蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組的研究探究

鄧力鵬 霍元春 羅振宇

（吉林省體育局冬季競(jìng)技運(yùn)動(dòng)保障中心，吉林 長(zhǎng)春 130022）

引言

蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組是利用自然環(huán)境中空氣干球溫度與濕球溫度之間的差值，利用科學(xué)技術(shù)手段將管式間接蒸發(fā)冷卻和熱管間接蒸發(fā)冷卻充分結(jié)合在一起，利用先進(jìn)的蒸發(fā)冷凝器以及蒸發(fā)冷卻技術(shù)進(jìn)行機(jī)械制冷的系統(tǒng)機(jī)組，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組其中主要是以水為制冷劑，本文主要對(duì)機(jī)組的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了明確，并對(duì)其機(jī)組設(shè)備測(cè)試方案進(jìn)行了探析，該蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組能夠滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｉ畹男枰軡M(mǎn)足當(dāng)下時(shí)代節(jié)約能源、降低能耗的發(fā)展節(jié)奏，在最大程度上提高復(fù)合空調(diào)機(jī)組的使用效果[1]。

一、蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組概述

（一）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組工作原理

在季節(jié)過(guò)渡的大部分時(shí)間段內(nèi)，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組需要根據(jù)外界情況暫停復(fù)合空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)中制冷主機(jī)，此時(shí)機(jī)組系統(tǒng)中仍然具有蒸發(fā)冷卻作用，在蒸發(fā)冷卻過(guò)程中運(yùn)行主要部分主要包括三個(gè)方面，其一直，接蒸發(fā)冷卻；其二，管式間接蒸發(fā)冷卻部分；其三，熱管間接蒸發(fā)冷卻部分。蒸發(fā)冷卻制冷包含間接蒸發(fā)冷卻和直接蒸發(fā)冷卻兩種，兩種方式都具有不同特征以及應(yīng)用范圍，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況采取不同的蒸發(fā)冷卻效果，間接蒸發(fā)冷卻是指蒸發(fā)冷卻器一側(cè)為被處理空氣，被處理空氣在另一側(cè)經(jīng)過(guò)溫差換熱來(lái)獲得冷量，在這個(gè)過(guò)程中主要是對(duì)空氣流動(dòng)中產(chǎn)生的溫差進(jìn)行替換，是一種等濕冷卻的過(guò)程。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中較為常見(jiàn)，而且操作原理簡(jiǎn)單，另一側(cè)水與空氣直接接觸，借助水蒸發(fā)形成的濕表面冷卻，這主要是通過(guò)兩種媒介來(lái)進(jìn)行降溫，在過(guò)程中比前者具有一定的復(fù)雜程度，是一種增焓降溫的過(guò)程；直接蒸發(fā)冷卻過(guò)程是等焓加濕的降溫過(guò)程，主要是利用循環(huán)水直接噴淋空氣就可得到降溫效果，使空氣達(dá)到冷卻的目的，直接蒸發(fā)冷卻是利用水與空氣間直接的接觸，空氣將熱量傳遞給水，在蒸發(fā)冷卻過(guò)程中能夠滿(mǎn)足不消耗能源制冷的需要，通過(guò)新風(fēng)的作用，同時(shí)利用自來(lái)水循環(huán)的作用進(jìn)行噴淋，提供無(wú)償供能，實(shí)現(xiàn)間接的蒸發(fā)冷卻。在夏季打開(kāi)閥門(mén)，通過(guò)機(jī)械制冷設(shè)備，將冷水運(yùn)送到表冷器中，在這一過(guò)程中通過(guò)熱管對(duì)熱力進(jìn)行回收，符合空調(diào)機(jī)組利用率較高的時(shí)間段，能夠運(yùn)用間接制冷原理、運(yùn)用蒸發(fā)冷卻原理完成對(duì)新風(fēng)的預(yù)先冷處理，在一定程度上可以緩解復(fù)合空調(diào)機(jī)組運(yùn)行壓力。降低空調(diào)機(jī)組運(yùn)行制冷所需要的能源消耗，可以有效控制制冷消耗的能源，促進(jìn)能源的有效利用。在冬季,熱源由機(jī)械制冷機(jī)組承擔(dān)，蒸發(fā)冷卻新風(fēng)機(jī)組作為新風(fēng)機(jī)組，主要是高溫表冷段、低溫表冷段、直接蒸發(fā)冷卻段組成以達(dá)到冷卻空氣的目的[2]。

