宋祥龍，陳一強，黃亞川，王一飛，黃 翔，劉移山

(1.西安航空學(xué)院 能源與建筑學(xué)院，西安710077；2.西安工程大學(xué) 城市規(guī)劃與市政工程學(xué)院，西安710048；3.上海恒愛節(jié)能環(huán)保科技有限公司，上海200000)

0 前言

蒸發(fā)式冷氣機(jī)作為直接蒸發(fā)冷卻的降溫凈化設(shè)備，憑借其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、布置靈活、安裝便捷等優(yōu)勢，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及家庭等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著良好的節(jié)能、健康、綠色、低碳的作用[1]。然而伴隨著用戶群體的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的蒸發(fā)式冷氣機(jī)由于其溫降有限，在一些場所已經(jīng)難以滿足用戶要求，因此限制了其在更大范圍內(nèi)的推廣使用。傳統(tǒng)的單級、多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組，可以實現(xiàn)間接蒸發(fā)冷卻、直接蒸發(fā)冷卻等多種空氣處理過程，出風(fēng)溫度可接近室外空氣的露點溫度，但由于機(jī)組占地面積較大、難以靈活布置，傳統(tǒng)蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組在民用及公共建筑、工業(yè)車間等場合的應(yīng)用受到一定空間限制[2-4]。因此，針對現(xiàn)有蒸發(fā)冷卻空調(diào)的應(yīng)用現(xiàn)狀，模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)應(yīng)運而生。該空調(diào)機(jī)組既能對空氣進(jìn)行多級蒸發(fā)冷卻處理，同時結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可靈活布置。

1 模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)概況

模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)共包括三個模塊：管式間接+直接蒸發(fā)冷卻模塊A、直接蒸發(fā)冷卻模塊B、風(fēng)機(jī)箱模塊C，三個模塊可實現(xiàn)不同組合。各個模塊的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1-二次排風(fēng)機(jī) 2-擋水板a 3-管式間接蒸發(fā)冷卻器 4-循環(huán)水箱a 5-單板式直接蒸發(fā)冷卻填料

模塊A包括管式間接蒸發(fā)冷器與單板式直接蒸發(fā)冷卻填料，模塊B包括六棱體式直接蒸發(fā)冷卻填料以及送風(fēng)機(jī)，模塊C為風(fēng)機(jī)箱，A、B、C三種模塊間不同的組合形式，可以實現(xiàn)多種空氣處理過程。

與傳統(tǒng)橢圓管式間接蒸發(fā)冷卻器相比，該模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)的管式間接蒸發(fā)冷卻器采用圓管、小管徑，并增加換熱管數(shù)，因此，其間接蒸發(fā)冷卻器的換熱面積增大，相同處理風(fēng)量下的設(shè)備體積減小，便于運輸與靈活安裝[5]。同時，該管式間接蒸發(fā)冷卻器與傳統(tǒng)熱管式、轉(zhuǎn)輪式、露點式間接蒸發(fā)冷卻器相比，在相同的風(fēng)量工況下，阻力并無明顯增大[6-7]。經(jīng)測量，處理風(fēng)量均為2000m3/h時，管式間接蒸發(fā)冷卻器與傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備阻力對比如圖2所示。

該模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)，其直接蒸發(fā)冷卻模塊B中的填料布置采用六棱體式布置，與傳統(tǒng)蒸發(fā)式冷氣機(jī)的四面進(jìn)風(fēng)相比，六面進(jìn)風(fēng)使空氣流經(jīng)填料時氣流分布更加均勻，提高填料的使用效率以及直接蒸發(fā)冷卻效率。

模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)實物如圖3所示。

2 模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)運行模式分析

根據(jù)室外氣象參數(shù)變化以及空調(diào)房間不同的送風(fēng)狀態(tài)點要求，該模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)具有不同的模塊組合形式：

2.1 模塊B單獨運行

對于舒適性空調(diào)的過渡季節(jié)，以及空氣溫濕度要求不高的部分工業(yè)車間，可采用單獨運行模塊B進(jìn)行直接蒸發(fā)冷卻的送風(fēng)模式，在保證空調(diào)區(qū)域溫濕度要求的前提下，可不開啟模塊A的水泵及二次風(fēng)機(jī)，與傳統(tǒng)蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組全年全動力開啟相比，減少動力設(shè)備開啟，降低電耗。

2.2 模塊A+模塊B

當(dāng)一級直接蒸發(fā)冷卻已無法滿足送風(fēng)要求，如夏季或室外空氣相對濕度較大時，應(yīng)采取模塊A+模塊B的組合形式，進(jìn)行間接+直接兩級蒸發(fā)冷卻處理來增大空氣處理溫降，將送風(fēng)溫度處理到室外空氣的亞濕球溫度，從而滿足送風(fēng)參數(shù)要求。與此同時，該種組合形式還可以通過控制模塊A的啟停，實現(xiàn)間接+直接兩級蒸發(fā)冷卻與一級直接蒸發(fā)冷卻兩種空氣處理模式間的切換，從而根據(jù)室外空氣參數(shù)的變化進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)。

2.3 模塊A+模塊C

對于高濕度地區(qū)以及空氣濕度較大的部分工業(yè)車間，在過渡季節(jié)以及夏季，僅單獨進(jìn)行直接蒸發(fā)冷卻均無法滿足送風(fēng)要求，此時應(yīng)采用管式間接+直接蒸發(fā)冷卻模塊A，并連接風(fēng)機(jī)箱模塊C或并入帶有動力設(shè)備的風(fēng)管系統(tǒng)的組合形式，全年進(jìn)行間接+直接兩級蒸發(fā)冷卻。

該模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)不同組合形式的適用工況及空氣處理焓濕圖，如表1所示。

表1 不同組合形式的使用工況及空氣處理過程

*注：W-室外狀態(tài)點；N-室內(nèi)狀態(tài)點；O-送風(fēng)狀態(tài)點；M-模塊A出風(fēng)狀態(tài)點；△t-空氣處理溫降；ε-熱濕比線

3 結(jié)語

模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)的設(shè)計要點：管式間接蒸發(fā)冷卻器的換熱管采用小管徑、圓管，并增加換熱管數(shù)量提高換熱面積，從而減小換熱器體積，便于運輸與靈活安裝；直接蒸發(fā)冷卻填料采用六棱體式布置，使填料斷面上的進(jìn)風(fēng)更加均勻，提高填料使用效率與直接蒸發(fā)冷卻效率。該模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)可根據(jù)使用地區(qū)不同、空調(diào)區(qū)域性質(zhì)不同以及季節(jié)的不同來進(jìn)行不同模塊的靈活組合，在滿足送風(fēng)區(qū)參數(shù)要求的前提下，達(dá)到最優(yōu)的運行方案，節(jié)省運行能耗，解決了傳統(tǒng)蒸發(fā)式冷氣機(jī)空氣處理溫降小以及蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組體積龐大，處理工藝難以靈活調(diào)節(jié)的不足[8]。

在環(huán)境與能源持續(xù)熱點以及國家節(jié)能減排政策的推動下，模塊化管式間接與直接蒸發(fā)式冷氣機(jī)，系針對傳統(tǒng)蒸發(fā)式冷氣機(jī)以及蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組所存在的不足提出的蒸發(fā)冷卻模塊化組合運行方案，通過合理的組合方式達(dá)到最低的運行能耗，值得推廣與應(yīng)用。