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蒸发冷却空调术语的分类原则介绍

时间:2015-12-07 11:39  阅读:

引言

分类是研究和应用的基础,同时也是研究的重要内容。建立科学合理的分类方法,在蒸发冷却空调技术研究和发展中具有重要意义。蒸发冷却空调技术是一项通过制冷剂一水的蒸发来获取冷量的技术,是一种节能、环保、经济的冷却方法,具有较低的冷却设备成本、能克服机械式制冷耗电量过大及用电高峰期电能需求紧张等问题、能减少温室气体和 CFC的排放量的特点,被称为“零费用制冷技术”、“绿色空调”和“仿生空调”川。在环境严重污染、能源紧张、臭氧层破坏的时代大背景下,蒸发冷却空调技术被广泛认为是一种有着广阔应用前景的空调技术,在我国实施节能减排中起着重要的作用 。所以对蒸发冷却空调术语分类是一项重中之重的系统工作,确定蒸发冷却空调术语分类框架,对蒸发冷却空调技术的发展和推广起到了至关重要的作用。在尚无统一标准的前提下,本文对此进行了初步的尝试,意在举一反三,抛砖引玉。

1 蒸发冷却空调术语分类原则

蒸发冷却空调术语的分类框架如图l所示。首先,蒸发冷却有主动式蒸发冷却和被动式蒸发冷却之分。顾名思义,被动式蒸发冷却是通过自然的手段,无需消耗机械能,只需消耗太阳能,达到水分蒸发降温的过程。而主动式蒸发冷却,简而言之,就是通过消耗能量达到降温的目的,即通过一系列的机械设备,如泵、风机等,用来制取冷风和冷水,以满足生产、生活需要。这里用来制备冷风的即是空气侧蒸发冷却,制备低温冷水的即是水侧蒸发冷却。根据直接蒸发冷却和间接蒸发冷却的实验装置,得知直接蒸发冷却和间接蒸发冷却属于主动式蒸发冷却,是蒸发冷却的两个不同方面,而复合式蒸发冷却则是由直接蒸发冷却和间接蒸发冷却不同的功能段组成。其次,是蒸发冷却其它一些方面,包括蒸发冷却气候适应区及室内热舒适性、蒸发冷却 自动控制、蒸发冷却水质处理、以及蒸发冷却与其它技术的结合。最后就是一般术语。下面本文将对各分类内容进行详细的阐述。

蒸发冷却空调术语的分类原则介绍_蒸发冷却空调

2 蒸发冷却空调术语分类内容

2.1一般术语

一般术语是蒸发冷却空调术语中所特有的、一般具有特定含义的一类术语。此类术语包括:蒸发冷却、蒸发冷却空调、蒸发冷却空调技术、直接蒸发冷却、间接蒸发冷却、蒸发冷却效率、高压喷雾蒸发冷却、高压微雾蒸发冷却、空气侧蒸发冷却、水侧蒸发冷却、喷淋式蒸发冷却和滴水填料式蒸发冷却等。

2.2直接蒸发冷却

蒸发冷却空调技术的产生,首先是以直接蒸发冷却技术为基础的。利用循环水直接冷却送风空气的叫直接蒸发冷却。对于直接蒸发冷却,虽然空气的温度会有所下降,但其湿球温度在冷却前后却是相同的,换言之,相对湿度有所增加。直接蒸发冷却分为两大类:一类是滴水填料式直接蒸发冷却,即水箱中的水通过循环水泵送至填料顶部的布水系统,均匀喷淋在填料表面上,实现空气与水的热湿交换;另一类是喷淋式直接蒸发冷却,即在喷水室中,通过喷嘴将不同温度的水喷成雾滴,直接与空气进行接触,可实现多种空气热湿处理过程。

类术语包括填料、填料的阻力、填料的吸湿性能、填料的防腐性能、蒸发式冷气机(即环保空调)、喷水室、喷嘴、高压喷雾蒸发冷却 、高压微雾蒸发冷却、水气比、最佳淋水密度、淋水量、过滤效率、挡水板和除水器等。

