玻璃钢冷却塔环评(环境影响评价)

今天玻璃钢冷却塔厂家为大家带来玻璃钢冷却塔环境影响评价，就是从广义上评价玻璃钢冷却塔运行对环境的影响。要帮助大家实现未来生产系统的可持续发展，需要对整个生产系统有全面的认识。作为工艺、机器和空调冷却介质的供应商，玻璃纤维冷却塔在各种生产过程和整个工厂中发挥着关键作用。由于运行时间长、能源和水需求高以及相关的环境影响，改进玻璃纤维冷却塔的运行已成为业界关注的焦点。在此背景下，本文提出了一种分析工业强制通风 FRP 冷却塔的能源和水需求以及全球变暖潜势的方法。由于 FRP 冷却塔的能源和水需求受区域条件的强烈影响，因此在分析区域气候数据以及特定国家/地区的电力组合时考虑了世界各地的不同地点。

1.玻璃钢冷却塔简介

玻璃钢冷却塔是一个热力学开放系统，其中温水在周围空气中冷却，将热量和蒸发的水传递到环境中。因此，很明显，FRP 冷却塔中的能量和质量平衡取决于区域气候条件，例如环境空气温度和湿度。

水是我们日常生活和技术应用的重要介质。水用于各种工业过程：作为原材料、辅助材料和操作材料，例如用于冷却过程和洗涤过程。研究表明，与水有关的工业过程是过程链总能源需求的主要驱动力之一。因此，重要的是在可持续生产的背景下关注这些过程。大部分水不直接用于产品，而是用于离散制造中的能源和质量运输。相反，运输和处理水也需要能源。工业环境中水和能源之间的这种双边关系被称为水-能源关系。玻璃纤维冷却塔是生产系统中作为技术建筑服务 (TBS) 一部分的水能关系的一个例子。

多项研究使用物理模型和基于数据的模型调查了 FRP 冷却塔的尺寸和运行优化。因此，通常以能量需求和冷却水出口温度作为目标值。然而，工业CT在运行过程中所需的能源和水资源对区域环境的影响并未受到如此重视。

因此，本文研究了 FRP 冷却塔对与能源和水需求相关的环境影响的区域影响。为此，对位于德国汽车制造厂的工业风力 FRP 冷却塔进行了基于数据的分析。该系统使用能够将玻璃纤维冷却塔虚拟运输到世界不同地点的物理模型来研究行为。此外，评估中还使用了特定国家/地区的能源组合，以实际估算世界不同地区 FRP 冷却塔运行的全球变暖潜能值 (GWP)。

2.玻璃钢冷却塔环境评价背景

2.1 玻璃钢冷却塔能源需求评价方法

为了综合评价玻璃钢冷却塔的环境影响，应考虑其完整的生命周期。目前，没有根据 DIN ISO 14040 评估整个生命周期的生命周期评估 (LCA)。但是，一些方法提供了侧重于使用阶段的简化 LCA。机械工程工业协会 (VDMA) 发布的评估蒸发式和混合式 FRP 冷却塔的经济效益和 CO2 足迹的指南提供了尺寸标注的方向点，并提供了计算投资和运营成本的建议。 FRP 冷却塔的使用阶段显然值得关注，因为 FRP 冷却塔制造阶段的 CO2 排放量估计占整个生命周期 CO2 排放总量的不到 1%。

其他出版物在案例研究中阐述了 FRP 冷却塔的使用阶段，或将其视为其他感兴趣对象（例如发电厂或建筑物）使用阶段的一部分。此外，已经发表了各种方法来描述基于物理模型的工业 FRP 冷却塔中的能量和质量平衡。正如经常引用的那样，物理模型用于计算能量和质量平衡。一些作者用气象数据扩展了这些模型，用于 FRP 冷却塔的设计和运行优化。

