可持续建筑项目的冷却塔

由于当今大多数建筑都采用某种方法来冷却室内空气，工程师和建筑师可能会寻求最高效、最环保的可持续方法。可持续性评级体系奖励那些节约能源、材料和水资源的环境可持续实践。以下是使用 LEED 体系的示例：

能够实现这些目标的蒸发式冷却塔系统有望获得 LEED 能源优化积分，其中现有建筑最高可获得 20 分，新建筑最高可获得 18 分。致力于优化能源性能的建筑设计团队可以通过实施 HVAC 相关策略和选择有助于提高能效的设备，完成一半的认证。建筑物至少获得 40 分即可获得 LEED 认证。

首先，要获得认证积分，建筑物必须满足一些先决条件。对于新建建筑，设计团队可以通过安装补给水表、电导率控制器、溢流报警器以及除水器来证明冷却塔对减少室内用水量的贡献。如果业主承诺进行水表计量、基础调试和验证，新建建筑也可以获得认证预审资格。

基本调试和验证包括实施“设施要求和运营计划”，该计划可能涉及设备运行时间表和优化能源使用的 HVAC 设定点。

冷却塔通过蒸发暖通空调系统（HVAC）的循环水来带走热量。只需少量水在系统中循环。蒸发式冷却塔中的水与气流混合——通常由风扇（通常使用变频驱动器以节省能源）产生；热水蒸发，产生冷却作用。

可以通过多种方式优化冷却塔运行，以直接促进 LEED 认证：

• 在非高峰时段以可变流量运行冷却塔，只要实现合理的水分配，就能通过降低流量和风扇能耗来提高效率。示例：
  • 让一半的风扇全速运转，以一半的能耗实现 50% 的冷却效果。
  • 以半速运转所有风扇，以八分之一的能耗实现 50% 的冷却效果。

• 监测用水量，找到减少用水的方法。如前所述，水表可以帮助现有建筑获得最多两分，新建筑获得最多一分。 Marley 用水量计算器 帮助建筑规划人员确定在特定应用中使用蒸发冷却可以节省多少水。

• 将水质管理、污染物控制和浓缩循环纳入系统节水体系。实现节水，现有建筑可获得最高三分，新建筑可获得最高两分。

最大限度地提高“浓缩循环”是推荐的节水措施。浓缩循环的定义是循环“排污水”中浓缩溶解固体与新鲜补给水中浓缩溶解固体的比率。增加浓缩循环可以同时大幅减少排污水和补给水，从而达到水化学平衡，既能节约用水，又能去除蒸发冷却过程中溶解的矿物质。

同时，必须严格控制溶解固体的含量。实施有效的水处理方案，并配备水质监测工具，使冷却塔操作员能够主动解决与微生物、腐蚀、水垢和节水相关的问题。

冷却塔的效率很大程度上取决于运行和维护标准，但气候也起着一定作用。当相对湿度较低时，例如在中东等炎热干燥的地区，蒸发冷却对建筑业主来说更为有利。

相对湿度测量的是空气中实际水分含量与空气可容纳水分含量之间的差值。它指的是湿球温度（即空气中的水分含量）与干球温度（即室外温度）之间的差值。在相对湿度为100%时，湿球温度和干球温度相同。蒸发式冷却系统中，热量传递基于湿球温度，而干式冷却系统则依赖于干球温度。蒸发式冷却系统能够产生接近湿球温度的冷水，该温度通常低于室外干球温度，从而在干旱地区节省能源。另一方面，在中东等地区，干式冷却系统必须全年应对较高的干球温度。

在水资源有限或完全没有水资源的干旱气候条件下，混合冷却塔可能有助于减少用水量。干湿混合组件的组合可在高热负荷条件下最大限度地提高冷却效率，同时在低负荷条件下实现节水。采用干湿技术的创新混合产品——例如 马利 NCWD 冷却塔 – 首先将冷却水通过塔顶的干燥区，进一步节省用水，并增加获得创新积分的可能性。NCWD 塔每年可减少高达 20% 的用水量，具体取决于气候条件和设施的热负荷情况。

是的，简单的解释是，风冷式暖通空调系统需要更高的风扇功率来降低温度，因此能源效率较低。风冷设备使用风扇，通过将空气吹过盘管表面来冷却流经盘管的流体，而这些风扇由电力驱动。根据所在地的气候条件，水冷系统可以实现显著的节能效果。根据 水力学产业联盟与风冷或变频制冷剂流量 (VRF) 系统相比，使用水冷系统的建筑可节省 5% 至 30% 甚至更多的暖通空调能耗。下载我们的白皮书了解更多信息。蒸发冷却效率和环境价值的回顾“.

建议将变频驱动器 (VFD) 与风扇配合使用。对于双速风扇电机，当需要超过 50% 的冷却能力时，需要将风扇功率提升至 100% 才能达到该水平。VFD 系统旨在将绝对温度控制与理想的能源管理相结合。冷却塔用户选择冷水温度，驱动系统将调节风扇转速以保持该温度。在大多数气候条件下，使用 VFD 可以显著降低年度能耗，因此对于注重能源效率和可持续性的项目而言，VFD 至关重要。

与变频器 (VFD) 配合使用时，永磁电机的节能效果可能与齿轮传动一样，但初始成本可能会显著提高。除了这两个因素外，建筑管理人员还应考虑维护的便捷性、可靠性和使用寿命，并与安装成本、运行复杂性和环境影响进行权衡。

体积更大的冷却塔效率更高，因为它们通常具有更大的传热介质（填料）体积，从而可以减少空气流量并降低风扇功率，从而提高节能效果。多种塔体尺寸和风扇功率的组合可以满足特定水流量下的特定温度要求。由于最大限度地节省能源通常需要使用更大且成本可能更高的冷却塔，因此系统设计师应咨询冷却塔制造商，以帮助他们权衡成本与功耗效益，从而找到最符合其需求的解决方案。

LEED 将 ASHRAE 90.1 能效标准设定为符合 LEED 评分标准的门槛。LEED 评分的授予取决于建筑整体能效的提升，且该提升优于 ASHRAE 90.1 标准。

选择物理尺寸较大、能效（加仑/分钟/马力）高于 ASHRAE 90.1 标准的冷却塔，有助于获得 LEED 认证。使用变频驱动器 (VFD) 还可以在大多数气候条件下实现显著的年度节能效果，这也有助于获得 LEED 认证。

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美国采暖、制冷与空调工程师学会 (ASHRAE) 成立于 1894 年，是一个致力于通过可持续的建筑环境技术促进人类福祉的全球性协会。学会及其会员专注于建筑系统、能源效率、室内空气质量、制冷和行业可持续性发展。ASHRAE 标准 90.1 已成为美国商业建筑能源规范的基准，并在过去 35 年多的时间里成为世界各地规范和标准的重要依据。该标准规定了除低层住宅建筑外，大多数建筑节能设计的最低要求。

LEED 认证将 ASHRAE 90.1 能效标准设定为获得 LEED 积分前的合规门槛。LEED 积分的授予基于建筑整体能效改进，且优于 ASHRAE 90.1 标准。