（二）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)

蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組與傳統(tǒng)空調(diào)機(jī)組不同，這一復(fù)合空調(diào)機(jī)組是利用科學(xué)技術(shù)能夠充分實(shí)現(xiàn)無(wú)償供能優(yōu)勢(shì)，蒸發(fā)冷卻是一種利用溫度下降來(lái)冷卻空氣的方法，機(jī)械制冷是依靠機(jī)械作用或熱力作用，使制冷狀態(tài)發(fā)生變化，利用制冷循環(huán)不斷進(jìn)行制冷，蒸發(fā)冷卻是一種環(huán)保、高效且經(jīng)濟(jì)的冷卻方式，利用蒸發(fā)技術(shù)將熱管與蒸發(fā)冷卻管有效進(jìn)行連接，使蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組具有蒸發(fā)和冷卻雙重功能，制冷狀態(tài)按其制冷循環(huán)方式可以分為氣體制冷與蒸氣制冷的兩種，現(xiàn)代制冷技術(shù)主要采用蒸汽制冷方法，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組與以往空調(diào)機(jī)組的明顯差異是復(fù)合式空調(diào)機(jī)組在供暖時(shí)并不會(huì)消耗大量能源，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組主要由蒸發(fā)冷卻新風(fēng)機(jī)組、蒸發(fā)冷卻高溫拎水機(jī)組、干工況風(fēng)機(jī)盤(pán)管、機(jī)械制冷機(jī)組四部分組成，傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組在一定程度上會(huì)消耗大量能源，復(fù)合式空調(diào)機(jī)組能夠全面梳理資源利用與資源損耗之間的關(guān)系，從而能夠降低能源的損失，充分發(fā)揮復(fù)合空調(diào)式機(jī)組在能源方面的運(yùn)用效率，新時(shí)代對(duì)復(fù)合空調(diào)機(jī)組進(jìn)行研究具有重大意義，降低能源消耗是空調(diào)機(jī)組的發(fā)展方向，同時(shí)也能夠促進(jìn)環(huán)保，提高能源利用效率等作用。

（三）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組設(shè)備的主要參數(shù)

在通常情況下，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組風(fēng)量比較統(tǒng)一，增蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組的設(shè)備風(fēng)量通常為5000 立方米/小時(shí)。同時(shí)設(shè)置的制冷量必須與相關(guān)參數(shù)規(guī)定要求符合，常見(jiàn)的管式的間接斷的外觀參數(shù)為1500 毫米×1021 毫米×1650 毫米，熱管的間接段的外觀參數(shù)為1500毫米×1021 毫米×1350 毫米，熱管間接段外觀參數(shù)和管式的間接段外觀參數(shù)具有一定的差異，因此在這個(gè)過(guò)程中要合理設(shè)置額定制冷量以及表冷段外觀參數(shù)。表冷段的外觀參數(shù)一般為500 毫米×1021 毫米×1650 毫米，其額定的制冷量為25 千瓦，滿(mǎn)足機(jī)組設(shè)備參數(shù)，要求要保證復(fù)合空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定，使用無(wú)機(jī)填料的方式運(yùn)作。

