一种新型蒸发冷却空调机组的性能测试与适应性研究Word文件下载.docx

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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）。

图1新型蒸发冷却空调机组的工作原理及焓湿图

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

在2014年8月20日至2014年8月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。

表120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为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。

图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。

2.2进风干湿球温度对出风温度的影响

进风干球温度和湿球温度均将影响空调机组的出风干湿球温度。

考虑到空气在通过空调机组的过程中为等湿冷却，为简化分析，下文中仅对进风干湿球温度对出风干球温度的影响进行分析。

2.2.1进风干球温度对出风温度的影响

进风干球温度高低将直接影响出风温度的高低。

考虑到进风干球温度和湿球温度耦合对出风温度进行影响，采用单一因素的影响并不能完全体现及影响规律。

本文中采用降维分析法，考察在不同（湿球温度）相对湿度的工况下，新型蒸发冷却空调机组的出风温度受干球温度的影响，结果如图3所示。

图3不同相对湿度下干球温度对送风温度的影响

图3中五条曲线均表明，随着干球温度的上升，出风温度也随着上升。

当相对湿度为95%的时候，当进风干球温度从20℃升至36℃时，出风干球温度从19.3℃升到了34.8℃增加了15.5℃，降温幅度从0.7℃升至1.2℃。

这说明当相对湿度不变时，随进风干球温度上升机组自身制冷能力略有提升（由于出风温度升高，对于降低环境的能力下降）。

而当相对湿度为35%的时候，当进风干球温度从20℃升至36℃时，出风干球温度从10.8℃升到了22.1℃，降温幅度从9.2℃升至13.9℃，这种变化趋势与高湿情况一致，即相对湿度不变时，随进风干球温度上升机组自身制冷能力有所提升，即机组自身制冷效率增加。

图3也表明，当相对湿度从35%升至95%的时候，出风温度变化曲线的间距越来越小，以进风温度为32℃时为例，当相对湿度从95%降至80%时，出风温度从31.05℃降至28.46℃，降幅为2.04℃；

当相对湿度从50%降至35%时，出风温度降幅为3.45℃。

相对湿度变化均为15%的情况下，低湿工况下的出风温度降幅却提高了40.87%。

同样，当进风温度为24℃时，当相对湿度从95%降至80%时，出风温度降幅为2.16℃；

当相对湿度从50%降至35%时，出风温度降幅为2.70℃，低温工况下的出风温度降幅仅提高20%。

即低湿工况下，干球温度对机组制冷能力的影响较小；

而在高湿工况下，干球温度对机组制冷能力的影响较大。

出风温度降低幅度大小意味着机组制冷能力的大小。

上述分析表明，进风干球温度的越高，对机组制冷能力的影响越大，即机组自身制冷效率上升。

2.2.2湿球温度对出风温度的影响

新型蒸发冷却空调机组的工作原理基于水分的蒸发吸热，而水分蒸发速率取决于水蒸气分压。

因此，湿球温度的大小（或相对湿度的大小）将直接影响出风温度的高低。

同样，采用降维分析法，对不同进风干球温度工况下新型蒸发冷却空调机组的出风温度受相对湿度影响进行计算，结果图4。

图4不同干球温度下相对湿度变化对送风温度的影响

图4中表明，随着相对湿度增加，出风温度也明显上升。

当干球温度为20℃时，当进风相对湿度从95%降至35%时，出风干球温度从19.3℃降到了10.8℃，降幅为8.52℃；

而干球温度为36℃时，当进风相对湿度从95%降至35%时，出风干球温度从34.88℃降至22.05℃，降幅为12.83℃。

降温幅度从8.52℃升至12.83℃，这与前文结论一致，不论相对湿度何值，机组自身制冷能力随进风干球温度升高而增强。

图4中五条曲线的间距接近相等，这说明低温工况还是高温工况，相对湿度对制冷能力的影响能力变化不大。

3 

机组区域适应性分析

与传统机械制冷空调机组不一样，新型蒸发冷却空调机组的工作性能更依赖于室外环境气候参数。

为了分析该类机组的适应性，这里选取福州、广州、北京和西安为例，根据四个城市的逐时气象参数及式

（1），对机组在全年制冷季节的出风温度分布小时数进行统计分析，结果见表2。

表2不同城市制冷期的出风温度分布情况统计表

由表2可知，新型蒸发冷却空调机组在福州、广州、北京和西安等地运行将有不同表现，在全年（制冷期）中，机组最高出风温度依次为28.3℃、30.4℃、31.2℃和26.9℃；

而出风温度在26℃以下所占制冷期总时间的比例分别为：

98.57%、94.54%、98.47%和100%；

出风温度在24℃以下所占比例为：

80.84%、66.85%、94.72%和98.94%。

由此可知，新型蒸发冷却空调机组在西安市工作，制冷效果最好；

在北京和福州全年也能得到较低的出风温度；

而在广州，由于高温气候较为持久，出风温度在25℃到26℃之间的时间比例占到了26.79%。

因此，对于车间工位空调（开放式）而言，在四个城市几乎全年都是实现制冷降温效果；

而对受限空间，当室内温度要求较低（30℃左右），复合式露点间接蒸发空调在四个城市应用均可取得较好的冷却效果，而室温要求较高时（24℃以下），在北京和西安地区能取得较好的应用效果。

4 

结论

通过一种新型蒸发冷却空调机组的工作性能进行测试和分析，可得到如下结论：

（1）当相对湿度一定时，进风干球温度的越高，机组自身制冷效率越高；

（2）低湿工况下，干球温度对机组制冷能力的影响较小；

而在高湿工况下，干球温度对机组制冷能力的影响较大；

（3）无论低温工况还是高温工况，相对湿度对制冷能力的影响能力变化不大；

（4）在福州、广州、北京和西安四个城市中应用新型蒸发冷却空调机组，出风温度在26℃以下所占全年制冷期的时间比例为：

98.57%、94.54%、98.47%和100%。

这表明，在我国绝大部分城市，对于湿度和温度要求不高的场合（如数据机房、工业车间），新型蒸发冷却空调机组均能代替传统机械制冷。

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