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开式与闭式凉水塔的运行费用差异,核心源于其根本工作原理的不同。开式塔通过水与空气直接接触来换热,效率高但代价是水的大量蒸发、飘逸和泄漏;闭式塔则通过盘管壁间接换热,管外喷淋水仅用于冷却盘管,其蒸发消耗量远低于开式塔。这一根本区别,导致了它们在运行费用上截然不同的表现。
在运行费用的构成上,水耗通常是差异最大的部分。开式塔的冷却水直接暴露于空气中,其降温主要依靠水分的持续蒸发带走潜热,这导致其蒸发损失非常可观,是水耗的主体。此外,为控制水中矿物质浓度,必须持续排放一部分循环水(排污水),加之随风带出的水雾(飘逸水),共同构成了其高昂的水费支出。反观闭式塔,主循环的工艺水在密闭盘管内循环,完全不受损失。需要蒸发消耗的仅仅是管外用于吸热的喷淋水,而喷淋水系统可以设计成几乎零排污运行,因为其并不接触系统内部的杂质。因此,闭式塔的整体水耗通常仅为同等容量开式塔的20%至50%,在水资源紧缺或水价高昂的地区,这部分节省的费用会非常显著。
电耗方面的对比则更为复杂。开式塔结构简单,通常只驱动风机和水泵,其中水泵的扬程仅需克服塔体高度和管路阻力,能耗相对较低。闭式塔则存在两个循环系统:一是与开式塔类似的喷淋水循环,二是驱动主工艺水循环的泵。这个主循环泵需要更高的扬程以克服盘管内部的阻力,因此功率通常更大。此外,闭式塔为了达到与开式塔相近的冷却效果,有时需要更大的风量。综合来看,闭式塔的总电耗往往略高于开式塔。然而,闭式塔在节能控制上拥有更大潜力。在环境湿球温度较低的季节,它可以完全停止喷淋水泵和风机,仅依靠盘管的干式风冷进行工作,实现“干式运行”,在此期间的运行电耗极低,这部分节能可以抵消其在夏季高峰时的一部分额外电耗。
维护与化学药剂费用是另一个关键差异点。开式塔的循环水直接接触空气,极易吸入灰尘、杂质,并滋生藻类、细菌。这就要求持续投入水处理化学品(阻垢剂、杀菌剂、缓蚀剂),并需要定期停机清洗水池、填料,其维护工作频繁,人工和物料成本都不容忽视。更重要的是,如果水质控制不当,结垢和腐蚀会降低换热效率、增加能耗,并缩短设备寿命。闭式塔的主循环水路洁净,无需添加化学药剂,也几乎没有结垢和堵塞的风险。其主要维护工作是保持盘管外表面的清洁,以防喷淋水中的杂质结垢影响换热,但维护周期和成本远低于开式塔。
必须考虑其对主系统运行效率的间接影响。开式塔的水质波动和填料堵塞可能引起冷却水温度的不稳定,间接影响如注塑机、中央空调冷水机组等主设备的运行效率和使用寿命。闭式塔能提供更稳定、洁净的冷却水条件,这保证了主设备始终在最佳工况下运行,这部分带来的能耗节约和设备寿命延长,虽然难以精确量化,但确是闭式塔长期运行费用优势的重要组成部分。
综上所述,开式与闭式凉水塔的运行费用优劣并非绝对。开式塔的优势在于较低的初期投资和可能略低的基准电耗,但其代价是高昂的水费、药剂费和维护费。闭式塔则通过显著节水和降低维护成本,在长期运行中展现出经济性,尤其适用于水价高、水质硬、或对冷却水洁净度有严苛要求的场合。最终的决策需要在准确评估当地水价、电价、维护人力成本及环境条件的基础上,进行全生命周期的成本核算才能做出。
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