2.3间接蒸发冷却

间接蒸发冷却是在直接蒸发冷却基础上发展起来的。直接蒸发冷却和间接蒸发冷却是水与空气之间热湿交换而实现蒸发冷却的两种形式。直接蒸发冷却实现的空气处理过程为等焓加湿,即在降温的同时,对室外空气进行了加湿,因此无法满足同时降温和减湿的要求,且其对空气降温程度有限,仅为室外湿球温度,从而无法满足在任意室外条件下的应用推广。所以除了冷却塔、绝热加湿等设备外,直接蒸发冷却在空调中的应用是有限的 。进而,出现了间接蒸发冷却技术,弥补了其不足。

间接蒸发冷却,其实质还是直接蒸发冷却,核心部件是空气一空气换热器。换热器有两个互不相通的空气通道。被冷却的一次空气通过的是干通道(干侧),而循环水和二次空气接触发生蒸发冷却的是湿通道 (湿侧) 。其中一次空气和二次空气被换热元件隔开,在二次空气侧通过喷淋循环水在换热壁面形成一层水膜,二次空气和水直接接触进行热湿交换,水膜的温度维持在二次空气的湿球温度,一次空气通过换热元件、水膜将热量传递给二次空气,实现降温的目的,但湿度保持不变。从而克服了直接蒸发冷却的缺点,而且送风温度可以更低。

间接蒸发冷却器按内部结构分为板翅式间接蒸发冷却器、管式间接蒸发冷却器、热管式间接蒸发冷却器、露点式间接蒸发冷却器以及介于直接蒸发冷却器与间接蒸发冷却器中间的半间接式蒸发冷却器等 。

此类术语包括一次空气、二次空气、一次风机、二次风机、湿通道、干通道、二次空气与一次空气之比、一次空气与二次空气之比、间接蒸发冷却器、析湿系数、全热交换效率、湿球效率 、露点效率、热湿交换效率和风侧效率等。

2.4复合式蒸发冷却

传统空调系统按空气处理设备的集中程度分为:集中式空调系统和半集中式空调系统等,此分类同样适用于复合式蒸发冷却空调系统,因此复合式蒸发冷却空调系统也可以分为集中式蒸发冷却空调系统 (多级蒸发冷却空调系统)和半集中式蒸发冷却空调系统。

与传统的集中式空调系统 (多级蒸发冷却空调系统)最大的不同是:首先,集中式蒸发冷却空调系统增加了间接蒸发冷却器(段)和直接蒸发冷却器(段),其中间接蒸发冷却器(段)的级数根据不同的地点、使用要求等情况而定;其次,传统的集中式空调系统多采用混合式系统,而集中式蒸发冷却空调系统多采用全新风直流式空调系统。主要分为:一级蒸发冷却空调机

组、二级蒸发冷却空调机组、三级蒸发冷却空调机组和四级蒸发冷却空调机组。

半集中式蒸发冷却空调系统分为蒸发冷却新风机组、蒸发式冷水机组及冷却塔以及半集中式蒸发冷却空调系统末端装置等。其中,蒸发冷却新风机组包括一级(直接)蒸发冷却新风机组、二级(间接 +直接)蒸发冷却新风机组、三级(二级间接 +一级直接)蒸发冷却新风机组等。

蒸发式冷水机组包括:热管冷回收型蒸发冷却式高温冷水机组、蒸发式冷凝/冷却空调冷水机组、蒸发冷却加机械制冷高温冷水机组类术语及蒸发式冷风(水)复合型空调机组等。

半集中式蒸发冷却空调系统显热末端装置包括干式风机盘管及辐射末端等,如干式风机盘管、仿吊扇式干式风机盘管、地埋管式辐射末端、金属平顶辐射末端和毛细管型辐射末端等术语。

2.5水侧蒸发冷却

通过蒸发冷却获得低温的冷水,解决了常规蒸发冷却冷风技术风道占空间大、风机电耗高等问题。由于均采用冷风作为载冷介质,使得空气调节区的室内负荷全部由经过冷却处理的空气来处理,这就要求蒸发冷却技术的系统必须为全空气式空调系统,这就对建筑物空间提出了很大的要求,使得蒸发冷却技术仅能在大空间公共建筑中使用,如商场、影剧院、体育馆等,无法大范围推广蒸发冷却技术。

