节； 免费供冷； 湿球温度
引言
现如今国产的经济发展较为迅猛，同时也加剧了能源的消耗速度，建筑的能耗逐年升高，其中空调能耗更是建筑能耗的一半以上，所以，在不影响空调效果的同时对其进行节能化操作成为当前大多数人关注的焦点。冷却塔免费供冷通过使用自然冷源的节能形式，在国内外近年来发展较快，成为建筑节能常见的一种系统形式，简单的来说，在过渡季节室外空气湿球温度低于设定值时，关闭制冷机组，启动冷却塔免费供冷系统机组，建筑内区的余热由免费供冷系统向空调末端提供冷量。通过使用冷却塔免费供冷技术可以使制冷机组有效减少其开启时间，将节省可观的运行费用，全文主要根据某大型商场中的冷却系统举例，根据商场的实际情况对冷却塔免费制冷技术进行全面的分析和讨论，针对影响技术使用的部分因素进行了较为详细的论证，对于今后此类技术的大范围推广起到了一定的参考作用，给商场的经营模式提供一种新的思路。
1工程概况
本工程位于内蒙古省地区（严寒地区），是集商业、步行街、娱乐、电玩、超市、主题餐厅、高档影剧院为一体的商业综合体，总建筑面积约10万m2，其中地上建筑面积约8万m2，地下建筑面积约2万m2。地上层数：3层（局部4层），地下1层，筑高度为23.95m。地上功能为室内步行街、次主力店、电玩、运动集合店、影城，地下室功能为超市和设备用房等。
大商业冷冻站设在地下一层，冷水机组装机容量为3台制冷量2461.kW 的离心式冷水机组，冷冻水供回水温6/12℃，冷却水供回水温度32/37℃。冷却塔均采用低噪声式冷却塔，大商业的冷却塔设在室内步行街三层屋面上。大商业在过渡季节设置冷却塔免费供冷系统，冷却塔在过渡季节生产冷水，经制冷机房的板换换热后，供给大商业空调系统使用。其冷负荷约2000kw，冷却塔侧的循环泵利用大商业冷机的冷却水泵，负荷侧的循环泵利用大商业冷机的冷冻水泵。冷却塔侧供回水温度 14/17℃，空调负荷侧供回水温度17/20℃ 。
2建筑内区空调负荷分析
通过对于商业实际建筑情况的考量，空调的内区和外区共同构成了整个空调系统，其中外区会受到各种客观因素的综合影响，例如外围结构日射得热等等，而内区中温度条件相对稳定，其与外边界并不产生接触，不会直接受到各种综合客观因素的影响，此区域中设备人员和照明造成了较多的负荷，需要进行全面供冷在进行内区冷负荷的计算时，主要考虑照明、设备以及人员等因素的影响。本项目的主力店、超市、影院等业态采用全空气系统，在过渡季节室外空气焓值小于室内空气焓值的情况下，加大新风配比基本上可解决室内余热余湿。本项目免费供冷系统主要应用在风机盘管加新风系统的商铺、餐饮等业态，内区供冷房间设计温度按26℃，单位冷指标50w/m2，计算内区总空调冷负荷约2000kw。
3室外气象参数分析
对于过渡季节冷却塔供冷系统而言，影响最重要的室外气象参数是空气干球温度和相对湿度，以及二者对应的空气湿球温度，根据冷却塔的运行原理来说，当塔内的空气与水接接触时，空气和水进行显热交换和潜热交换。在过渡季节，冷却塔内的出水温度理论上可以无限接近室外空气的湿球温度，但这种条件在实际工程中根本无法实现。所以，一般情况下冷却塔中的出水温度往往大于室外空气的湿球温度，中间的差值名为冷幅，通过大量的实验显示，大部分冷却塔的冷幅在3～5 ℃之间。在冷却水免费供冷的设计过程中，冷却水供水温度和湿球温度的良好平衡对于供冷的经济性起到了极为重要的作用。
本工程属于严寒地区，根据商业每天营业时间9：00～22：00，结合气象局提供的当地气象参数，统计全年气象参数，图1各月平均湿球温度。根据商管运营数据分体，冷却塔免费供冷主要运行是在非采暖季使用，本项目冷却塔免费供冷运行主要集中在4月（湿球温度4.1℃）、5月（湿球温度9.7℃）、9月（湿球温度12℃）、10月（湿球温度3.8℃）。
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图1 各月平均湿球温度
4 可行性分析
商业制冷系统夏季空调冷冻水温度6/12℃，校核风机盘管不同工况下制冷量，空调冷冻水供回水温度17/20℃可以满足过渡季商业内区所需要的冷负荷。根据项目实际运行经验，换热器换热温差取值3℃，得出冷却塔侧供回水温度 14/17℃，按冷却塔冷幅为4℃时考虑，得出室外空气湿球温度为10℃。校核此工况下，冷却塔满足换热使用要求。结合当地的气象局提供的室外湿球温度可知，按每个月份来看，过渡季节4、5、9、10月的冷却塔供冷时数分别占全月时间的92.3%、53.5%、52.4%、82.9%。可见，在过渡季节时，冷却塔供冷运行时长相当可观。
通过对建筑内部的空调负荷特点、室外气象参数的条件、空调系统末端的形式、冷却塔供冷的运行时数等各类条件的分析，此工程符合使用冷却塔免费供冷技术的条件。
5经济性分析
根据当地的气象局提供的气象参数，可用于冷却塔免费供冷的时间约1198h。表1为商业供冷系统主要设备参数，表2为商业供冷运行时间及费用对比。
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注：1.冷却塔免费供冷系统换热设备、管道、阀门阀件初投资共约19万元。
2.根据商业运营经验商场人员流动性较大，考虑空调负荷率0.50。
根据上述分析比较，过渡季冷却塔免费供冷比冷你机组节能电费约56.5%，投资回收期较短，综合来说经济效果较为明显。
6结语
随着我国经济、社会的高速发展，我国城市化进程也在不断深化，城市中大型商场的规划越来越多。在如今竞争激烈的市场经济体制下，如何有效的节省成本是很多商场十分关注的问题，全文通过对冷却塔免费供冷系统进行多方面综合性的分析，对于冷却塔制冷的基本原理以及经济效益进行了较为详细的论述，本技术对于商场这种耗能较大的建筑有着较为明显的节能效果，此案例对于类似商场建设中具有一定的参考意义。
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