玻璃鋼冷卻塔環評(環境影響評價)-廣東康明工業冷卻塔維修

玻璃鋼冷卻塔環評(環境影響評價)

今天玻璃鋼冷卻塔廠家為大家帶來玻璃鋼冷卻塔環境影響評價，就是從廣義上評價玻璃鋼冷卻塔運行對環境的影響。要幫助大家實現未來生產系統的可持續發展，需要對整個生產系統有全面的認識。作為工藝、機器和空調冷卻介質的供應商，玻璃纖維冷卻塔在各種生產過程和整個工廠中發揮著關鍵作用。由于運行時間長、能源和水需求高以及相關的環境影響，改進玻璃纖維冷卻塔的運行已成為業界關注的焦點。在此背景下，本文提出了一種分析工業強制通風 FRP 冷卻塔的能源和水需求以及全球變暖潛勢的方法。由于 FRP 冷卻塔的能源和水需求受區域條件的強烈影響，因此在分析區域氣候數據以及特定國家/地區的電力組合時考慮了世界各地的不同地點。

1.玻璃鋼冷卻塔簡介

玻璃鋼冷卻塔是一個熱力學開放系統，其中溫水在周圍空氣中冷卻，將熱量和蒸發的水傳遞到環境中。因此，很明顯，FRP 冷卻塔中的能量和質量平衡取決于區域氣候條件，例如環境空氣溫度和濕度。

水是我們日常生活和技術應用的重要介質。水用于各種工業過程：作為原材料、輔助材料和操作材料，例如用于冷卻過程和洗滌過程。研究表明，與水有關的工業過程是過程鏈總能源需求的主要驅動力之一。因此，重要的是在可持續生產的背景下關注這些過程。大部分水不直接用于產品，而是用于離散制造中的能源和質量運輸。相反，運輸和處理水也需要能源。工業環境中水和能源之間的這種雙邊關系被稱為水-能源關系。玻璃纖維冷卻塔是生產系統中作為技術建筑服務 (TBS) 一部分的水能關系的一個例子。

多項研究使用物理模型和基于數據的模型調查了 FRP 冷卻塔的尺寸和運行優化。因此，通常以能量需求和冷卻水出口溫度作為目標值。然而，工業CT在運行過程中所需的能源和水資源對區域環境的影響并未受到如此重視。

因此，本文研究了 FRP 冷卻塔對與能源和水需求相關的環境影響的區域影響。為此，對位于德國汽車制造廠的工業風力 FRP 冷卻塔進行了基于數據的分析。該系統使用能夠將玻璃纖維冷卻塔虛擬運輸到世界不同地點的物理模型來研究行為。此外，評估中還使用了特定國家/地區的能源組合，以實際估算世界不同地區 FRP 冷卻塔運行的全球變暖潛能值 (GWP)。

2.玻璃鋼冷卻塔環境評價背景

2.1 玻璃鋼冷卻塔能源需求評價方法

為了綜合評價玻璃鋼冷卻塔的環境影響，應考慮其完整的生命周期。目前，沒有根據 DIN ISO 14040 評估整個生命周期的生命周期評估 (LCA)。但是，一些方法提供了側重于使用階段的簡化 LCA。機械工程工業協會 (VDMA) 發布的評估蒸發式和混合式 FRP 冷卻塔的經濟效益和 CO2 足跡的指南提供了尺寸標注的方向點，并提供了計算投資和運營成本的建議。 FRP 冷卻塔的使用階段顯然值得關注，因為 FRP 冷卻塔制造階段的 CO2 排放量估計占整個生命周期 CO2 排放總量的不到 1%。

其他出版物在案例研究中闡述了 FRP 冷卻塔的使用階段，或將其視為其他感興趣對象（例如發電廠或建筑物）使用階段的一部分。此外，已經發表了各種方法來描述基于物理模型的工業 FRP 冷卻塔中的能量和質量平衡。正如經常引用的那樣，物理模型用于計算能量和質量平衡。一些作者用氣象數據擴展了這些模型，用于 FRP 冷卻塔的設計和運行優化。