从载冷介质出发,冷风和冷水相比,以冷水为载冷介质时,输送相同冷量,冷水系统的输配系统电耗约是冷风系统的 1/4~1/10 。且因为冷水系统具有各空气调节区单独调节的特性,比冷风系统节省空间,在宾馆客房、办公室等建筑中被大量采用。

此类术语包括直接蒸发冷水机组、间接蒸发冷水机组、空调用冷却塔、蒸发冷却式冷水机组、蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水机组、水侧效率和淋水密度 等。

2.6被动式蒸发冷却

如今,各种环保节能的政策及措施都已成为我们耳熟能详的文明生活发展趋势,它已被赋予了新的含义——能量的有效利用。随着人们对生活标准、工作环境要求的提高和空调技术的迅猛发展,空调能耗也以惊 人的速度在增加。考虑到太阳能是一种可再生、无污染 的能源,而蒸发冷却具有节能环保的优势,如果能将节能环保的蒸发冷却与太阳辐射能的收集利用有效地 结合在一起,其结果将会不言而喻。实践证明,在提高 围护结构隔热性能可大大减小空调负荷的基础上,配以自然冷却的技术和措施,对许多地区是非常有效的。 这些技术和措施一般被称为被动冷却和混合冷却” 。理论上,以降低建筑物围护结构外表面温度为目的的 利用太阳能被动蒸发冷却问题,按蒸发机理可分为两 类:一类是自由水面的蒸发冷却问题,这类问题包括蓄水屋面、蓄水漂浮物、浅层蓄水、流动水膜及复杂的喷雾措施等;另一类则是多孔材料蓄水蒸发冷却问题(如环保空调中所用的湿帘) 。虽然目前利用太阳能的被动蒸发冷却还不能完全替代机械制冷,但是相信如果能将两者结合利用将会大大降低建筑物能耗,节约能源,是符合可持续发展理论的。

此类术语包括多孔材料、调湿材料、建筑淋水被动蒸发冷却、建筑蓄水被动蒸发冷却、贴附蓄水材料的蒸发冷却、多孔调湿材料被动蒸发冷却和被动蒸发冷却墙等。

2.7蒸发冷却气候适应区及室内热舒适性

我国幅员辽阔,地貌复杂多样,南北气候差异很大,受海上风及地理位置等因素的影响,形成湿热、温湿、干旱及半干旱等多样气候条件 ,而蒸发冷却空调是一种“气象空调”,与气候紧密相连,气候条件是影响 蒸发冷却空调使用效果的因素之一,不同的气候条件以及蒸发冷却空调技术自身的特点,决定了蒸发冷却空调在不同的地区有不同的适用性。因此,划分蒸发冷却气候适应区,对于推进蒸发冷却空调在我国部分替代传统机械制冷空调的进程、选择蒸发冷却空调方式以达到节能的目的均有重要的参考价值,同时对降低建筑能耗、缓解电力压力和臭氧层空洞以及温室效应等都具有十分重要的意义 。

热舒适性是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标。就我国而言,不同地区所采用的标准也有所不同,尤其是纬度有一定差异的地方。而空气调节的主要任务是实现空气的温度以满足人体对热舒适性的要求。因此研究蒸发冷却空调对人体热舒适性的影响因素,以及各地区结合气侯眭、种族特性、生活习惯、身体素质等,对舒适性指标进行各自的修正和改进,得出适合本地区的舒适性指标,对蒸发冷却空调技术的推广应用起到十分重要的作用。

此类术语包括干燥地区、中等湿度地区、高湿度地区、干球温度、湿球温度、相对湿度和露点温度等。

2.8蒸发冷却自动控制

随着国内外对蒸发冷却空调技术日益重视,蒸发冷却空调的应用越来越广泛。由于蒸发冷却受室外气象条件变化影响很大,所以为了适应室外气象条件变化,直接蒸发冷却与间接蒸发冷却等功能段频繁切换,可以灵活自由组合,得到不同的效果,适应各种场合的需求。因此,对蒸发冷却自动控制系统提出了很高的要求,以保证蒸发冷却空调机组稳定地运行,达到节能的效果。此外,从国内外对蒸发冷却的研究来看,虽然在基本理论、实验研究及其应用方面已做了大量工作,但人们对蒸发冷却空调机组和空调系统自动控制方面研究却甚少。因此,有必要将蒸发冷却自动控制类术语单独提出,使之在蒸发冷却空调领域发挥越来越大的

