关于蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的研究

邓国胜

（广东美的制冷设备有限公司，广东 佛山528311）

关于蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的研究

邓国胜

（广东美的制冷设备有限公司，广东 佛山528311）

随着科学技术的不断发展，越来越多的领域逐渐融入了科技，目前我国传统的空调机组已经无法满足社会快速发展的需要，传统的空调机组的科技含量还有待进行大幅度提高。针对我国目前的传统空调机组使用的状况，本文对蒸发冷却与机械制冷复合空调机组进行了深入的研究，通过对复合式空调机组设备的结构以及设备的主要参数的研究，并结合了相对完备的测试方案，深入挖掘了复合空调机组的性能与潜力，力求可以有效解决当前发展所遭遇的瓶颈问题，最大限度的提高复合式空调机组的使用效率并有效降低能源消耗。

蒸发冷却；机械制冷；复合空调机组

0 前言

蒸发冷却与机械制冷复合空调机组指的是，通过有效利用自然环境中的空气的干球温度与湿球温度的差值，将水当做主要制冷剂的复合空调机组系统，本文通过对其过渡季节的相关运行参数进行测试，并根据测试得出的结果分析了中等湿度地区在过渡性季节运行间接－直接两级蒸发冷却空调机组时，间接、直接和间接－直接蒸发冷却器的冷却效率、制冷量，以及风管温升对系统冷承载量相关的研究。

1 复合空调机组概述

1.1 机组结构概述

复合空调机组利用技术手段将热管间接蒸发冷却和管式间接蒸发冷却相结合，是一种直接利用蒸发冷却技术的同时采用蒸发式冷凝器进行机械制冷的系统机组，与传统空调机组不同，这一复合式空调机组具备“无偿供冷”的优势。在结构上，复合空调机组具备新风过滤部分、热管与管式间接部分，并在这一部分后还包括加热部分、风机部分以及表冷部分等。在能源消耗系统的热力学分析当中，通过更全面、更深刻的分析才能有效揭示资源利用与资源损失的本质问题，并探寻产生损失的原因，进而指明降低损失的目标方向和有效方式。为此，本文对蒸发冷却与机械制冷复合空调机组进行了详细的分析，进一步证明了这一机组相比较于常规的空调机组在能源的使用上更加高效、更加合理和节能。

1.2 机组工作原理概述

在季节过渡的大段时间内，需要暂停复合空调机组系统中制冷的主机，此时在机组系统中运行的部分主要包括热管间接蒸发冷却部分、管式间接蒸发冷却部分以及直接蒸发冷却这三部分，并提供“无偿供冷”。在这一过程中，全部采用新风，利用自来水循环的作用进行喷淋，实现间接的蒸发冷却。在夏季，符合空调机组利用率较高的时间段，要将阀门打开，把通过机械制冷制备出的冷水运送到表冷器。在这一过程中，只有热管热回收部分、间接蒸发冷却部分在运行，运用间接蒸发冷却的原理完成对新风的预先冷处理，从而减少复合空调机组运行的巨大压力，降低空调机组运行制冷所需要的能源消耗。

1.3 机组设备主要参数

通常情况下，复合空调机组的设计风量为5000m3/h,设置制冷量为40kW,与此同时截面风速2.5m/s，热管的间接段的外观参数(长×宽×高)为1500mm×1021mm×1350mm，而管式的间接段的外观参数(长×宽×高)为1500mm×1021mm×1650mm，另外表冷段的外观参数(长×宽×高)为500mm×1021mm×1650mm,其额定的制冷量25kW。直接段的外观参数(长×宽×高)为500mm×1021mm×1650mm,使用无机填料的方式运作。

