蒸发冷却与机械制冷复合空调系统实验台设计

罗俊

摘 要：在蒸发冷却空调应用这一方面，为全面的实现国家提出的节能减排这一目标，对湿度较大的一些地区需要结合机械制冷技术并通过实验的方式寻找最佳的节能设计，文章主要论述蒸发冷却与机械制冷复合空调系统实验台设计问题，在具体的论述中，主要从机组的外形设计、试验台系统设计、全年的运行调节等方面进行详细论述。通过这一试验台的设计，达到降低能耗的目的。

关键词：蒸发冷却；机械制冷；复合空调系统；实验台设计

中图分类号：TU831.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0029-01

当前，我国面临着严峻的资源以及环境形势，其中节能减排就是一个有效地措施，为达到节能减排这一目的，在蒸发系统和机械制冷复合空调系统搭建过程中，需要结合当地的气候特征，存在的问题主要有：能耗高、水堵、使用年限较短、维修工作量大。适用范围有限，只能使用在干燥地区，如新疆，同时还没有冷热回收功能，造成能源浪费。

1 机组外形设计

外形设计过程中需要根据实际情况进行设计，所以需要参照其他组合台式空调的外形尺寸，在本次设计中主要参照的组合台式空调节型号包括美的、台佳以及开利等，在此基础上根据本次设计的实际需求对相应的机组外形进行优化设计，并对不同功能段的相关尺寸做了改动。

机组结构在设计过程中既要从蒸发冷却“免费供冷”这一优点出发，同时还要保证机械冷却除湿功能的正常发挥，此外还要根据实际情况，保证机组各功能在不同季节条件下可以正常发挥。综合以上各项因素设计出在一年四季均可正常发挥功能的全年运行空调机组。

2 实验台系统设计

2.1 设计依据

设计依据包括：

《组合式空调机组设计规范》GB/T14294-93；

《采暖通风和空气调节设计规范》GB50019-2003；

《全国民用建筑工程设计技术措施—节能专篇》暖通空调·动力2007。

2.2 机组外形设计

机组外形设计过程中需要根据组合式空调机组设计规范进行设计，同时参照其它一些组合式空调机组外形尺寸确定合适的外形尺寸，如美的、台佳、开利等，在此基础上根据该机组设机功能要求，适当地对机组外形相关尺寸做出优化设计。

2.3 机组各功能段结构设计

机组结构设计过程中需要综合考虑各项因素进行设计，其中既包括机械冷却除湿功能以及蒸发冷却“免费供冷”这一优势，同时还要考虑一年中不同季节条件下机组功能的切换使用。在全面考虑之后，最终设计出了一种全年运行空调机组，该空调机组包括：新风过滤段、管式间接蒸发冷却段、直接蒸发段、热管（热回收）间接蒸发冷却段、机械制冷表冷器段、再热段、加湿段等，此外还包括挡水板以及送风机这两部分。

2.4 风系统设计

①风管管路设计。风管管路设计过程中，主要考虑的是不同季节条件下运行模式的变化性，同时还要从节能减排出发，做到回收利用，根据这两点内容搭建了实验台风系统。

②风管尺寸的确定。根据《实用供热空调设计手册》中关于风管尺寸的有关规定，采用假定流速法计算空调系统风管水力，结合流量以及规范中建议使用的流速确定出风管尺寸，在计算过程中不要忘记相关阻力的计算。

③风系统阻力计算结果及风机选型。

2.5 水系统设计

①蒸发冷却水系统。

②机械制冷水系统。

冷水机组选型：在实验台二层屋顶放置实验台冷水机组，采用的是HLZ30型蒸发式空调机，该蒸发式空调机的使用减少了使用水泵以及修建冷却塔方面的投资，该设备结构紧凑，具有广泛使用性，该设备相对于普通的风冷式以及水冷式空调主机，热泵的性能循环系数显著提高。其制冷量30 kW，功率9 kW，冷冻水泵扬程为22 m，冷冻水流量为5.0 m3/h。机组表冷器配备主机选用蒸发式冷水机组。

表冷器选型。表冷器设计参数：

管排数：4；制冷量：25 kW；运行工况：回风工况；水量：4.2 m3/h；水阻：25 kPa；进出水温：7/12 ℃；进出水管径：DN40。

3 系统全年运行调节

3.1 夏 季

当室外空气状态点W落在第Ⅳ象限区域，也就是说在空气焓值室外超过室内，同时室外空气湿度大于室内空气湿度的情况下，单纯使用蒸发冷却空调不具备制冷功能，如果想获得较好的制冷性能，需要联合使用机械制冷主机以及间接蒸发冷却系统，在此条件下需要开启管式间接段、热管间接段以及机械表冷段。

3.2 过渡季节

当室外空气状态点W位于第Ⅱ象限区域，也就是说在空气焓值方面，室外大于冬季送风状态点，而且送风状态空气湿度大于室外空气湿度，这个时候一级间接加直接蒸发冷却处理系统就可以满足要求，这时需要开启直接蒸发冷却段以及热管间接段。当室外空气状态点W处于第Ⅲ象限区域时，也就是在空气焓值方面，室内小于室外，同时室内空气湿度大于室外空气湿度，使用直接蒸发冷却处理联合两级间接段就可以满足需要，开启的功能段有：直接蒸发冷却段、管式间接段以及热管间接段。

3.3 冬 季

当室外空气状态点W处于第Ⅰ、Ⅱ象限区域，也就是说在空气焓值方面，室外小于冬季送风状态点，送风状态湿度大于室外空气湿度时，使用直接蒸发冷却处理和热管间接预热之后通过再热段就可以满足实际需求。开启功能段包括直接蒸发冷却段、热管间接预热段以及再热段。

4 实验台复合空调机组的特点及应用领域

4.1 机组的特点

①在设计过程中可以对空调系统的排风进行冷热回收，采用预冷或者预热处理系统，减小了空气冷却器盘管尺寸，提高了复合空调机组的能效比。

②设计过程中采取优化措施，减小了冷却器盘管尺寸，在春秋季节可以利用冷却塔进行冷却，运营和维护成本低。

③在制冷过程中将水作为制冷剂，减少了氯氟烃的排放，保证了排放物的无污染，达到了减排的目的，同时针对不同的气候特点，具有相应的空气处理功能，便于推广使用。

4.2 机组的应用领域

该机组应用广泛，在我国高湿度地区、干燥地区、中湿度地区的建筑物均可使用，工业建筑如：食品、造纸、卷烟、光学仪器、橡胶、机械加工、印刷、纺织等；公共场所比如：车站、机场、医院、写字楼、商场、影剧院、体育馆、旅馆饭店、娱乐场；此外在农业温室、地下建筑、禽畜养殖场、粮食仓库等均颗使用。

5 结 语

当前条件下，随着科学技术的进一步发展，中湿度地区冷却空调技术的应用研究已经有了重大突破，我们坚信在不久的将来，中湿度地区气候条件下的蒸发冷却技术也会得到广泛应用。

参考文献：

[1] 黄翔，徐方成，武俊梅.蒸发冷却空调技术在节能减排中的重要作用[J].制冷与空调，2008，（4）.

[2] 黄翔，王玉刚，于向阳，等.管式间接蒸发冷却器工作原理与试验研究[J].棉纺织技术，2007，（4）.

[3] 吉仕福，余霞，王文.间接蒸发冷却用于空调新风预冷的实验研究[J].暖通空调，2006，（4）.