（四）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組的研究意義

目前我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，傳統(tǒng)的復(fù)合空調(diào)機(jī)組已不能適應(yīng)目前社會(huì)的發(fā)展方向，目前國(guó)家大力提倡節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、降低能耗，因此在新時(shí)代背景下對(duì)蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組的研究具有重大的社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組可以對(duì)能源消耗問(wèn)題進(jìn)行有效控制，復(fù)合空調(diào)機(jī)組的性能的提高能夠滿(mǎn)足人們對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)生活質(zhì)量的追求，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組能夠有效結(jié)合自然環(huán)境中的溫度差值，可以充分發(fā)揮復(fù)合式空調(diào)機(jī)組在能源利用效率方面優(yōu)勢(shì)，蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組能夠減少溫室氣體和碳的排放，并且將水作為主要的制冷劑，形成良好的復(fù)合空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)，在此系統(tǒng)下能夠在一定程度上方便人們生活，同時(shí)在很大程度上能夠節(jié)約能源，降低環(huán)境污染，利于推動(dòng)我國(guó)能源節(jié)約型方向發(fā)展，可以有效提高能源利用率，改善能源消耗問(wèn)題。蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組在夏天可以利用新風(fēng)進(jìn)行預(yù)先冷處理，同時(shí)自來(lái)水可以通過(guò)噴淋實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)冷卻，更好地滿(mǎn)足人們?nèi)粘Ｉ钚枰?。蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)能夠降低用電量和城市高峰期對(duì)電能的要求，達(dá)到無(wú)污染目的[3]。

二、蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組研究分析

（一）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組設(shè)備的研究測(cè)試方法

在研究蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組過(guò)程中，需要關(guān)注的細(xì)節(jié)以及重點(diǎn)工作主要包括以下幾個(gè)方面：其一，要注意降溫效果以及出風(fēng)口相對(duì)濕度；其二，要對(duì)冷卻蒸發(fā)過(guò)程中風(fēng)干球的溫度變化及時(shí)進(jìn)行觀察，重點(diǎn)關(guān)注冷卻以及熱管回收中產(chǎn)生的蒸發(fā)總量；其三，要了解固定單位內(nèi)冷水器總流量。注意在研究樣本中兩端的總降溫效果、出風(fēng)口的相對(duì)濕度的研究；其四，要在不同環(huán)境下對(duì)復(fù)合空調(diào)機(jī)組進(jìn)行環(huán)境優(yōu)化，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，為分析不同環(huán)境下能源發(fā)揮的作用提供參考價(jià)值，同時(shí)要根據(jù)上述研究數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算出復(fù)合空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行效率與能源消耗總量，為蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組的研發(fā)提供數(shù)據(jù)參考。在環(huán)境作用下被認(rèn)為是沒(méi)有能夠運(yùn)用的有效能源，但在大氣飽和狀態(tài)下仍具有蒸發(fā)冷卻的能力，這種情況主要是由于水存在，該能力被解釋為水含有重要的有用能，在測(cè)試過(guò)程中要根據(jù)不同的大氣狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，考慮不可調(diào)控因素引起的損失，同時(shí)要對(duì)排出的冷凝水消耗能源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，需要設(shè)置復(fù)合空調(diào)機(jī)組對(duì)比環(huán)境，通過(guò)對(duì)比環(huán)境來(lái)比較兩個(gè)狀態(tài)之間的差值，從而分析環(huán)境的關(guān)聯(lián)程度[4]。

（二）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組設(shè)備測(cè)試存在的問(wèn)題

蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組在試驗(yàn)過(guò)程中存在著較多問(wèn)題，主要包括三個(gè)方面的問(wèn)題，其一，風(fēng)量平衡問(wèn)題；其二，氣流組織問(wèn)題；其三，在間接蒸發(fā)冷卻過(guò)程中出現(xiàn)的漏水問(wèn)題。在通常情況下由于風(fēng)口風(fēng)量較小，風(fēng)口風(fēng)量受到限制，使得風(fēng)口的風(fēng)量在短時(shí)間段內(nèi)排不出去，導(dǎo)致溫度不斷升高，使得蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合機(jī)組實(shí)際負(fù)荷量與現(xiàn)實(shí)的負(fù)荷量存在差異，嚴(yán)重超出了負(fù)荷機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷量，在試驗(yàn)室內(nèi)處于正常壓力狀況下，排風(fēng)機(jī)的排放量與實(shí)際要求存在差距，排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量會(huì)相對(duì)有所欠缺。

