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      蒸發冷卻空調術語的分類原則及分別介紹

      來源:蘇州諾華德環保空調 發布時間:2012年06月12日 瀏覽量:2830

      0  引言

      分類是研究和應用的基礎,同時也是研究的重要內容。建立科學合理的分類方法,在蒸發冷卻空調技術研究和發展中具有重要意義。蒸發冷卻空調技術是一項通過制冷劑一水的蒸發來獲取冷量的技術,是一種節能、環保、經濟的冷卻方法,具有較低的冷卻設備成本、能克服機械式制冷耗電量過大及用電高峰期電能需求緊張等問題、能減少溫室氣體和 CFC的排放量的特點,被稱為“零費用制冷技術”、“綠色空調”和“仿生空調”川。在環境嚴重污染、能源緊張、臭氧層破壞的時代大背景下,蒸發冷卻空調技術被廣泛認為是一種有著廣闊應用前景的空調技術,在我國實施節能減排中起著重要的作用 。所以對蒸發冷卻空調術語分類是一項重中之重的系統工作,確定蒸發冷卻空調術語分類框架,對蒸發冷卻空調技術的發展和推廣起到了至關重要的作用。在尚無統一標準的前提下,本文對此進行了初步的嘗試,意在舉一反三,拋磚引玉。

      1  蒸發冷卻空調術語分類原則

      蒸發冷卻空調術語的分類框架如圖l所示。首先,蒸發冷卻有主動式蒸發冷卻和被動式蒸發冷卻之分。顧名思義,被動式蒸發冷卻是通過自然的手段,無需消耗機械能,只需消耗太陽能,達到水分蒸發降溫的過程。而主動式蒸發冷卻,簡而言之,就是通過消耗能量達到降溫的目的,即通過一系列的機械設備,如泵、風機等,用來制取冷風和冷水,以滿足生產、生活需要。這里用來制備冷風的即是空氣側蒸發冷卻,制備低溫冷水的即是水側蒸發冷卻。根據直接蒸發冷卻和間接蒸發冷卻的實驗裝置,得知直接蒸發冷卻和間接蒸發冷卻屬于主動式蒸發冷卻,是蒸發冷卻的兩個不同方面,而復合式蒸發冷卻則是由直接蒸發冷卻和間接蒸發冷卻不同的功能段組成。其次,是蒸發冷卻其它一些方面,包括蒸發冷卻氣候適應區及室內熱舒適性、蒸發冷卻 自動控制、蒸發冷卻水質處理、以及蒸發冷卻與其它技術的結合。最后就是一般術語。下面本文將對各分類內容進行詳細的闡述。

      圖1蒸發冷卻空調術語分類框架

      2 蒸發冷卻空調術語分類內容

      2.1一般術語

      一般術語是蒸發冷卻空調術語中所特有的、一般具有特定含義的一類術語。此類術語包括:蒸發冷卻、蒸發冷卻空調、蒸發冷卻空調技術、直接蒸發冷卻、間接蒸發冷卻、蒸發冷卻效率、高壓噴霧蒸發冷卻、高壓微霧蒸發冷卻、空氣側蒸發冷卻、水側蒸發冷卻、噴淋式蒸發冷卻和滴水填料式蒸發冷卻等。

      2.2直接蒸發冷卻

      蒸發冷卻空調技術的產生,首先是以直接蒸發冷卻技術為基礎的。利用循環水直接冷卻送風空氣的叫直接蒸發冷卻。對于直接蒸發冷卻,雖然空氣的溫度會有所下降,但其濕球溫度在冷卻前后卻是相同的,換言之,相對濕度有所增加。直接蒸發冷卻分為兩大類:一類是滴水填料式直接蒸發冷卻,即水箱中的水通過循環水泵送至填料頂部的布水系統,均勻噴淋在填料表面上,實現空氣與水的熱濕交換;另一類是噴淋式直接蒸發冷卻,即在噴水室中,通過噴嘴將不同溫度的水噴成霧滴,直接與空氣進行接觸,可實現多種空氣熱濕處理過程。

      類術語包括填料、填料的阻力、填料的吸濕性能、填料的防腐性能、蒸發式冷氣機(即環保空調)、噴水室、噴嘴、高壓噴霧蒸發冷卻 、高壓微霧蒸發冷卻、水氣比、最佳淋水密度、淋水量、過濾效率、擋水板和除水器等。