2 机组设备测试方案探析

2.1 研究测试方法研究

在研究过程中应该注重冷管以及热管回收工作中出现的间接蒸发总量，以及在冷却蒸发过程中风干球的温度变化情况、复合空调机组系统内部相对的湿度状况，以及内部温度的变化程度和变化效率。并且还要注意在研究样本两端中的总降温效果、出风口的相对湿度的研究，也不能忽略固定单位时间内的冷水器的总流量，最终根据上述研究数据来计算出复合空调机组的运行效率与能源消耗量。为了有效计算系统运行的相关数据，应该详细设置复合空调机组的比对环境，通过分析不同环境状态下作用不同的内在能源的价值，发现任意两个状态点之间的差值还与环境的选择相关联。在环境状况下的工质被认为是没有任何能够运用的有用能源，然而当大气处于饱和状况下，仍具备蒸发冷却的能力，该能力可以被解释成水含有的有用能。如果挑选环境大气状态为对比状态点，并对表冷器进行评估时，测验发现其效率并不高，并不是由于不可逆的损失引起的，而是排出的冷凝水消耗了巨大的有用能源，这便导致对于设备性能的提高丧失了借鉴作用。

2.2 存在的问题及解决的措施

在本次试验当中主要会遇到三个方面的常见问题，包括在气流组织上的问题以及在风量平衡上的问题，另外还包括了在间接蒸发冷却部分经常出现的漏水问题。在通常情况下，由于风口的风量太小，导致温度较高，超出了复合空调机组的实际负荷。而在室内处于正常压力状态下时，排风机的排风量会相对有所欠缺。针对目前存在的一些常见问题，可以采取如下的措施有效解决，一方面通过检测每一个送风口的风速，找到风速较高的通风口，通过调整每个风口之路上的风速阀门，调节送风量较小的阀门，是气流能够合理流通。另外，由于排风机的频率固定，无法调节风量，所以可以充分发挥回风的作用，利用回风与新风一起，尽量降低排风机的风量。

2.3 研究结果及分析

经研究发现复合空调机组总风量保持5000m3/h固定不变,热接管部分热端的淋水总密度保持不变时,利用变频器进行调节，使两次的总风量与一次的风量之比处于合理范围之内,并利用其计算其中湿球的效率。利用对与热管间接部分以及管式间接部分的研究发现,当复合空调机组各个功能组成部分交叉运作之后，运行总风量处于不变之时，变频空调机组此时会通过管式间接部分进行二次传送，从而改变风量。当室外平均的干球温度为33摄氏度、湿球的温度为26摄氏度时,热管间接部分的出口平均干球温度为29摄氏度,管式间接部分出口平均的干球温度为26摄氏度,直接段出口干球温度达24.5摄氏度左右,低于二次空气入口湿球温度1.5摄氏度。说明自然环境中的空气通过三级蒸发冷却处置后,总的温降程度达到10摄氏度左右,并且不高于二次空气的湿球温度。

3 结语

近些年来，随着科学技术的不断发展，目前我国传统的空调机组已经无法满足社会快速发展的需要，亟需提高空调机组的性能。而蒸发冷却与机械制冷复合空调机组指的是，通过有效利用自然环境中的空气的干球温度与湿球温度的差值，将水当做主要制冷剂的复合空调机组系统。本文通过对复合空调机组的结构及工作原理进行研究，发现复合空调机组在过渡性季节时，采用新风，利用自来水循环的作用进行喷淋，实现间接的蒸发冷却，而在夏季时，运用间接蒸发冷却的原理完成对新风的预先冷处理，从而减少复合空调机组运行的巨大压力，降低空调机组运行制冷所需要的能源消耗。

［1］徐方成,黄翔,武俊梅.蒸发冷却与机械制冷相结合的集中式空调系统[J].西安工程科技学院学报2013:21.

［2］王伟,黄翔,孙铁柱,等．中等湿度地区蒸发冷却空调的冷却效率分析和验证[J].暖通空调，2013,43(1):18-21.

［3］黄翔,徐方成,闫振华,等．蒸发冷却与机械制冷复合空调在中湿度地区运行模式研究[J]．纺织空调除尘，2009(3):11-19.

［责任编辑：朱丽娜］