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1、精选优质文档-倾情为你奉上直接蒸发冷却空调在我国非干燥地区应用分析-大空间厂房、高温车间的通风降温应用强天伟1，沈恒根1 ，冯健民2，梁仁健2 （1.东华大学环境科学与工程学院，上海，；2.东莞科达机电设备有限公司，东莞，）摘要：本文介绍了蒸发冷却空调在非干燥地区的应用分析。以在东莞市为例，直接蒸发冷却空调被用于大空间厂房、高温车间的通风和降温，虽然处理后的空气湿度高达80%。作者讨论了空气湿度对温差的影响，并分析了蒸发冷却空调的通风降温效果。关键词： 直接蒸发冷却（DEC, direct evaporative cooling），间接蒸发冷却过程（IEC, indirect evaporat
2、ive cooling），非干燥地区，通风降温1. 前言我国幅员辽阔，气候多样.西北大部分地区及华北的内蒙、西南云贵分地区，西藏部分地区甚至黑龙江省少数地区都处在干旱、半干旱地区.这些干旱、半干旱地区的气象条件有其显著的特点，即气候干燥，夏季室外空调计算湿球温度较低(一般低于22)；昼夜温差大，每日早晚与中午气温(干球温度)相差较大；冬季室外干球温度较低，多为干冷气候(若只对室内供热，室内空气相对湿度一般低于20%)；室外风沙较大，空气中灰尘多。这些独特的地理条件推荐采用等焓降温加湿的空气处理方案，而这正是蒸发冷却空调器中发生的过程，蒸发冷却正是利用自然条件中空气的干、湿球温差来取得冷量的，室
3、外空气愈干燥，温度愈高(这种场合的干湿球温差很大)，其降温效果也愈好，在亚洲尤其是中国的中西部干燥和比较千燥的地域很宽广，说明可以应用蒸发冷却供冷的潜力很大。东部地域气候比较潮湿，虽然应用有些局限;但是在通风降温或者空调工程中，作为新风预冷的措施也是可以考虑的。12. 蒸发冷却在我国各区域的适用性分析2.1 气象分区以室内状态参数tn为基准点，将室外空气状态参数在焓湿图上划分为四个区域，见图1，从焓湿图的划分中，可以明显地得到各区的特点：区 空气湿球湿度和含湿量都低于室内设计值，因此，此区域内可以使用DEC或IEC+DEC。详见图2，图3。 区 空气的湿球温度高于室内设计值，但是含湿量低于室内
4、设计值，这表明可以使用DEC+IEC技术。图1 四区模型区 其湿球温度低于室内设计值，含湿量高于室内设计值，只可以采用DEC技术，对于有减湿要求的空调工程而言，蒸发冷却不适用。区 其湿球温度和含湿量两者均高于室内设计值，蒸发冷却技术不适用，但可以考虑将空气进行去湿干燥后再采用相应的蒸发冷却技术。其空气处理过程详见图4。2.2 我国城市四区的归类 2 对我国百余城市室外气象参数进行分析，根据当地大气压的焓湿图确定城市所在区域。区城市：内蒙古锡林浩特；新疆喀什、乌鲁木齐、克拉玛依、哈密、塔城、；青海西宁、格尔木；甘肃山丹；四川甘孜；黑龙江海拉尔、博克图；西藏拉萨、日喀则。图3 间接+直接蒸发冷却过
5、程（IEC+DEC）图2 直接蒸发冷却过程（DEC）图2、3中W为室外的空气状态点，N为室内的空气状态点，O为送风状态点，为热湿比， hw为室外空气状态点W对应的焓，tsw为室外空气状态W对应的湿球温度，W为经过间接蒸发冷却处理后的空气状态点，tsw 为空气状态W对应的湿球温度，hw为空气状态点W对应的焓。区城市：内蒙古的呼和浩特；陕西的榆林、延安；宁夏的银川、盐池；甘肃的敦煌、酒泉、兰州、平凉、天水；新疆的伊宁、库尔勒、石河子。区城市：黑龙江的嫩江、海伦、齐齐哈尔、哈尔滨、牡丹江，吉林省，辽宁省，河北省，山西省，陕西省（除榆林），山东省，江苏省，安徽省，浙江省，江西省，福建省，河南省，湖北省
6、，湖南省，广西，广东，四川（除甘孜），贵州，云南。通常认为此区即是我国非干燥地区。图4 除湿+间接+直接蒸发冷却过程注：以上所选的区域城市均为采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）中的室外气象参数。图4显示了将空气进行去湿干燥后再采用相应的蒸发冷却技术中W为室外的空气状态点，N为室内的空气状态点，O为送风状态点，为热湿比， W为经除湿处理后的空气状态点，W”为经间接蒸发冷却处理后的空气状态点，tsw” 为空气状态W”对应的湿球温度，hw”为空气状态点W”对应的焓。3. 直接蒸发冷却空调结构图5 直接蒸发冷却空调机单元式直接蒸发冷却空调机通常是由填料、风机、水泵、集水箱及供水系统组成。它
