徐 鵬，馬許仙，段之殷，鄭小兵

（1.北京建筑大學(xué) 供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044；2.北京設(shè)備安裝公司，北京 100023）

0 引言

蒸發(fā)冷卻技術(shù)利用免費(fèi)的天然“干空氣能”，來(lái)制取冷量，具有超高的能源利用效率。但蒸發(fā)冷卻性能受制于空氣狀態(tài)參數(shù)等因素，單獨(dú)依靠該技術(shù)制冷有輸出不穩(wěn)定和單位體積設(shè)備制冷能力小等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械制冷技術(shù)成熟，可以在獲得大冷量的同時(shí)保持輸出參數(shù)穩(wěn)定易調(diào)節(jié)，但能耗較高。將蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷有機(jī)結(jié)合，可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，彌補(bǔ)單一技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)2種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷聯(lián)合使用的最基本的形式如圖1所示。采用2種冷源獨(dú)立工作的運(yùn)行模式：（1）空氣較干燥，適宜發(fā)揮蒸發(fā)冷卻優(yōu)勢(shì)的工況，只開啟直接蒸發(fā)冷卻段進(jìn)行自然冷卻，即可滿足設(shè)計(jì)要求。待處理空氣經(jīng)等焓加濕降溫后由風(fēng)機(jī)送入室內(nèi)；（2）對(duì)于影響蒸發(fā)冷卻性能發(fā)揮的高濕空氣工況，關(guān)閉蒸發(fā)冷卻段，僅開啟機(jī)械制冷方式對(duì)空氣進(jìn)行降溫。上述聯(lián)合方式只是把兩套設(shè)備簡(jiǎn)單整合進(jìn)了一個(gè)殼體里面，二者單獨(dú)工作，并沒有發(fā)揮真正意義上的聯(lián)合互補(bǔ)作用。

圖1 附加蒸發(fā)式預(yù)冷器的機(jī)械制冷設(shè)備系統(tǒng)示意Fig.1 Schematic diagram of mechanical refrigeration equipment with an additional evaporative pre-cooler

2種技術(shù)協(xié)同互補(bǔ)，更有意義的復(fù)合形式，一般是以蒸發(fā)冷卻作為機(jī)械制冷的前置預(yù)冷段的組合式空調(diào)機(jī)組，也稱裝配式空調(diào)機(jī)組。機(jī)械制冷一般采用內(nèi)置壓縮機(jī)的風(fēng)冷式直膨系統(tǒng)。在過(guò)渡季節(jié)使用蒸發(fā)冷卻作為主要冷源，而在夏季使用機(jī)械制冷作為主要冷源，同時(shí)使用間接蒸發(fā)冷卻為一次空氣預(yù)冷，并將二次空氣作為冷凝器冷卻氣流，即利用蒸發(fā)冷卻器降低風(fēng)冷冷凝器的冷凝溫度，來(lái)提高制冷系統(tǒng)的COP，達(dá)到減小壓縮機(jī)制冷能耗、提高制冷效率的目的。

1 蒸發(fā)預(yù)冷式復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的研究進(jìn)展

蒸發(fā)冷卻性能受環(huán)境因素影響很大，具有不穩(wěn)定性且不容易控制；而機(jī)械制冷技術(shù)恰恰可以彌補(bǔ)這種不足，能精確控制產(chǎn)出空氣的溫濕度。為拓寬蒸發(fā)冷卻技術(shù)的應(yīng)用范圍和提高該技術(shù)的節(jié)能潛力，工程上多將二者聯(lián)合使用。蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)冷源可分為兩種形式，一種是在蒸發(fā)冷卻組合式空調(diào)機(jī)組內(nèi)增加低溫表冷段， 即在低溫表冷器中通入機(jī)械制冷冷水機(jī)組制取的低溫冷水處理新風(fēng)；另一種形式則是在蒸發(fā)冷卻組合式空調(diào)機(jī)組內(nèi)增加直接膨脹式空氣冷卻器，即將機(jī)械制冷機(jī)組的蒸發(fā)冷卻作為組合式空調(diào)機(jī)組的一段［1］（如圖2所示）。相較而言，與直接膨脹式空氣冷卻器聯(lián)用的技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，該技術(shù)將雙冷源內(nèi)置，實(shí)現(xiàn)了冷源與空調(diào)末端的一體化，節(jié)約占地和維護(hù)成本［2］。

