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1、热管式间接蒸发冷却空调机组的性能分析吴 生,黄 翔,武俊梅(西安工程大学,环境与化学工程学院,陕西西安710048)摘要:针对板式、管式间接蒸发冷却器存在的问题,提出将热管热回收技术与蒸发冷却技术有机结合,研发热回收型热管式间接蒸发冷却空调机组.分析了影响机组性能的主要因素,并对该机组进行实验测试,得出该机组的最优运行参数.为指导研发系列化空调机组提供了可靠的参考依据.关键词:热回收;热管;间接蒸发冷却;热管换热器中图分类号:TU8315 文献标识码:A0 引 言热回收系统既是回收建筑物内的余热(冷)或废热(冷
2、)并把回收的热(冷)量作为供热(冷),也是其他加热设备的热源而加以利用的系统.一般情况,空调系统中新风负荷占总负荷的20%～30%,新风耗能[1]占建筑总能耗的10%～15%.可见,空调处理一次空气所消耗的能量是主要部分之一,而空调房间二次空气(排风)中所含的能量相当可观,若加以回收利用可以取得很好的节能效益和环境效益.夏季,如果在新风、排风之间设置热回收装置,对室外新风进行预冷,新风的耗能由排风所含的能量提供.热回收装置的[2]热回收效率按60%计算,则节约的能量可以达到建筑总能耗的6%～9%.而冬季,由于室内
3、外温差大,新风所需加热量较大,同时排风中带有大量可利用的热量.如果设置热回收装置,对新风预热,则可以节省[2]送风总加热量能耗的30%.由此可见,通过热回收系统,使新风与排风进行热(冷)量的交换,把排风所带的热(冷)量尽可能地传递给新风,减少新风的加热(预冷)量,是余热(冷)利用、节约能源的有效措施.[326]蒸发冷却空调系统是一种直流式空调系统.它能够很好地解决空气品质,并且具有良好的节能性.目前,间接蒸发冷却器的主要形式有板式和管式两种.板式间接蒸发冷却器虽然结构紧凑,换热效率高,但由于流道狭窄容易堵塞,导致
4、流动阻力增大,能耗增加,换热效率降低.管式间接蒸发冷却器具有布水均匀,容易形成稳定水膜,有利于蒸发冷却的进行;流道较宽不会产生堵塞,因而流动阻力小,但体积较庞大.[7210]因此,在多年研究和应用蒸发冷却技术的基础上,将热管热回收技术与蒸发冷却技术有机结合,研发了热回收型热管式间接蒸发冷却空调机组,将热管热回收的特性应用在蒸发冷却空调系统中回收排风中冷(热)量,提高了蒸发冷却空调系统的EER值.而且热管换热器冬季不仅是高效的热回收装置,而且夏季又可作为间接蒸发冷却器,不论从技术方面还是从经济性方面考虑都是可行的.
5、热管换热器具有较高的换热效率以及其他换热器所不具备的优点,决定了热回收型热管式间接蒸发冷却空调具有巨大的应用潜力. 收稿日期:2008211212 基金项目:陕西省科技攻关资助项目(07JC02) 通讯作者:黄翔(19622),男,北京市人,西安工程大学教授.E2mail:huangx@xpu.edu.cn©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net80西安工程大学学
6、报第23卷1测试系统测试的对象是一台热回收型热管式间接蒸发冷却组合式空调机组的两个功能段———热管式间接蒸发冷却段和填料式直接蒸发冷却段(如图1).热管式间接蒸发冷却段的热端与冷端的断面尺寸各为650mm×1000mm×400mm,该断面上以叉排的方式排列144根热管.热管外辊轧有亲水铝箔翅片,增强水与换热器的接触面积和接触时间,并在热管横断面加装了二次网格布水方式,使热管二维布水能够均匀分布,从而提高蒸发冷却器的换热效率.图1 热回收型热管式间接蒸发冷却空调机组示意图1—新风段;2—过滤断;3—热管式间接段;4
7、—中间段;5—直接段;6—送风段热管式间接蒸发冷却器一般分为蒸发段(冷端)和冷凝段(热端)2种,中间被隔板分开,在蒸发段一次空气(新风)从热管表面横掠管束流过,与热管内的工质氨进行热交换,为等湿冷却过程;在冷凝段与顶部喷淋循环水,热管表面形成一层水膜,水膜的蒸发通过吸收热量来完成,使水膜温度维持在接近二次空气(排风)的湿球温度,水膜与热管内的氨蒸汽进行显热交换,还有一部分潜热交换,氨发生相变,水膜将[11]吸热蒸发,二次空气把与水膜蒸发的潜热和显热带出室外.一次空气、二次空气流程如图2.一次空气通过热管内工质氨、
8、水膜,把热量传送给二次空气,从而达到对新风预冷降温的目的.2设计与测试测试共布置5组测点,即机组入口(取室外空气参数)、热管式间接蒸发冷却器冷端出口、机组送风出口、热管换热器热端入口(取室内空气参数)以及热管式间接蒸发冷却器热端出口,分别来测试一次空气、二次空气的空气状态参数.根据热管间接蒸发冷却器热湿交换效率和直接蒸发冷却热湿交换效率定义公式计算各冷却效率.EIEC=[
