蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

羅俊

摘 要：在蒸發(fā)冷卻空調(diào)應(yīng)用這一方面，為全面的實(shí)現(xiàn)國(guó)家提出的節(jié)能減排這一目標(biāo)，對(duì)濕度較大的一些地區(qū)需要結(jié)合機(jī)械制冷技術(shù)并通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式尋找最佳的節(jié)能設(shè)計(jì)，文章主要論述蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)問(wèn)題，在具體的論述中，主要從機(jī)組的外形設(shè)計(jì)、試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、全年的運(yùn)行調(diào)節(jié)等方面進(jìn)行詳細(xì)論述。通過(guò)這一試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，達(dá)到降低能耗的目的。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)冷卻；機(jī)械制冷；復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU831.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）26-0029-01

當(dāng)前，我國(guó)面臨著嚴(yán)峻的資源以及環(huán)境形勢(shì)，其中節(jié)能減排就是一個(gè)有效地措施，為達(dá)到節(jié)能減排這一目的，在蒸發(fā)系統(tǒng)和機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)搭建過(guò)程中，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣鳎嬖诘膯?wèn)題主要有：能耗高、水堵、使用年限較短、維修工作量大。適用范圍有限，只能使用在干燥地區(qū)，如新疆，同時(shí)還沒(méi)有冷熱回收功能，造成能源浪費(fèi)。

1 機(jī)組外形設(shè)計(jì)

外形設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以需要參照其他組合臺(tái)式空調(diào)的外形尺寸，在本次設(shè)計(jì)中主要參照的組合臺(tái)式空調(diào)節(jié)型號(hào)包括美的、臺(tái)佳以及開(kāi)利等，在此基礎(chǔ)上根據(jù)本次設(shè)計(jì)的實(shí)際需求對(duì)相應(yīng)的機(jī)組外形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)不同功能段的相關(guān)尺寸做了改動(dòng)。

機(jī)組結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中既要從蒸發(fā)冷卻“免費(fèi)供冷”這一優(yōu)點(diǎn)出發(fā)，同時(shí)還要保證機(jī)械冷卻除濕功能的正常發(fā)揮，此外還要根據(jù)實(shí)際情況，保證機(jī)組各功能在不同季節(jié)條件下可以正常發(fā)揮。綜合以上各項(xiàng)因素設(shè)計(jì)出在一年四季均可正常發(fā)揮功能的全年運(yùn)行空調(diào)機(jī)組。

2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)依據(jù)包括：

《組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T14294-93；

《采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003；

《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—節(jié)能專篇》暖通空調(diào)·動(dòng)力2007。

2.2 機(jī)組外形設(shè)計(jì)

機(jī)組外形設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)參照其它一些組合式空調(diào)機(jī)組外形尺寸確定合適的外形尺寸，如美的、臺(tái)佳、開(kāi)利等，在此基礎(chǔ)上根據(jù)該機(jī)組設(shè)機(jī)功能要求，適當(dāng)?shù)貙?duì)機(jī)組外形相關(guān)尺寸做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3 機(jī)組各功能段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要綜合考慮各項(xiàng)因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中既包括機(jī)械冷卻除濕功能以及蒸發(fā)冷卻“免費(fèi)供冷”這一優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還要考慮一年中不同季節(jié)條件下機(jī)組功能的切換使用。在全面考慮之后，最終設(shè)計(jì)出了一種全年運(yùn)行空調(diào)機(jī)組，該空調(diào)機(jī)組包括：新風(fēng)過(guò)濾段、管式間接蒸發(fā)冷卻段、直接蒸發(fā)段、熱管（熱回收）間接蒸發(fā)冷卻段、機(jī)械制冷表冷器段、再熱段、加濕段等，此外還包括擋水板以及送風(fēng)機(jī)這兩部分。

2.4 風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①風(fēng)管管路設(shè)計(jì)。風(fēng)管管路設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要考慮的是不同季節(jié)條件下運(yùn)行模式的變化性，同時(shí)還要從節(jié)能減排出發(fā)，做到回收利用，根據(jù)這兩點(diǎn)內(nèi)容搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)。

②風(fēng)管尺寸的確定。根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中關(guān)于風(fēng)管尺寸的有關(guān)規(guī)定，采用假定流速法計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)管水力，結(jié)合流量以及規(guī)范中建議使用的流速確定出風(fēng)管尺寸，在計(jì)算過(guò)程中不要忘記相關(guān)阻力的計(jì)算。

③風(fēng)系統(tǒng)阻力計(jì)算結(jié)果及風(fēng)機(jī)選型。

2.5 水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

①蒸發(fā)冷卻水系統(tǒng)。

②機(jī)械制冷水系統(tǒng)。

冷水機(jī)組選型：在實(shí)驗(yàn)臺(tái)二層屋頂放置實(shí)驗(yàn)臺(tái)冷水機(jī)組，采用的是HLZ30型蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)，該蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)的使用減少了使用水泵以及修建冷卻塔方面的投資，該設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，具有廣泛使用性，該設(shè)備相對(duì)于普通的風(fēng)冷式以及水冷式空調(diào)主機(jī)，熱泵的性能循環(huán)系數(shù)顯著提高。其制冷量30 kW，功率9 kW，冷凍水泵揚(yáng)程為22 m，冷凍水流量為5.0 m3/h。機(jī)組表冷器配備主機(jī)選用蒸發(fā)式冷水機(jī)組。

