PDF《and Direct Evaporative Cooling》

2 蒸发冷却技术简介 目前,自然界中可以利用的可再生能主要有:风能、太阳能、水能、潮汐能.而蒸发冷却是利用干燥 空气自燃湿能的一种新型可再生能源,以此作为空调 行业的新型冷源,与传统机械压缩式制冷系统相比, 省去了冷水机组和冷却塔两套设备,而且其空调器中 只有水泵和风机为耗功部件,大大节约了电能和系统 的初投资费用.蒸发冷却技术分为直接蒸发冷却和间 接蒸发冷却两种. 直接蒸发冷却器的原理非常简单,通过在填料顶 部喷淋循环水,使流经换热器的空气与填料表面的水 膜直接接触进行热湿交换.空气处理过程基本上为等 焓冷却,其极限温度逼近待处理空气的湿球温度.其 结构图如图

1 所示.其中填料是直接蒸发冷却器的关 键部件,其性能直接影响到换热器的效率[12] . Figure

1 the schematic of direct evaporative cooler 图1直接蒸发冷却器结构示意图 间接蒸发冷却技术的基础是质交换(蒸发)然后 才是热交换(冷却) ,因此质交换是这一技术的核心. 其换热过程为气―水―气,二次流道中喷淋循环水, 二次空气和水膜进行热湿交换后,水的温度降低,再 和一次流道中的空气进行显热交换,冷却一次空气. 一次空气的极限温度为室外空气的湿球温度.目前间 接蒸发冷却器主要有:管式间接、板翅式间接、热管 式间接几种形式,图2为板翅式间接蒸发冷却器结构 示意图. Figure

2 plate-fin indirect evaporative cooler 图2板翅式间接蒸发冷却器

3 露点间接―直接蒸发冷却空调机组 蒸发冷却技术作为一种节能高效的新型空调技 术,如何进一步提高其设备的效率,充分利用可再生 的干空气能为人类服务是蒸发冷却技术的首要任务. 间接蒸发冷却作为蒸发冷却的核心技术,受到人 们的广泛关注.对于蒸发冷却空调而言,换热器的布 水均匀性直接影响着换热效率,因此众多学者纷纷从 改善布水方式入手,寻求提高间接蒸发冷却器换热效 率的方法.对于管式间接目前有管外包覆吸水性材料 和亲水涂层两种方法,但是时间长了,包覆性材料会 发生老化下垂脱离管道壁面而亲水涂层也会失效,造 成布水的不均匀,影响换热效果.热管式间接蒸发冷 却器虽然换热效率高,但是体积大造价高,限制了它 的推广使用.板翅式间接流道较窄,在风沙大的地区 使用流道容易堵塞,降低了换热效率.这些传统间接 蒸发冷却器的使用效果均不理想,其极限温度为二次 空气的湿球温度.目前在实际工程应用中,间接蒸发 冷却器的效率一般只有 70%左右,这使得单独使用间 接蒸发冷却器时,送风温度过高,难以满足送风状态 点的要求实现室内建筑的空气调节.而露点间接蒸发 冷却技术是在原有间接蒸发冷却基础上的一个新发 展,其极限温度可以达到室外空气的露点温度,具有 更大的节能潜力,因此受到国内外学者的高度重视. 露点间接蒸发冷却的驱动势远大于传统间接蒸发冷 却,如图

3 所示,因此换热效率有了很大的改善. Figure

3 the driving force of dew point indirect and traditional indirect 图3露点间接与传统间接蒸发冷却器驱动势 直接蒸发冷却的效率一般在 80%―95%之间,虽 然效率很高,但是单独使用时送风湿度过大,排风处 理不当容易引起人体的不舒适感. 多级蒸发冷却是指直接和间接蒸发冷却的组合, 虽然这种组合方式可以提高机组的制冷效果,但是级 数越多占地空间, 初投资和运行维护费用也随之增加, 同时空气流动阻力也大大增加, 造成送风机能耗过高. 国内外理论和实践也证明了,无论从技术还是经济上 考虑,使用间接―直接的两级蒸发冷却才是最佳的组 合方式.因此笔者综合考虑,提出了露点间接―直接 蒸发冷却空调机组,这种组合方式大大提高了设备的 效率,使能源利用最大化,具有显著的节能前景. 此空调机组主要功能段包括:过滤段、预冷段、 冷却段、直接蒸发段、风机段.其结构示意图如图