冷水机组丨冷水机组的冷却水温度选取原理、范围，水温过高和过低的危害
冷却水系统设计的目的是给机组创造一个连续、可靠的运行条件，因此保证冷却水系统的合理配置十分必要。保证每台机组的冷却水流量和进水温度要求，是设计中两个主要的关注点。
一、冷却塔的设置
①、对环境的要求
冷却塔作为换热设备，设计中必须考虑提供其优良的换热条件。冷却塔依靠室外空气进行冷却，其进风温度参数和风量需求是两个重要的参数。合理的布置是:将冷却塔设置于较为空旷的室外场所或者屋面上。但在一些工程中，由于建筑外立面、环境景观等原因，将冷却塔进行了一些遮挡，对此要进行详细的考虑和计算。以下图为例说明。
a、进风风量保证措施。如上图所示。当遮挡物为实体墙时，为了保证风量，遮挡物与冷却塔边缘的间距应满足S≥h的要求，使得从冷却塔与周围墙之间的空间上部进风的空气流通面积不小于冷却塔本身的进风面积。如果小于，则应在实体墙下部开设进风百叶，进风百叶的净面积不应小于冷却塔本身的进风面积。
b、进风温度保证措施。首先，冷却塔不应设置于有高温气体排放的环境之中。其次，防止冷却塔出风和进风之间的"短路"，以确保进风为100%的室外空气。因此，冷却塔出风口的上方一定的高度范围内，不应有影响排风的障碍物。除此之外，在上图中，如果冷却塔周边的围挡物为实体墙，则要求出风口与墙顶端的高差(h2-h4)≥h1;如果(h2一h4)≤h1，则同样应在实体墙下部开设进风百叶，进风百叶的净面积同样不应小于冷却塔本身的进风面积，且应保证h2一h3≥h1;上述两点都无法满足时，则建议在设置墙体进风百叶的同时，在冷却塔顶部设置气流隔离板(类似屋顶)，如上图中虚线所示。
②、防止抽空
多台冷却塔通过共用供回水总管与制冷机房相连接时，如果只需要运行部分冷却塔，因停止运行的塔无进水补充(进水管上的电动蝶阀关闭)，该塔存水盘中的水位将有所下降，严重时会出现无水"抽空"现象，导致空气进人冷却水系统之中。在冷却塔下方采用大容量的蓄水池可以解决问题，但会带来投资或者运行能耗较高的代价。可以采用以下任一措施：
a、提高安装高度或者加深存水盘。由于冷却塔通过总管并联，如果存水盘的设计水位与总管顶部的高差大于不利环路冷却塔回水至有利冷却塔回水支管与总管接口处的设计水流阻力，则可杜绝抽空情况的发生。
b、设置连通管。在每个冷却塔底部设置专门的连通管，将各冷却塔存水盘连通，利用水自然平衡特点解决上述问题。
③、设置位置及相关要求
除了远离高温气体排放的场所外，从水力工况上也应注意冷却塔的设置位置及冷却水泵在系统中的连接方式。
a、原则上，闭式塔可以在系统的任何位置设置。由系统封闭，须考虑冷却水热膨胀的相关措施(与空调冷水系统类似，需要设置补水与膨胀装置)。
b、开式冷却塔首先要求的是冷却塔存水盘的水面高度必须大于冷却水系统内高点的高度，否则当系统停止运行时，将有大量冷却水通过冷却塔存水盘溢水口溢出，不但导致水的浪费，更会使系统进入空气，而无法再次运行。当冷却塔存水盘与冷却水泵之间的高差较小时，为了防止水泵吸入口出现负压而进入空气的情况发生，应把冷水机组连接在冷却水泵的出水管端。
④、开式冷却水系统的补水量
开式冷却水系统的补水量包括：蒸发损失、漂逸损失、排污损失和泄漏损失。当选用逆流式冷却塔或横流式冷却塔时，空调冷却水的补水量应为：电制冷循环水量的1.2%～1.6%，溴化锂吸收式制冷循环水量的1.4%～1.8%。
补水位置：不设集水箱的系统，应在冷却塔底盘处补水﹔设置集水箱的系统，应在集水箱处补水。
二、冷却水温度选取原理、范围
集中空调系统的冷却水水温宜符合下表的规定。
冷却水是一种专门用于转移并减少各类设备或系统运行过程中产生的热量，从而确保其维持在适宜工作温度范围内的水介质。在实际生活应用中，冷却水系统能够有效地将空调系统中的废热，包括空调负荷的热量和冷水机组运行产生的热量有效地排放到室外环境中。
冷却过程的核心循环机制包括两个关键步骤：
1、 在冷凝器中吸收热量;
2、 在冷却塔中释放热量;
因此，冷却水的运行温度受到这两个环节的严格制约。(冷却水的运行温度包括进、出冷凝器和进、出冷却塔四个特征温度，若不考虑管道温度变化，进冷凝器温度=出冷却塔温度;出冷凝器温度=进冷却塔温度)
在冷凝器中，制冷剂蒸气和冷却水分别流经冷凝器换热管两侧，进行热交换。为确保冷凝器中冷凝热的顺利传递，冷却水的温度必须低于制冷剂蒸气的冷凝温度(进冷凝器温度上限)。否则，冷凝热将无法有效地传递给冷却水。基于这一原理，我国规定冷凝器的冷却水一般进水温度设定为32°C(额定工况)。
在冷却塔系统中，经冷凝器加热的冷却水与大气直接接触，通过接触和蒸发两种散热方式排放空调废热。通常情况下，冷却塔的进水温度与冷凝器出水温度一致。为了确保冷却水在冷却塔内有效散热，其从冷凝器排出时的温度应设置得稍高于室外空气温度(进冷却塔温度温度下限)。我国规范推荐将冷凝器冷却水出水温度设为37°C(额定工况)，这一设定目的是确保在多数环境下冷却塔进水温度高于环境气温，从而提高整个散热效率。
即：
冷却水温度的小值=进冷凝器温度≤制冷剂蒸气的冷凝温度
冷却水温度的大值=出冷凝器温度≥室外空气温度
鉴于进冷凝器温度=出冷却塔温度，出冷凝器温度=进冷却塔温度，因此，只需要判断冷凝器温度区间大小，即可确定冷却水温度范围。
冷凝器出水温度为什么不能过低?
