蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的研究探究

邓力鹏 霍元春 罗振宇

（吉林省体育局冬季竞技运动保障中心，吉林 长春 130022）

引言

蒸发冷却与机械制冷复合空调机组是利用自然环境中空气干球温度与湿球温度之间的差值，利用科学技术手段将管式间接蒸发冷却和热管间接蒸发冷却充分结合在一起，利用先进的蒸发冷凝器以及蒸发冷却技术进行机械制冷的系统机组，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组其中主要是以水为制冷剂，本文主要对机组的相关参数进行了明确，并对其机组设备测试方案进行了探析，该蒸发冷却与机械制冷复合空调机组能够满足人们日常生活的需要，能满足当下时代节约能源、降低能耗的发展节奏，在最大程度上提高复合空调机组的使用效果[1]。

一、蒸发冷却与机械制冷复合空调机组概述

（一）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组工作原理

在季节过渡的大部分时间段内，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组需要根据外界情况暂停复合空调机组系统中制冷主机，此时机组系统中仍然具有蒸发冷却作用，在蒸发冷却过程中运行主要部分主要包括三个方面，其一直，接蒸发冷却；其二，管式间接蒸发冷却部分；其三，热管间接蒸发冷却部分。蒸发冷却制冷包含间接蒸发冷却和直接蒸发冷却两种，两种方式都具有不同特征以及应用范围，应该根据实际情况采取不同的蒸发冷却效果，间接蒸发冷却是指蒸发冷却器一侧为被处理空气，被处理空气在另一侧经过温差换热来获得冷量，在这个过程中主要是对空气流动中产生的温差进行替换，是一种等湿冷却的过程。在实际的应用过程中较为常见，而且操作原理简单，另一侧水与空气直接接触，借助水蒸发形成的湿表面冷却，这主要是通过两种媒介来进行降温，在过程中比前者具有一定的复杂程度，是一种增焓降温的过程；直接蒸发冷却过程是等焓加湿的降温过程，主要是利用循环水直接喷淋空气就可得到降温效果，使空气达到冷却的目的，直接蒸发冷却是利用水与空气间直接的接触，空气将热量传递给水，在蒸发冷却过程中能够满足不消耗能源制冷的需要，通过新风的作用，同时利用自来水循环的作用进行喷淋，提供无偿供能，实现间接的蒸发冷却。在夏季打开阀门，通过机械制冷设备，将冷水运送到表冷器中，在这一过程中通过热管对热力进行回收，符合空调机组利用率较高的时间段，能够运用间接制冷原理、运用蒸发冷却原理完成对新风的预先冷处理，在一定程度上可以缓解复合空调机组运行压力。降低空调机组运行制冷所需要的能源消耗，可以有效控制制冷消耗的能源，促进能源的有效利用。在冬季,热源由机械制冷机组承担，蒸发冷却新风机组作为新风机组，主要是高温表冷段、低温表冷段、直接蒸发冷却段组成以达到冷却空气的目的[2]。

（二）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组结构

蒸发冷却与机械制冷复合空调机组与传统空调机组不同，这一复合空调机组是利用科学技术能够充分实现无偿供能优势，蒸发冷却是一种利用温度下降来冷却空气的方法，机械制冷是依靠机械作用或热力作用，使制冷状态发生变化，利用制冷循环不断进行制冷，蒸发冷却是一种环保、高效且经济的冷却方式，利用蒸发技术将热管与蒸发冷却管有效进行连接，使蒸发冷却与机械制冷复合空调机组具有蒸发和冷却双重功能，制冷状态按其制冷循环方式可以分为气体制冷与蒸气制冷的两种，现代制冷技术主要采用蒸汽制冷方法，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组与以往空调机组的明显差异是复合式空调机组在供暖时并不会消耗大量能源，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组主要由蒸发冷却新风机组、蒸发冷却高温拎水机组、干工况风机盘管、机械制冷机组四部分组成，传统的空调机组在一定程度上会消耗大量能源，复合式空调机组能够全面梳理资源利用与资源损耗之间的关系，从而能够降低能源的损失，充分发挥复合空调式机组在能源方面的运用效率，新时代对复合空调机组进行研究具有重大意义，降低能源消耗是空调机组的发展方向，同时也能够促进环保，提高能源利用效率等作用。

（三）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组设备的主要参数

在通常情况下，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组风量比较统一，增蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的设备风量通常为5000 立方米/小时。同时设置的制冷量必须与相关参数规定要求符合，常见的管式的间接断的外观参数为1500 毫米×1021 毫米×1650 毫米，热管的间接段的外观参数为1500毫米×1021 毫米×1350 毫米，热管间接段外观参数和管式的间接段外观参数具有一定的差异，因此在这个过程中要合理设置额定制冷量以及表冷段外观参数。表冷段的外观参数一般为500 毫米×1021 毫米×1650 毫米，其额定的制冷量为25 千瓦，满足机组设备参数，要求要保证复合空调机组的运行稳定，使用无机填料的方式运作。

