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冷卻水塔是什麼?從構造、運作方式了解清潔
水塔的重要性

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冷卻水塔是什麼?帶你從構造、運作方式了解清潔水塔的重要性

冷卻水塔是什麼?

本篇將介紹4大冷卻水塔構造及冷卻水塔原理,說明未妥善清洗保養會產生的影響,並比較3種冷卻水塔類型。文末將推薦冷卻水塔清洗品牌「潔必達」,解決冷卻水塔中的沉積物及水垢問題,提高運作效率。

文章目錄

一、冷卻水塔是什麼?快速掌握冷卻水塔用途

冷卻水塔(Cooling Tower)為工業冷卻設備,目的是將塔內的高溫熱水與塔外冷空氣進行熱交換,轉移並散發過多的熱量,使熱水成為冷卻水,流向空調系統或生產設備,確保其溫度能夠達到平衡,避免過熱。

因為設備一旦過熱,容易導致停機和運作異常,進而影響製程效率與機台壽命,因此冷卻水塔是許多產業不可或缺的重要系統。以下列出 5 種常見的冷卻水塔應用:

5 種常見的冷卻水塔用途

(一)塑膠射出工廠

工廠在製造塑膠產品時,會將高溫液狀的塑膠原料注入模具中,使其成型,要完成脫模,就需要將其冷卻降溫,而冷卻水塔能夠達到良好的溫度控制效果,確保產品光滑並完成脫模。

(二)科技業

半導體、電子製造業的製程中會產生許多熱量,若未迅速冷卻,容易影響精密設備和製程材料的損壞。此時冷卻水塔就能維持設備運作的穩定性,避免過熱造成停機。

(三)建築物的 HVAC 系統

在大型商業建築中,HVAC(暖通空調)系統會進行室內溫度和濕度的調節。其中,冷卻水塔就是非常重要的系統,能夠處理室內大量熱能,維持室內舒適的環境。

(四)食品與飲料產業

冷卻水塔能夠維持食品加工設備的溫度,防止食品因長期接觸熱空氣而變質,如乳製品、冰品等。

(五)資料中心

伺服器和網路設備在運算過程中,會產生大量的熱能,冷卻水塔能夠有效地將高溫導出確保運算設備穩定,並維持高效能運轉。

然而冷卻水塔長期運行會產生許多礦物質、黏泥和微生物等,水質受到影響,冷卻效率就會大打折扣,降低設備運轉效率,甚至增加電費及能源消耗。因此,對於需穩定運行的工業和建築設備,使用冷卻水塔洗劑是節省成本和延長設備壽命的關鍵措施。

二、解析 4 大冷卻水塔構造:散水系統、散熱片、風機、水槽

冷卻水塔的核心構造包含散水系統、散熱片、風機和水槽,每個構造都是促進熱交換、提升冷卻效率的重要角色。然而,這些構造容易因長時間運轉,使泥沙、藻類、青苔、水垢等不斷堆積,進而影響冷卻效率,因此需要定期清潔和維護。

4 大冷卻水塔構造

(一)散水系統

冷卻水塔中的散水系統會將接收到的熱水,平均分散於塔內,使熱水能夠均勻地流過散熱片,增加冷卻面積。

(二)散熱片

冷卻水塔散熱片會降低熱水滴落的速度,增加水與空氣接觸的時間,促進冷卻效果。散熱片容易因藻類、青苔或水垢的堆積而阻塞,一旦水流通道變窄,冷卻效果就會降低並增加耗能,設備也更容易損壞。建議定期使用清潔劑、防垢劑來改善散熱片堵塞問題。

(三)風機

冷卻水塔中的風機是用來強化空氣流動的構造,透過將塔外的冷空氣吸入、塔內的熱空氣排出,來增加降溫效率。

(四)水槽

水槽位於冷卻水塔的最下方,主要用來收集冷卻後的水,並泵浦至設備中。同時,水槽也是清洗水塔的關鍵樞紐,藥劑會從此處注入並隨著循環系統流動、清潔。然而,水槽未滿水位的周圍及死角是青苔、藻類生長的潛在區域,若未妥善處理,就容易影響清洗效果。

三、冷卻水塔原理為何?一圖搞懂冷卻塔運作 4 階段

冷卻水塔運作 4 階段

冷卻水塔運作 1:進入冷卻水塔

首先,來自工業設備或空調系統中的高溫熱水會進入冷卻水塔中,準備進行熱交換。此時的水溫稱為「進水溫度」,當進水溫度越高,需要排出的熱能就會越多,冷卻水塔中的泵、風機就需要耗費更多能量來達到冷卻效果。此運作階段會直接影響系統的整體耗電量。

冷卻水塔運作 2:蒸發散熱

接著,熱水會透過散水系統均勻分布於塔中,形成薄薄的水膜,再透過風機使冷空氣通過塔內,與熱水進行熱交換,讓部分的水蒸發並帶走熱能,使水溫大幅降低。水流在蒸發散熱時,冷卻效果會受環境的「濕球溫度(環境空氣中的濕度和溫度)」影響,濕球溫度越低,冷卻效果越好。

冷卻水塔運作 3:散熱後離開冷卻塔

冷卻後的水會被收集在冷卻水塔底部的水槽,再通過管道系統送到設備中進行散熱。此時,冷卻水的「出水溫度」(水流出水塔時的溫度)與濕球溫度的差值被稱為「趨近溫度」。趨近溫度差值越小,冷卻效果越好。如果想要降低趨近溫度,可以透過增強風機或水循環的運行速率,不過此舉會增加耗電量。

