管式間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組性能研究

張 健 董昕玥 李 炎 孫三祥

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管式間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組性能研究

張 健 董昕玥 李 炎 孫三祥

（蘭州交通大學環(huán)境與市政工程學院 蘭州 730070）

對管式間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組進行了實驗研究。分析了進口空氣干球溫度、相對濕度對空調(diào)機組降溫及冷卻效率的影響，為提高對管式間接段蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組性能的了解具有一定的指導意義。

間接蒸發(fā)冷卻；管式；冷卻效率；相對濕度

0 前言

空氣的干濕程度不同，其容納水汽的能力也不同?？諝庠礁稍?，它容納水汽的能力越強。由于干空氣可以容納較多的水汽，而水汽化會吸收熱量，因此，干空氣在由干變濕的過程中，能為空調(diào)提供所需要的冷量。這種干空氣所具有的能力，稱之為干空氣能。干空氣能和太陽能、風能、潮汐能一樣，屬于可再生利用的綠色能源。

蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)正是利用自然環(huán)境空氣中的干球溫度與濕球溫度差，以水為制冷劑，通過水與空氣之間的熱濕交換來獲取冷量，同時減少了溫室氣體和CFCs的排放量，是一種環(huán)保且經(jīng)濟的冷卻方式[1-4]。其中管式間接蒸發(fā)冷卻機組于間接段管道外側(cè)讓水與空氣直接接觸，此為二次空氣側(cè)，進行等焓冷卻過程，被冷卻的水通過管壁吸收管內(nèi)一次空氣側(cè)的熱量，達到處理空氣的目的。對于夏季干球溫度較高、濕球溫度較低，晝夜溫差較大的干旱地區(qū)，實現(xiàn)空氣與水進行熱質(zhì)交換十分有利，因此，采用高效的蒸發(fā)冷卻技術(shù)，應該非常適合西北干旱地區(qū)。

1 實驗方法

實驗采用管式間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組，性能參數(shù)如表1。實驗裝置如圖1所示。主要由新風管段、空氣熱濕處理段、回風管道、新風過濾段、間接蒸發(fā)冷卻段、送風機段、循環(huán)水路及風量調(diào)節(jié)裝置等組成。

表1 間接蒸發(fā)空調(diào)機組性能參數(shù)

圖1 實驗裝置示意圖

2 實驗結(jié)果

實驗中對如下數(shù)據(jù)進行測試，間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組進口空氣干球溫度t1，濕球溫度t1，相對濕度1；空調(diào)機組出口的空氣干球溫度t2，二次空氣出口相對濕度2等。通過對間接蒸發(fā)空調(diào)機組所測數(shù)據(jù)進行整理，可列出8月22日和9月4日兩天數(shù)據(jù)變化關(guān)系。

8月22日室外空氣干球溫度、室外相對濕度、空調(diào)機組出口空氣干球溫度t2、進出口溫差和二次空氣出口相對濕度2隨時間變化曲線如圖2、圖3所示。

9月4日室外空氣干球溫度、室外相對濕度、空調(diào)機組出口空氣干球溫度t2、進出口溫差和二次空氣出口相對濕度2隨時間變化曲線如圖4、圖5所示。

圖2 進口溫度、出口溫度、進出口溫差隨時間變化曲線

圖3 進口相對濕度、二次風出風相對濕度、水溫隨時間變化曲線

圖4 進口溫度、出口溫度、進出口溫差隨時間變化曲線

圖5 進口相對濕度、二次風出風相對濕度、水溫隨時間變化曲線

3 實驗結(jié)果的分析

間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組中熱濕交換的完善程度可以用冷卻效率來衡量，其定義為：空調(diào)機組進出口空氣干球溫度之差與空氣進口干濕球溫度之差的比值[5]，公式如下：