      2.3間接蒸發冷卻

      間接蒸發冷卻是在直接蒸發冷卻基礎上發展起來的。直接蒸發冷卻和間接蒸發冷卻是水與空氣之間熱濕交換而實現蒸發冷卻的兩種形式。直接蒸發冷卻實現的空氣處理過程為等焓加濕,即在降溫的同時,對室外空氣進行了加濕,因此無法滿足同時降溫和減濕的要求,且其對空氣降溫程度有限,僅為室外濕球溫度,從而無法滿足在任意室外條件下的應用推廣。所以除了冷卻塔、絕熱加濕等設備外,直接蒸發冷卻在空調中的應用是有限的 。進而,出現了間接蒸發冷卻技術,彌補了其不足。

      間接蒸發冷卻,其實質還是直接蒸發冷卻,核心部件是空氣一空氣換熱器。換熱器有兩個互不相通的空氣通道。被冷卻的一次空氣通過的是干通道(干側),而循環水和二次空氣接觸發生蒸發冷卻的是濕通道 (濕側) 。其中一次空氣和二次空氣被換熱元件隔開,在二次空氣側通過噴淋循環水在換熱壁面形成一層水膜,二次空氣和水直接接觸進行熱濕交換,水膜的溫度維持在二次空氣的濕球溫度,一次空氣通過換熱元件、水膜將熱量傳遞給二次空氣,實現降溫的目的,但濕度保持不變。從而克服了直接蒸發冷卻的缺點,而且送風溫度可以更低。

      間接蒸發冷卻器按內部結構分為板翅式間接蒸發冷卻器、管式間接蒸發冷卻器、熱管式間接蒸發冷卻器、露點式間接蒸發冷卻器以及介于直接蒸發冷卻器與間接蒸發冷卻器中間的半間接式蒸發冷卻器等 。

      此類術語包括一次空氣、二次空氣、一次風機、二次風機、濕通道、干通道、二次空氣與一次空氣之比、一次空氣與二次空氣之比、間接蒸發冷卻器、析濕系數、全熱交換效率、濕球效率 、露點效率、熱濕交換效率和風側效率等。

      2.4復合式蒸發冷卻

      傳統空調系統按空氣處理設備的集中程度分為:集中式空調系統和半集中式空調系統等,此分類同樣適用于復合式蒸發冷卻空調系統,因此復合式蒸發冷卻空調系統也可以分為集中式蒸發冷卻空調系統 (多級蒸發冷卻空調系統)和半集中式蒸發冷卻空調系統。

      與傳統的集中式空調系統 (多級蒸發冷卻空調系統)最大的不同是:首先,集中式蒸發冷卻空調系統增加了間接蒸發冷卻器(段)和直接蒸發冷卻器(段),其中間接蒸發冷卻器(段)的級數根據不同的地點、使用要求等情況而定;其次,傳統的集中式空調系統多采用混合式系統,而集中式蒸發冷卻空調系統多采用全新風直流式空調系統。主要分為:一級蒸發冷卻空調機

      組、二級蒸發冷卻空調機組、三級蒸發冷卻空調機組和四級蒸發冷卻空調機組。

      半集中式蒸發冷卻空調系統分為蒸發冷卻新風機組、蒸發式冷水機組及冷卻塔以及半集中式蒸發冷卻空調系統末端裝置等。其中,蒸發冷卻新風機組包括一級(直接)蒸發冷卻新風機組、二級(間接 +直接)蒸發冷卻新風機組、三級(二級間接 +一級直接)蒸發冷卻新風機組等。

      蒸發式冷水機組包括:熱管冷回收型蒸發冷卻式高溫冷水機組、蒸發式冷凝/冷卻空調冷水機組、蒸發冷卻加機械制冷高溫冷水機組類術語及蒸發式冷風(水)復合型空調機組等。

      半集中式蒸發冷卻空調系統顯熱末端裝置包括干式風機盤管及輻射末端等,如干式風機盤管、仿吊扇式干式風機盤管、地埋管式輻射末端、金屬平頂輻射末端和毛細管型輻射末端等術語。

      2.5水側蒸發冷卻

      通過蒸發冷卻獲得低溫的冷水,解決了常規蒸發冷卻冷風技術風道占空間大、風機電耗高等問題。由于均采用冷風作為載冷介質,使得空氣調節區的室內負荷全部由經過冷卻處理的空氣來處理,這就要求蒸發冷卻技術的系統必須為全空氣式空調系統,這就對建筑物空間提出了很大的要求,使得蒸發冷卻技術僅能在大空間公共建筑中使用,如商場、影劇院、體育館等,無法大范圍推廣蒸發冷卻技術。

