關于蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組的研究

鄧國勝

（廣東美的制冷設備有限公司，廣東 佛山528311）

關于蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組的研究

鄧國勝

（廣東美的制冷設備有限公司，廣東 佛山528311）

隨著科學技術的不斷發展，越來越多的領域逐漸融入了科技，目前我國傳統的空調機組已經無法滿足社會快速發展的需要，傳統的空調機組的科技含量還有待進行大幅度提高。針對我國目前的傳統空調機組使用的狀況，本文對蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組進行了深入的研究，通過對復合式空調機組設備的結構以及設備的主要參數的研究，并結合了相對完備的測試方案，深入挖掘了復合空調機組的性能與潛力，力求可以有效解決當前發展所遭遇的瓶頸問題，最大限度的提高復合式空調機組的使用效率并有效降低能源消耗。

蒸發冷卻；機械制冷；復合空調機組

0 前言

蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組指的是，通過有效利用自然環境中的空氣的干球溫度與濕球溫度的差值，將水當做主要制冷劑的復合空調機組系統，本文通過對其過渡季節的相關運行參數進行測試，并根據測試得出的結果分析了中等濕度地區在過渡性季節運行間接－直接兩級蒸發冷卻空調機組時，間接、直接和間接－直接蒸發冷卻器的冷卻效率、制冷量，以及風管溫升對系統冷承載量相關的研究。

1 復合空調機組概述

1.1 機組結構概述

復合空調機組利用技術手段將熱管間接蒸發冷卻和管式間接蒸發冷卻相結合，是一種直接利用蒸發冷卻技術的同時采用蒸發式冷凝器進行機械制冷的系統機組，與傳統空調機組不同，這一復合式空調機組具備“無償供冷”的優勢。在結構上，復合空調機組具備新風過濾部分、熱管與管式間接部分，并在這一部分后還包括加熱部分、風機部分以及表冷部分等。在能源消耗系統的熱力學分析當中，通過更全面、更深刻的分析才能有效揭示資源利用與資源損失的本質問題，并探尋產生損失的原因，進而指明降低損失的目標方向和有效方式。為此，本文對蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組進行了詳細的分析，進一步證明了這一機組相比較于常規的空調機組在能源的使用上更加高效、更加合理和節能。

1.2 機組工作原理概述

在季節過渡的大段時間內，需要暫停復合空調機組系統中制冷的主機，此時在機組系統中運行的部分主要包括熱管間接蒸發冷卻部分、管式間接蒸發冷卻部分以及直接蒸發冷卻這三部分，并提供“無償供冷”。在這一過程中，全部采用新風，利用自來水循環的作用進行噴淋，實現間接的蒸發冷卻。在夏季，符合空調機組利用率較高的時間段，要將閥門打開，把通過機械制冷制備出的冷水運送到表冷器。在這一過程中，只有熱管熱回收部分、間接蒸發冷卻部分在運行，運用間接蒸發冷卻的原理完成對新風的預先冷處理，從而減少復合空調機組運行的巨大壓力，降低空調機組運行制冷所需要的能源消耗。

1.3 機組設備主要參數

通常情況下，復合空調機組的設計風量為5000m3/h,設置制冷量為40kW,與此同時截面風速2.5m/s，熱管的間接段的外觀參數(長×寬×高)為1500mm×1021mm×1350mm，而管式的間接段的外觀參數(長×寬×高)為1500mm×1021mm×1650mm，另外表冷段的外觀參數(長×寬×高)為500mm×1021mm×1650mm,其額定的制冷量25kW。直接段的外觀參數(長×寬×高)為500mm×1021mm×1650mm,使用無機填料的方式運作。

2 機組設備測試方案探析

2.1 研究測試方法研究

在研究過程中應該注重冷管以及熱管回收工作中出現的間接蒸發總量，以及在冷卻蒸發過程中風干球的溫度變化情況、復合空調機組系統內部相對的濕度狀況，以及內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、出風口的相對濕度的研究，也不能忽略固定單位時間內的冷水器的總流量，最終根據上述研究數據來計算出復合空調機組的運行效率與能源消耗量。為了有效計算系統運行的相關數據，應該詳細設置復合空調機組的比對環境，通過分析不同環境狀態下作用不同的內在能源的價值，發現任意兩個狀態點之間的差值還與環境的選擇相關聯。在環境狀況下的工質被認為是沒有任何能夠運用的有用能源，然而當大氣處于飽和狀況下，仍具備蒸發冷卻的能力，該能力可以被解釋成水含有的有用能。如果挑選環境大氣狀態為對比狀態點，并對表冷器進行評估時，測驗發現其效率并不高，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，這便導致對于設備性能的提高喪失了借鑒作用。

2.2 存在的問題及解決的措施

在本次試驗當中主要會遇到三個方面的常見問題，包括在氣流組織上的問題以及在風量平衡上的問題，另外還包括了在間接蒸發冷卻部分經常出現的漏水問題。在通常情況下，由于風口的風量太小，導致溫度較高，超出了復合空調機組的實際負荷。而在室內處于正常壓力狀態下時，排風機的排風量會相對有所欠缺。針對目前存在的一些常見問題，可以采取如下的措施有效解決，一方面通過檢測每一個送風口的風速，找到風速較高的通風口，通過調整每個風口之路上的風速閥門，調節送風量較小的閥門，是氣流能夠合理流通。另外，由于排風機的頻率固定，無法調節風量，所以可以充分發揮回風的作用，利用回風與新風一起，盡量降低排風機的風量。

2.3 研究結果及分析

經研究發現復合空調機組總風量保持5000m3/h固定不變,熱接管部分熱端的淋水總密度保持不變時,利用變頻器進行調節，使兩次的總風量與一次的風量之比處于合理范圍之內,并利用其計算其中濕球的效率。利用對與熱管間接部分以及管式間接部分的研究發現,當復合空調機組各個功能組成部分交叉運作之后，運行總風量處于不變之時，變頻空調機組此時會通過管式間接部分進行二次傳送，從而改變風量。當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,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。說明自然環境中的空氣通過三級蒸發冷卻處置后,總的溫降程度達到10攝氏度左右,并且不高于二次空氣的濕球溫度。

3 結語

近些年來，隨著科學技術的不斷發展，目前我國傳統的空調機組已經無法滿足社會快速發展的需要，亟需提高空調機組的性能。而蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組指的是，通過有效利用自然環境中的空氣的干球溫度與濕球溫度的差值，將水當做主要制冷劑的復合空調機組系統。本文通過對復合空調機組的結構及工作原理進行研究，發現復合空調機組在過渡性季節時，采用新風，利用自來水循環的作用進行噴淋，實現間接的蒸發冷卻，而在夏季時，運用間接蒸發冷卻的原理完成對新風的預先冷處理，從而減少復合空調機組運行的巨大壓力，降低空調機組運行制冷所需要的能源消耗。

［1］徐方成,黃翔,武俊梅.蒸發冷卻與機械制冷相結合的集中式空調系統[J].西安工程科技學院學報2013:21.

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

［3］黃翔,徐方成,閆振華,等．蒸發冷卻與機械制冷復合空調在中濕度地區運行模式研究[J]．紡織空調除塵，2009(3):11-19.

［責任編輯：朱麗娜］