此外，FRP 冷卻塔 EIA 還開發了一種模擬或基于數據的方法，重點關注 FRP 冷卻塔的運行策略。使用基于工業 FRP 冷卻塔或實驗室規模 FRP 冷卻塔的測量數據的模型，一些作者通過結合聚類和回歸分析或人工神經網絡得出了關于運行冷卻性能和能源需求的預測。另一種方法是使用基于物理模型的模擬研究來進行規模調整和運營優化。提出了一種過程建模和物流分析的綜合方法，解決經濟和生態關鍵績效指標 (KPI) 以改善 FRP 冷卻塔的運行。在水能關系的背景下。考慮將玻璃纖維冷卻塔作為供水系統的一部分，以提高生產用水效率。蒂德等人。為工業玻璃鋼冷卻塔水能關系的系統分析提供框架，并通過基于系統動力學的仿真提出節能節水建議[3]。

大多數 FRP 冷卻塔資源需求研究的作者都指出了考慮現場氣候條件的重要性。然而，在文獻中沒有找到方法來比較 FRP 冷卻塔在不同氣候下的運行情況（比較表 1）。

2.2影響玻璃鋼冷卻塔運行的區域氣候條件

在使用階段，工業設備的運行往往受到區域氣候條件的顯著影響。特別是，通過與環境直接接觸來交換能量和質量的系統，例如空調和建筑圍護結構，會受到影響。這一觀察既適用于生產系統，也適用于汽車等消費品。 FRP 冷卻塔 EIA 是影響生產的區域因素的典型研究，重點關注汽車工廠的能源效率。在這項研究中，氣候條件被確定為工廠能源需求的一個重要因素。受氣候帶影響很大的電動汽車的使用階段也得到了類似的結果。

由于玻璃鋼冷卻塔也是與環境直接接觸的技術設備，氣候條件預計會產生重大影響。下圖說明了工業玻璃纖維冷卻塔的主要元件。

冷卻需求的來源是需要冷卻機器余熱的生產工廠。大量溫水被泵入玻璃纖維冷卻塔，在那里它被內部的空氣團冷卻。為了增加空氣的冷卻能力，風扇運行以產生額外的氣流。由于從 CT 輸送加熱和水飽和的空氣，增加的氣流增強了能量和質量傳遞。冷卻后的水被泵回生產廠。制冷量（空氣側）和制冷需求（水側）之間的關系可以用默克爾定理[18]來描述：

在方程的一側，空氣的制冷量是確定的通過空氣描述了入口空氣 (hairin) 和出口空氣 (hair out) 之間的質量流量 (mair) 和焓差。因此，空氣的比焓取決于空氣溫度和濕度，這些可測量的參數被考慮用于進一步分析。等式的另一邊描述了熱源的冷卻要求。表示為水的質量流量 (mwater)、比熱容 (cwater) 以及出水溫差 (jwate7 QUt ) 和進水溫差 (jwate7 in) 的數學乘積。描述熱力學能量和質量平衡的最常用方法是采用方程式和圖表的形式。然而，需要簡化和可視化以提高對復雜系統的理解。

3.玻璃鋼冷卻塔環境影響的區域影響評價方法

將玻璃鋼冷卻塔解釋為復雜系統的另一種方法是發展的系統動力學方法。它提供了通過可視化識別和研究功能鏈及其相當簡單的解釋的能力。圖中顯示了關于 FRP 冷卻塔中能量和質量平衡的功能鏈形式的定性系統動力學。

該圖顯示，以入口溫度和濕度表示的氣候條件正在影響能源和水的需求。能源需求主要受進入空氣的焓影響，隨著空氣溫度和濕度的增加而增加。因此，這些因素會影響空氣的冷卻能力，進而影響出水溫度，需要風機運轉來增加空氣質量流量。需水量主要受水分流失的影響，水分流失會隨著溫度升高而增加。

3.1 玻璃鋼冷卻塔環境影響評價的概念

本文提出了一種以玻璃鋼冷卻塔環境影響評價為目的的區域環境影響評價的綜合方法。該方法包括三個主要步驟。第一步是基于數據的分析，根據測量數據評估 FRP 冷卻塔的性能。因此，系統參數隨時間變化的行為以及運行 KPI（例如出水溫度和風扇速度）會收到經驗信息。在第二個工作步驟中，使用基于代理和系統動力學建模范例將 FRP 冷卻塔的系統行為轉換為仿真模型。該模型允許基于場景的模擬研究來計算生命周期清單 KPI (LCI KPI)，例如能源需求和水損失。第三步，對世界選定區域進行區域影響評估，同時考慮全球變暖潛能值和淡水使用。因此，氣候數據和電力組合數據在模擬模型中是變化的。最后，對這些生成的生命周期影響評估 KPI (LCIA KPI) 進行比較和可視化。