      從載冷介質出發,冷風和冷水相比,以冷水為載冷介質時,輸送相同冷量,冷水系統的輸配系統電耗約是冷風系統的 1/4~1/10 。且因為冷水系統具有各空氣調節區單獨調節的特性,比冷風系統節省空間,在賓館客房、辦公室等建筑中被大量采用。

      此類術語包括直接蒸發冷水機組、間接蒸發冷水機組、空調用冷卻塔、蒸發冷卻式冷水機組、蒸發冷卻與機械制冷復合高溫冷水機組、水側效率和淋水密度 等。

      2.6被動式蒸發冷卻

      如今,各種環保節能的政策及措施都已成為我們耳熟能詳的文明生活發展趨勢,它已被賦予了新的含義——能量的有效利用。隨著人們對生活標準、工作環境要求的提高和空調技術的迅猛發展,空調能耗也以驚 人的速度在增加。考慮到太陽能是一種可再生、無污染 的能源,而蒸發冷卻具有節能環保的優勢,如果能將節能環保的蒸發冷卻與太陽輻射能的收集利用有效地 結合在一起,其結果將會不言而喻。實踐證明,在提高 圍護結構隔熱性能可大大減小空調負荷的基礎上,配以自然冷卻的技術和措施,對許多地區是非常有效的。 這些技術和措施一般被稱為被動冷卻和混合冷卻” 。理論上,以降低建筑物圍護結構外表面溫度為目的的 利用太陽能被動蒸發冷卻問題,按蒸發機理可分為兩 類:一類是自由水面的蒸發冷卻問題,這類問題包括蓄水屋面、蓄水漂浮物、淺層蓄水、流動水膜及復雜的噴霧措施等;另一類則是多孔材料蓄水蒸發冷卻問題(如環保空調中所用的濕簾) 。雖然目前利用太陽能的被動蒸發冷卻還不能完全替代機械制冷,但是相信如果能將兩者結合利用將會大大降低建筑物能耗,節約能源,是符合可持續發展理論的。

      此類術語包括多孔材料、調濕材料、建筑淋水被動蒸發冷卻、建筑蓄水被動蒸發冷卻、貼附蓄水材料的蒸發冷卻、多孔調濕材料被動蒸發冷卻和被動蒸發冷卻墻等。

      2.7蒸發冷卻氣候適應區及室內熱舒適性

      我國幅員遼闊,地貌復雜多樣,南北氣候差異很大,受海上風及地理位置等因素的影響,形成濕熱、溫濕、干旱及半干旱等多樣氣候條件 ,而蒸發冷卻空調是一種“氣象空調”,與氣候緊密相連,氣候條件是影響 蒸發冷卻空調使用效果的因素之一,不同的氣候條件以及蒸發冷卻空調技術自身的特點,決定了蒸發冷卻空調在不同的地區有不同的適用性。因此,劃分蒸發冷卻氣候適應區,對于推進蒸發冷卻空調在我國部分替代傳統機械制冷空調的進程、選擇蒸發冷卻空調方式以達到節能的目的均有重要的參考價值,同時對降低建筑能耗、緩解電力壓力和臭氧層空洞以及溫室效應等都具有十分重要的意義 。

      熱舒適性是居住者對室內熱環境滿意程度的一項重要指標。就我國而言,不同地區所采用的標準也有所不同,尤其是緯度有一定差異的地方。而空氣調節的主要任務是實現空氣的溫度以滿足人體對熱舒適性的要求。因此研究蒸發冷卻空調對人體熱舒適性的影響因素,以及各地區結合氣侯眭、種族特性、生活習慣、身體素質等,對舒適性指標進行各自的修正和改進,得出適合本地區的舒適性指標,對蒸發冷卻空調技術的推廣應用起到十分重要的作用。

      此類術語包括干燥地區、中等濕度地區、高濕度地區、干球溫度、濕球溫度、相對濕度和露點溫度等。

      2.8蒸發冷卻自動控制

      隨著國內外對蒸發冷卻空調技術日益重視,蒸發冷卻空調的應用越來越廣泛。由于蒸發冷卻受室外氣象條件變化影響很大,所以為了適應室外氣象條件變化,直接蒸發冷卻與間接蒸發冷卻等功能段頻繁切換,可以靈活自由組合,得到不同的效果,適應各種場合的需求。因此,對蒸發冷卻自動控制系統提出了很高的要求,以保證蒸發冷卻空調機組穩定地運行,達到節能的效果。此外,從國內外對蒸發冷卻的研究來看,雖然在基本理論、實驗研究及其應用方面已做了大量工作,但人們對蒸發冷卻空調機組和空調系統自動控制方面研究卻甚少。因此,有必要將蒸發冷卻自動控制類術語單獨提出,使之在蒸發冷卻空調領域發揮越來越大的

