蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組的研究探究

鄧力鵬 霍元春 羅振宇

（吉林省體育局冬季競技運動保障中心，吉林 長春 130022）

引言

蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組是利用自然環境中空氣干球溫度與濕球溫度之間的差值，利用科學技術手段將管式間接蒸發冷卻和熱管間接蒸發冷卻充分結合在一起，利用先進的蒸發冷凝器以及蒸發冷卻技術進行機械制冷的系統機組，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組其中主要是以水為制冷劑，本文主要對機組的相關參數進行了明確，并對其機組設備測試方案進行了探析，該蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組能夠滿足人們日常生活的需要，能滿足當下時代節約能源、降低能耗的發展節奏，在最大程度上提高復合空調機組的使用效果[1]。

一、蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組概述

（一）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組工作原理

在季節過渡的大部分時間段內，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組需要根據外界情況暫停復合空調機組系統中制冷主機，此時機組系統中仍然具有蒸發冷卻作用，在蒸發冷卻過程中運行主要部分主要包括三個方面，其一直，接蒸發冷卻；其二，管式間接蒸發冷卻部分；其三，熱管間接蒸發冷卻部分。蒸發冷卻制冷包含間接蒸發冷卻和直接蒸發冷卻兩種，兩種方式都具有不同特征以及應用范圍，應該根據實際情況采取不同的蒸發冷卻效果，間接蒸發冷卻是指蒸發冷卻器一側為被處理空氣，被處理空氣在另一側經過溫差換熱來獲得冷量，在這個過程中主要是對空氣流動中產生的溫差進行替換，是一種等濕冷卻的過程。在實際的應用過程中較為常見，而且操作原理簡單，另一側水與空氣直接接觸，借助水蒸發形成的濕表面冷卻，這主要是通過兩種媒介來進行降溫，在過程中比前者具有一定的復雜程度，是一種增焓降溫的過程；直接蒸發冷卻過程是等焓加濕的降溫過程，主要是利用循環水直接噴淋空氣就可得到降溫效果，使空氣達到冷卻的目的，直接蒸發冷卻是利用水與空氣間直接的接觸，空氣將熱量傳遞給水，在蒸發冷卻過程中能夠滿足不消耗能源制冷的需要，通過新風的作用，同時利用自來水循環的作用進行噴淋，提供無償供能，實現間接的蒸發冷卻。在夏季打開閥門，通過機械制冷設備，將冷水運送到表冷器中，在這一過程中通過熱管對熱力進行回收，符合空調機組利用率較高的時間段，能夠運用間接制冷原理、運用蒸發冷卻原理完成對新風的預先冷處理，在一定程度上可以緩解復合空調機組運行壓力。降低空調機組運行制冷所需要的能源消耗，可以有效控制制冷消耗的能源，促進能源的有效利用。在冬季,熱源由機械制冷機組承擔，蒸發冷卻新風機組作為新風機組，主要是高溫表冷段、低溫表冷段、直接蒸發冷卻段組成以達到冷卻空氣的目的[2]。

（二）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組結構

蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組與傳統空調機組不同，這一復合空調機組是利用科學技術能夠充分實現無償供能優勢，蒸發冷卻是一種利用溫度下降來冷卻空氣的方法，機械制冷是依靠機械作用或熱力作用，使制冷狀態發生變化，利用制冷循環不斷進行制冷，蒸發冷卻是一種環保、高效且經濟的冷卻方式，利用蒸發技術將熱管與蒸發冷卻管有效進行連接，使蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組具有蒸發和冷卻雙重功能，制冷狀態按其制冷循環方式可以分為氣體制冷與蒸氣制冷的兩種，現代制冷技術主要采用蒸汽制冷方法，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組與以往空調機組的明顯差異是復合式空調機組在供暖時并不會消耗大量能源，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組主要由蒸發冷卻新風機組、蒸發冷卻高溫拎水機組、干工況風機盤管、機械制冷機組四部分組成，傳統的空調機組在一定程度上會消耗大量能源，復合式空調機組能夠全面梳理資源利用與資源損耗之間的關系，從而能夠降低能源的損失，充分發揮復合空調式機組在能源方面的運用效率，新時代對復合空調機組進行研究具有重大意義，降低能源消耗是空調機組的發展方向，同時也能夠促進環保，提高能源利用效率等作用。

（三）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組設備的主要參數

在通常情況下，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組風量比較統一，增蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組的設備風量通常為5000 立方米/小時。同時設置的制冷量必須與相關參數規定要求符合，常見的管式的間接斷的外觀參數為1500 毫米×1021 毫米×1650 毫米，熱管的間接段的外觀參數為1500毫米×1021 毫米×1350 毫米，熱管間接段外觀參數和管式的間接段外觀參數具有一定的差異，因此在這個過程中要合理設置額定制冷量以及表冷段外觀參數。表冷段的外觀參數一般為500 毫米×1021 毫米×1650 毫米，其額定的制冷量為25 千瓦，滿足機組設備參數，要求要保證復合空調機組的運行穩定，使用無機填料的方式運作。