圖2 蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷聯(lián)合的一體化空調(diào)系統(tǒng)示意Fig.2 Schematic diagram of an air conditioner integrated with evaporative pre-cooling and mechanical refrigeration

薛運(yùn)等［3］提出了一種新型蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷聯(lián)合的一體化空調(diào)機(jī)，通過(guò)預(yù)測(cè)性計(jì)算可知在西安地區(qū)若使用此類空調(diào)，夏季制冷季至少能夠節(jié)約18%的運(yùn)行能耗。楊立然等［4］對(duì)蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合式機(jī)組進(jìn)行了實(shí)際工程測(cè)量。干燥地區(qū)采用蒸發(fā)冷卻可基本滿足全年制冷要求；在中等濕度地區(qū)，單級(jí)間接蒸發(fā)冷卻可承擔(dān)夏季30%的負(fù)荷；在高濕度地區(qū)蒸發(fā)冷卻可承擔(dān)約15%的負(fù)荷。DELFANI等［5］對(duì)伊朗4個(gè)主要城市采用間接蒸發(fā)冷卻器作為預(yù)冷機(jī)械冷卻系統(tǒng)進(jìn)氣的性能進(jìn)行了測(cè)試和評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，在制冷季，間接蒸發(fā)冷卻器可提供75%左右的冷負(fù)荷，同時(shí)機(jī)械冷卻系統(tǒng)可減少55%的電能消耗。崔鑫等［6］針對(duì)間接蒸發(fā)式換熱器作為預(yù)冷裝置與傳統(tǒng)的機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)組相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明，該復(fù)合式系統(tǒng)在熱帶高等濕度地區(qū)環(huán)境參數(shù)下，不僅可以降低空氣溫度還可以將空氣中的水分冷凝。

我國(guó)近年蒸發(fā)冷卻技術(shù)發(fā)展迅速，工程應(yīng)用上已經(jīng)取得了很大成果［7］，為更全面地評(píng)估蒸發(fā)冷卻的性能，CHEN等［8］提出利用?耗散原理作為有效反映蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)性能的指標(biāo)，將新熱阻定義為水分蒸發(fā)耗散率除以制冷效果輸出率的平方，并對(duì)2種典型進(jìn)行了分析驗(yàn)證，但缺少統(tǒng)一的測(cè)試方法，來(lái)評(píng)估設(shè)備的性能。

隨著蒸發(fā)冷卻技術(shù)和產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也相繼制訂執(zhí)行。1974年，印度頒布了世界上第一個(gè)有關(guān)蒸發(fā)冷卻空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)IS 3315《蒸發(fā)空氣冷卻器》，隨后加拿大、沙特阿拉伯、澳大利亞、美國(guó)等國(guó)家先后制訂了蒸發(fā)冷卻空調(diào)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［9］。我國(guó)則是從 JB/T 10294—2001《濕簾降溫裝置》開始，陸續(xù)制訂并施行了一系列各類專門的蒸發(fā)冷卻產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和工程技術(shù)規(guī)程、規(guī)范，如GB/T 23333—2009《蒸發(fā)式冷風(fēng)扇》、GB/T 25860—2010《蒸發(fā)式冷氣機(jī)》、JB-T 11419-2013《蒸發(fā)式冷凝器冷卻風(fēng)機(jī)技術(shù)條件》、GB/T30192—2013《水蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組》、JB/T 11964-2014《蒸發(fā)冷卻用填料》、JGJ 342-2014《蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》、JB/T 12323-2015《蒸汽冷卻式冷水（熱泵）一體化機(jī)組》、DL/T 5515—2016《發(fā)電廠蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》、T/ZZB 0406—2018《蒸汽冷卻式冷水（熱泵）一體化機(jī)組》、T/CECS 646—2019《制冷系統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器循環(huán)冷卻水電化學(xué)處理工程技術(shù)規(guī)程》、T/DZJN 10—2020《數(shù)據(jù)中心蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)規(guī)范》等。