（四）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的研究意义

目前我国科学技术的不断发展与进步，传统的复合空调机组已不能适应目前社会的发展方向，目前国家大力提倡节约能源、保护环境、降低能耗，因此在新时代背景下对蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的研究具有重大的社会价值与经济价值，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组可以对能源消耗问题进行有效控制，复合空调机组的性能的提高能够满足人们对于现代社会生活质量的追求，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组能够有效结合自然环境中的温度差值，可以充分发挥复合式空调机组在能源利用效率方面优势，蒸发冷却与机械制冷复合空调机组能够减少温室气体和碳的排放，并且将水作为主要的制冷剂，形成良好的复合空调机组系统，在此系统下能够在一定程度上方便人们生活，同时在很大程度上能够节约能源，降低环境污染，利于推动我国能源节约型方向发展，可以有效提高能源利用率，改善能源消耗问题。蒸发冷却与机械制冷复合空调机组在夏天可以利用新风进行预先冷处理，同时自来水可以通过喷淋实现蒸发冷却，更好地满足人们日常生活需要。蒸发冷却与机械制冷复合空调机能够降低用电量和城市高峰期对电能的要求，达到无污染目的[3]。

二、蒸发冷却与机械制冷复合空调机组研究分析

（一）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组设备的研究测试方法

在研究蒸发冷却与机械制冷复合空调机组过程中，需要关注的细节以及重点工作主要包括以下几个方面：其一，要注意降温效果以及出风口相对湿度；其二，要对冷却蒸发过程中风干球的温度变化及时进行观察，重点关注冷却以及热管回收中产生的蒸发总量；其三，要了解固定单位内冷水器总流量。注意在研究样本中两端的总降温效果、出风口的相对湿度的研究；其四，要在不同环境下对复合空调机组进行环境优化，保证机组的稳定运行，为分析不同环境下能源发挥的作用提供参考价值，同时要根据上述研究数据来计算出复合空调机组的运行效率与能源消耗总量，为蒸发冷却与机械制冷复合空调机组的研发提供数据参考。在环境作用下被认为是没有能够运用的有效能源，但在大气饱和状态下仍具有蒸发冷却的能力，这种情况主要是由于水存在，该能力被解释为水含有重要的有用能，在测试过程中要根据不同的大气状态进行测试，考虑不可调控因素引起的损失，同时要对排出的冷凝水消耗能源进行统计，需要设置复合空调机组对比环境，通过对比环境来比较两个状态之间的差值，从而分析环境的关联程度[4]。

（二）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组设备测试存在的问题

蒸发冷却与机械制冷复合空调机组在试验过程中存在着较多问题，主要包括三个方面的问题，其一，风量平衡问题；其二，气流组织问题；其三，在间接蒸发冷却过程中出现的漏水问题。在通常情况下由于风口风量较小，风口风量受到限制，使得风口的风量在短时间段内排不出去，导致温度不断升高，使得蒸发冷却与机械制冷复合机组实际负荷量与现实的负荷量存在差异，严重超出了负荷机组的实际负荷量，在试验室内处于正常压力状况下，排风机的排放量与实际要求存在差距，排风机的排风量会相对有所欠缺。

（三）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组设备测试存在问题的解决措施

蒸发冷却与机械制冷复合空调机组在试验过程中存在着较多问题，针对蒸发冷却与机械制冷复合空调机组设备测试存在的三个方面问题，主要采取的措施从以下几个方面进行，其一，可以充分利用回风，在实际过程中要采取相关的设备对风量进行有效调节，结合科学技术的运用对风量进行良好的控制，同时可以根据监控反馈执行风量的自动控制，使回风与新风混合，这一特性主要是由于排风机使用频率相对固定而采用措施，在其过程中应该尽量降低排风机的风量，对排风机风量进行合理的控制；其二，要对送风口风速进行全面检查，通过对风速的全过程进行分析可以有效实现对通风口风速最小阀门调节，使气流能够保持流通状态，通过这两方面的措施可以进一步提高复合机组的运行效率[5]。

（四）蒸发冷却与机械制冷复合空调机组设备测试研究结果及分析

当蒸发冷却与机械制冷复合空调机组保持固定不变时，通常其复合基础总风量一般保持在5000 立方米/小时，这时热接管部分热端的淋水总密度也保持不变，通过变频器的调节可以将两次的总风量与一次的总风量之比控制在一定的范围内，这个范围要根据实际情况进行确定，同时要对湿球的效率进行利用，当复合空调机组每个功能区交叉运作后，运行风量会趋于稳定，要对热管间接部分以及管式间接部分进行研究与分析，不断探讨两者之间的关系。当室外平均的干球温度在30℃以上时，当湿球温度在20℃左右时，热接热管间接部分出口平均温度也在30℃以下，管式间接部分出口平均温度在24℃以上，这说明自然环境中的空气通过三级蒸发冷却后，总的降温程度达到10℃左右，能够充分说明蒸发冷却装置可以达到降温的效果，同时不会超过二次空气湿球温度，能够说明此研究的效果。

结束语

综上，本文通过对蒸发冷却与机械制冷复合空调机组结构工作原理、主要参数、工作结构等方面进行研究和分析，发现了蒸发冷却与机械制冷复合空调机组在过渡季节时能够有效提高能源利用，自来水作为喷淋可以实现蒸发冷却，同时可以进行一些冷处理，减少复合空调机组的运行压力。在现代化社会中对能源消耗问题可以进行良好控制，能有效降低空调机组运行过程中制冷所需要的能源消耗，减少负荷，本文也通过过渡季节相关参数进行分析测试，间接蒸发冷却器冷却效率，分析中等湿度地区在过渡季节运行间接两极蒸发冷却空调机组的能量消耗，通过对系统承载量的研究，可提高复合式空调机组使用效率。