蒸发冷却空调方式在工程应用中的问题探讨

吴 永 旭

(中煤西安设计工程有限责任公司,陕西 西安 710054)

蒸发冷却空调方式在工程应用中的问题探讨

吴 永 旭

(中煤西安设计工程有限责任公司,陕西 西安 710054)

介绍了蒸发冷却空调技术节能、环保、卫生、舒适、经济等特点，对中湿度地区机械制冷与蒸发冷却空调系统的温度关系及冷量关系进行了计算分析，并阐述了蒸发冷却空调方式的运行原理，以促进其推广应用。

蒸发冷却，空调，系统，温度，冷量，原理

1 概述

干空气能与太阳能、风能、潮汐能一样，干燥的空气也可作为一种能源，并成为空调制冷的新动力。空气的干湿程度不同，其容纳水蒸气的能力亦不同。由于干燥的空气可以容纳较多的水蒸气，而水蒸发会吸收热量，因此，空气在由干变湿的过程中，能为空调提供所需要的能量。干空气能在我国的北部、西北部区域，是取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源。

蒸发冷却是利用水蒸发制冷的技术。水在空气中具有蒸发能力，在没有其他热源条件下，水与空气间的热湿交换过程是空气将显热传递给水，使空气的温度下降，而由于水的蒸发，不但空气的含湿量要增加，而进入空气的水蒸气会带回一些汽化潜热，当这两种热量相等时，水温达到空气的湿球温度。只要空气不是饱和的，利用循环水直接(或通过填料层)喷淋空气，就可获得降温效果。将冷却后的空气作为送风以降低室温，这种冷却方式是一种环保高效且经济的冷却方式，它具有较低的冷却设备成本，能大幅度降低用电量，并能减少温室气体和CFCS的排放量。

依靠这种技术开发的空调产品，其特点是：1)节能：相同制冷量情况下，耗电仅为传统机组的30%～50%；2)环保：以水做制冷剂，无CFCS等温室气体排放，保护环境；3)卫生：换热器干工况工作，表面无菌类生存繁衍环境；4)舒适：大新风量送入空调房间，空气清新；5)经济：省去了部分冷源、变配电部分的投资,运行费用很低。

2 中湿度地区机械制冷与蒸发冷却空调系统的温度关系

1)空调标准工况下风机盘管的热交换过程线见图1。

2)蒸发冷却空调干工况下风机盘管的热交换过程线见图2。

3 中湿度地区机械制冷与蒸发冷却空调系统的冷量关系

1)对数平均温差计算。

a.根据图1：Δd=26-12=14 ℃,Δx=16-7=9 ℃。

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

b.根据图2：Δd=26-19=7 ℃,Δx=21-16=5 ℃。

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

c.根据图2括号内的数据计算：Δd=26-21=5 ℃,Δx=22-18=4 ℃。

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

2)标准空调状态下与蒸发冷却干工况状态下冷量的比较。

a.根据热交换计算公式：

Q=K·F·Δt。

Q1=K1×F1×Δt1；Q2=K2×F2×Δt2。

对于同一风机盘管K1=K2，F1=F2。

Q1/Q2=Δt1/Δt2；Q2=Q1×Δt2/Δt1。

b.根据图2：

Q2=Q1×Δt2/Δt1=Q1×5.94/11.32=0.53×Q1。

c.根据图2括号内的数据：

Q3=Q1×Δt3/Δt1=Q1×4.48/11.32=0.39×Q1。

由以上计算得知，干工况蒸发冷却空调系统的供冷量约为标准空调工况系统冷量的39%～53%，因此在盘管换热面积不变的情况下，送风量需要增加。

4 工程应用

1)焓湿图分析。某工程由焓湿图分析可知，室内干球温度为26 ℃，湿球温度为19.1 ℃，相对湿度为53%的状态下，室内的露点温度为15.5 ℃，因而，半集中式空调系统只要保证供水温度为16 ℃时就可以保证室内的风机盘管处于干式工况运行。2)新风机组接管及自控原理图见图3。3)组合式空调机组接管及自控原理图见图4。4)风机盘管接管及自控原理图见图5。5)新风机组加风机盘管冬夏湿工况运行焓湿图见图6。6)新风机组加风机盘管冬夏干工况运行焓湿图见图7。7)组合式空调机组冬夏运行焓湿图见图8。8)中湿度地区混水状态分析。中湿度地区半集中式蒸发冷却空调系统冷水机组的出水温度介于湿球温度和露点温度之间，但由于受气候的影响，出水温度很难满足使用要求，因而需要加机械制冷系统进行配水，如图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 ℃时，由方程(1)，方程(2)知V1=30%×V。

T2=21 ℃时，由方程(1)，方程(2)知V1=36%×V。

T2=24 ℃时，由方程(1)，方程(2)知V1=47%×V。

由以上分析得知，根据半集中式蒸发冷却空调系统冷水机组的出水温度，需要随时调节机械制冷的冷量才能确保水系统的供水温度保持在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

吴永旭(1963- )，男，教授级高级工程师,注册公用设备工程师(暖通空调)

1009-6825(2015)04-0114-02

TU831

A