大型航站楼循环冷却水系统是空调系统的重要组成部分之一, 一般都为敞开式, 由制冷机、冷却塔、集水设施、循环水泵、循环管道和循环水处理装置等组成。由于供冷供热站的建筑高度一般都不高 (单层厂房+多层建筑) , 循环冷却水系统一般都采用前置水泵干管式同程 (相对于冷水机组) 循环系统。系统流程通常为:循环冷却水池→循环水泵→冷水机组→冷却塔→循环冷却水池。

　　 大型航站楼空调循环冷却水系统通常为敞开式 (湿式) , 系统中的冷却塔通常采用机械通风湿式冷却塔。根据在冷却塔内的水、气流动的方式, 机械通风湿式冷却塔可分为逆流式冷却塔和横流式冷却塔 (见图1) ^[1]。逆流式和横流式冷却塔的性能比较见表1。设计时应根据外形、环境条件、占地面积、管线布置、造价和噪声要求等因素, 因地制宜, 合理选用。

　　 由表1对比可以看出, 逆流式和横流式冷却塔各有利弊优劣, 应根据使用场所的具体情况综合比较后进行选择。

　　 由于为航站楼服务的冷却塔数量较多, 高度和体积较大, 通常又毗邻航站楼设置或位于航站楼进场视线范围内, 因而冷却塔布置既要保证使用效果, 又要兼顾美观要求。

　　 冷却塔的位置应选择在通风良好、气流通畅、湿热空气回流影响小的建筑物最小频率风向的上风侧;不应布置在热源、废气和烟气排放口附近, 如厨房排风等高温气体排放处;不宜布置在高大建筑物中间的狭长地带上。当冷却塔设在地下或用围墙、顶板等遮挡时, 宜采用能将高温气流送至远离冷却塔进风处的塔型, 并应配合生产厂进行冷却塔气流组织的计算, 避免热空气的回流, 确保足够的进风面积。同时, 冷却塔设置的高度宜靠近冷冻机组, 以减少管道的水头损失, 达到节能目的。

　　 在冷却塔的布置上, 宜保证冷却塔之间的距离, 有良好的气流组织条件, 避免影响冷却塔的散热效果。冷却塔宜单排布置, 当需要多排布置时, 塔排的间距应保证塔排的同时进风量。单侧进风塔的进风面宜面向夏季主导风向, 双侧进风塔的进风面宜平行夏季主导风向。冷却塔进风侧与建筑物的距离宜大于塔进风口高度的2倍。冷却塔的四周除满足通风要求和管道安装位置外, 还应留有检修通道, 通道净距不宜小于1m^[2]。

　　 由于大型航站楼空调循环冷却水系统的冷却水量大, 所需冷却塔的数量多, 因而在布置时应充分考虑冷却塔的布置方式 (几行几列) , 使风穿过塔组的个数尽可能少, 减小塔组之间的回流和干扰, 从而避免处于被包围的塔组受热空气影响而效率低下。

　　 冷却塔塔组之间应设置连通管或连通水池, 避免冷却塔的抽空或溢流现象。

　　 另外, 与冷却塔连接的管线不应使冷却塔本体承受管线的重量, 应设置单独的支吊架支撑管线重量, 设计时应有所注明, 并规划好管道的支撑位置。

　　 大型中央空调系统, 通常按最大负荷来设计, 但是, 系统大部分时间是在部分负荷下工作。空调冷却水系统一般是定流量系统, 部分负荷下动力输送能耗不变, 使制冷系统综合能效比大大下降。常规控制方式是对冷却塔出水温度进行调节。冷却水温度的调节, 一般可采用冷却塔出水温度控制风机的启闭或变频调速控制, 或者在冷却塔进水管上安装两通电动调节阀, 旁通部分水量, 保证供制冷机的冷却水混合温度, 同时又控制风机的启闭, 从而达到节能效果^[3]。