此外，FRP 冷却塔 EIA 还开发了一种模拟或基于数据的方法，重点关注 FRP 冷却塔的运行策略。使用基于工业 FRP 冷却塔或实验室规模 FRP 冷却塔的测量数据的模型，一些作者通过结合聚类和回归分析或人工神经网络得出了关于运行冷却性能和能源需求的预测。另一种方法是使用基于物理模型的模拟研究来进行规模调整和运营优化。提出了一种过程建模和物流分析的综合方法，解决经济和生态关键绩效指标 (KPI) 以改善 FRP 冷却塔的运行。在水能关系的背景下。考虑将玻璃纤维冷却塔作为供水系统的一部分，以提高生产用水效率。蒂德等人。为工业玻璃钢冷却塔水能关系的系统分析提供框架，并通过基于系统动力学的仿真提出节能节水建议[3]。

大多数 FRP 冷却塔资源需求研究的作者都指出了考虑现场气候条件的重要性。然而，在文献中没有找到方法来比较 FRP 冷却塔在不同气候下的运行情况（比较表 1）。

2.2影响玻璃钢冷却塔运行的区域气候条件

在使用阶段，工业设备的运行往往受到区域气候条件的显着影响。特别是，通过与环境直接接触来交换能量和质量的系统，例如空调和建筑围护结构，会受到影响。这一观察既适用于生产系统，也适用于汽车等消费品。 FRP 冷却塔 EIA 是影响生产的区域因素的典型研究，重点关注汽车工厂的能源效率。在这项研究中，气候条件被确定为工厂能源需求的一个重要因素。受气候带影响很大的电动汽车的使用阶段也得到了类似的结果。

由于玻璃钢冷却塔也是与环境直接接触的技术设备，气候条件预计会产生重大影响。下图说明了工业玻璃纤维冷却塔的主要元件。

冷却需求的来源是需要冷却机器余热的生产工厂。大量温水被泵入玻璃纤维冷却塔，在那里它被内部的空气团冷却。为了增加空气的冷却能力，风扇运行以产生额外的气流。由于从 CT 输送加热和水饱和的空气，增加的气流增强了能量和质量传递。冷却后的水被泵回生产厂。制冷量（空气侧）和制冷需求（水侧）之间的关系可以用默克尔定理[18]来描述：

在方程的一侧，空气的制冷量是确定的通过空气 描述了入口空气 (hairin) 和出口空气 (hair out) 之间的质量流量 (mair) 和焓差。因此，空气的比焓取决于空气温度和湿度，这些可测量的参数被考虑用于进一步分析。等式的另一边描述了热源的冷却要求。表示为水的质量流量 (mwater)、比热容 (cwater) 以及出水温差 (jwate7 QUt ) 和进水温差 (jwate7 in) 的数学乘积。描述热力学能量和质量平衡的最常用方法是采用方程式和图表的形式。然而，需要简化和可视化以提高对复杂系统的理解。

3.玻璃钢冷却塔环境影响的区域影响评价方法

将玻璃钢冷却塔解释为复杂系统的另一种方法是发展的系统动力学方法。它提供了通过可视化识别和研究功能链及其相当简单的解释的能力。图中显示了关于 FRP 冷却塔中能量和质量平衡的功能链形式的定性系统动力学。

该图显示，以入口温度和湿度表示的气候条件正在影响能源和水的需求。能源需求主要受进入空气的焓影响，随着空气温度和湿度的增加而增加。因此，这些因素会影响空气的冷却能力，进而影响出水温度，需要风机运转来增加空气质量流量。需水量主要受水分流失的影响，水分流失会随着温度升高而增加。

3.1 玻璃钢冷却塔环境影响评价的概念

本文提出了一种以玻璃钢冷却塔环境影响评价为目的的区域环境影响评价的综合方法。该方法包括三个主要步骤。第一步是基于数据的分析，根据测量数据评估 FRP 冷却塔的性能。因此，系统参数随时间变化的行为以及运行 KPI（例如出水温度和风扇速度）会收到经验信息。在第二个工作步骤中，使用基于代理和系统动力学建模范例将 FRP 冷却塔的系统行为转换为仿真模型。该模型允许基于场景的模拟研究来计算生命周期清单 KPI (LCI KPI)，例如能源需求和水损失。第三步，对世界选定区域进行区域影响评估，同时考虑全球变暖潜能值和淡水使用。因此，气候数据和电力组合数据在模拟模型中是变化的。最后，对这些生成的生命周期影响评估 KPI (LCIA KPI) 进行比较和可视化。