這其中，美國(guó)較早重視了蒸發(fā)冷卻在空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用，美國(guó)制冷與暖通工程師學(xué)會(huì)ASHRAE（American Society of Heating， Refrigerating and Air-conditioning Engineers）專門設(shè)立了蒸發(fā)冷卻技術(shù)委員會(huì)（TC5.7）。ASHRAE制訂了較為完善的蒸發(fā)冷卻產(chǎn)品測(cè)試和性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，被世界各國(guó)普遍參照使用。目前執(zhí)行的最新版本分別是ANSI/ASHRAE Standard 133-2015《直接蒸發(fā)空氣冷卻器測(cè)試方法》和ANSI/ASHRAE Standard 143-2015《間接蒸發(fā)冷卻器測(cè)試評(píng)定方法》。這兩份標(biāo)準(zhǔn)，給出了直接蒸發(fā)空氣冷卻器和間接蒸發(fā)空氣冷卻器在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，飽和效率、靜壓差、空氣流量、空氣密度和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)的測(cè)定方法［10-12］。

基于這兩份基礎(chǔ)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，ASHRA蒸發(fā)冷卻技術(shù)委員會(huì)于2019年頒布了一項(xiàng)新的標(biāo)準(zhǔn)——ANSI/ASHRA Standard 212-2019 Method of Test for Determining Energy Performance and Water-Use Efficiency of Add-On Evaporative Precoolers for Unitary Air-Conditioning Equipment《附加蒸發(fā)式預(yù)冷器的單元式空調(diào)設(shè)備能效評(píng)定和用水效率的測(cè)試方法》，為蒸發(fā)冷卻與單元式空調(diào)器的組合應(yīng)用提供了測(cè)試技術(shù)規(guī)范，為蒸發(fā)冷卻設(shè)備的冷卻能力和功耗提供了測(cè)試程序和計(jì)算方法，并給出了蒸發(fā)式空氣冷卻器作為預(yù)冷器時(shí)的性能評(píng)估方法，可更直觀地評(píng)價(jià)系統(tǒng)的節(jié)能潛力［13］。以下結(jié)合該標(biāo)準(zhǔn)推薦的測(cè)試和評(píng)價(jià)方法進(jìn)行討論。

2 測(cè)試方法

ANSI/ASHRA Standard 212—2019針對(duì)用于單元式直膨空調(diào)設(shè)備風(fēng)冷冷凝器入口為空氣預(yù)冷的蒸發(fā)式預(yù)冷器，目的是提供一套測(cè)試方法，用以采集性能數(shù)據(jù)以計(jì)算節(jié)能潛力和用水效率，適用于制冷量小于或等于70 kW的單元式直膨空調(diào)設(shè)備附屬的蒸發(fā)式預(yù)冷器。

推薦的測(cè)試方法包括一個(gè)測(cè)量溫度的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試程序，要求首先分別測(cè)得直膨式空調(diào)設(shè)備和加裝蒸發(fā)式預(yù)冷器的復(fù)合機(jī)組，3個(gè)不同的表面風(fēng)速下的性能系數(shù)COP，然后繪制相同室外空氣溫度下COP的性能曲線，用以估算離開蒸發(fā)預(yù)冷器的空氣的有效溫度。最后可通過(guò)測(cè)量進(jìn)入室外空氣的濕球溫度，計(jì)算蒸發(fā)預(yù)冷器的蒸發(fā)效率。

此外，該標(biāo)準(zhǔn)還提供了一個(gè)計(jì)算程序，用于估算測(cè)得的蒸發(fā)效率對(duì)一般空調(diào)器的制冷量、功率和COP的影響，以及一個(gè)用于估算所試驗(yàn)的蒸發(fā)預(yù)冷器耗水量的計(jì)算程序。據(jù)此來(lái)計(jì)算風(fēng)冷直膨式空調(diào)設(shè)備加裝蒸發(fā)式預(yù)冷器后的節(jié)能潛力和用水性能。

2.1 測(cè)試系統(tǒng)與測(cè)量要求

ANSI/ASHRA Standard 212—2019推薦的測(cè)試系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 測(cè)試系統(tǒng)示意Fig.3 Schematic diagram of test system