（四）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組的研究意義

目前我國科學技術的不斷發展與進步，傳統的復合空調機組已不能適應目前社會的發展方向，目前國家大力提倡節約能源、保護環境、降低能耗，因此在新時代背景下對蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組的研究具有重大的社會價值與經濟價值，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組可以對能源消耗問題進行有效控制，復合空調機組的性能的提高能夠滿足人們對于現代社會生活質量的追求，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組能夠有效結合自然環境中的溫度差值，可以充分發揮復合式空調機組在能源利用效率方面優勢，蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組能夠減少溫室氣體和碳的排放，并且將水作為主要的制冷劑，形成良好的復合空調機組系統，在此系統下能夠在一定程度上方便人們生活，同時在很大程度上能夠節約能源，降低環境污染，利于推動我國能源節約型方向發展，可以有效提高能源利用率，改善能源消耗問題。蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組在夏天可以利用新風進行預先冷處理，同時自來水可以通過噴淋實現蒸發冷卻，更好地滿足人們日常生活需要。蒸發冷卻與機械制冷復合空調機能夠降低用電量和城市高峰期對電能的要求，達到無污染目的[3]。

二、蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組研究分析

（一）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組設備的研究測試方法

在研究蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組過程中，需要關注的細節以及重點工作主要包括以下幾個方面：其一，要注意降溫效果以及出風口相對濕度；其二，要對冷卻蒸發過程中風干球的溫度變化及時進行觀察，重點關注冷卻以及熱管回收中產生的蒸發總量；其三，要了解固定單位內冷水器總流量。注意在研究樣本中兩端的總降溫效果、出風口的相對濕度的研究；其四，要在不同環境下對復合空調機組進行環境優化，保證機組的穩定運行，為分析不同環境下能源發揮的作用提供參考價值，同時要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總量，為蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組的研發提供數據參考。在環境作用下被認為是沒有能夠運用的有效能源，但在大氣飽和狀態下仍具有蒸發冷卻的能力，這種情況主要是由于水存在，該能力被解釋為水含有重要的有用能，在測試過程中要根據不同的大氣狀態進行測試，考慮不可調控因素引起的損失，同時要對排出的冷凝水消耗能源進行統計，需要設置復合空調機組對比環境，通過對比環境來比較兩個狀態之間的差值，從而分析環境的關聯程度[4]。

（二）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組設備測試存在的問題

蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組在試驗過程中存在著較多問題，主要包括三個方面的問題，其一，風量平衡問題；其二，氣流組織問題；其三，在間接蒸發冷卻過程中出現的漏水問題。在通常情況下由于風口風量較小，風口風量受到限制，使得風口的風量在短時間段內排不出去，導致溫度不斷升高，使得蒸發冷卻與機械制冷復合機組實際負荷量與現實的負荷量存在差異，嚴重超出了負荷機組的實際負荷量，在試驗室內處于正常壓力狀況下，排風機的排放量與實際要求存在差距，排風機的排風量會相對有所欠缺。

（三）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組設備測試存在問題的解決措施

蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組在試驗過程中存在著較多問題，針對蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組設備測試存在的三個方面問題，主要采取的措施從以下幾個方面進行，其一，可以充分利用回風，在實際過程中要采取相關的設備對風量進行有效調節，結合科學技術的運用對風量進行良好的控制，同時可以根據監控反饋執行風量的自動控制，使回風與新風混合，這一特性主要是由于排風機使用頻率相對固定而采用措施，在其過程中應該盡量降低排風機的風量，對排風機風量進行合理的控制；其二，要對送風口風速進行全面檢查，通過對風速的全過程進行分析可以有效實現對通風口風速最小閥門調節，使氣流能夠保持流通狀態，通過這兩方面的措施可以進一步提高復合機組的運行效率[5]。

（四）蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組設備測試研究結果及分析

當蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組保持固定不變時，通常其復合基礎總風量一般保持在5000 立方米/小時，這時熱接管部分熱端的淋水總密度也保持不變，通過變頻器的調節可以將兩次的總風量與一次的總風量之比控制在一定的范圍內，這個范圍要根據實際情況進行確定，同時要對濕球的效率進行利用，當復合空調機組每個功能區交叉運作后，運行風量會趨于穩定，要對熱管間接部分以及管式間接部分進行研究與分析，不斷探討兩者之間的關系。當室外平均的干球溫度在30℃以上時，當濕球溫度在20℃左右時，熱接熱管間接部分出口平均溫度也在30℃以下，管式間接部分出口平均溫度在24℃以上，這說明自然環境中的空氣通過三級蒸發冷卻后，總的降溫程度達到10℃左右，能夠充分說明蒸發冷卻裝置可以達到降溫的效果，同時不會超過二次空氣濕球溫度，能夠說明此研究的效果。

結束語

綜上，本文通過對蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組結構工作原理、主要參數、工作結構等方面進行研究和分析，發現了蒸發冷卻與機械制冷復合空調機組在過渡季節時能夠有效提高能源利用，自來水作為噴淋可以實現蒸發冷卻，同時可以進行一些冷處理，減少復合空調機組的運行壓力。在現代化社會中對能源消耗問題可以進行良好控制，能有效降低空調機組運行過程中制冷所需要的能源消耗，減少負荷，本文也通過過渡季節相關參數進行分析測試，間接蒸發冷卻器冷卻效率，分析中等濕度地區在過渡季節運行間接兩極蒸發冷卻空調機組的能量消耗，通過對系統承載量的研究，可提高復合式空調機組使用效率。