　　 在循环冷却水系统中, 噪声主要来自冷却塔, 由于塔体多为露天布置, 并要有良好的通风条件, 因而产生的噪声较难消除。为航站楼服务的冷却塔通常靠近航站楼或办公区等, 如何对降低冷却塔噪声采取有效措施, 也是设计中不可忽视的间题。设计时首先可根据地区对环境噪声的标准, 选择不同声级的冷却塔, 然后通过公式验算经衰减后的噪声是否能满足标准中提出的要求, 仍不能满足控制指标时, 可采取以下措施:

　　 (1) 冷却塔位置宜远离对噪声敏感的区域;

　　 (2) 选用超低噪声冷却塔;

　　 (3) 在冷却塔底盘设消声栅, 降低淋水噪声;

　　 (4) 选用变速或双速电机, 以满足夜间环境对噪声的要求;

　　 (5) 增加风筒高度, 筒壁和出口采取消音措施;

　　 (6) 建筑上采取必要隔音、消音屏障;

　　 (7) 冷却塔基础设隔振装置;

　　 (8) 降低进、出水管流速, 防止集气, 并设隔振装置。

　　 对于大型航站楼空调循环冷却水系统, 宜设置冷却水池或水箱, 通常采用钢筋混凝土水池。此集水池水深一般不小于1m, 局部为了满足吸水高度要求可达2m甚至更深, 加上水池底及侧壁容易附着生长菌藻类导致表面光滑, 故水池设计时需提醒建筑专业采取确保安全的防护措施, 防止人误入或落入水池造成生命危险。另外, 大型航站楼循环冷却水系统的冷却水泵吸水管从集水池吸水的吸水口一般都在DN500以上, 若为总吸水管则管径一般会在DN1 200以上, 故在吸水口设计时务必做好保护措施, 防止人掉入吸水口发生危险。

　　 根据项目具体情况, 冷却水池可设在室外地面或屋面, 两种做法均有实际工程案例, 也各有利弊。由于大型航站楼的空调循环冷却水量 (制冷机组的台数和单台水量) 较普通民用建筑大得多, 相应的冷却塔数量和单台水量、循环冷却水泵的数量和单台流量、冷却水单管及总管管径等也相应要大很多, 从而使得冷却水池无论在平面尺寸及深度上都很大。若将冷却水池及冷却塔设于室外地面, 则可以减轻屋顶的荷载, 节约单体的施工成本, 但要占用室外的用地, 同时增加室外管道的开挖和埋设, 管道安装及后期检修维护较室内明装难度更大;另一方面, 冷却水池和冷却塔靠近地面, 水池受尘土杂质影响较屋顶更大, 相应增加水处理的成本, 同时冷却塔的噪声和飘水等对行人的影响也较屋顶更明显。因此, 在布置冷却水池和冷却塔时, 需结合项目的情况具体分析比较, 尽可能做到最优化。

　　 补水水源一般采用城市自来水, 也可采用处理后的雨水。在此需提醒设计注意的是, 根据《民用建筑节水设计标准》 (GB 50555—2010) 5.1.5条条文及其解释, 建筑空调系统的循环冷却水水流经过冷却塔时会产生飘水, 有可能经呼吸进入人体内, 故中水的用途中不包括用于冷却水补水, 若采用非传统水源作为循环冷却水补水, 需使用雨水处理后的水, 不能采用污水处理后的中水, 同时, 雨水经回收处理后用于循环冷却水补充水的水质需达到《建筑与小区雨水利用工程技术规范》 (GB 50400—2006) 及《采暖空调系统水质标准》 (GBT 29044—2012) 的要求, 后者个别参数比《生活饮用水卫生标准》中相应的指标还高, 如GBT 29044中钙硬度、氯离子、游离氯等指标要求均高于GB 5749中的规定。若严格执行此水质标准, 雨水处理后的指标比生活饮用水的指标还严苛, 而通常大型航站楼空调循环冷却水系统所需的补水量较普通民用建筑都大很多, 若按《采暖空调系统水质标准》的要求势必使得运行成本显著增加, 所以笔者认为实际可实施性不强, 设计时雨水处理后用于循环冷却水补充水达到的水质标准按《生活饮用水卫生标准》执行即可, 同时需与业主做好沟通说明。