采用兩室法，在焓差室內(nèi)進(jìn)行性能測(cè)試。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17758—2010單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)也給出了空氣焓差法相關(guān)測(cè)量規(guī)定［14］。

試驗(yàn)共分為三種測(cè)試模式：（1）不安裝蒸發(fā)式預(yù)冷器的基準(zhǔn)模式；（2）蒸發(fā)式預(yù)冷器干工況（干預(yù)冷器）模式；（3）蒸發(fā)式預(yù)冷器濕工況（濕預(yù)冷器）模式。

標(biāo)準(zhǔn)給出了各主要參數(shù)測(cè)量?jī)x器的精度要求和總的誤差允許范圍。要求測(cè)量以每10 s或更小的時(shí)間間隔進(jìn)行，并取平均值，這些平均值應(yīng)以每分鐘或更小的時(shí)間間隔記錄。除另有規(guī)定外，所有測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)記錄至少保留4位有效數(shù)字。

2.2 室外空氣的測(cè)量

為了消除測(cè)試設(shè)備（如：排氣管道系統(tǒng)）對(duì)被測(cè)設(shè)備性能的影響，測(cè)試設(shè)備應(yīng)首先在沒有安裝排氣管道的自由空氣中運(yùn)行，并關(guān)閉壓縮機(jī)。測(cè)試單元通過(guò)冷凝盤管的壓差）應(yīng)通過(guò)靜壓測(cè)量方法來(lái)測(cè)量，測(cè)試點(diǎn)為室內(nèi)（室外空氣從室內(nèi)進(jìn)入冷凝器）和冷凝盤管出口靜壓室（必須位于風(fēng)機(jī)上游，避免高速和湍流的位置），試驗(yàn)過(guò)程中必須保證壓力測(cè)量點(diǎn)保持不變。

基準(zhǔn)特性測(cè)試條件應(yīng)控制室外溫度為40.6 ℃，并調(diào)節(jié)輔助風(fēng)機(jī)來(lái)控制4種不同的恒定質(zhì)量流量（即迎面風(fēng)速）：校前的名義迎面風(fēng)速、迎面風(fēng)速為1.0 m/s、迎面風(fēng)速為1.75 m/s、迎面風(fēng)速為2.5 m/s。壓差的測(cè)量與記錄至少保留4位有效數(shù)字。

2.2.1 基準(zhǔn)設(shè)備的氣流阻力

為了能夠評(píng)價(jià)預(yù)冷器對(duì)冷凝盤管流量的影響，應(yīng)該測(cè)量以不同表面風(fēng)速通過(guò)冷凝盤管的壓降，以便為冷凝盤管生成系統(tǒng)曲線。測(cè)試條件應(yīng)控制室外溫度為40.6 ℃，并通過(guò)調(diào)節(jié)輔助風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（或在排氣管道系統(tǒng)中增加阻力），來(lái)控制冷凝器迎面風(fēng)速分別為 1.00，1.75，2.50 m/s，由噴嘴氣流測(cè)量?jī)x測(cè)量Δpcoil并進(jìn)行記錄。

2.2.2 干預(yù)冷器的氣流阻力

該模式下的試驗(yàn)要求設(shè)備應(yīng)先在自由空氣中運(yùn)行，并安裝預(yù)冷器，關(guān)閉水泵，但不附加排氣管道，關(guān)閉壓縮機(jī)。測(cè)試單元由冷凝盤管和干預(yù)冷器組成，測(cè)試方法及測(cè)試條件同2.2.1節(jié)，將相應(yīng)迎面風(fēng)速下測(cè)量的壓差Δpcoil+cooler進(jìn)行記錄。

2.2.3 濕預(yù)冷器的氣流阻力

該模式下的試驗(yàn)要求設(shè)備應(yīng)先在自由空氣中運(yùn)行，并安裝預(yù)冷器，開啟水泵，但不附加排氣管道，關(guān)閉壓縮機(jī)。測(cè)試單元由冷凝盤管和濕預(yù)冷器組成，測(cè)試方法及測(cè)試條件同2.2.1節(jié)，將相應(yīng)迎面風(fēng)速下測(cè)量的壓差Δpcoil+cooler進(jìn)行記錄。

