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2018

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“風(fēng) VS 水” 散熱器之戰(zhàn)

風(fēng)冷是冷卻方式的一種，即用空氣作為媒介冷卻需要冷卻的物體。通常是加大需要冷卻的物體的表面積，或者是加快單位時(shí)間內(nèi)空氣流過物體的速率

　　風(fēng)冷是冷卻方式的一種，即用空氣作為媒介冷卻需要冷卻的物體。通常是加大需要冷卻的物體的表面積，或者是加快單位時(shí)間內(nèi)空氣流過物體的速率，抑或是兩種方法共用。前者可依靠在物體表面加散熱片來實(shí)現(xiàn)，通常把散熱片掛在物體外，或是固定在物體上以使散熱更高效。后者可用風(fēng)扇（風(fēng)機(jī)）來加強(qiáng)通風(fēng)、強(qiáng)化冷卻效果。大多數(shù)情況下，加入散熱片可以使冷卻效率大大提高。
　　水冷則是另一種常用的冷卻方式。水冷散熱器有一個(gè)進(jìn)水口及出水口，散熱器內(nèi)部有多條水道，這樣可以充分發(fā)揮水冷的優(yōu)勢，能帶走更多的熱量。這就是水冷散熱器的基本原理。從水冷的安裝方式來看，又可以分為內(nèi)置水冷和外置水冷兩種。對于內(nèi)置水冷而言，主要由散熱器、水管、水泵、足夠的水源組成，這就注定了大部分水冷散熱系統(tǒng)“體積”較大，而且要求機(jī)箱內(nèi)部空間足夠?qū)捰唷Ｍ庵盟渖崞鞣矫?，由于其散熱水箱以及水泵等工作元件全部安排在機(jī)箱之外，不僅減少了機(jī)箱內(nèi)空間的占用，而且能夠獲得更好的散熱效果。
　　水冷散熱器和風(fēng)冷散熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，水冷散熱冷卻效果好，無噪音；而風(fēng)冷系統(tǒng)價(jià)格便宜，空間占用小，可靠性更高，還沒有漏水的風(fēng)險(xiǎn)。因此，實(shí)際中風(fēng)冷和水冷都取得了一定的應(yīng)用。下面，以集中空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行部分中最核心的冷源生產(chǎn)部分——冷水機(jī)組為例，比較水冷和風(fēng)冷的性能。
　　（1）制冷性能比較
　　風(fēng)冷式冷水機(jī)組的冷凝溫度和冷凝壓力取決于室外干球溫度；水冷式冷水機(jī)組的冷凝溫度和冷凝壓力取決于冷卻塔的出水溫度。根據(jù)暖通設(shè)計(jì)規(guī)范，冷水機(jī)組冷凝溫度一般取比冷卻水進(jìn)、出口平均水溫高5℃～7℃。我國大部分地區(qū)設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)、出口水溫取32℃～37℃，因此，水冷式冷凝器冷凝溫度可按40℃考慮。而風(fēng)冷式冷凝器溫度應(yīng)比夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度高15℃，我國大部分地區(qū)夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度都在30℃以上，京津地區(qū)夏季相當(dāng)長的時(shí)間處于33℃以上，這樣其冷凝溫度在45℃～50℃之間，即風(fēng)冷式機(jī)組冷凝溫度比水冷式高5℃～10℃，因而其制冷能力不如水冷式機(jī)組，加之空氣的導(dǎo)熱性和熱容量比水小得多，因此，風(fēng)冷機(jī)組能耗指標(biāo)一般都大于0.28(kW/kW)。經(jīng)計(jì)算，?；刍▓@工程風(fēng)冷式機(jī)組能耗約為0.33(kW/kW)。而水冷機(jī)組的能耗指標(biāo)一般都在0.23(kW/kW)以下，離心式水冷機(jī)組的能耗指標(biāo)多為0.20(kW/kW)左右。由此可以看出，風(fēng)冷式機(jī)組較之水冷式機(jī)組其制冷效率是較低的。