表冷器選型。表冷器設(shè)計(jì)參數(shù)：

管排數(shù)：4；制冷量：25 kW；運(yùn)行工況：回風(fēng)工況；水量：4.2 m3/h；水阻：25 kPa；進(jìn)出水溫：7/12 ℃；進(jìn)出水管徑：DN40。

3 系統(tǒng)全年運(yùn)行調(diào)節(jié)

3.1 夏 季

當(dāng)室外空氣狀態(tài)點(diǎn)W落在第Ⅳ象限區(qū)域，也就是說(shuō)在空氣焓值室外超過(guò)室內(nèi)，同時(shí)室外空氣濕度大于室內(nèi)空氣濕度的情況下，單純使用蒸發(fā)冷卻空調(diào)不具備制冷功能，如果想獲得較好的制冷性能，需要聯(lián)合使用機(jī)械制冷主機(jī)以及間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，在此條件下需要開(kāi)啟管式間接段、熱管間接段以及機(jī)械表冷段。

3.2 過(guò)渡季節(jié)

當(dāng)室外空氣狀態(tài)點(diǎn)W位于第Ⅱ象限區(qū)域，也就是說(shuō)在空氣焓值方面，室外大于冬季送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，而且送風(fēng)狀態(tài)空氣濕度大于室外空氣濕度，這個(gè)時(shí)候一級(jí)間接加直接蒸發(fā)冷卻處理系統(tǒng)就可以滿足要求，這時(shí)需要開(kāi)啟直接蒸發(fā)冷卻段以及熱管間接段。當(dāng)室外空氣狀態(tài)點(diǎn)W處于第Ⅲ象限區(qū)域時(shí)，也就是在空氣焓值方面，室內(nèi)小于室外，同時(shí)室內(nèi)空氣濕度大于室外空氣濕度，使用直接蒸發(fā)冷卻處理聯(lián)合兩級(jí)間接段就可以滿足需要，開(kāi)啟的功能段有：直接蒸發(fā)冷卻段、管式間接段以及熱管間接段。

3.3 冬 季

當(dāng)室外空氣狀態(tài)點(diǎn)W處于第Ⅰ、Ⅱ象限區(qū)域，也就是說(shuō)在空氣焓值方面，室外小于冬季送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，送風(fēng)狀態(tài)濕度大于室外空氣濕度時(shí)，使用直接蒸發(fā)冷卻處理和熱管間接預(yù)熱之后通過(guò)再熱段就可以滿足實(shí)際需求。開(kāi)啟功能段包括直接蒸發(fā)冷卻段、熱管間接預(yù)熱段以及再熱段。

4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)復(fù)合空調(diào)機(jī)組的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 機(jī)組的特點(diǎn)

①在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的排風(fēng)進(jìn)行冷熱回收，采用預(yù)冷或者預(yù)熱處理系統(tǒng)，減小了空氣冷卻器盤(pán)管尺寸，提高了復(fù)合空調(diào)機(jī)組的能效比。

②設(shè)計(jì)過(guò)程中采取優(yōu)化措施，減小了冷卻器盤(pán)管尺寸，在春秋季節(jié)可以利用冷卻塔進(jìn)行冷卻，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本低。

③在制冷過(guò)程中將水作為制冷劑，減少了氯氟烴的排放，保證了排放物的無(wú)污染，達(dá)到了減排的目的，同時(shí)針對(duì)不同的氣候特點(diǎn)，具有相應(yīng)的空氣處理功能，便于推廣使用。

4.2 機(jī)組的應(yīng)用領(lǐng)域

該機(jī)組應(yīng)用廣泛，在我國(guó)高濕度地區(qū)、干燥地區(qū)、中濕度地區(qū)的建筑物均可使用，工業(yè)建筑如：食品、造紙、卷煙、光學(xué)儀器、橡膠、機(jī)械加工、印刷、紡織等；公共場(chǎng)所比如：車站、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院、寫(xiě)字樓、商場(chǎng)、影劇院、體育館、旅館飯店、娛樂(lè)場(chǎng)；此外在農(nóng)業(yè)溫室、地下建筑、禽畜養(yǎng)殖場(chǎng)、糧食倉(cāng)庫(kù)等均顆使用。

5 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前條件下，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，中濕度地區(qū)冷卻空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用研究已經(jīng)有了重大突破，我們堅(jiān)信在不久的將來(lái)，中濕度地區(qū)氣候條件下的蒸發(fā)冷卻技術(shù)也會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃翔，徐方成，武俊梅.蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)在節(jié)能減排中的重要作用[J].制冷與空調(diào)，2008，（4）.

[2] 黃翔，王玉剛，于向陽(yáng)，等.管式間接蒸發(fā)冷卻器工作原理與試驗(yàn)研究[J].棉紡織技術(shù)，2007，（4）.

[3] 吉仕福，余霞，王文.間接蒸發(fā)冷卻用于空調(diào)新風(fēng)預(yù)冷的實(shí)驗(yàn)研究[J].暖通空調(diào)，2006，（4）.