3.2 實施

由于玻璃鋼冷卻塔環評方法是基于經驗案例的數據，因此第一步需要對現實系統進行分析。因此，本研究基于德國一家汽車廠用于冷卻壓縮空氣系統的工業玻璃纖維冷卻塔近一年的測量數據。由于必須全年可靠地供應冷卻水，因此使 FRP 冷卻塔的運行適應環境條件非常重要。操作的可變參數，特別是供氣和供水，在技術上受風扇和泵的操作的影響。由于尺寸限制，在此方法中，泵向 FRP 冷卻塔供水被認為是恒定的。相比之下，送風的適應性強，主要由風機的轉速來控制。此用例中的風扇標稱功率為 20 kW，可以在三種狀態下運行：關閉、平均速度和全速。

運營 KPI 由圖 4 中的時間序列說明。從上到下，示例性地展示了環境溫度、出水溫度、風扇速度和冬季時段產生的能源需求的測量值。

由于出水溫度必須與目標溫度相匹配，所以它對玻璃鋼冷卻塔的整體控制和性能起著關鍵作用。一旦出水溫度超過目標溫度，就必須通過提高風機轉速來增加風量。觀察提高風機轉速后，出水溫度迅速下降，系統響應時間明顯很短。最后一張圖顯示了玻璃纖維冷卻塔的總電能需求，包括泵和風扇需求。知道泵的需求相當恒定，可以觀察到風扇速度對能量需求的顯著影響。

在此分析的基礎上，導出系統行為和參數值級別以構建仿真模型。因此，來自先前應用的基于數據的分析的關鍵參數的動態系統行為被集成到模型中。例如，環境溫度和相對濕度等氣候條件在模型中作為時間序列實現。進水和出水溫度用作尺寸參數，并根據黑匣子熱源保持恒定。風扇速度控制和水損失是根據潮濕空氣的測量數據和經驗數據計算得出的。因此，根據濕空氣的空氣溫度，考慮了空氣的比焓、比密度和水負荷表。使用基于代理的方法以及在多方法仿真工具中實現的系統動力學方法進行建模。使用基于代理的方法，速度控制邏輯被實現到模擬中。使用系統動力學方法，可以根據公式實現能量和質量平衡。在每個模擬時間步長，能量和質量平衡以及風扇的運行都被重新計算。 FRP 冷卻塔系統的能量需求取決于風扇運行的階段，并在模擬完成時匯總。為了解釋模型結構，提出了一個擴展的定性系統動力學模型（見圖 5）。

此外，以環境溫度和濕度為代表的可變氣候條件以及特定國家/地區能源組合的 GWP 被視為模擬情景的可變參數。 LCI 的主要結果是 FRP 冷卻塔的能源需求以及由于蒸發、吹散和液滴損失造成的水損失。

如前所述，玻璃鋼冷卻塔中的主要反應鏈包括根據出水溫度通過風扇運轉來調節空氣質量流量。如果玻璃鋼冷卻塔位于氣候溫暖潮濕的地區，冷卻能力會降低。因此，需要更多的空氣來帶走相同的熱量：隨著出口溫度的升高，風扇速度增加以增加空氣質量流量。因此，玻璃鋼冷卻塔的能源需求進一步增加。

玻璃鋼冷卻塔環評區域的環境影響確定分為兩個工作步驟：首先，計算LCI結果，即玻璃鋼冷卻塔的能源需求和由此產生的水需求。其次，為了評估區域環境影響，模擬考慮了氣候條件和能源組合的 GWP。 GWP 和淡水使用（= 需水量）計算為 LCIA 結果。

4. FRP冷卻塔EIA應用

為了廣泛了解FRP冷卻塔EIA對區域氣候條件的潛在影響，該方法應用了來自全球10個站點的數據，涵蓋了不同的氣候帶.為了考慮季節性氣候變化的影響，使用了一年內平均溫度和相對濕度的月度數據。