【美国JMP学习课堂】如何进行冷却塔生命周期成本分析

第一部分：简介

冷却塔要花钱。冷却塔省钱。在这两个语句之间存在许多变量，必须对其进行评估，以便工程师代表所有者做出明智的决定。这就是本系列的全部内容。

在接下来的几篇博客中，我们将介绍您需要了解的所有信息，不仅要比较给定应用程序的冷却塔，还要如何以所有者容易理解的格式来放置这些信息。将其视为冷却塔生命周期成本估算的路线图。

借助此“路线图”，您将学习根据设计负荷，建筑物的负荷曲线以及建筑物的局部环境条件来评估各种冷却塔设计和尺寸的优点。在此过程中，您可能会对所学到的东西感到惊讶，郭鹏学暖通例如周围湿球温度对冷却塔性能特征的巨大影响，以及风扇速度的降低对能耗的影响有多大。希望当我们完成工作后，您将对冷却塔设计的细微差别以及它们如何影响所有者的长期成本有新的认识。

据我们所知，还没有行业标准可以根据整个生命周期成本比较冷却塔。因此，为了工程师，所有者和环境的利益，JMP为此目的开发了一种易于理解的方法。此方法适用于任何类型的冷却塔以及任何品牌。

第二部分：填补空白

工程师必须能够在设备和生命周期成本方面比较冷却塔（品牌和配置），这一点很重要。同样重要的是，该比较需要基于实际的操作参数。在JMP，我们开发了一种方法，使工程师可以做到这一点-一种可以应用于几乎任何品牌或类型的冷却塔的方法。它从一个看起来像这样的工作表开始：

并以如下所示结尾：

预期寿命–理想的起点

以上某些信息将由工程师填写，而某些信息将由供应商填写。但是，显然，它始于工程师，工程师将最终为供应商提供生命周期成本竞标参数。这些参数包括：

冷却塔的预期寿命

首次费用

特定于冷却塔类型的能源使用

风扇功率

喷嘴压力（如果是逆流塔）

泵功率

第一个很容易，也是一个很好的起点。您希望和/或期望您选择的冷却塔能使用几年？答案取决于您选择的盆地类型。根据JMP的经验，以下是各种类型盆地的合理预期寿命：

镀锌：12年

不锈钢：20年

玻璃纤维：20年

混凝土盆：30年

因此，假设您为冷却塔选择了一个不锈钢盆。这意味着您可能需要约20年的预期寿命。瞧！您刚刚填写了第一个空白：

几乎所有其他空白都需要更多的预想。但是不用担心，我们将带您逐步了解它！

第三部分：纳入部分负荷值或IPLV

创建合理的负载曲线对于计算和比较特定冷却塔（包括各种品牌和/或特定品牌内的型号）的生命周期成本至关重要。为此，我们必须估算冷却塔在各种负载条件下的运行小时数。

如果您不知道自己的负载曲线（并且不希望花时间去研究它），我们建议按照AHRI 550/590 – 2015将IPLV（集成零件负载值）用于冷水机组。该标准可预知冷水机组通常将在以下位置运行：

每年1％的100％负载=每年88小时

一年的42％的负载为75％=每年3679小时

每年45％的50％负载=每年3942小时

每年12％的负载为25％=每年1051小时

如果您没有要安装要设计系统的区域的特定负载配置文件，我们强烈建议您使用这些数字。毕竟，如果冷却器正在运行，则冷却塔正在运行，对吗？而且，使用IPLV不会比查找BIN小时麻烦。这将使您能够估计并公平地比较设备的生命周期成本。

IPLV还建议了在各种冷水机负荷下的特定冷凝器水温。这些值包括当负载下降时重置冷凝器水温（水从冷却塔到冷却器的温度）：

100％负载时冷凝器水温为85°F

75％负载时冷凝器水温为75°F

50％负载时65°F冷凝器水温

25％负载时65°F冷凝器水温

上面的数字适用于水冷式冷水机，这是我们在本系列示例中使用的冷水机类型。但是，AHRI对于风冷式制冷机和蒸发式冷却设备也具有IPLV值：

基于以上所有内容，我们现在有很多信息可以添加到生命周期成本工作表中。

第四部分：定义干球、湿球和方法

在上文中，我们建议将IPLV（集成的部分负荷值）纳入您的冷却塔生命周期成本分析。接下来，我们需要填写与已经确定并已添加到生命周期工作表中的部分负载条件相对应的湿球温度。

