蒸发冷却机械制冷高温冷水机组特性参数研究

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1、蒸发冷却机械制冷高温冷水机组特性参数研究1绪论1.1制备空调用高温冷水技术的研究与发展蒸发冷却空调技术是适应这一时代背景的技术，它是利用自然环境空气中的干球温度与露点温度差，通过水与空气之间的热湿交换来获取冷量的一种环保高效而且经济的冷却方式。单独蒸发冷却冷水机组（如图1-1所示）只能应用到炎热干燥地区对温湿度要求不高的建筑物，而不能应用到对温湿度要求较高的建筑物与中等湿度和高湿度地区，受到了领域和区域应用限制。即使在干燥地区也有部分气象条件下满足不了要求，制取的高温冷水始终受到室外气象条件变化的影响，如下雨等天气该机组将无法稳定运行，不能够很好的满足显热末端对水温的

2、要求[1-4]。能源危机、节能降耗呼声很高的形势下,降低空调系统的能耗成为制冷空调行业的热门话题,为此,业内的专家提出了很多策略,温湿度独立控制就是在系统优化设计方面提出的一种新思路。该方法采用温湿度独立控制技术通过提高冷水机组的出水温度来提高冷水机组的能效指标、采用干式末端换热的方式改变整个空调系统的工作模式,这些措施可以从系统的角度来降低空调系统的能耗，因此机械制冷式高温冷水机组应用而生。图1-2是机械制冷式高温冷水机组原理图。虽然该机组相比于蒸发冷却冷水机组制取的高温冷水要稳定的多，可以很好的满足显热末端对水温的要求，出水温度不易受到室外气象条件的影响，但是该机

3、组初投资成本与运行成本相比于蒸发冷却式运行成本要高出很多，由于其高能耗运行成本、维护工作的困难以及对大气环境的污染问题困扰着这类机组的实际推广应用。另外对于需要除湿的空调系统中，若单独设立机械制冷式高温冷水机组并不能满足除湿要求，还需配置另一台常规机械制冷冷水机组，这无疑将增加了初投资并提高了运行费用。1.2课题的提出从国内外研究现状可以看出，在美国、日本、伊朗、意大利、泰国、英国、爱尔兰等国家应用蒸发冷却技术结合机械制冷制取高温冷水，以及应用蒸发冷却技术与风冷热泵、水冷冷水机组相结合的技术得到了足够的重视，有众多学者研究论证了该技术的节能潜力及把该技术推广到温带地区

4、的可行性[54-67]。也有学者用实际工程论证了该技术在潮湿地区的节能潜力，对应用该技术的实际工程测试得出了与传统空调同样的热舒适性。为蒸发冷却技术的大力推广应用提供了可靠的理论依据。蒸发冷却与机械制冷相结合制取高温冷水或者作为机械制冷的预冷作用在国外正在发展之中，该技术将得到进一步的应用。综上所述，对冷风式蒸发冷却空调技术的应用研究相对较早，而对冷水式蒸发冷却空调技术的应用研究刚刚起步；由于蒸发冷却空调技术受到室外气象条件的影响较大，单独应用蒸发冷却冷水机组在部分气象条件下达不到要求或者运行不稳定；而单独应用机械制冷式高温冷水机组虽然可以制取比较满意的高温冷水，但是

5、其运行费用的昂贵往往使用户望而止步；另外对于需要除湿的空调系统中，若单独设立高温机械制冷冷水机组并不能满足除湿要求，还需配置另一台常规机械制冷冷水机组，这无疑将增加了初投资并提高了运行费用。因此蒸发冷却冷水机组与机械制冷式冷水机组的结合势在必行；对于蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水机组的研究已有学者进行了探讨，但对于蒸发冷却冷水机组与机械制冷式冷水机组的整个系统的经济性研究尚未展开，蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水机组在半集中式空调系统当中的应用性能尚未研究，因此本课题将对蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水机组的关键性能参数进行研究。.2蒸发冷却冷水机组热工参数分析2.1间接

6、-直接蒸发冷却复合冷水机组原理分析蒸发冷却冷水机组中水在填料段冷却的过程中，水在填料表面形成极薄的水膜，由于水膜的形成增加了空气与水的热湿交换面积，延长了水与空气的接触时间，加强了水的蒸发汽化，从而带走了水的热量。所以蒸发冷却的过程实际上是导热、对流、辐射散热三个过程的共同作用。而辐射散热很小，水在冷却过程中主要是传导散热和蒸发散热的过程。该冷却过程中充分利用了水的比热大汽化潜热大的两个特点，水的定压比热为4.186kJ/（kg.℃），也就是说1kg水温度升高或者降低1℃，可以吸收或者放出4.186kJ的热量。所以理论上用1kg水去当做冷却介质时，水温升高5℃，可以吸

7、收20.930kJ热量。水的汽化潜热为2501kJ/kg，那么1kg0℃的水，其蒸发1%的水量可以使1kg水水温降低6℃。汽化1kg水吸收的热量相当于597kg冷水温度升高1℃所吸收的热量，也相当于2475kg空气温度升高1℃吸收的热量。间接-直接蒸发冷却复合冷水机组产生冷风/冷水过程焓湿图原理如图2-1所示。室外状态为2，建筑层高3m。该办公楼呈回字形布置。经计算，空调显热冷负荷为540k3/h，制冷量为233k3/h的三级蒸发冷却新风机组2台（图5-2），干式风机盘管175台。从间接-直接制备冷水的流程可知，间接-直接蒸发冷却复合冷水机组制备的高