管式间接蒸发冷却空调机组性能研究

张 健 董昕玥 李 炎 孙三祥



管式间接蒸发冷却空调机组性能研究

张 健 董昕玥 李 炎 孙三祥

（兰州交通大学环境与市政工程学院 兰州 730070）

对管式间接蒸发冷却空调机组进行了实验研究。分析了进口空气干球温度、相对湿度对空调机组降温及冷却效率的影响，为提高对管式间接段蒸发冷却空调机组性能的了解具有一定的指导意义。

间接蒸发冷却；管式；冷却效率；相对湿度

0 前言

空气的干湿程度不同，其容纳水汽的能力也不同。空气越干燥，它容纳水汽的能力越强。由于干空气可以容纳较多的水汽，而水汽化会吸收热量，因此，干空气在由干变湿的过程中，能为空调提供所需要的冷量。这种干空气所具有的能力，称之为干空气能。干空气能和太阳能、风能、潮汐能一样，属于可再生利用的绿色能源。

蒸发冷却空调技术正是利用自然环境空气中的干球温度与湿球温度差，以水为制冷剂，通过水与空气之间的热湿交换来获取冷量，同时减少了温室气体和CFCs的排放量，是一种环保且经济的冷却方式[1-4]。其中管式间接蒸发冷却机组于间接段管道外侧让水与空气直接接触，此为二次空气侧，进行等焓冷却过程，被冷却的水通过管壁吸收管内一次空气侧的热量，达到处理空气的目的。对于夏季干球温度较高、湿球温度较低，昼夜温差较大的干旱地区，实现空气与水进行热质交换十分有利，因此，采用高效的蒸发冷却技术，应该非常适合西北干旱地区。

1 实验方法

实验采用管式间接蒸发冷却空调机组，性能参数如表1。实验装置如图1所示。主要由新风管段、空气热湿处理段、回风管道、新风过滤段、间接蒸发冷却段、送风机段、循环水路及风量调节装置等组成。

表1 间接蒸发空调机组性能参数

图1 实验装置示意图

2 实验结果

实验中对如下数据进行测试，间接蒸发冷却空调机组进口空气干球温度t1，湿球温度t1，相对湿度1；空调机组出口的空气干球温度t2，二次空气出口相对湿度2等。通过对间接蒸发空调机组所测数据进行整理，可列出8月22日和9月4日两天数据变化关系。

8月22日室外空气干球温度、室外相对湿度、空调机组出口空气干球温度t2、进出口温差和二次空气出口相对湿度2随时间变化曲线如图2、图3所示。

9月4日室外空气干球温度、室外相对湿度、空调机组出口空气干球温度t2、进出口温差和二次空气出口相对湿度2随时间变化曲线如图4、图5所示。

图2 进口温度、出口温度、进出口温差随时间变化曲线

图3 进口相对湿度、二次风出风相对湿度、水温随时间变化曲线

图4 进口温度、出口温度、进出口温差随时间变化曲线

图5 进口相对湿度、二次风出风相对湿度、水温随时间变化曲线

3 实验结果的分析

间接蒸发冷却空调机组中热湿交换的完善程度可以用冷却效率来衡量，其定义为：空调机组进出口空气干球温度之差与空气进口干湿球温度之差的比值[5]，公式如下：

由图3可以看出，室外空气相对湿度与室外空气温度变化趋势并不一致，随着时间的推移，室外空气相对湿度，呈下降趋势，由此可知，机组冷却效率并未随室外温度的升高而升高的原因。间接段水温随时间变化呈不断上升趋势，而室外空气相对湿度随时间呈下降趋势，导致二次空气侧带走热量增加的并不显著。通过上述分析，我们可知，在蒸发冷却空调实际运行中，室外气象参数的变化对蒸发冷却机组的冷却效率不仅受室外空气温度变化的影响，还受到室外空气相对湿度变化的影响。但室外空气温度变化和室外相对湿度变化有时并不是一致的。同时，随着机组的连续运行，导致喷淋水温度升高，影响了机组的冷却效率，应考虑水温升高到一定幅度，排出部分循环水，适当补充部分水量，以保证冷却效率的稳定。

由图3还可以看出，空调机组二次空气出口相对湿度值基本稳定在74%左右，而进口空气相对湿度介于37.1%-64.6%之间，二次侧还有一定的冷却能力，但需综合考虑机组的经济性。再观察9月4日的测试数据，该日室外空气平均温度要低于8月22日，但空调机组的出口空气干球温度和相对湿度的变化规律类似。

空调机组处理后的空气温度随室外温度的升高而增大，仅仅采用管式间接段对空气进行降温处理的能力有限。且送风温度有些偏高，将导致送风管道断面增大，不利于布置管道。但一次空气侧含湿量不变，不会增加房间湿负荷。

4 结论

根据测试研究结果，可以看出：（1）管式间接蒸发冷却机组冷却效率受室外空气温度及相对湿度的影响，但两者变化趋势通常并不一致。室外空气干球温度越高，温降越大，降温效果愈显著。（2）喷淋循环水随着时间的增长，呈不断升高趋势，应排除部分循环水，补充部分水量，以保证较稳定的冷却效率。（3）仅采用管式间接段对空气进行降温处理的能力有限。且送风温度有些偏高，将导致送风量大，机组设备体积大。

[1] 黄翔.国内外蒸发冷却空调技术研究进展(1)[J].暖通空调,2007,37(2):24-30.

[2] 黄翔.国内外蒸发冷却空调技术研究进展(2)[J].暖通空调,2007,37(3):32-37.

[3] 黄翔.国内外蒸发冷却空调技术研究进展(3)[J].暖通空调,2007,37(4):24-29.

[4] 郝亮,张健.管式间接-直接组合式蒸发冷却空调机组适用性测试与分析[J].暖通空调,20013,43(8):94-98.

[5] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

A Study on the Performance of Tube Indirect Evaporative Cooling Air Conditioning Unit

Zhang Jian Dong Xinyue Li Yan Sun Sanxiang

( School of Environmental science and Municipal Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou, 730070)

In this paper the experiment having been in progress to tube type indirect evaporative cooling air conditioning unit studies. It analyzed the influence of the cooling efficiency on the import air dry bulb temperature and relative humidity of the cool air conditioning unit, to improve the paragraph of tube type indirect evaporative cooling air conditioning unit performance of understanding has certain guiding significance.

Indirect evaporative cooling; Tubular; Cooling efficiency; Relative humidity

1671-6612（2018）04-416-04

TU86

A

甘肃省科技计划资助（项目编号：1610RJZA054）；兰州市人才创新创业科技计划资助（项目编号：2016-RC-118）；兰州市科技计划资助（项目编号：2017-1-46）

张 健（1972-），男，硕士，教授，E-mail：zhangjian@mail.lzjtu.cn

2018-05-23