（三）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組設(shè)備測(cè)試存在問(wèn)題的解決措施

蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組在試驗(yàn)過(guò)程中存在著較多問(wèn)題，針對(duì)蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組設(shè)備測(cè)試存在的三個(gè)方面問(wèn)題，主要采取的措施從以下幾個(gè)方面進(jìn)行，其一，可以充分利用回風(fēng)，在實(shí)際過(guò)程中要采取相關(guān)的設(shè)備對(duì)風(fēng)量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，結(jié)合科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用對(duì)風(fēng)量進(jìn)行良好的控制，同時(shí)可以根據(jù)監(jiān)控反饋執(zhí)行風(fēng)量的自動(dòng)控制，使回風(fēng)與新風(fēng)混合，這一特性主要是由于排風(fēng)機(jī)使用頻率相對(duì)固定而采用措施，在其過(guò)程中應(yīng)該盡量降低排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，對(duì)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行合理的控制；其二，要對(duì)送風(fēng)口風(fēng)速進(jìn)行全面檢查，通過(guò)對(duì)風(fēng)速的全過(guò)程進(jìn)行分析可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)口風(fēng)速最小閥門(mén)調(diào)節(jié)，使氣流能夠保持流通狀態(tài)，通過(guò)這兩方面的措施可以進(jìn)一步提高復(fù)合機(jī)組的運(yùn)行效率[5]。

（四）蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組設(shè)備測(cè)試研究結(jié)果及分析

當(dāng)蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組保持固定不變時(shí)，通常其復(fù)合基礎(chǔ)總風(fēng)量一般保持在5000 立方米/小時(shí)，這時(shí)熱接管部分熱端的淋水總密度也保持不變，通過(guò)變頻器的調(diào)節(jié)可以將兩次的總風(fēng)量與一次的總風(fēng)量之比控制在一定的范圍內(nèi)，這個(gè)范圍要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，同時(shí)要對(duì)濕球的效率進(jìn)行利用，當(dāng)復(fù)合空調(diào)機(jī)組每個(gè)功能區(qū)交叉運(yùn)作后，運(yùn)行風(fēng)量會(huì)趨于穩(wěn)定，要對(duì)熱管間接部分以及管式間接部分進(jìn)行研究與分析，不斷探討兩者之間的關(guān)系。當(dāng)室外平均的干球溫度在30℃以上時(shí)，當(dāng)濕球溫度在20℃左右時(shí)，熱接熱管間接部分出口平均溫度也在30℃以下，管式間接部分出口平均溫度在24℃以上，這說(shuō)明自然環(huán)境中的空氣通過(guò)三級(jí)蒸發(fā)冷卻后，總的降溫程度達(dá)到10℃左右，能夠充分說(shuō)明蒸發(fā)冷卻裝置可以達(dá)到降溫的效果，同時(shí)不會(huì)超過(guò)二次空氣濕球溫度，能夠說(shuō)明此研究的效果。

結(jié)束語(yǔ)

綜上，本文通過(guò)對(duì)蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)工作原理、主要參數(shù)、工作結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行研究和分析，發(fā)現(xiàn)了蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)機(jī)組在過(guò)渡季節(jié)時(shí)能夠有效提高能源利用，自來(lái)水作為噴淋可以實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)冷卻，同時(shí)可以進(jìn)行一些冷處理，減少?gòu)?fù)合空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行壓力。在現(xiàn)代化社會(huì)中對(duì)能源消耗問(wèn)題可以進(jìn)行良好控制，能有效降低空調(diào)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中制冷所需要的能源消耗，減少負(fù)荷，本文也通過(guò)過(guò)渡季節(jié)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析測(cè)試，間接蒸發(fā)冷卻器冷卻效率，分析中等濕度地區(qū)在過(guò)渡季節(jié)運(yùn)行間接兩極蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的能量消耗，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)承載量的研究，可提高復(fù)合式空調(diào)機(jī)組使用效率。