張 健 郝 亮 鄭宗達(dá)

蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院

金屬填料直接蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)性能研究

張 健 郝 亮 鄭宗達(dá)

蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院

對(duì)鋁箔金屬填料直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分析了進(jìn)口空氣干球溫度、相對(duì)濕度對(duì)空調(diào)機(jī)降溫及冷卻效率的影響，為直接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)機(jī)性能的提高具有一定的參考意義。

直接蒸發(fā)冷卻金屬填料鋁箔相對(duì)濕度

0 引言

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(qiáng)。由于干空氣可以容納較多的水汽，而水汽化會(huì)吸收熱量，因此，干空氣在由干變濕的過(guò)程中，能為空調(diào)提供所需要的能量。這種干空氣所具有的能力，稱(chēng)之為干空氣能。干空氣能和太陽(yáng)能、風(fēng)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)是適應(yīng)節(jié)能減排時(shí)代背景的一種空調(diào)技術(shù)，它正是利用自然環(huán)境空氣中的干球溫度與濕球溫度差，以水為制冷劑，通過(guò)水與空氣之間的熱濕交換來(lái)獲取冷量，同時(shí)能減少溫室氣體和CFCs的排放量，是一種環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的冷卻方式[1～4]。蘭州氣候?qū)儆诟珊档貐^(qū)，其特點(diǎn)是夏季干球溫度較高、濕球溫度較低，晝夜溫差較大。對(duì)于實(shí)現(xiàn)空氣與水直接接觸的熱質(zhì)交換十分有利，因此，采用高效的直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，應(yīng)該非常適合西北干旱地區(qū)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用刺孔親水鋁箔制成的金屬填料型直接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)機(jī)，性能參數(shù)如表1。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。主要由新風(fēng)管段、空氣熱濕處理段、回風(fēng)管道、新風(fēng)過(guò)濾段、直接蒸發(fā)冷卻段、送風(fēng)機(jī)段、循環(huán)水路及風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置組成。實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的溫濕度物理量主要有：進(jìn)出風(fēng)口的干濕球溫度、相對(duì)濕度，循環(huán)水泵進(jìn)口處水溫。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究目的，溫濕度測(cè)試系統(tǒng)所采用的儀器為溫濕度變送器和熱電偶進(jìn)行測(cè)量。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

表1 直接蒸發(fā)空調(diào)機(jī)性能參數(shù)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)中對(duì)如下數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試：直接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)機(jī)進(jìn)口的干球溫度t1，濕球溫度ts，相對(duì)濕度ψ1；空調(diào)機(jī)出口的空氣干球溫度t2，相對(duì)濕度ψ2等。通過(guò)對(duì)直接蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，可列出8月31日和8月16日兩天數(shù)據(jù)變化關(guān)系。

8月31日室外空氣干球溫度、室外相對(duì)濕度、空調(diào)機(jī)出口空氣干球溫度t2和出口空氣相對(duì)濕度ψ2隨時(shí)間變化曲線如圖2、圖3所示。

圖2 進(jìn)口溫度、出口溫度隨時(shí)間變化曲線（8月31日）

圖3 進(jìn)口相對(duì)濕度、出口相對(duì)濕度隨時(shí)間變化曲線（8月31日）

8月16日室外空氣干球溫度、室外相對(duì)濕度、空調(diào)機(jī)出口空氣干球溫度t2和出口空氣相對(duì)濕度ψ2隨時(shí)間變化曲線如圖4、圖5所示。

圖4 進(jìn)口溫度、出口溫度隨時(shí)間變化曲線（8月16日）

圖5 進(jìn)口相對(duì)濕度、出口相對(duì)濕度隨時(shí)間變化曲線（8月16日）

3 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析

直接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)機(jī)中熱濕交換的完善程度可以用冷卻效率來(lái)衡量，其定義為：空氣進(jìn)出口空氣干球溫度之差與空氣進(jìn)口干濕球溫度之差的比值，公式如下：

式中：η為空調(diào)機(jī)的冷卻效率，%；t1為進(jìn)口空氣的干球溫度，℃；t2為出口空氣的干球溫度，℃；ts為進(jìn)口空氣的濕球溫度，℃；△t為溫降，℃。

