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摘要:空调系统作为提升住户生活质量的重要设施,现如今已趋于节能化方向发展。在此之上,文章所设计的间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统可满足新时代节能环保需求,通过合理建立数学模型、精准分析系统性能、科学计算能源损耗等策略,以此强化系统运行效果,确保空调系统拥有良好的发展前景。
关键词:间接蒸发冷却;喷射制冷;一次回风空调系统
前言:间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统从节能性方面,照比以往可节省59.3%左右的制冷量,其耗电量也可降低52.7%,这表明该系统的研发与应用具有一定现实意义。同时,在系统设计环节,还应在保证住户舒适体验的基础上最大化增强经济性与环保性,进而促使空调系统获得更广泛的应用空间。
一、间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统的运行原理
间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统在实际设计期间,应参照(图一)所示原理图加以设计,保证系统在运行阶段表现出较强的实用性。在正式运行时,当有空气进入到系统中,经由间接蒸发冷却器以及喷射装置,可直接将蒸发水喷射到管壁上,最终可在排风设备的协助下将一次空气转化为二次空气,在逆向流动作用下实现热湿转换,之后间接蒸发冷却器将对空气实施降温处理,最终在能耗较小的发生器中实施循环式制冷操作。相比以往空调系统的制冷步骤,既提高了运行效率,又避免冷冻水的形成造成热能损耗较大。当室外新风流入空调系统中,可与室内空气进行混合交换,然后喷射制冷装置可对其湿度予以控制,使其成为冷却后的空气送入到室内环境中,进而将室内其余空气进行蒸发冷却处理,确保室内二次空气能够充当冷却介质将冷凝后的热量送到户外,实现室内室外空气的循环冷却[1]。
图一 系统设计原理图
二、间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统的设计策略
(一)合理建立数学模型
1.间接蒸发冷却模型
间接蒸发冷却器常见的类型包括管式与板式。前者能够实现水分的均匀分布,水与空气大面积接触,快速蒸发降温,加长自然冷却时间。且所形成的水膜更加稳定,在蒸发冷却过程中,不但引发的流动阻力较小,而且流道相比之下更加宽广,不宜引起系统运行堵塞状况。后者整体换热率偏高,但对于空气流量较大的空间适用性较差。故而文章所研究的间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统采用的应以管式间接蒸发冷却器为主。在建立管式间接蒸发冷却器模型时应考虑到系统本身的换热率与冷却率因素,然后根据模型中的具体数值验证系统性能是否符合运行要求。其中换热率中可通过换热量的计算予以分析。其数值应为间接蒸发冷却过程中一次空气的进出焓值与一次空气风量的乘积。至于冷却率则是二次空气风量与二次空气进出焓值的乘积,之后可按照相关数据构建数学模型判断管式间接蒸发冷却器的空调系统中的用途,从而对空调系统起到补充作用。
2.喷射制冷模型
喷射制冷装置作为空调系统中的重要组成部分。在设计新型空调系统时,应事先设置数学模型,利用模型研究空调系统中喷射制冷装置的实际性能。其中在喷射制冷装置中引射系数是影响空调系统制冷效率的直接因素。对此,设计人员应先行对其喷嘴处进行绝热处理,最终知晓喷射制冷装置在喷射操作中所形成的摩擦损耗。遵照能量守恒定律,喷射制冷装置内部未形成热量损耗。按照此种猜想,可推断出引射系数即为流体流量与工作流体流量的商值,这样可为后续空调系统的运行研究提供重要参考依据,根据引射系数得出喷射制冷装置所需设计的具体数值。
3.系统运行模型
在构建空调系统模型时,应先行将喷射制冷系统认定为稳定状态。间接蒸发制冷属于等压吸热过程,喷射制冷属于等压放热过程,在制冷剂的参与下可对蒸发器与冷凝器中空气的形态加以确定,蒸发器中的为气态,冷凝器中的则为液态,进而在加热处理阶段,可将原有热量转化为空气蒸发所需热量,有效避免出现能量过多损耗现象。同时,由于间接蒸发冷却器遵从着能量守恒定律,这就导致在空气蒸发冷却阶段不会产生较大的热量损失,由此体现出空调系统的节能性。通过分析系统运行模式可总结出系统耗能关系式:
耗能指标=(喷淋水泵功率+送风风机功率+工质泵功率+回排风风机功率)/空调冷负荷
经过上述计算可了解系统实际能耗,确保空调系统在设计时能够有针对性的降低能耗。
(二)精准分析系统性能
1.制冷性
在设计间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统时,还需对其制冷性予以研究。空调作为制冷加热装置,在制冷环节,间接蒸发冷却器中形成的蒸发温度对于系统制冷性有着重要影响。实际操作中,应假设新风量为2000m³,回风量为8000m³。此时20%新风比会对间接冷却蒸发器中输入的空气形态带来干扰,蒸发器的空气温度与新风比之间有着正相关关系,但在制冷剂参与下,蒸发温度会在新风比降低时呈现上升趋势,这是源于蒸发器与制冷剂产生的流体状态不同。在空调系统回风量升高时,间接蒸发冷却器中形成的制冷量会降低。此时应根据新风比的调整达到优化蒸发温度的效果,保障空调系统的制冷性。
2.流体质量
在系统设计期间,还应考虑到新风比与流体质量的关系。新风比与引射流体质量保持着正相关关系,在制冷量降低时,流体质量也会降低,这表明新风比在改变时,也会影响空调系统中喷射制冷装置的制冷效果。同时,新风流体质量与其变化规律相似[2]。
(三)科学计算能源损耗
一次回风空调系统在设计时还需科学计算能源损耗,由此有目的性的采取有效措施增强系统节能性。其中在送风阶段所形成的能耗一般为新风与室内冷负荷的和。而新风冷负荷可按照下述计算式得出具体结果:
Q=Gρ(hw-hn)/3600
其中G与ρ分别表示新风量与空气密度。而hw与hn则代表室内与室外的空气比焓。
经过计算后可知晓送风能耗。
在空调系统中为了达到最佳节能效果,还应对总耗电量进行计算,这样可保证在提供同等制冷量基础上该系统可帮助住户节约一定耗电量。根据相关实验数据可知:基本上在一次回风空调系统中产生的耗电量相比以往常用的直流式空调系统能耗更小。因此,一次回风空调系统的研究成果可增加空调运行的综合效益。
结论:综上所述,间接蒸发冷却-喷射冷却一次回风空调系统作为一种新型空调制冷系统,它能在保障室内空气质量以及适宜温度的前提下,进一步降低能耗。故而需从建立数学模型、分析系统性能、计算能源损耗等方面着手,促使所设计的新型空调系统符合当代人对空调制冷模式的要求,最终彰显突出的实用价值。
参考文献:
[1]段博晟,强天伟,宣永梅.间接蒸发冷却-喷射制冷一次回风空调系统分析[J].制冷与空调,2020,20(04):11-17.
[2]葛海亮,程君艳,蒋可.一次回风送风再热与新风预冷互补的节能研究[J].暖通空调,2020,50(01):78-81.