作用。

此类术语包括温度控制器、湿度控制器、可编程控制器、直接数字控制和集散控制系统等。

2.9蒸发冷却水质处理

蒸发冷却是以水作为制冷剂,而直接蒸发冷却水与被处理的空气直接接触。对于所有的由直接蒸发冷却段和问接蒸发冷却段组合而成的蒸发冷却空调系统,其水系统都属于开式系统。因此,若水质较差,蒸发冷却空调在运行过程中会有大量水垢、淤泥、铁锈等腐蚀产物和藻类生物粘泥产生,这些污垢沉积在换热器表面,严重影响蒸发冷却空调的制冷效果和使用寿命。因此,需要在蒸发冷却水系统中定期投加各种水处理药剂,如缓蚀阻垢剂、分散剂、杀菌剂,使水中的结垢性离子稳定在水中,防止结垢、微生物、藻类生成,并起到控制腐蚀、保护蒸发冷却空调机组的作用。蒸发冷却空调水处理对改善蒸发冷却空调制冷效果、节约能源、抑制设备腐蚀、延长机组使用寿命等都具有现实意义和实用价值。所以蒸发冷却空调水系统的水质问题需要引起高度重视。

此类术语包括水垢、污垢、污垢热阻、腐蚀、静电处理法、磁化处理法、高频电子法、药剂法、臭氧法和光催化法等。

2.1 0蒸发冷却与其它技术的结合

蒸发冷却空调技术是一种节能、环保、经济的冷却方式。但也存在着不足之处,如温降有限、缺乏除湿功能等。目前,蒸发冷却空调在我国西北地区得到了广泛的应用,但在湿球温度较高的中等湿度或高湿度地区却难以推广使用,是因为:1)系统温降范围有限,且都不具备除湿功能,无法达到室内环境舒适性要求;2)蒸发冷却空调设备体积大,机组占地面积大,尤其是多级蒸发冷却空调系统的机组占据较大的空间,因此,蒸发冷却空调技术也不是尽善尽美的同,只有将蒸发冷却空调技术与其它技术相结合,取长补短,才能真正发挥蒸发冷却空调技术的优势;3)水质污染问题,蒸发冷却空调系统在运行过程中,蒸发表面都是湿润的,是细菌的滋长源,降低了蒸发冷却空调工作效率,不可避免地影响蒸发冷却空调的推广、使用。因此,将蒸发冷却空调技术与纳米光催化技术或负离子等净化技术相结合,很好地改善了室内空气品质。此外,将蒸发冷却空调技术与现有的辐射供冷(暖)技术、自然通风技术、置换通风技术、工位一环境送风技术、蓄冷技术及太阳能利用等相结合同,使之在节能、环保等方面发挥其重要的作用。

所以此部分的术语也是蒸发冷却空调术语里重要的一部分,对探索蒸发冷却空调系统的特殊形式,进行深入研究蒸发冷却关键技术,具有重要意义。此类术语包括集中式蒸发冷却与机械制冷复合空调系统、半集中式蒸发冷却与机械制冷复合空调系统、双系统式蒸发冷却与机械制冷复合空调系统、转轮式除湿空调系统和溶液除湿蒸发冷却系统等。

结语

本文所述仅仅是蒸发冷却空调术语整体框架的分类,在没有任何标准的前提下,本文进行了初步的尝试,将蒸发冷却空调术语分为10部分,希望能对蒸发冷却空调术语标准化工作起到很好的引导作用。也希望更多的致力于蒸发冷却空调研究的工作者,可以投入更多的精力去关注蒸发冷却空调术语标准化问题从而引导蒸发冷却空调产品更好、更健康的发展。

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