　?。?）運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性比較
　　冷水機(jī)組在空調(diào)季節(jié)運(yùn)行時(shí)，因水冷機(jī)組其冷卻水基本為循環(huán)水，因此主要費(fèi)用差距將發(fā)生在耗電量上。在整個(gè)空調(diào)季節(jié)因制冷機(jī)組并未全部以滿負(fù)荷運(yùn)行，在低負(fù)荷條件下，水冷與風(fēng)冷機(jī)組的耗能量差距并不能達(dá)到80.7 kW。但是在最熱季節(jié)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，工作時(shí)問又遠(yuǎn)大于8 h，因此，兩種機(jī)組每個(gè)空調(diào)季節(jié)的耗電差按以上方法計(jì)算，應(yīng)該基本反映實(shí)際情況。另外，由于風(fēng)冷機(jī)組電機(jī)總功率增大，?；刍▓@小區(qū)配電室變壓器容量增大，各種控制柜、接觸器、保護(hù)開關(guān)型號增大，城市用電配套費(fèi)、增容費(fèi)隨之增加。這樣計(jì)算，風(fēng)冷式機(jī)組的初投資和運(yùn)行費(fèi)用還要增加。
　?。?）機(jī)組熱功比較
　　因風(fēng)冷式冷水機(jī)組冷凝器是與空氣換熱，而空氣的蓄熱性、導(dǎo)熱性均較水小的多。為便于散熱，風(fēng)冷式機(jī)組的冷凝器必須具備較大換熱面積，由此造成風(fēng)冷機(jī)組體積龐大，約比相同制冷量的水冷機(jī)組體積大3～4倍，重量也較水冷機(jī)組重許多。這就意味著制冷機(jī)組的基礎(chǔ)做法、運(yùn)輸、吊裝等更復(fù)雜、難度更大。且由于風(fēng)冷機(jī)組制冷能力較之水冷機(jī)組低的多，以?；刍▓@為例：770 kW的制冷量，選擇風(fēng)冷機(jī)組五臺(tái)而選擇水冷機(jī)組一臺(tái)即可滿足要求，一般以選擇兩臺(tái)為最佳方案。雖需配屬冷卻塔、冷卻水循環(huán)泵和水管路系統(tǒng)等，但較之風(fēng)冷機(jī)組其占地、設(shè)備投資費(fèi)用都可節(jié)約40%以上。
　?。?）對機(jī)房要求的比較
　　水冷式方案中的冷卻塔，冷卻水循環(huán)泵等可設(shè)置于屋頂露天，制冷機(jī)系統(tǒng)一般要求設(shè)置于設(shè)備層的機(jī)房內(nèi)，以?；刍▓@I期工程為例：制冷量為770 kW的機(jī)組其占地面積約7 m2，計(jì)人冷凍水泵、管路系統(tǒng)等共占地面積約20 m2。機(jī)房要求有安裝與檢修空間，因此需要設(shè)置面積約30 m2的空調(diào)機(jī)房即可。
　　機(jī)組及冷凍水泵基礎(chǔ)要有隔聲、隔震處理，該機(jī)房可設(shè)置于地下室或屋頂任意位置。風(fēng)冷式方案中無冷卻塔、無冷卻水循環(huán)泵，僅包括制冷機(jī)組與冷凍水泵及管道系統(tǒng)。以上設(shè)備完全可以設(shè)置在建筑物屋頂，設(shè)備基礎(chǔ)僅采取隔聲隔震措施即可，不需專門的機(jī)房，不占建筑面積，只需冬季放凈存水，完全露天放置，這也是該種空調(diào)方案最大的優(yōu)點(diǎn)。但因其選用的冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)較多，自重及運(yùn)行重量較大，?；刍▓@工程冷水機(jī)組每臺(tái)凈重約3.8 t，放置于屋頂必然使建筑物結(jié)構(gòu)增加設(shè)計(jì)強(qiáng)度，況且因機(jī)組露天放置，四季風(fēng)吹雨打，使用壽命較之機(jī)房放置的水冷機(jī)組短得多，尤其是在塘沽這樣的濱海地區(qū)，海風(fēng)大堿性強(qiáng)，機(jī)組運(yùn)行數(shù)個(gè)空調(diào)季節(jié)后質(zhì)量難以保證

關(guān)鍵詞:

風(fēng)冷,媒介,冷卻