2.2.4 系統(tǒng)曲線

3種模式下分別測(cè)得系統(tǒng)曲線：（1）冷凝器盤管；（2）冷凝盤管+干式預(yù)冷器；（3）冷凝盤管+濕式預(yù)冷器。系統(tǒng)曲線體現(xiàn)了流量與壓降之間的冪次關(guān)系，即：

式中 QSCFM—— 流經(jīng)冷凝器的流量（折算成標(biāo)準(zhǔn)空氣密度1.204 kg/m3時(shí)的流量）；

K ——流量系數(shù)；

Δp ——壓降，Pa。

2.3 制冷量的測(cè)量

制冷量應(yīng)該在蒸發(fā)器一側(cè)進(jìn)行測(cè)量。在所有情況下，無(wú)論是否安裝預(yù)冷器、蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)，應(yīng)保證試驗(yàn)的外部條件（溫度、流量、壓力）穩(wěn)定不變。所有測(cè)量都應(yīng)根據(jù)規(guī)定的儀器精度和操作條件進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)給出3種測(cè)量方法，可選取1種進(jìn)行測(cè)量。

（1）利用一個(gè)入口空氣溫度、濕度和流速可調(diào)控的空冷式蒸發(fā)器，通過(guò)空氣焓值和流速的變化來(lái)計(jì)算蒸發(fā)器的制冷量。試驗(yàn)過(guò)程中，要求室內(nèi)氣流參數(shù)穩(wěn)定在廠商規(guī)定值。在測(cè)量步驟和測(cè)試條件的容許范圍內(nèi)，所有基準(zhǔn)和預(yù)冷器測(cè)試都應(yīng)保持室內(nèi)氣流和任何外部靜壓不變。

（2）利用一個(gè)進(jìn)水溫度和流量可調(diào)控的水冷式蒸發(fā)器來(lái)模擬空冷式蒸發(fā)器，通過(guò)流量和溫差來(lái)計(jì)算制冷量?？傊评淞坑上率接?jì)算：

Cp,l——水的比熱容；

tl,in，tl,out——進(jìn)、出蒸發(fā)器的水溫。

（3）利用一個(gè)入口溫度、濕度和流速可調(diào)控的空冷式蒸發(fā)器，通過(guò)制冷劑焓值和流量的變化來(lái)計(jì)算總制冷量。

3 性能測(cè)試數(shù)據(jù)

被測(cè)量包括功率和制冷量。每次測(cè)試都應(yīng)待環(huán)境參數(shù)穩(wěn)定30 min后進(jìn)行，以每一個(gè)30 min測(cè)量周期內(nèi)測(cè)得數(shù)據(jù)的平均值作為測(cè)量結(jié)果。

3.1 基準(zhǔn)模式

對(duì)于未安裝預(yù)冷器的基準(zhǔn)冷卻設(shè)備，在規(guī)定的5種不同室外空氣溫度條件和4種不同迎面風(fēng)速下完成冷卻設(shè)備功率和制冷量的測(cè)量。5種不同室外空氣溫度：40.6，35.0，29.4，23.9，18.3 ℃；4 種不同表面速度：校前名義風(fēng)速1.00，1.75，2.50 m/s。

冷卻設(shè)備一旦離開了試驗(yàn)段，則應(yīng)重復(fù)校前名義風(fēng)速下的測(cè)試。測(cè)得的性能系數(shù)如果與之前測(cè)量的偏差在±3%以內(nèi)，則可以使用先前結(jié)果來(lái)進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。如果任何一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果的變化幅度超過(guò)±3%，則應(yīng)重新進(jìn)行所有測(cè)量條件下的實(shí)驗(yàn)。

3.2 預(yù)冷器干工況

在規(guī)定的室外空氣溫度條件下，測(cè)量裝有預(yù)冷器但關(guān)閉供水的冷卻設(shè)備的功率和制冷量，測(cè)試期間應(yīng)考慮預(yù)冷器所增加的流動(dòng)阻力，即應(yīng)保持前述2.2.2中測(cè)得的冷凝盤管壓差Δpcoil+cooler不變。