1、 在制冷循环中，冷凝器出水温度过低会导致冷凝压力下降，进而缩小与蒸发器间的压差。若压差减小，在蒸发器工况不变时，可能引发制冷剂流量不足，触发机组低压报警，影响系统正常运行。
2、 许多冷水机组采用封闭式电机设计，并利用冷凝器的一部分制冷剂対电机进行内部冷却。当制冷剂流经电机定子绕组吸收热量后回流至蒸发器时，其流动依赖于冷凝器和蒸发器之间的压差。如果冷凝器出水温度偏低导致冷凝压力大幅降低，则制冷剂的冷却效能将减弱，增加电机过热风险，并可能导致电机保护机制启动。
3、 现今大多数冷水机组压缩机使用滑动轴承，需要连续润滑油润滑。长期处于冷凝器出水温度偏低的状态下，可能会阻碍润滑油的有效循环和分布，从而触发机组缺油报警，严重威胁设备的安全稳定运行。
在实际工作中，冷凝器的冷却水一般进水温度为32℃(额定工况)，但存在低温度限制，该温度因厂家而异，如特灵在16℃以上，约克在12.8℃，开利在15℃。
冷凝器出水温度为什么不能过高?
1、 冷凝器出水温度对于整机效能具有直接关联性。当冷凝器的出水温度下降时，系统整体运行效率得以提升;相反，若出水温度过高，则会显著降低设备的整体能效表现。
2、 在高温状态下，冷凝器出水温度上升不仅意味着冷凝饱和压力增加，进而对离心式压缩机产生影响，增大其运行压比，有可能触发喘振保护机制。同时，随着冷凝压力不断升高，在用户负载较大的情况下，可能会加剧机组的工作负荷，导致功率消耗和电流过大，从而引发安全问题。
3、 高温工作环境下的冷凝器容易出现结垢现象，尤其是铜管材质的换热器，随着出水温度的提高，结垢速度加快，这将不利于热交换性能的有效发挥，进一步降低系统的冷却效率。
4、 鉴于冷凝器内部压力与出水温度成正比关系，出水温度过高即意味着冷凝器内压力逼近或超出设计上限。为了确保机组安全运作，冷水机组配备了高压保护装置，当出水温度过高引起冷凝器压力超过预设的安全阈值时，系统将会自动触发报警并停机，以防止潜在的风险和害。
具体案例解释：
如某制冷站，运行中发现原有的5台冷水机组只能在冷凝器进水温度25℃以上运行。冷却水温低于25℃时，冷水机组运行异常，主要表现在运行参数超出控制范围，如蒸发器趋近温度快速上升(正常在1℃左右，急剧上升到3℃以上，甚至过5℃)
造成此状况的机理是：冷水机组的设计工况按冷却水32/37℃进行选型配置。在冬季及低冷却水温度情况，由于机组偏离设计工况，蒸发器和冷凝器之间的温差降低，压差也降低，节流装置不匹配，造成蒸发器内表征出缺冷媒的征兆，既蒸发器趋近温度变大。
常见应急解决方案：对冷水机组的节流装置进行更换改造，使之在低冷却水温度下(下限到18℃)也能正常运行。不利之处在于，节流装置改造后的冷水机组在高冷却水温度工况下机组效率会降低约1%，在效率和宽温之间做一个平衡的选择。
三、冷却水系统的水温控制
如上文，集中空调系统的冷却水水温宜符合下表的规定。
实际冷却水高的进水温度，主要取决于冷却塔的性能。在全年运行过程中，按照设计工况点选择的冷却塔，随着室外气温(主要是湿球温度)的降低，出塔水温会下降。冷水机组的冷却水水温过低时，会造成电动压缩式制冷系统压缩比下降、运行不稳定、润滑系统不良运行，并出现停机保护;吸收式冷(温)水机组则出现结晶事故，也会引起停机保护，因此有必要采取一定的措施避免上述问题出现。通常有两种方法:旁通控制法和风机控制法。
①、旁通控制法。
如下图所示，通过设定的冷却塔出水温度，控制供回水管之间的旁通阀，可实现上述要求。此方法与冷水系统的压差旁通控制法有类似之处，但水力工况不完全相同。
②、风机控制法。
由设定的冷却塔出水温度直接控制风机的转速，能起到既保证需求又节省风机能耗的目的，是值得采用的较好方法，且对于单台冷却塔和多台冷却塔并联的系统都是适宜的。对于后者，还可以采取控制风机运行台数的方法-适用于组合式冷却塔(一台塔配有多个风机)。
在每台冷却塔的进水管上设置电动蝶阀，其目的是让冷却塔的运行与冷水机组的运行进行联锁——冷水机组运行时，对应的冷却塔进水管上电动蝶阀开启，同时风机运行进行冷却，保证每台冷却塔的冷却效果。这是一种比较常见的、较为可靠的运行方式。由于建筑部分冷负荷的出现都是与室外气候相关的，在只需要运行一台冷水机组时，由于冷却效率的提高，风机可降低运行速度。
