關(guān)于蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組的研究

鄧國勝

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域逐漸融入了科技，目前我國傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組已經(jīng)無法滿足社會快速發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組的科技含量還有待進(jìn)行大幅度提高。針對我國目前的傳統(tǒng)空調(diào)機(jī)組使用的狀況，本文對蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組進(jìn)行了深入的研究，通過對復(fù)合式空調(diào)機(jī)組設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及設(shè)備的主要參數(shù)的研究，并結(jié)合了相對完備的測試方案，深入挖掘了復(fù)合空調(diào)機(jī)組的性能與潛力，力求可以有效解決當(dāng)前發(fā)展所遭遇的瓶頸問題，最大限度的提高復(fù)合式空調(diào)機(jī)組的使用效率并有效降低能源消耗。

【關(guān)鍵詞】蒸發(fā)冷卻；機(jī)械制冷；復(fù)合空調(diào)機(jī)組

0 前言

蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組指的是，通過有效利用自然環(huán)境中的空氣的干球溫度與濕球溫度的差值，將水當(dāng)做主要制冷劑的復(fù)合空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)，本文通過對其過渡季節(jié)的相關(guān)運行參數(shù)進(jìn)行測試，并根據(jù)測試得出的結(jié)果分析了中等濕度地區(qū)在過渡性季節(jié)運行間接-直接兩級蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組時，間接、直接和間接-直接蒸發(fā)冷卻器的冷卻效率、制冷量，以及風(fēng)管溫升對系統(tǒng)冷承載量相關(guān)的研究。

1 復(fù)合空調(diào)機(jī)組概述

1.1 機(jī)組結(jié)構(gòu)概述

復(fù)合空調(diào)機(jī)組利用技術(shù)手段將熱管間接蒸發(fā)冷卻和管式間接蒸發(fā)冷卻相結(jié)合，是一種直接利用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的同時采用蒸發(fā)式冷凝器進(jìn)行機(jī)械制冷的系統(tǒng)機(jī)組，與傳統(tǒng)空調(diào)機(jī)組不同，這一復(fù)合式空調(diào)機(jī)組具備“無償供冷”的優(yōu)勢。在結(jié)構(gòu)上，復(fù)合空調(diào)機(jī)組具備新風(fēng)過濾部分、熱管與管式間接部分，并在這一部分后還包括加熱部分、風(fēng)機(jī)部分以及表冷部分等。在能源消耗系統(tǒng)的熱力學(xué)分析當(dāng)中，通過更全面、更深刻的分析才能有效揭示資源利用與資源損失的本質(zhì)問題，并探尋產(chǎn)生損失的原因，進(jìn)而指明降低損失的目標(biāo)方向和有效方式。為此，本文對蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組進(jìn)行了詳細(xì)的分析，進(jìn)一步證明了這一機(jī)組相比較于常規(guī)的空調(diào)機(jī)組在能源的使用上更加高效、更加合理和節(jié)能。

1.2 機(jī)組工作原理概述

在季節(jié)過渡的大段時間內(nèi)，需要暫停復(fù)合空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)中制冷的主機(jī)，此時在機(jī)組系統(tǒng)中運行的部分主要包括熱管間接蒸發(fā)冷卻部分、管式間接蒸發(fā)冷卻部分以及直接蒸發(fā)冷卻這三部分，并提供“無償供冷”。在這一過程中，全部采用新風(fēng)，利用自來水循環(huán)的作用進(jìn)行噴淋，實現(xiàn)間接的蒸發(fā)冷卻。在夏季，符合空調(diào)機(jī)組利用率較高的時間段，要將閥門打開，把通過機(jī)械制冷制備出的冷水運送到表冷器。在這一過程中，只有熱管熱回收部分、間接蒸發(fā)冷卻部分在運行，運用間接蒸發(fā)冷卻的原理完成對新風(fēng)的預(yù)先冷處理，從而減少復(fù)合空調(diào)機(jī)組運行的巨大壓力，降低空調(diào)機(jī)組運行制冷所需要的能源消耗。

1.3 機(jī)組設(shè)備主要參數(shù)

通常情況下，復(fù)合空調(diào)機(jī)組的設(shè)計風(fēng)量為5000m3/h， 設(shè)置制冷量為40kW，與此同時截面風(fēng)速2.5m/s，熱管的間接段的外觀參數(shù)（長×寬×高）為1500mm×1021mm×1350mm，而管式的間接段的外觀參數(shù)（長×寬×高）為1500mm×1021mm×1650mm，另外表冷段的外觀參數(shù)（長×寬×高）為500mm×1021mm×1650mm，其額定的制冷量25kW。直接段的外觀參數(shù)（長×寬×高）為500mm×1021mm×1650mm，使用無機(jī)填料的方式運作。