3.2 实施

由于玻璃钢冷却塔环评方法是基于经验案例的数据，因此第一步需要对现实系统进行分析。因此，本研究基于德国一家汽车厂用于冷却压缩空气系统的工业玻璃纤维冷却塔近一年的测量数据。由于必须全年可靠地供应冷却水，因此使 FRP 冷却塔的运行适应环境条件非常重要。操作的可变参数，特别是供气和供水，在技术上受风扇和泵的操作的影响。由于尺寸限制，在此方法中，泵向 FRP 冷却塔供水被认为是恒定的。相比之下，送风的适应性强，主要由风机的转速来控制。此用例中的风扇标称功率为 20 kW，可以在三种状态下运行：关闭、平均速度和全速。

运营 KPI 由图 4 中的时间序列说明。从上到下，示例性地展示了环境温度、出水温度、风扇速度和冬季时段产生的能源需求的测量值。

由于出水温度必须与目标温度相匹配，所以它对玻璃钢冷却塔的整体控制和性能起着关键作用。一旦出水温度超过目标温度，就必须通过提高风机转速来增加风量。观察提高风机转速后，出水温度迅速下降，系统响应时间明显很短。最后一张图显示了玻璃纤维冷却塔的总电能需求，包括泵和风扇需求。知道泵的需求相当恒定，可以观察到风扇速度对能量需求的显着影响。

在此分析的基础上，导出系统行为和参数值级别以构建仿真模型。因此，来自先前应用的基于数据的分析的关键参数的动态系统行为被集成到模型中。例如，环境温度和相对湿度等气候条件在模型中作为时间序列实现。进水和出水温度用作尺寸参数，并根据黑匣子热源保持恒定。风扇速度控制和水损失是根据潮湿空气的测量数据和经验数据计算得出的。因此，根据湿空气的空气温度，考虑了空气的比焓、比密度和水负荷表。使用基于代理的方法以及在多方法仿真工具中实现的系统动力学方法进行建模。使用基于代理的方法，速度控制逻辑被实现到模拟中。使用系统动力学方法，可以根据公式实现能量和质量平衡。在每个模拟时间步长，能量和质量平衡以及风扇的运行都被重新计算。 FRP 冷却塔系统的能量需求取决于风扇运行的阶段，并在模拟完成时汇总。为了解释模型结构，提出了一个扩展的定性系统动力学模型（见图 5）。

此外，以环境温度和湿度为代表的可变气候条件以及特定国家/地区能源组合的 GWP 被视为模拟情景的可变参数。 LCI 的主要结果是 FRP 冷却塔的能源需求以及由于蒸发、吹散和液滴损失造成的水损失。

如前所述，玻璃钢冷却塔中的主要反应链包括根据出水温度通过风扇运转来调节空气质量流量。如果玻璃钢冷却塔位于气候温暖潮湿的地区，冷却能力会降低。因此，需要更多的空气来带走相同的热量：随着出口温度的升高，风扇速度增加以增加空气质量流量。因此，玻璃钢冷却塔的能源需求进一步增加。

玻璃钢冷却塔环评区域的环境影响确定分为两个工作步骤：首先，计算LCI结果，即玻璃钢冷却塔的能源需求和由此产生的水需求。其次，为了评估区域环境影响，模拟考虑了气候条件和能源组合的 GWP。 GWP 和淡水使用（= 需水量）计算为 LCIA 结果。

4. FRP冷却塔EIA应用

为了广泛了解FRP冷却塔EIA对区域气候条件的潜在影响，该方法应用了来自全球10个站点的数据，涵盖了不同的气候带.为了考虑季节性气候变化的影响，使用了一年内平均温度和相对湿度的月度数据。

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