      作用。

      此類術語包括溫度控制器、濕度控制器、可編程控制器、直接數字控制和集散控制系統等。

      2.9蒸發冷卻水質處理

      蒸發冷卻是以水作為制冷劑,而直接蒸發冷卻水與被處理的空氣直接接觸。對于所有的由直接蒸發冷卻段和問接蒸發冷卻段組合而成的蒸發冷卻空調系統,其水系統都屬于開式系統。因此,若水質較差,蒸發冷卻空調在運行過程中會有大量水垢、淤泥、鐵銹等腐蝕產物和藻類生物粘泥產生,這些污垢沉積在換熱器表面,嚴重影響蒸發冷卻空調的制冷效果和使用壽命。因此,需要在蒸發冷卻水系統中定期投加各種水處理藥劑,如緩蝕阻垢劑、分散劑、殺菌劑,使水中的結垢性離子穩定在水中,防止結垢、微生物、藻類生成,并起到控制腐蝕、保護蒸發冷卻空調機組的作用。蒸發冷卻空調水處理對改善蒸發冷卻空調制冷效果、節約能源、抑制設備腐蝕、延長機組使用壽命等都具有現實意義和實用價值。所以蒸發冷卻空調水系統的水質問題需要引起高度重視。

      此類術語包括水垢、污垢、污垢熱阻、腐蝕、靜電處理法、磁化處理法、高頻電子法、藥劑法、臭氧法和光催化法等。

      2.1 0蒸發冷卻與其它技術的結合

      蒸發冷卻空調技術是一種節能、環保、經濟的冷卻方式。但也存在著不足之處,如溫降有限、缺乏除濕功能等。目前,蒸發冷卻空調在我國西北地區得到了廣泛的應用,但在濕球溫度較高的中等濕度或高濕度地區卻難以推廣使用,是因為:1)系統溫降范圍有限,且都不具備除濕功能,無法達到室內環境舒適性要求;2)蒸發冷卻空調設備體積大,機組占地面積大,尤其是多級蒸發冷卻空調系統的機組占據較大的空間,因此,蒸發冷卻空調技術也不是盡善盡美的同,只有將蒸發冷卻空調技術與其它技術相結合,取長補短,才能真正發揮蒸發冷卻空調技術的優勢;3)水質污染問題,蒸發冷卻空調系統在運行過程中,蒸發表面都是濕潤的,是細菌的滋長源,降低了蒸發冷卻空調工作效率,不可避免地影響蒸發冷卻空調的推廣、使用。因此,將蒸發冷卻空調技術與納米光催化技術或負離子等凈化技術相結合,很好地改善了室內空氣品質。此外,將蒸發冷卻空調技術與現有的輻射供冷(暖)技術、自然通風技術、置換通風技術、工位一環境送風技術、蓄冷技術及太陽能利用等相結合同,使之在節能、環保等方面發揮其重要的作用。

      所以此部分的術語也是蒸發冷卻空調術語里重要的一部分,對探索蒸發冷卻空調系統的特殊形式,進行深入研究蒸發冷卻關鍵技術,具有重要意義。此類術語包括集中式蒸發冷卻與機械制冷復合空調系統、半集中式蒸發冷卻與機械制冷復合空調系統、雙系統式蒸發冷卻與機械制冷復合空調系統、轉輪式除濕空調系統和溶液除濕蒸發冷卻系統等。

      3  結語

      本文所述僅僅是蒸發冷卻空調術語整體框架的分類,在沒有任何標準的前提下,本文進行了初步的嘗試,將蒸發冷卻空調術語分為10部分,希望能對蒸發冷卻空調術語標準化工作起到很好的引導作用。也希望更多的致力于蒸發冷卻空調研究的工作者,可以投入更多的精力去關注蒸發冷卻空調術語標準化問題從而引導蒸發冷卻空調產品更好、更健康的發展。

      本文由蘇州諾華德環保空調(http://www.yqaxw.com)編輯發表,未經得我司許可,不得擅自轉載!

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