鄧國(guó)勝

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司，廣東 佛山528311）

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(guó)勝

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司，廣東 佛山528311）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的領(lǐng)域逐漸融入了科技，目前我國(guó)傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)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(duì)我國(guó)目前的傳統(tǒng)空調(diào)機(jī)組使用的狀況，本文對(duì)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(guò)對(duì)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(duì)完備的測(cè)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(wèn)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。

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(guò)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(guò)對(duì)其過(guò)渡季節(jié)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試得出的結(jié)果分析了中等濕度地區(qū)在過(guò)渡性季節(jié)運(yùn)行間接－直接兩級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組時(shí)，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(duì)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(shí)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(wú)償供冷”的優(yōu)勢(shì)。在結(jié)構(gòu)上，復(fù)合空調(diào)機(jī)組具備新風(fēng)過(guò)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(guò)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(wèn)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(duì)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(guò)渡的大段時(shí)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(shí)在機(jī)組系統(tǒng)中運(yùn)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(wú)償供冷”。在這一過(guò)程中，全部采用新風(fēng)，利用自來(lái)水循環(huán)的作用進(jìn)行噴淋，實(shí)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(shí)間段，要將閥門(mén)打開(kāi)，把通過(guò)機(jī)械制冷制備出的冷水運(yùn)送到表冷器。在這一過(guò)程中，只有熱管熱回收部分、間接蒸發(fā)冷卻部分在運(yùn)行，運(yùn)用間接蒸發(fā)冷卻的原理完成對(duì)新風(fēng)的預(yù)先冷處理，從而減少?gòu)?fù)合空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的巨大壓力，降低空調(diào)機(jī)組運(yùn)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(jì)風(fēng)量為5000m3/h,設(shè)置制冷量為40kW,與此同時(shí)截面風(fēng)速2.5m/s，熱管的間接段的外觀參數(shù)(長(zhǎng)×寬×高)為1500mm×1021mm×1350mm，而管式的間接段的外觀參數(shù)(長(zhǎng)×寬×高)為1500mm×1021mm×1650mm，另外表冷段的外觀參數(shù)(長(zhǎng)×寬×高)為500mm×1021mm×1650mm,其額定的制冷量25kW。直接段的外觀參數(shù)(長(zhǎng)×寬×高)為500mm×1021mm×1650mm,使用無(wú)機(jī)填料的方式運(yùn)作。

2 機(jī)組設(shè)備測(cè)試方案探析

2.1 研究測(cè)試方法研究

在研究過(guò)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(guò)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(duì)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(duì)濕度的研究，也不能忽略固定單位時(shí)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(lái)計(jì)算出復(fù)合空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行效率與能源消耗量。為了有效計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)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(duì)環(huán)境，通過(guò)分析不同環(huán)境狀態(tài)下作用不同的內(nèi)在能源的價(jià)值，發(fā)現(xiàn)任意兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)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(méi)有任何能夠運(yùn)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(duì)比狀態(tài)點(diǎn)，并對(duì)表冷器進(jìn)行評(píng)估時(shí)，測(cè)驗(yàn)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(duì)于設(shè)備性能的提高喪失了借鑒作用。

2.2 存在的問(wèn)題及解決的措施

在本次試驗(yàn)當(dāng)中主要會(huì)遇到三個(gè)方面的常見(jiàn)問(wèn)題，包括在氣流組織上的問(wèn)題以及在風(fēng)量平衡上的問(wèn)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(wèn)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(shí)際負(fù)荷。而在室內(nèi)處于正常壓力狀態(tài)下時(shí)，排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量會(huì)相對(duì)有所欠缺。針對(duì)目前存在的一些常見(jiàn)問(wèn)題，可以采取如下的措施有效解決，一方面通過(guò)檢測(cè)每一個(gè)送風(fēng)口的風(fēng)速，找到風(fēng)速較高的通風(fēng)口，通過(guò)調(diào)整每個(gè)風(fēng)口之路上的風(fēng)速閥門(mén)，調(diào)節(jié)送風(fēng)量較小的閥門(mén)，是氣流能夠合理流通。另外，由于排風(fēng)機(jī)的頻率固定，無(wú)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(shí),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(jì)算其中濕球的效率。利用對(duì)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(gè)功能組成部分交叉運(yùn)作之后，運(yùn)行總風(fēng)量處于不變之時(shí)，變頻空調(diào)機(jī)組此時(shí)會(huì)通過(guò)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(shí),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(shuō)明自然環(huán)境中的空氣通過(guò)三級(jí)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(yǔ)

近些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前我國(guó)傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)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(guò)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(guò)對(duì)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(guò)渡性季節(jié)時(shí)，采用新風(fēng)，利用自來(lái)水循環(huán)的作用進(jìn)行噴淋，實(shí)現(xiàn)間接的蒸發(fā)冷卻，而在夏季時(shí)，運(yùn)用間接蒸發(fā)冷卻的原理完成對(duì)新風(fēng)的預(yù)先冷處理，從而減少?gòu)?fù)合空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的巨大壓力，降低空調(diào)機(jī)組運(yùn)行制冷所需要的能源消耗。

［1］徐方成,黃翔,武俊梅.蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷相結(jié)合的集中式空調(diào)系統(tǒng)[J].西安工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)2013:21.

［2］王偉,黃翔,孫鐵柱,等．中等濕度地區(qū)蒸發(fā)冷卻空調(diào)的冷卻效率分析和驗(yàn)證[J].暖通空調(diào)，2013,43(1):18-21.

［3］黃翔,徐方成,閆振華,等．蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)在中濕度地區(qū)運(yùn)行模式研究[J]．紡織空調(diào)除塵，2009(3):11-19.

［責(zé)任編輯：朱麗娜］