工程实务辅导：冷却水塔功能及型式介绍(2)

　　四、自然对流驱动空气型（NatureDraft）
　　冷却水塔自然对流驱动空气型冷却水塔特点是空气之流动是依其温度差或密度差所形成之浮力带动空气流动之冷却水塔，不藉由机械动力驱使空气流动，其原理是利用密度差驱使空气自然对流以达到循环空气的效果；在冷却水塔内部空气含湿度及温度均较塔外高，温度越高相对密度越低，含湿量越多相对密度也越低，由于塔内空气密度较塔外空气密度低的缘故，塔内含湿空气上浮的结果促使塔外干空气由塔底流入塔内，达到相同于机械力驱动型冷却水塔之空气循环的效果。
　　除了上述分类外，冷却水塔亦可有机械驱动空气与自然对流驱动空气两类之混和型，一种较先进型自然对流冷却水塔，于底部采用风扇辅助带动空气流（Fanassistcoolingtower），这种方式可节省塔的高度，初期费用也较少，但运转电力消耗产生之费用增加是其缺点。另一种将自然对流式冷却水塔内部装置燃烧后之废热烟道排出口，其中去硫化物装置亦可同时装置于塔内，利用排气热量增加烟道气体温度，达到增加对流效应，如此可降低塔高节省初期经费。
　　五、逆流式与交流式冷却水塔形式介绍
　　依空气与水的相对流路方向，冷却水塔基本上又可分为反向流型及交叉流型，空气与水于塔内进行热质传交换的过程中，当空气与水成相反方向流动者，此称为逆流式冷却水塔，而空气与水成垂直方向流动者，此称为交流式冷却水塔。
　　常见之逆流式冷却水塔多应用于圆型塔状结构，圆形塔状结构之冷却水塔多为单一型设计（但有时亦为双机型设计），主要原因是圆形塔状结构具有环型之入风口，入风量大，因此效率亦会较高，圆形者可考虑多风扇组合，亦可达到充分的空间利用。方形冷却水塔较具模块功能，通常可做为多单元组合型，配合房屋空间利用，方形适合多单元组合排列成一直线，这对空间的利用具有极大优势，所占面积相对较小。一般方形之空气入口设于下方两侧，逆流式方形冷却水塔受入风口的限制多属小吨位型，大吨位型则以交流式为主。逆流式冷却水塔之空气主要由散热填料下方向上流动，淋水则由上方受重力向下流动形成与空气逆向流动，逆向流具有高热交换系数，原因是当水越接近下方，越接近空气入口，此时之空气含湿量亦较低，湿球温度相对亦较低之故，即使接近出口之较低温水亦能持续散热致空气中，而于空气接近出口处，空气因吸湿的缘故温度较空气入口提高许多，然而此处亦即为水的入口处（接近撒水处），水温亦相对较高，因此水的热能仍可持续传送至空气中，水温与空气始终可保持一定之温差，因此热交换效率较高。
　　交流式冷却水塔市面上主要设计为方形，亦有圆形之设计，形状的差异主要是考量场地空间的安排，以方形较容易安置，方形交流式冷却水塔空气由水塔侧方流入，与重力向下流之撒水成垂直，由于水塔两侧面积大，空气入口相对截面积亦较大，因此此型设计多为大吨位型式；交流式冷却水塔之填料通常安装成与水平成一顷斜角度，原因是空气入口流动方向会使水滴向内流动；由于交流型冷却水塔热交换区域位于两侧，抽风扇下方乃设计为中空型式，空气由两侧向中心之空间流动，最后再由上端之风扇抽离，因此交流型均属抽风式冷却水塔。方形交流式冷却水塔最大的优点是空间的布置较容易，具有较佳之模块能力，可于另一侧边多组并列仍不影响空气进口侧边风道；交流型的另一项优点是飞溅损失量较少，当空气由两端流入中心空间后须由近乎水平转为向上，具有惯性力之水滴较难转向而随风扇流出。不过交流型冷却水塔水温分布不均以及单位传热面积之传热效果较低是其缺点，位于水塔近于入风口两端侧边水温最低，且水流向下使得外侧低温之水始终与低温之入口空气接触，而位于水塔较内侧之冷却水所接触之空气均为空气之下游端，空气越接近下游端其含湿量越高，因此湿球温度越高，此时所能吸收冷却水之蒸气量较有限，所以内侧水温亦相对较外侧高些。显然内侧传热填料之热传量较外侧传热填料略差，因此水温分布不均时整体之冷却能力也会些微降低。