　　 还需注意的是, 不同类型的暖通制冷机组对水质要求的标准还不尽相同。例如, 离心式制冷机组和溴化锂制冷机组, 关于溴化锂制冷机组暖通专业还有其专门的标准《蒸汽和热水型溴化锂吸收式冷水机组》 (GBT 18431—2014) , 该标准中对冷却水及补水水质有特殊要求, 且此水质要求比《采暖空调系统水质标准》中的要求还高, 设计中通常还是按照《生活饮用水卫生标准》中的水质标准执行。

　　 另外, 当冷却水池利用自来水和处理后的雨水同时补水时, 应注意不同来源的补水水位的控制, 并给强弱电专业明确控制要求。通常情况下是通过集水池中不同水位来控制不同补水管上的电控液位阀启闭。

　　 循环水泵台数宜与冷冻机组相匹配, 如多泵并联干管制, 宜设备用泵, 如单元制可不设备用泵。大型航站楼空调循环冷却水系统中冷却水泵数量较多, 同时因暖通专业的设备和管线均较大又多, 故一般采用多泵并联干管制的情况较常见, 备用泵的台数可根据常用水泵台数的多少及冷却水泵房的尺寸相对灵活选择, 通常为1~3台, 建议备用泵的台数也与业主进行沟通, 达成一致。

　　 水泵选型应本着安全可靠、高效节能的宗旨来选择, 确定流量、计算扬程是正确选择水泵的关键^[4]。水泵的流量应按冷却循环水量确定;水泵高效区流量宜与制冷机冷却水量运行调节范围相一致。冷却水泵的扬程要根据冷却水系统的循环阻力 (管道、管件、冷凝器阻力之和) 、输水高差及自由水头确定, 可附加5%~10%的余量, 不宜富裕过多^[5]。需要注意的是, 对于集水型冷却塔, 其输水高差只需计入冷却塔底盘或冷却水池最低液面和布水管的高差即可, 而无需计算冷却塔与冷却泵的高差, 但应以该高差校核泵的承压能力。

　　 泵房平面布置应考虑满足水泵机组、管路和附件、其他辅助设备 (如加药设备、就地控制柜、仪表等) 、排水设施、通风采暖设施、供电和起吊设施等布置和安装的要求, 并留有足够的运输、日常巡视和检修场地。另外, 大型航站楼空调循环冷却水系统通常分为近远期设备和管线, 泵房布置应考虑预留发展与扩建的可能性。

　　 泵房高度的确定应考虑水泵机组高度、管路及附件的安装高度、设备起吊时所需高度, 泵房与冷却水池等相互的高差, 建筑物内泵房所处位置的层高, 设备安装和检修的高度等因素。在无起重设备时, 泵房高度应不小于3m;在有吊车等起重设备时, 其高度应通过计算确定 (一般起吊物底部与越过的固定物顶部之间的净距应大于0.5m) 。具体计算可参照《给水排水设计手册》第3册 (城镇给水) 中5.3.4章节“起重设备与泵房高度”的相关内容^[6], 在此不再赘述, 计算结果一般要求航站楼的循环冷却水泵房净高不低于6m, 在方案阶段应向建筑专业及时提出, 以保证泵房高度。

　　 由于大型航站楼空调循环冷却水泵的自身质量都较大, 为了便于安装和检修, 通常采用电动葫芦作为起重设备。电动葫芦一般分为CD₁和MD₁两种类型, 是中级工作制 (JC 25%) 的一般用途钢丝绳式电动葫芦。CD₁型电动葫芦只有一种起升速度, 可满足一般作业要求。MD₁型电动葫芦具有常、慢两种起升速度, 可满足精密装卸、砂箱合模等精细作业的要求。冷却水泵房使用CD₁型即可满足要求。其主体通常固定安装或通过小车悬挂在水泵房上方工字钢轨道上, 作直线或曲线运行^[6]。电动葫芦的起重量 (通常为5t) 需提给结构专业复核, 起升和运行电动机的电量需提给电专业考虑。

　　 由于大型航站楼空调循环冷却水系统较普通民用建筑的系统更为复杂和重要, 故设计过程中需与建筑、结构、暖通和电等相关专业密切配合, 及时提出和反馈资料, 使系统设计既经济实用, 又安全可靠。