3.3 預(yù)冷器濕工況

在名義迎面風(fēng)速和4種不同室外溫度條件下，測(cè)量裝有并運(yùn)行預(yù)冷器的冷卻設(shè)備的功率、制冷量和預(yù)冷器補(bǔ)水量。4種不同室外溫度：46.0，40.6，35.0，29.4 ℃。在所有測(cè)試期間，應(yīng)保持與前述2.2.3中測(cè)得的壓差Δpcoil+cooler一致。

在室外溫度為40.6 ℃和4種不同迎面風(fēng)速條件下，測(cè)量裝有并運(yùn)行預(yù)冷器的冷卻設(shè)備的功率、制冷量和預(yù)冷器補(bǔ)水量。4種不同迎面風(fēng)速：校前名義風(fēng)速1.00，1.75，2.50 m/s。通過(guò)協(xié)同調(diào)節(jié)氣流測(cè)量裝置上的輔助風(fēng)機(jī)和外部靜壓測(cè)點(diǎn)下游的排氣管道的阻尼來(lái)獲得需要的風(fēng)速。記錄每次測(cè)試的壓差Δpcoil+cooler和預(yù)冷器平均進(jìn)水壓力。

4 性能參數(shù)計(jì)算

所有的測(cè)試數(shù)據(jù)都為計(jì)算以下性能參數(shù)：（1）所有濕工況的蒸發(fā)效率；（2）干工況下預(yù)冷器功率、制冷量和能效比COP的影響；（3）所有濕工況的用水效率。

4.1 基準(zhǔn)制冷設(shè)備特性曲線

在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下，基準(zhǔn)設(shè)備的COP是關(guān)于進(jìn)口空氣干球溫度的函數(shù)，應(yīng)使用空氣進(jìn)口干球溫度與設(shè)備COP的二階函數(shù)來(lái)表征。根據(jù)上述2.2，2.3節(jié)中測(cè)量的冷卻設(shè)備功率和制冷量，計(jì)算出基準(zhǔn)設(shè)備的COP，再利用最小二乘法對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，按下式計(jì)算系數(shù)aCOP，bCOP，cCOP。

根據(jù)式（3）計(jì)算并確定系數(shù)集及5條性能曲線。5條曲線的試驗(yàn)條件分別為干工況壓差不變條件下名義迎面風(fēng)速，和濕工況下4種迎面風(fēng)速（名義迎面風(fēng)速，1.0，1.75，2.5 m/ s）。基準(zhǔn)冷卻設(shè)備在所有測(cè)試中均應(yīng)使用一臺(tái)勻速運(yùn)行的壓縮機(jī)和一臺(tái)恒定轉(zhuǎn)速的冷凝器風(fēng)機(jī)。

4.2 蒸發(fā)效率

濕工況下預(yù)冷器出口的平均干球溫度等效于基準(zhǔn)設(shè)備的進(jìn)口干球溫度，通過(guò)求解前述4.1節(jié)中計(jì)算的相應(yīng)基線COP曲線上的溫度點(diǎn)得到。圖4示出了預(yù)冷器濕工況下進(jìn)口干球溫度—基準(zhǔn)設(shè)備COP的特性曲線。要求所有計(jì)算的系數(shù)應(yīng)至少保留5位有效數(shù)字。

圖4 預(yù)冷器濕工況下進(jìn)口干球溫度—基準(zhǔn)設(shè)備COP的特性曲線Fig.4 Characteristic curve of inlet dry-bulb temperature versus baseline equipment COP under wet operating conditions of the precooler

4.3 用水效率

用水效率是預(yù)冷器的蒸發(fā)水量占測(cè)試期間供應(yīng)給預(yù)冷器的總用水量的百分比。該效率不涉及任何用于循環(huán)系統(tǒng)的維護(hù)用水，也不能準(zhǔn)確地表示在所有情況下單通道系統(tǒng)的總用水量。