7、被制成一个完整的单元，填料带有金属外框，可以方便的取出检修和清理。集水箱可从机组下部灵活的取出，以便清理积垢。风机一般采用前向叶型离心式风机，电机采用防水型全封闭或半封闭式电机。这些单元式空调机通常安装于室外或屋顶，室外全新风经过空调机冷却后由风道送入室内。见图53。这种类型蒸发冷却器的填料是多孔渗水填料，水从填料上部向上喷到一个更上方的半圆形管子内壁（呈拱形），通过半圆形管子内壁水流被均匀的洒到填料顶上的分水板上，然后再通过分水板在重力作用下湿润填料，并流到填料下面的水池中，循环水泵不断地将池中的水通过布水管送到填料上端。由于水分不断地蒸发掉，需在水池中安装浮球阀，当水位低于设置位置时浮球阀
8、打开进行补水。直接蒸发冷却的物理过程如图6所示：室外空气在风机的作用下流过被水淋湿的填料而被冷却，空气的干球温度降低而湿球温度保持不变，蒸发冷却器通过液态水汽化吸收汽化潜热来降低干空气温度。4,5直接蒸发冷却的效率为 1=(tgw-tgo)/(tgw-tsw)，tgw室外空气的干球温度，；tsw室外空气的湿球温度，；tgo直接蒸发冷却后空气的干球温度，。图6 直接蒸发冷却过程4. 蒸发冷却技术在非干燥地区应用本文所指的非干燥地区即是区中所包含的城市。对于区城市中蒸发冷却技术的应用，专家认为如果采用直接蒸发冷却过程（DEC），可对空气降温加湿，但湿度的增加抵消了温降带来的效果，所以应该采用不增加
9、含湿量的间接蒸发冷却（IEC）降低空气温度，结果可能达不到空调要求的送风状态但比使用DEC效果好。此外，在非干燥地区，由于夏季室外空气含湿量过大，即使使用IEC+DEC技术也无法得到满意的送风状态，但是若将室外空气用除湿剂经吸收或吸附除湿处理成干燥空气，这样就同干燥地区一样可以使用IEC+DEC技术以得到要求的送风状态，即除湿冷却。最后，在非干燥地区还可用IEC对空调新风进行预冷，使用DEC扩大换热器两侧的传热温差，改善换热器的性能。总之，国内大多专家学者都认为DEC不适合在非干燥地区地区使用，即使要使用也必须先对室外空气进行除湿处理。这样不但增加投资成本也增加了设备复杂程度，因此蒸发冷却技术
10、（IEC、DEC）在非干燥地区很少得到应用。5. 直接蒸发冷却空调机在非干燥地区应用尽管国内专家学者大都认为要将空气进行去湿干燥后再采用相应的蒸发冷却技术。但是自从2002年开始东莞科达机电设备有限公司生产的科瑞来直接蒸发冷却空调机在广东地区得到广泛应用，而且在使用中没有对空气进行去湿干燥处理，而是直接使用。由于其产品销量逐年快速增长，目前已远销马来西亚，这样一个和理论分析相违背的现象引起我们的兴趣和关注，通过调研发现目前该空调机主要应用于大空间工业厂房的通风降温，如电子包装车间、喷油车间、注塑厂、超市、食堂、牛仔裤厂等场所。其目的是在炎热夏季用低成本的设备改善工人的工作空间。理论分析我们知道
11、，直接蒸发冷却空调的降温能力在非干燥干旱地区受室外空气状态限制，而且直接蒸发冷却设备运行后，室内湿度往往高达80%以上，这样的结果远远达不到空调规范所要求的温度湿度要求，但是通过在广东东莞市实际应用该蒸发冷却空调机的厂房亲自体验后，感觉它明显改善了室内操作环境。这样它可能不能被准确的称为空调（湿度大），但应当可以称之为节能的通风降温设备。其优点是，使用直接蒸发冷却空调的生产厂房大门和窗户全部打开，采用全新风系统，使得厂房内一直保持正压，室外新风不断将室内污浊、有污染的气体由门窗排出去，有力得改善了室内卫生状况，这一优点是传统机械制冷无法比拟的。尤其是SARS疫情爆发后空调系统的安全性问题更加引
12、起暖通界人士和卫生部的关注，而直接蒸发冷却式空调以水作为制冷剂，不使用CFCs，所以这种健康环保节能设备的应用前景的确值得暖通界人士关注。6 设备应用分析为了解直接蒸发冷却设备的实际运行效果，以东莞科达机电设备有限公司提供的科瑞来蒸发冷却空调机（18000m3/h）为研究对象，对其在广东东莞使用状况做了具体测试，以得到准确的数据进行分析研究。6.1 蒸发冷却设备进出风相对湿度比较表1室外参数（参照广州地区） 干球温度湿球温度相对湿度%室外风速m/s大气压kPa空调 通风夏季33.53127.71.8100.45冬季5132.4101.95图7 进风相对湿度 图8 出风相对湿度 图7显示，在所选
13、的23个测试日期中，4、6月份平均湿度约为60%，8月份约为80%，9月份降到约60%，10月份又降到38%左右。图8显示在不同月份使用蒸发冷却空调机时，室外空气被处理后的相对湿度在4、6、8、9月份平均约90%，而10月份则降到78%左右。可见该地区平时相对湿度较高，使用蒸发冷却设备后的空气相对湿度更高。6.2 蒸发冷却设备进出风干球温度比较由图9，10所示，使用蒸发冷却设备后出风干球温度在不同季节均有下降。以中午数据为例，经蒸发冷却设备处理后的空气温度变化在19-28.5之间，最高温降9.5（相对湿度42.45%），最低温降1.7（相对湿度82.5%）。尤其是在10月份，室外相对湿度较低，
