伍兆麟
广汽本田汽车有限公司
摘要：本文对开展制冷站冷却塔节能控制优化工作的重要意义进行了分析，围绕参数模拟技术的具体运用方式（包含填料添加最优方案、散水系统的有效改进方式、提升制冷站冷却塔流畅程度的方式）以及制冷站冷却塔的精确控制方式（优化设备能耗方案、完善管理机制）等冷却塔节能控制优化方式进行解析，供参考。
关键词：制冷站；冷却塔；节能控制；优化方式；参数模拟
引言：“制冷”的实现原理是利用液体的蒸发，吸收周围热量，使环境温度下降[1]。具体而言，制冷的循环过程为：提高设备压力，强制制冷，使制冷剂液化（气→液）并放出热量；在上述基础上，使高压液体通过特定的位置，迅速膨胀降压，在气化的过程中完成吸热。在维持制冷循环稳定性的同时，应尽量降低能源消耗量。
1.制冷站冷却塔节能控制的意义分析
随着科学技术的发展，人类掌握了越来越多的“对抗自然”的方式。其中，空调的发明使得人类不再对夏季的持续高温“束手无策”。但空调降温的过程往往伴随着大量的能源消耗。以一个20m3区域作为降温环境，使用1.5P空调，要求24小时内，区域内的温度应该持续维持在24℃。在空调不间断运行60天之后，仅空调一种设备产生的电费便高达近400元。如果扩大降温范围，使用功率更大的空调制冷机设备，则消耗的电能必然更大。近年来，“碳排放”已经成为一个热门词汇，美西方发达国家大举“环境保护”的旗帜，希望通过限制发展中国家碳排放量的方式，维持其“居高临下”的有利态势。面对此种情况，我国正在大力发展新型清洁能源。与此同时，在保证生产效率不变或是稳中提高的情况下，尽量降低机械设备运行期间的能源消耗，也是一种可行性的思路。基于此，优化制冷站冷却塔的节能控制方案，在微观方面，可以减小成本支出，提高经济收益；在宏观方面，响应“可持续发展”战略，全面提高发展效率、创新发展模式。
2.制冷站冷却塔节能控制策略优化方式解析
2.1参数模拟技术的具体运用
参数模拟技术是一种依靠计算机、结合有限元或有限容积等概念，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题、物理问题乃至所有自然科学问题进行深度研究的目的。笼统而言，参数模拟技术可被理解为：使用计算机软件，围绕工程建设或某种系统、设备运行的过程构建虚拟模型，通过设定不同的参数组合，逐渐找到运行效率最高的参数组合，并根据模拟结果应用于实际。将此种技术应用于制冷站冷却塔节能控制优化设计时，主要集中在以下三个方面。
2.1.1填料添加最优方案的确定
制冷站冷却塔在运行的过程中，能够保证热量交换处于正常的循环状态，取决于填料的添加剂量、添加频率等参数。简单来说，进入冷却塔中的填料的消耗过程并不是“集中储存-定量消耗”的模式。举例说明：大米是很多家庭的主食，故需要常备。但大米容易“招虫子”，如果仅仅放在米袋中，保质期较低。为了解决这一问题，很多家庭都购置了储米柜，用于存放大米。如此一来，在较长一段时间内，大米的质量都能得到保证，大米的消耗量与家庭成员每日进食量有关。在该过程中，只要大米的总量不变，则迟早都会进入人体，经过消化处理后转变为人体所需的能量，不会造成浪费，也不会产生额外的损耗。但制冷站冷却塔的填料添加与大米的储存及消耗不同，如果一次性将大量填料加入其中，则填料的堆积系数、表面积会扩大，此时会对冷却塔下达一种错误的指令，导致单位时间内消耗更大的电能，完成更多的填料消耗。
