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关于风冷式冷水机组冷凝器喷雾节能分析

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发表于 2018-9-2 13:17:30 |显示全部楼层
  风冷式冷水机组的冷凝器采用空冷冷凝器,机组使用方便,大大节约用水,机组放在建筑物顶层或者室外平台即可工作。也节省了冷却水系统的投资,节省了建筑物内的有用空间。但是,风冷式冷水机组由于空气的比热容小,传热性能差,它的表面传热系数只有水的1/50~1/100,在夏季,当室外气温较高,机组冷凝温度高,制冷量会下降,耗功量增加。机组的COP较低。蒸发冷却式机组的冷凝器是蒸发式冷凝器,其特点是利用水的蒸发带走气态制冷剂在冷凝器中放出的热量,所以机组的COP大于风冷式。
  由于风冷式冷水机组放置于室外,有较多灰尘,并由于运行年数原因,翅片已经有较多片腐蚀或损毁。想对其进行节能改造,如果改成水冷式冷冻机组,将投资太大,后来考虑在现有的基础上设计方案,提高风冷式冷水机组的制冷效率。在进行技术分析和评估后,决定对机组的风冷冷凝器增加喷雾系统,利用雾状的水珠喷在冷凝器翅片上,利用水的蒸发降低翅片的温度,也就是增加冷凝器的传热系数,利用风冷和蒸发双重效果来带走气态制冷剂在冷凝器中放出的热量,还能对翅片有清洗作用。
  空调喷雾节能技术是在室外机(风冷式冷水机组冷凝器)进风侧安装自动水喷雾装置,水雾的蒸发会带走大量的热量,因此降低了室外机进风侧空气温度,增强了热交换能力,使进冷凝器铜管内的制冷剂蒸汽加速转化为液体,达到节能的效果。
  空调喷雾节能装置使用的喷雾头能生成几千分之一滴的小水雾,这样一滴水的接触面积就能增加数十倍,蒸发速度加快,因而雾化后的一滴水比雾化前的热交换能力增加数十倍。
  风冷式冷水机组冷凝器进风侧20%~30%的水雾在空气中快速蒸发成水蒸汽,可使周围空气温度下降1~5℃,特别是在夏季温度较高的环境下,降温效果更加明显。此外,剩余70%~80%的水雾在风扇的作用下被吸入冷凝器时,首先遇到高温的铝翅片,迅速蒸发并将部分热最带走,促使铜管内气体制冷剂加速液化,减轻管道内压力,减少压缩机运行电流,冷却效果明显提高。
  工程在深圳,由于机组放置于室外,并靠近交通繁忙的主要干道,灰尘量大。在以前的运行中,风冷式冷水机组冷凝器翅片通常为灰尘所覆盖,这也是机组效率低的一个因素。由于灰尘原因,喷淋后的水将成污水,如果要回收利用,必须还要增加过滤系统和回收用的管道和水泵,增加初投资和运行投资。考虑到成本问题,我们设计为不必回收,并控制用水量,用最低的水量来达到好的效果。
  为了控制水量,就必不可以用喷淋的方法。我设计为将水细化,出水成细小的水珠,达到雾状,但不是真正的雾。提高效果和保证冷凝器各处喷水量平均,我们找到类似高压喷雾的喷嘴,选择空心锥形喷雾效果的喷嘴。选择锥形的原因是考虑到水在喷到翅片上后喷溅和自行流动,水可以覆盖到中间的面积。单个喷嘴在压力保持在1bar时,距离平面200mm喷到平面上可以覆盖直径650mm,出水量为0.23l/min.
  如果直接用自来水,运行一段时间后,可能在翅片上结垢,反而降低效率。所以我们需要选择用软水。设立了一个一套软水系统和软水储水箱,供应软水。喷嘴是高压喷雾喷嘴,出水口直径非常小,所以,一定要用干净的水才能使喷嘴不堵塞。软水需要做过滤,我们选用了棉质水过滤器。另外考虑情节性,在过滤器后的管道材料,选择了UPVC管。在安装UPVC管道的时候,考虑其暴露室外的热膨胀,管道要做弯头承受热膨胀,另外管道吊码或托架布置相对密一些。
  为了保证出水量和喷雾效果,必须控制出水压力在设定的压力。我们在使用了定压水泵系统。用水压力设定来控制水泵的启停,用密闭储水罐来使水压保证一个定值。
  这套系统特别针对夏季室外空气温度高的时候,冬季可以不用进行喷雾。在机组附近设置温度传感器,监控室外温度。设定低于20度时,停止运行喷雾系统。设立连锁控制,哪台冷凝器运行,对哪台冷凝器实行喷水雾。以控制水量,不造成不必要的浪费。将供水支管按照冷凝器台数对应设置,每个供水支管上安装电磁阀,进行连锁控制。
  由于风冷式冷水机组冷凝器是放置在钢结构平台上,所以有条件对喷雾系统进行接水。在机组下方做一个PVC制作的水盘,将流下的水接住,统一排到雨水管道中。
  空调系统耗电占建筑耗电很大比重,而空调系统所消耗的能量大部分是在冷热源中消耗的。所以合理的选择冷热源系统至关重要。而对于已有的系统,可以考虑节能改造,降低其能耗。
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