蒸發冷卻空調方式在工程應用中的問題探討

吳 永 旭

(中煤西安設計工程有限責任公司,陜西 西安 710054)

蒸發冷卻空調方式在工程應用中的問題探討

吳 永 旭

(中煤西安設計工程有限責任公司,陜西 西安 710054)

介紹了蒸發冷卻空調技術節能、環保、衛生、舒適、經濟等特點，對中濕度地區機械制冷與蒸發冷卻空調系統的溫度關系及冷量關系進行了計算分析，并闡述了蒸發冷卻空調方式的運行原理，以促進其推廣應用。

蒸發冷卻，空調，系統，溫度，冷量，原理

1 概述

干空氣能與太陽能、風能、潮汐能一樣，干燥的空氣也可作為一種能源，并成為空調制冷的新動力?？諝獾母蓾癯潭炔煌淙菁{水蒸氣的能力亦不同。由于干燥的空氣可以容納較多的水蒸氣，而水蒸發會吸收熱量，因此，空氣在由干變濕的過程中，能為空調提供所需要的能量。干空氣能在我國的北部、西北部區域，是取之不盡、用之不竭的清潔可再生能源。

蒸發冷卻是利用水蒸發制冷的技術。水在空氣中具有蒸發能力，在沒有其他熱源條件下，水與空氣間的熱濕交換過程是空氣將顯熱傳遞給水，使空氣的溫度下降，而由于水的蒸發，不但空氣的含濕量要增加，而進入空氣的水蒸氣會帶回一些汽化潛熱，當這兩種熱量相等時，水溫達到空氣的濕球溫度。只要空氣不是飽和的，利用循環水直接(或通過填料層)噴淋空氣，就可獲得降溫效果。將冷卻后的空氣作為送風以降低室溫，這種冷卻方式是一種環保高效且經濟的冷卻方式，它具有較低的冷卻設備成本，能大幅度降低用電量，并能減少溫室氣體和CFCS的排放量。

依靠這種技術開發的空調產品，其特點是：1)節能：相同制冷量情況下，耗電僅為傳統機組的30%～50%；2)環保：以水做制冷劑，無CFCS等溫室氣體排放，保護環境；3)衛生：換熱器干工況工作，表面無菌類生存繁衍環境；4)舒適：大新風量送入空調房間，空氣清新；5)經濟：省去了部分冷源、變配電部分的投資,運行費用很低。

2 中濕度地區機械制冷與蒸發冷卻空調系統的溫度關系

1)空調標準工況下風機盤管的熱交換過程線見圖1。

2)蒸發冷卻空調干工況下風機盤管的熱交換過程線見圖2。

3 中濕度地區機械制冷與蒸發冷卻空調系統的冷量關系

1)對數平均溫差計算。

a.根據圖1：Δd=26-12=14 ℃,Δx=16-7=9 ℃。

Δt1=(Δd-Δx)/ln(Δd/Δx)=(14-9)/ln(14/9)=11.32 ℃。

b.根據圖2：Δd=26-19=7 ℃,Δx=21-16=5 ℃。

Δt2=(Δd-Δx)/ln(Δd/Δx)=(7-5)/ln(7/5)=5.94 ℃。

c.根據圖2括號內的數據計算：Δd=26-21=5 ℃,Δx=22-18=4 ℃。

Δt3=(Δd-Δx)/ln(Δd/Δx)=(5-4)/ln(5/4)=4.48 ℃。

2)標準空調狀態下與蒸發冷卻干工況狀態下冷量的比較。

a.根據熱交換計算公式：

Q=K·F·Δt。

Q1=K1×F1×Δt1；Q2=K2×F2×Δt2。

對于同一風機盤管K1=K2，F1=F2。

Q1/Q2=Δt1/Δt2；Q2=Q1×Δt2/Δt1。

b.根據圖2：

Q2=Q1×Δt2/Δt1=Q1×5.94/11.32=0.53×Q1。

c.根據圖2括號內的數據：

Q3=Q1×Δt3/Δt1=Q1×4.48/11.32=0.39×Q1。

由以上計算得知，干工況蒸發冷卻空調系統的供冷量約為標準空調工況系統冷量的39%～53%，因此在盤管換熱面積不變的情況下，送風量需要增加。

4 工程應用

1)焓濕圖分析。某工程由焓濕圖分析可知，室內干球溫度為26 ℃，濕球溫度為19.1 ℃，相對濕度為53%的狀態下，室內的露點溫度為15.5 ℃，因而，半集中式空調系統只要保證供水溫度為16 ℃時就可以保證室內的風機盤管處于干式工況運行。2)新風機組接管及自控原理圖見圖3。3)組合式空調機組接管及自控原理圖見圖4。4)風機盤管接管及自控原理圖見圖5。5)新風機組加風機盤管冬夏濕工況運行焓濕圖見圖6。6)新風機組加風機盤管冬夏干工況運行焓濕圖見圖7。7)組合式空調機組冬夏運行焓濕圖見圖8。8)中濕度地區混水狀態分析。中濕度地區半集中式蒸發冷卻空調系統冷水機組的出水溫度介于濕球溫度和露點溫度之間，但由于受氣候的影響，出水溫度很難滿足使用要求，因而需要加機械制冷系統進行配水，如圖9所示。

V1+V2=V

(1)

V1×ρ1×C1×(16-7)=V2×ρ2×C2×(T2-16)。

即：V1×(16-7)=V2×(T2-16)

(2)

T2=20 ℃時，由方程(1)，方程(2)知V1=30%×V。

T2=21 ℃時，由方程(1)，方程(2)知V1=36%×V。

T2=24 ℃時，由方程(1)，方程(2)知V1=47%×V。

由以上分析得知，根據半集中式蒸發冷卻空調系統冷水機組的出水溫度，需要隨時調節機械制冷的冷量才能確保水系統的供水溫度保持在16 ℃。

Discussion on the problems of evaporative cooling air conditioning mode in engineering application

Wu Yongxu

(ChinaCoalXi’anDesignEngineeringLimitedLiabilityCompany,Xi’an710054,China)

This paper introduced the energy-saving, environmental, health, comfort, economy and other characteristics of evaporative cooling air conditioning technology, calculated and analyzed the temperature relationship and cooling capacity relationship of mechanical cooling and evaporative cooling air conditioning system in mid humidity area, and described the operation principle of evaporative cooling air conditioning mode, to promote its popularization and application.

evaporative cooling, air conditioning, system, temperature, cooling capacity, principle

2014-11-23

吳永旭(1963- )，男，教授級高級工程師,注冊公用設備工程師(暖通空調)

1009-6825(2015)04-0114-02

TU831

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