如此一来，冷却塔的制冷功能实际上并没有显著提升，但单位时间内消耗的电能及填料数量却更大，造成了浪费。为了解决此问题，技术人员可使用参数模拟技术，围绕制冷站冷却塔的各项运行参数进行模拟计算，找出最优解后，形成优质制冷方案。在此种方案的控制下，制冷站整体的工作效率会大幅度提升。笔者通过此种方式，在2018～2020年之间，对某公司第一综合楼的制冷系统进行了全面改造，完成了高效制冷站的优化设计，使该制冷站的综合效能值EER从3.2提高到了4.4，累积降低耗电量超过40万kw·h。
2.1.2散水系统的有效改进方式
制冷站冷却系统中的散水系统一般由主管、支管、喷嘴等组成。如果对喷嘴的运行压力缺乏精确控制，则会造成系统的符合分布评价系数出现异常，最终导致均方差增加，使冷却塔的能耗增加。基于参数模拟技术开展模拟实验，可进一步调整和优化散水系统喷嘴压力的控制精度，达到降低能耗的目的。
2.1.3提升制冷站冷却塔流畅程度的方式
制冷站冷却塔的内部存在多条空气循环通道，且通道的构造较为复杂。由此导致的问题是，在空气通过的过程中，很可能因为气压的不稳定而出现收缩、膨胀的情况。当空气流量的变化情况发生异常，便会导致通道内的空气流通受阻，致使风机承载的负荷提升。如此一来，空气通道内的气流便有可能陷入紊乱的状态，致使整体能耗增加。解决该问题的方式为，围绕空气通道建立虚拟模型，实现对冷却塔内部气流流通情况的模拟，并对热量的传递过程进行整理，达到提升冷却塔内管道通畅程度的目的。
2.2制冷站冷却塔的精确控制方式
2.2.1使用变频控制方案
在不同的地区，由于自然环境存在差异（空气湿度、温度气压、外部风力等），对制冷站冷却塔的运行造成的影响不一而同。基于此，无论是新制冷站冷却塔的设计还是旧系统的升级改造，均需充分考虑自然因素。具体而言：第一，充分结合工程所在地的气候特点及有关生产要求，选择合理的设计方案，将内部构件改变为变频控制方式。比如，利用传感器对冷却塔的出水温度进行实时监测，以此为基础，视环境温度调控风机的运行。第二，对冷却塔的能耗情况进行动态监控。通常情况下，控制风机的模式均为变频控制，即根据制冷的需要，定期调整运行频率，即“按需耗能”。此外联合PLC自动化控制程序，当达到执行条件后自动启动升/降温控制，实现对空调的自动化控制。在变频控制硬件和自动化控制软件联合支持下，达到自动化优化风机等设备的能耗方案，有助于全面降低能耗，延长设备的使用寿命。
2.2.2建立完善的冷却塔用水管理机制
冷却塔冷却用水的成分组成会在很大程度上影响相关设备的能耗情况。具体而言，水中如果存在钙镁等离子，在于冷却塔设备接触的过程中，会与一些水中原本不存在的物质发生化学反应，进而形成固体，积存在设备内[2]。随着积累物质的增多，设备内部的“结垢”程度会越来越重，导致通风及传热效率受阻。如此一来，冷却系统完成相同作业量时，消耗的能量会提升，即会造成能源浪费。基于此，必须建立完善的冷却塔用水管理机制，定期检测水中含有哪些成分，并对设备积存的污垢进行清理，使冷却系统的运行效率始终保持在较高水平。
结语：综上所述，制冷循环的过程便是将制冷剂气态→液态的放热过程与液态→气态的吸热过程整合为一个动态、持续的过程。在此期间，一定范围环境内原本存在的热量将会转化到另一个环境中（冷凝器周围）。通过对各项设备运行参数、环境温度变化参数进行调整，提升控制精确度，进而实现节能降耗。
参考文献：
[1]郭锐.制冷站冷却塔节能控制优化策略[J].中国住宅设施,2020(09):66-67.
[2]陈杰.制冷站冷却塔节能控制策略优化探讨[J].工程建设与设计,2020(10):93-94.