一种新型蒸发冷却空调机组的性能测试与适应性研究_中国暖通空调网 - 技术交流
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空调·论文

一种新型蒸发冷却空调机组的性能测试与适应性研究
2017-04-24 | 中国暖通空调网 |【
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蒋小强1,李兴友1,何华明2,肖剑仁3,黄华铃2
1. 福建工程学院生态环境与城市建设学院;2. 澳蓝(福建)实业有限公司;3. 福建省建筑设计研究院

[摘 要]设计了一种新型蒸发冷却空调机组,对其性能参数变化规律和气候适应性进行了研究。基于蒸发冷却理论,设计了一种将直接蒸发与间接蒸发相结合、多级蒸发冷却的新型蒸发冷却空调机组,通过搭建实验测试平台,对新型蒸发冷却空调机组进风干湿球温度、出风温度进行了测试和分析,得到了出风干湿球温度随室外气候干湿球温度变化而变化的基本规律;然后,根据机组性能参数变化规律和北京、西安、广州和福州四城市的气象数据,对其适应性进行了分析。结果表明,在全年制冷期内,典型地区应用新型蒸发冷却空调机组出风温度低于26℃的时间均在94% 以上,这表明新型蒸发冷却空调机组作为承担显热负荷的技术手段,可适用于我国绝大部分城市;特别对于湿度要求不高的场合,可全年采用该类空调机组实现制冷。

[关键词]复合式露点间接蒸发;性能分析;适应性

随着社会的发展和人们对生活舒适度要求的提高,空调能耗已经成为社会总能耗的主要来源。传统机械制冷空调采用制冷剂蒸汽压缩式制冷原理,常用制冷剂氟利昂破坏大气臭氧层,具有能耗高污染大的缺点,因此开发节能环保空调已迫在眉睫。

蒸发冷却空调技术是一种环保、高效、经济的冷却方式,理论上可广泛用于舒适性冷却和工业建筑冷却[1]。然而蒸发冷却空调的冷却能力常常受到气候条件制约,如何降低蒸发冷却机组的出风(水)温度,提高蒸发冷却空调的冷却能力,是当前行业热点和难点。

基于蒸发冷却理论,设计开发了一种将直接蒸发与间接蒸发相结合、多级蒸发冷却的新型蒸发冷却空调机组。为了得到该新型空调机组的工作性能和在不同气候条件下的应用效果,对不同室外气候参数下、不同风量下的空调机组的出风干球温度进行测试,得到了出风温度随进风干湿球温度变化而变化的规律,探讨了变风量对机组工作能效的影响,对不同气候条件下机组的工作性能进行了分析。

1 新型蒸发冷却空调机组的工作原理及测试方法

1.1 工作原理

新型蒸发冷却空调机组基于空气的干球温度和不断降低的湿球温度之差来实现传热,其驱动势是干通道空气的干球温度与露点温度之差,送风温度可低于干通道空气的湿球,接近露点温度(图1

新型蒸发冷却空调机组的工作原理及焓湿图
1 新型蒸发冷却空调机组的工作原理及焓湿图

1 表示了空气在新型蒸发冷却空调机组中流动及工作过程,进入以及对应的焓湿变化情况。工作气流通过芯体下部的干通道,被前一级湿侧蒸发冷却带走显热,焓值降低,实现预冷之后,经过节流孔进入另一侧的湿通道进行绝热加湿。随着该过程逐级进行,温度逐渐降低,最终实现工作气流温度低于进口湿球温度,趋向露点温度。

1.2 实验测试平台及仪器

根据新型蒸发冷却空调机组工作原理,搭建了机组测试平台,对自主研发的新型蒸发冷却空调机组进行测试。测试的新型蒸发冷却空调机组,额定风量(送风量)为2000m3/h(总进风量是4000m3/h,排出风量为2000m3/h)。温湿度测量仪表:德图温湿度记录仪,测温范围为0~100℃,精度±0.2℃。

2 测试结果与分析

2.1 测试结果及其变化规律

2014 8 20 日至2014 8 26 日,对复合式露点间接蒸发空调的进风干湿球温度和送风干球温度等参数进行了不定时测试,共测得了37 组数据,在考虑温度差异的情形下,随机选择20 组实验结果进行分析,具体数据见表1

根据表1 可知,空调机组出风温度同时受进风干球温度和湿球温度的影响。由文献可知,出风温度近似与进风干球温度和湿球温度的线性关系。

1 20 组新型蒸发冷却空调机组性能测试数据
20 组新型蒸发冷却空调机组性能测试数据

注:送风绝对含湿量等于进风绝对含湿量。

利用origin 软件对表1 进行拟合,可得到经验公式:

Y=0.2795-0.093x1+1.0782x2   1

拟合方程的方差R2 0.9,说明式(1)均有较高的精度。为了进一步分析上式的精度,可对式(1)计算所得的温度值与实测值进行比较,见图3

出风干球温度的实验值与拟合值比较
2 出风干球温度的实验值与拟合值比较

由图2 可知,根据式(1)计算所得的温度值基本与实验值吻合。在不同的进风干湿球温度下,出风温度的变化规律与实测值的变化规律基本一致。这说明,式(1)能客观、真实地反映新型蒸发冷却空调机组出风温度随室外气候温度变化而变化规律。

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