由圖3可以看出，室外空氣相對濕度與室外空氣溫度變化趨勢并不一致，隨著時間的推移，室外空氣相對濕度，呈下降趨勢，由此可知，機組冷卻效率并未隨室外溫度的升高而升高的原因。間接段水溫隨時間變化呈不斷上升趨勢，而室外空氣相對濕度隨時間呈下降趨勢，導致二次空氣側(cè)帶走熱量增加的并不顯著。通過上述分析，我們可知，在蒸發(fā)冷卻空調(diào)實際運行中，室外氣象參數(shù)的變化對蒸發(fā)冷卻機組的冷卻效率不僅受室外空氣溫度變化的影響，還受到室外空氣相對濕度變化的影響。但室外空氣溫度變化和室外相對濕度變化有時并不是一致的。同時，隨著機組的連續(xù)運行，導致噴淋水溫度升高，影響了機組的冷卻效率，應考慮水溫升高到一定幅度，排出部分循環(huán)水，適當補充部分水量，以保證冷卻效率的穩(wěn)定。

由圖3還可以看出，空調(diào)機組二次空氣出口相對濕度值基本穩(wěn)定在74%左右，而進口空氣相對濕度介于37.1%-64.6%之間，二次側(cè)還有一定的冷卻能力，但需綜合考慮機組的經(jīng)濟性。再觀察9月4日的測試數(shù)據(jù)，該日室外空氣平均溫度要低于8月22日，但空調(diào)機組的出口空氣干球溫度和相對濕度的變化規(guī)律類似。

空調(diào)機組處理后的空氣溫度隨室外溫度的升高而增大，僅僅采用管式間接段對空氣進行降溫處理的能力有限。且送風溫度有些偏高，將導致送風管道斷面增大，不利于布置管道。但一次空氣側(cè)含濕量不變，不會增加房間濕負荷。

4 結(jié)論

根據(jù)測試研究結(jié)果，可以看出：（1）管式間接蒸發(fā)冷卻機組冷卻效率受室外空氣溫度及相對濕度的影響，但兩者變化趨勢通常并不一致。室外空氣干球溫度越高，溫降越大，降溫效果愈顯著。（2）噴淋循環(huán)水隨著時間的增長，呈不斷升高趨勢，應排除部分循環(huán)水，補充部分水量，以保證較穩(wěn)定的冷卻效率。（3）僅采用管式間接段對空氣進行降溫處理的能力有限。且送風溫度有些偏高，將導致送風量大，機組設備體積大。

[1] 黃翔.國內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究進展(1)[J].暖通空調(diào),2007,37(2):24-30.

[2] 黃翔.國內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究進展(2)[J].暖通空調(diào),2007,37(3):32-37.

[3] 黃翔.國內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究進展(3)[J].暖通空調(diào),2007,37(4):24-29.

[4] 郝亮,張健.管式間接-直接組合式蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組適用性測試與分析[J].暖通空調(diào),20013,43(8):94-98.

[5] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

A Study on the Performance of Tube Indirect Evaporative Cooling Air Conditioning Unit

Zhang Jian Dong Xinyue Li Yan Sun Sanxiang

( School of Environmental science and Municipal Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou, 730070)

In this paper the experiment having been in progress to tube type indirect evaporative cooling air conditioning unit studies. It analyzed the influence of the cooling efficiency on the import air dry bulb temperature and relative humidity of the cool air conditioning unit, to improve the paragraph of tube type indirect evaporative cooling air conditioning unit performance of understanding has certain guiding significance.

Indirect evaporative cooling; Tubular; Cooling efficiency; Relative humidity

1671-6612（2018）04-416-04

TU86

A

甘肅省科技計劃資助（項目編號：1610RJZA054）；蘭州市人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科技計劃資助（項目編號：2016-RC-118）；蘭州市科技計劃資助（項目編號：2017-1-46）

張 ?。?972-），男，碩士，教授，E-mail：zhangjian@mail.lzjtu.cn

2018-05-23