14、在35%44%之间变化，此时温降平均在7.3，效果非常好。可以看出室外空气相对湿度的高低对温降程度影响显著。图9 进风干球温度图10 出风干球温度6.3 相对湿度的影响图11相对湿度对冷却效率的影响图12 相对湿度和空气温降的关系同样以中午的数据为例分析相对湿度的影响。由图11可以看出，相对湿度对蒸发冷却设备冷却效率影响不大，和理论分析一致，即设备效率主要由填料本身性能决定。图12显示随着室外空气相对湿度的增加，经蒸发冷却设备处理后的空气温度降明显下降。这是由于空气相对湿度大时，干湿球温度差减少，而设备效率不变，所以进出风温度降相应的也减少。7 结论 在大空间工业厂房、高温车间中的通风降温通常
15、采用天窗、换气扇、气楼、排气风帽等措施，其降温只能接近室外温度。如果采用压缩式制冷空调系统，则不但初投资和运行费用高，而且室内空气品质下降，对于会产生有害气体的车间还不能采用。直接蒸发冷却空调在东莞地区使用，缺点是室内湿度大，相对湿度大于80%，达不到空调设计的标准。但是它在南方地区大空间工业厂房、高温车间中使用，能有效排除车间有害气体，增加通风换气量同时根据室外空气状况不同程度地降低车间内部温度，有效地改善工人操作环境，并且节能节电，使得初投资和运行运行费用大幅下降。所以直接蒸发冷却空调应用于大空间厂房、高温车间进行通风降温有着广阔的应用前景。参考文献1黄翔，刘鸣，于向阳我国新疆地区蒸发冷却
16、技术应用现状分析制冷与空调2001(1):33-38 2 颜苏芊，黄翔，文力等蒸发冷却技术在我国各区域适用性分析西安工程科技学院2003(2):1-73 Dr. John R. WattEvaporative air conditioning handbookSecond Edition, New York: Chapman & Hall, 19864武俊梅，黄翔，殷清海等直接蒸发冷却空调机性能研究建筑热能通风空调,2000,19(4):12-145陈沛霖蒸发冷却在空调中的应用西安制冷1999(1):1-9 Practical analysis of direct evaporative co
17、oling Air conditioning in moderate and humid area of ChinaQIANG Tian-wei1, SHEN Heng-gen1, FENG Jian-min2, LIANG Ren-jian21.College of Environmental Science & Engineering, Donghua University, Shanghai, 2.Dongguan Keda Engineering CO., LTD., Dongguan, AbstractThis paper presents that the practical an
18、alysis of direct evaporative cooling Air conditioning in moderate and humid area of China. Taking example for the Dongguan city, evaporative cooling air conditioning can be used for ventilating and cooling in big and high temperature workshop, though the humidity of handled air is high up to 80%. Th
19、e author discusses the influence of humidity toward difference in temperature and analyses the effect of the ventilating and cooling of evaporative cooling air conditioning.Keywordsdirect evaporative cooling（DEC）, indirect evaporative cooling（IEC），moderate and humid area, ventilating and cooling专心-专注-专业