用水效率按下式計(jì)算：

利用計(jì)算所得的出口干球溫度，按照式（7）計(jì)算蒸發(fā)水量：

式中 Wout，Win——進(jìn)、出預(yù)冷器的濕度比；

Qcond—— 通過(guò)冷凝器和預(yù)冷器的容積流量，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE Standard 41.2測(cè)量；

vcond—— 計(jì)算體積流量時(shí)干空氣的比體積。

Wout的計(jì)算基于標(biāo)準(zhǔn)濕度關(guān)系，將預(yù)冷器假定為絕熱，利用等效的預(yù)冷器出口干球溫度TDB,eq和預(yù)冷器進(jìn)口濕球溫度TWB來(lái)確定含濕量。

4.4 設(shè)備性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

預(yù)冷器對(duì)設(shè)備性能的影響基于在不同工況下測(cè)得的蒸發(fā)效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。而等同于一般設(shè)備在19.4 ℃特征室內(nèi)濕球溫度條件下的性能，則由以下式（8）（9）計(jì)算得出。需要注意的是：這個(gè)性能曲線不代表任何實(shí)際屋頂式空調(diào)器，而是描述了一般單壓縮機(jī)定速屋頂空調(diào)器，在冷凝器風(fēng)扇定速運(yùn)行工況下的性能。

式

中 CAPg——預(yù)冷器的制冷量；

Pg——預(yù)冷器的功耗；

COPg——預(yù)冷器的能效比。

可根據(jù)上述4.4節(jié)中提出的計(jì)算方法計(jì)算濕工況下基準(zhǔn)設(shè)備的功率和制冷量與干球溫度的二階表達(dá)式，從而計(jì)算評(píng)估蒸發(fā)式預(yù)冷器在機(jī)組中的節(jié)能潛力。在各室外空氣試驗(yàn)工況下，評(píng)估預(yù)冷器在各目標(biāo)試驗(yàn)工況下的性能，應(yīng)采用上述通用方程和各工況下實(shí)測(cè)的蒸發(fā)效率，并通過(guò)以下式（11）～（14）計(jì)算。

5 結(jié)語(yǔ)

作為蒸發(fā)冷卻領(lǐng)域國(guó)際認(rèn)可度非常高的ANSI/ASHRA標(biāo)準(zhǔn)，Standard 212-2019的出臺(tái)，對(duì)于作為預(yù)冷器應(yīng)用的蒸發(fā)冷卻設(shè)備的性能測(cè)試程序和計(jì)算方法、性能評(píng)估方法，以及蒸發(fā)冷卻用水效率等問(wèn)題做出了集中明確的規(guī)定，使該類產(chǎn)品的技術(shù)評(píng)價(jià)有標(biāo)準(zhǔn)可依，可供我國(guó)相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)借鑒。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，該標(biāo)準(zhǔn)中尚存在一些錯(cuò)誤和值得商榷之處，比如標(biāo)準(zhǔn)原文6.3節(jié)中的代數(shù)錯(cuò)誤：5-8（a）用水量，5-9（b）～5-9（d）蒸發(fā)水量，以及6.4節(jié)中平均溫度公式的代數(shù)錯(cuò)誤，6.3節(jié)的拼寫錯(cuò)誤（psychometric應(yīng)為psychrometric）等。

在蒸發(fā)式冷卻器中，水質(zhì)直接影響設(shè)備的蒸發(fā)效率和設(shè)備運(yùn)行情況，但該標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)循環(huán)水以及補(bǔ)水的水質(zhì)作明確要求，更沒有涉及水質(zhì)對(duì)預(yù)冷器冷卻效率的影響評(píng)價(jià)。而我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中提出了綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)、單位制冷量冷卻水耗水量以及單位制冷量冷卻水飄水量等評(píng)價(jià)指標(biāo)［15-16］，作為補(bǔ)充，可以更全面地對(duì)蒸發(fā)冷卻設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。但這些評(píng)價(jià)指標(biāo)目前尚分散在國(guó)內(nèi)不同級(jí)別的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中。期待在現(xiàn)有的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，相關(guān)的評(píng)價(jià)體系和測(cè)試方法能盡快經(jīng)歷實(shí)踐檢驗(yàn)，形成該類產(chǎn)品權(quán)威的綜合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。