如果您已完成确定气候区域湿球温度的工作，请随时使用这些值。如果不是，我们建议您使用以下基于ARI风冷干球设计要点的湿球温度：

如您所见，我们的负载曲线包含以下干球温度：95°F，80°F，65°F和55°F。另请注意，蓝色的湿面包温度。这些数字是从干湿图得出的，基于在47％恒定湿度下的干球温度曲线。

查看水平轴，您会看到我们的干球设计点为蓝色。要确定在这些设计点的湿球温度是多少，请沿着这四个干球值的（蓝色）垂直线，直到代表恒定47％相对湿度的曲线为止。从该点开始，沿着紫色的对角线向左移动，找到与这些条件相对应的湿球温度：

冷空气保持较少的水分！

注意湿度比（在给定温度下一磅空气中可以容纳的水量）发生了什么变化。随着干球温度的降低，空气可以保持饱和的最大水量也随之降低。毫不奇怪，对吧？我们大多数人都非常清楚，冷空气中的水分较少。这意味着冷空气将提供较少的蒸发，并且冷却塔无法提供足够的冷却。然而，这一普遍事实的重要性常常被低估了它在冷却塔运行中的作用。经常的假设是，在天气转凉时，冷却塔的方法保持恒定。不要犯那个错误。

记住-冷却塔是蒸发机。如果他们不能将水分蒸发到空气中，那么他们就没有做好他们打算做的工作。因此，我们必须确保我们的负载曲线能够反映我们设计点条件下机器的真实蒸发能力。具体来说，我们必须对我们的方法和以oF为单位的湿球温度保持现实。湿球越低（采用恒定方法），我们可以获得的蒸发量就越少。我们建议的湿球温度反映了这些现实，并有助于确保公平，准确的生命周期分析。

因此，这就是应用湿球温度后我们的工作表现在的样子。我们还对年度吨小时数（负载吨数x工作小时数）进行了数学计算：

至此，您已经汇总了供应商（任何品牌的任何供应商）需要的所有必要信息，以便为您提供所选型号冷却塔的风扇功率和年度功率。您将能够准确，准确地比较正在考虑为您的应用程序考虑的任何冷却塔设备的生命周期成本！

第五部分：最后一步

到目前为止，您已经学习了如何将所有基本数据整合到冷却塔寿命周期分析中，从部分负荷条件下的运行时间到建议的室外湿球设计要点。您已经完成了大部分繁重的工作。现在由供应商根据您提供的数据确定运行给定塔所需的功率。

有了您的负载配置文件和数据，供应商可以为您提供所选塔的确切年风机kW。您只需简单地计算出四种负载条件下的年千瓦数，然后将它们相加即可得出每年的总千瓦消耗量。

在整个系列中使用相同的示例，每年的总电量为107,183千瓦时。

以上数据基于巴尔的摩Aircoil S3E-1020-07P型冷却塔，在所示的负载条件下运行。从全负载运行到部分负载运行时，请注意kW的显着降低。这为我们提供了有关如何分级冷却塔以提高生命周期成本的重要信息。通过这种方法，我们可以非常轻松地比较以降低的速度使用多个冷却塔的系统的生命周期成本与较少的以全速运行的冷却塔的生命周期成本。您还可以看到加大冷却塔尺寸以获得更多节能的优势。

最终分析

现在，完成应用程序生命周期成本工作表所要做的就是一些相当简单的数学运算，并应用适当的效用率。在这种情况下，我们使用的是$ .08 / kwH。我们还包括了13.75塔式泵头，我们需要将泵的功率考虑在内。（不要忘记这一步！）

因此，您可以在这里进行–针对特定应用的可靠生命周期成本分析！