通過(guò)對(duì)8月31日數(shù)據(jù)的整理，由圖2可以看出，在12:00～18:30時(shí)區(qū)間，進(jìn)口空氣干球溫度較高，溫降幅度△t明顯增大，而在8:30～12:00時(shí)區(qū)間，進(jìn)口空氣干球溫度不高，溫降幅度△t不大。冷卻效率最低值為0.36，出現(xiàn)在10:00時(shí)；冷卻效率最高值為0.48，出現(xiàn)在18:00時(shí)。由此可見(jiàn)，進(jìn)口空氣干球溫度越高，空氣與噴淋水的溫差越大，空氣與水之間的蒸發(fā)冷卻熱濕交換越顯著，循環(huán)水蒸發(fā)帶走的熱量就越多，空調(diào)機(jī)的降溫效果則越好，也就是進(jìn)口空氣干球溫度上升，冷卻效率提高。

由圖3可以看出，進(jìn)口空氣相對(duì)濕度極小值的時(shí)段，對(duì)應(yīng)圖2中出口空氣干球溫度也是極小值。表明進(jìn)口空氣的相對(duì)濕度愈小，即空氣越干燥，直接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)機(jī)的降溫效果愈好。

由圖2還可以看出，空調(diào)機(jī)的出口空氣干球溫度基本穩(wěn)定在21℃左右。由圖3可以看出，空調(diào)機(jī)的出口空氣相對(duì)濕度值基本接近100%。再觀察8月16日的測(cè)試數(shù)據(jù)，該日室外氣溫要高于8月31日，但空調(diào)機(jī)的出口空氣干球溫度和相對(duì)濕度的變化規(guī)律類(lèi)似。不過(guò)8月16日出口空氣干球溫度基本穩(wěn)定在22℃左右，比8月31日高出約1℃。分析原因，發(fā)現(xiàn)8月16日的噴淋水溫比8月31日噴淋水溫平均高出1.8℃所致。

空調(diào)機(jī)處理后的空氣接近飽和空氣狀態(tài)，表明機(jī)組熱濕交換相當(dāng)充分，送風(fēng)相對(duì)濕度大，會(huì)使室內(nèi)潮濕，這是由于噴淋水量過(guò)大、風(fēng)速的設(shè)定和擋水板的設(shè)計(jì)不夠完善有關(guān)。因此，在蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的設(shè)計(jì)過(guò)程中要設(shè)置合理風(fēng)速和噴淋水量，并選擇適合的擋水板，以降低送風(fēng)相對(duì)濕度，提高送風(fēng)空氣品質(zhì)。減少對(duì)室內(nèi)濕度要求嚴(yán)格場(chǎng)所的影響。出口空氣穩(wěn)定在22℃左右，送風(fēng)溫度有些偏高，將導(dǎo)致送風(fēng)管道斷面增大，不利于布置管道。

4 結(jié)論

根據(jù)測(cè)試研究結(jié)果，可以看出：

1）室外空氣干球溫度越高，室外空氣相對(duì)濕度越小，溫降越大，冷卻效率越高，降溫效果愈顯著。

2）無(wú)論空調(diào)機(jī)進(jìn)口干球溫度t1多高，空調(diào)機(jī)出口空氣干球溫度t2最低降至22℃左右。此送風(fēng)溫度有些偏高，導(dǎo)致送風(fēng)量大，機(jī)組設(shè)備體積大。

3）空調(diào)機(jī)出口空氣相對(duì)濕度ψ2較大，空調(diào)房間會(huì)比較潮濕。

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

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

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

[4]黃翔,武俊梅,宣永梅.兩種填料直接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)機(jī)性能的實(shí)驗(yàn)研究[J].制冷學(xué)報(bào),2001,(3):33-40

Stud y on the Pe rfo rm an c e o f M e ta llic Pad d ing Dire c t Evapo ra tive Coo ling A ir Cond itione rs

ZHANG Jian,HAO Liang,ZHENG Zong-da
Schoolof EnvironmentalScienceand Municipal Engineering,Lanzhou Jiaotong University

The alum inum foilmetallic filler direct evaporative cooling conditioner experimental research was carried out.The influence of inletair dry ball temperature and relative hum idity to air conditioner cooling capacity and cooling efficiencywasanalyzed,which has certain guiding significance to improve the directevaporative cooling air conditioner performance.

directevaporative cooling,metallic filler,alum inum foil,relativehum idity

1003-0344（2014）02-037-3

2013-3-16

張?。?972～），男，碩士，副教授；蘭州交通大學(xué)409信箱（730070）；E-mail:zhangjian@mail.lzjtu.cn

甘肅省建設(shè)科技攻關(guān)項(xiàng)目（JK2012-31）；甘肅省高等學(xué)?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（620021）