冷卻水塔運作 4:協助熱源設備降溫

最後,冷卻水會流向機台設備,吸收設備熱能幫助其降溫,再流回塔內冷卻,形成一個不斷循環的冷卻系統。冷卻水流出塔外的「出水溫度」越接近濕球溫度,表示水塔的效能越高,能夠降低製程中的冷卻負荷,減少設備能源消耗。

在冷卻水塔的運作中,「水」是非常重要的元素,但長期循環會造成水垢生成、微生物增長,如黏泥、青苔阻礙水流,讓水泵需要花費更大的耗能才能促進水循環,進而提高耗電量、降低設備壽命。建議定期使用專業的 洗管劑清潔,幫助冷卻水塔運作更有效率,同時也能達到省電效果。

強力溶解水垢,高效清潔產品首選「潔必達」。

四、3 大冷卻水塔類型評比:冷卻方式、優缺點一次帶你看

根據空氣及循環水的流動方向,冷卻水塔可以分為 3 種類型,分別為橫流式冷卻水塔、逆流式冷卻水塔及複合流冷卻水塔。

3 大冷卻水塔類型評比

1.橫流式冷卻水塔

橫流式冷卻水塔的冷卻方式,空氣與水的流動方向為垂直交叉的型態,空氣會從側邊吹至散熱材上,而水流則會從冷卻塔頂端進入,並往下滴落,透過散水系分散於塔內,再透過兩側吹入的冷空氣進行熱交換。橫流式冷卻水塔結構單純,維護較為方便,經常被使用在中小型的冷卻需求,如中央空調系統。 不過,橫流式冷卻水塔的填料為開放式,在沙塵較多的區域容易發生堵塞情況,需要勤於清潔及保養。

  • 優點:可使用較小的水泵、降低噪音、結構簡單易保養
  • 缺點:熱交換效率較低、易結凍、易積灰塵

2.逆流式冷卻水塔

逆流式冷卻水塔中,空氣與水的流動方向相反。空氣會從冷卻塔的底部向上吹入,而水則是從塔頂向下流入,相反的流向讓水與空氣的接觸時間更長,冷卻效率也比橫流式冷卻塔更好。逆流是冷卻水塔常見於大規模或高效能的冷卻應用,如電廠、大型工業設施。 逆流式冷卻水塔的填料及底盤的距離較大,因此容易產生飛濺損失,也導致噪音聲響較明顯。

  • 優點:加壓噴灑不易結凍、熱交換效率佳
  • 缺點:噪音較大、飛濺損失較高、易產生水垢、結構複雜不易保養

3.複合流冷卻水塔

複合流冷卻水塔結合了橫流式、逆流式冷卻水塔的特點,塔外的空氣與塔內的熱水流動方向相同,且有兩處風口設計,能夠大幅增加散熱面積及效率。複合流冷卻水塔可以應對多種冷卻需求,運用的範圍廣且不易受到外部環境影響。

  • 優點:熱交換效率高、無噪音、降低水垢發生機率、維護方便
  • 缺點:價格較高

五、延長冷卻水塔壽命的秘訣:清洗劑首選「潔必達」

冷卻水塔是許多工業設備和大型建築中不可或缺的關鍵系統,但許多企業主經常會忽略冷卻系統中的水垢、青苔等問題,導致的能耗不斷損失。若未定期清洗、維護,冷卻水塔就會成為耗電的根源,並對環境造成影響。常見的負面影響包含以下 4 種:

能源消耗增加

冷卻水塔內長期累積的污垢、生物膜會降低熱交換效率,導致系統需要耗費更多電來維持相同的冷卻效果,進而增加電費與能源損耗。

提高清潔難度

冷卻水塔中的含矽水質一旦積累,長期下來就會形成頑固的矽沉積物,大幅提高清潔難度。

水資源浪費

污垢和生物膜會降低冷卻效率,導致系統需要更多的水來維持正常運作,造成水資源浪費。

化學品使用增加

當冷卻水塔長期未清潔,使微生物、水垢嚴重堆積,就需要使用比原本更多的化學藥劑來解決水質問題,除了會使維護成本上升,也會製造更多環境污染。

污染物排放

未定期清潔冷卻水塔,循環水中可能會累積許多高濃度的污染物,如重金屬、化學藥劑殘留、微生物等,排放後可能會導致生物死亡並影響生態平衡。

定期使用冷卻水塔清洗劑進行保養和維護,除了可避免能源消耗與環境污染,也能確保系統維持高效運行。 潔必達提供不同水質的管路清洗解決方案,包括自來水水質(洗管劑)地下水水質(矽質水垢洗管劑)的專用洗管劑。為提升清洗效率,我們亦提供可搭配使用的軟化劑,使管路清洗更快速、更徹底,並有效降低洗劑用量,節省成本的同時也能確保清潔效果。 我們十分重視每位業主對於冷卻系統的需求,提供各式高效能的專用清潔產品,解決微生物、水垢、銹蝕及青苔等問題,以利客戶的冷卻系統能夠維持高效運轉,並降低能源消耗與電費,使業主能夠維持良好的生產效能及企業空間。

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