2 機(jī)組設(shè)備測試方案探析

2.1 研究測試方法研究

在研究過程中應(yīng)該注重冷管以及熱管回收工作中出現(xiàn)的間接蒸發(fā)總量，以及在冷卻蒸發(fā)過程中風(fēng)干球的溫度變化情況、復(fù)合空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)部相對的濕度狀況，以及內(nèi)部溫度的變化程度和變化效率。并且還要注意在研究樣本兩端中的總降溫效果、出風(fēng)口的相對濕度的研究，也不能忽略固定單位時間內(nèi)的冷水器的總流量，最終根據(jù)上述研究數(shù)據(jù)來計算出復(fù)合空調(diào)機(jī)組的運行效率與能源消耗量。為了有效計算系統(tǒng)運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)該詳細(xì)設(shè)置復(fù)合空調(diào)機(jī)組的比對環(huán)境，通過分析不同環(huán)境狀態(tài)下作用不同的內(nèi)在能源的價值，發(fā)現(xiàn)任意兩個狀態(tài)點之間的差值還與環(huán)境的選擇相關(guān)聯(lián)。在環(huán)境狀況下的工質(zhì)被認(rèn)為是沒有任何能夠運用的有用能源，然而當(dāng)大氣處于飽和狀況下，仍具備蒸發(fā)冷卻的能力，該能力可以被解釋成水含有的有用能。如果挑選環(huán)境大氣狀態(tài)為對比狀態(tài)點，并對表冷器進(jìn)行評估時，測驗發(fā)現(xiàn)其效率并不高，并不是由于不可逆的損失引起的，而是排出的冷凝水消耗了巨大的有用能源，這便導(dǎo)致對于設(shè)備性能的提高喪失了借鑒作用。

2.2 存在的問題及解決的措施

在本次試驗當(dāng)中主要會遇到三個方面的常見問題，包括在氣流組織上的問題以及在風(fēng)量平衡上的問題，另外還包括了在間接蒸發(fā)冷卻部分經(jīng)常出現(xiàn)的漏水問題。在通常情況下，由于風(fēng)口的風(fēng)量太小，導(dǎo)致溫度較高，超出了復(fù)合空調(diào)機(jī)組的實際負(fù)荷。而在室內(nèi)處于正常壓力狀態(tài)下時，排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量會相對有所欠缺。針對目前存在的一些常見問題，可以采取如下的措施有效解決，一方面通過檢測每一個送風(fēng)口的風(fēng)速，找到風(fēng)速較高的通風(fēng)口，通過調(diào)整每個風(fēng)口之路上的風(fēng)速閥門，調(diào)節(jié)送風(fēng)量較小的閥門，是氣流能夠合理流通。另外，由于排風(fēng)機(jī)的頻率固定，無法調(diào)節(jié)風(fēng)量，所以可以充分發(fā)揮回風(fēng)的作用，利用回風(fēng)與新風(fēng)一起，盡量降低排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。

2.3 研究結(jié)果及分析

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合空調(diào)機(jī)組總風(fēng)量保持5000m3/h固定不變，熱接管部分熱端的淋水總密度保持不變時，利用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)，使兩次的總風(fēng)量與一次的風(fēng)量之比處于合理范圍之內(nèi)， 并利用其計算其中濕球的效率。利用對與熱管間接部分以及管式間接部分的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)合空調(diào)機(jī)組各個功能組成部分交叉運作之后，運行總風(fēng)量處于不變之時，變頻空調(diào)機(jī)組此時會通過管式間接部分進(jìn)行二次傳送，從而改變風(fēng)量。當(dāng)室外平均的干球溫度為33攝氏度、濕球的溫度為26攝氏度時， 熱管間接部分的出口平均干球溫度為29攝氏度， 管式間接部分出口平均的干球溫度為26攝氏度， 直接段出口干球溫度達(dá)24.5攝氏度左右， 低于二次空氣入口濕球溫度1.5攝氏度。說明自然環(huán)境中的空氣通過三級蒸發(fā)冷卻處置后 ，總的溫降程度達(dá)到10攝氏度左右 ，并且不高于二次空氣的濕球溫度。

3 結(jié)語

近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前我國傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組已經(jīng)無法滿足社會快速發(fā)展的需要，亟需提高空調(diào)機(jī)組的性能。而蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組指的是，通過有效利用自然環(huán)境中的空氣的干球溫度與濕球溫度的差值，將水當(dāng)做主要制冷劑的復(fù)合空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)。本文通過對復(fù)合空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合空調(diào)機(jī)組在過渡性季節(jié)時，采用新風(fēng)，利用自來水循環(huán)的作用進(jìn)行噴淋，實現(xiàn)間接的蒸發(fā)冷卻，而在夏季時，運用間接蒸發(fā)冷卻的原理完成對新風(fēng)的預(yù)先冷處理，從而減少復(fù)合空調(diào)機(jī)組運行的巨大壓力，降低空調(diào)機(jī)組運行制冷所需要的能源消耗。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]