山東無塵凈化車間裝修:高濕度地區直接蒸發冷卻空調機組的性能評價

 xinwen   2020-02-15 12:22   66 人閱讀  0 條評論

關于山東無塵凈化車間裝修內容如下:

蒸發冷卻利用水的蒸發潛熱達到給建筑物和空氣降溫的目的,設計合理的蒸發冷卻系統,有著很好的節能潛力。所以蒸發冷卻的節能、經濟、環保等優點,在建筑熱濕環境保障領域受到越來越多的關注。直接蒸發冷卻式空調機就是一種利用水蒸發而使空氣得到冷卻的空調設備。它主要由水泵、填料和風機等組成。同傳統的使用氟利昂制冷劑的空調機相比,它沒有環境污染, 所消耗的能耗只有水泵和風機的功耗,同時是一種全新風送風,因而這種類型的空調機還具有有效改善空氣品質、防止病毒交叉感染的功能。隨著蒸發冷卻技術的發展,目前眾多學著針對不同氣候、不同功能的建筑物使用該技術開展了大量的研究工作。通過在高濕度地區一般建筑的模擬來研究分析在高濕度地區核電站應用的直接蒸發冷卻空調的性能。

1 核電機房環境特點及空調形式

核電站機房內的環境條件:主要以設備的散熱量為主,熱負荷變化和設備工作狀態有關(隨機性較大),與季節無關,機房內散熱量中95% 以上為顯熱,熱濕比近似無窮大;同時由于機房內沒有特定的濕源,濕量主要來自工作人員及滲入的室外空氣,因此散濕量很小。所以降溫是機房空調的主要目的。采用蒸發冷卻空調完全可以消除這些設備產生的大量顯熱。

蒸發冷卻式空調的降溫幅度△T 與設備的蒸發效率η和干濕球溫度差(tw?ts)相關。即:△T=η×(tw?ts)。由于干濕球溫差越大,降溫幅度就越大,即環境相對濕度越小蒸發冷卻空調的降溫效果就越好。在高濕度地區雖然空氣中的相對濕度較大,但是空氣仍然未達到飽和,即使在炎熱季節,其干濕球溫差仍然存在,恰好蒸發冷卻空調就是利用空氣的干濕球溫差來發揮其奇妙的作用。

核電機房屬于三類機房,對空氣的潔凈度要求較高。一般使用粒子檢測機房內灰塵粒子濃度,室內灰塵粒子濃度應滿足直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤ 18000 粒 /L,直徑大于 5 μm 的灰塵粒子濃度≤ 300 粒 /L 的要求。而蒸發冷卻空調對空氣的過濾潔凈作用完全滿足其要求。

2 實驗測試

2.1 實驗機組的形式及基本參數

本次實驗測試的蒸發冷卻空調組成如圖1所示。由于核電站的要求,所以對機組設置兩級過濾。一級粗效采用波紋過濾器,二級中效采用袋式過濾器,填料采用日本濕王的填料,其布水方式采用上下分層單獨淋水。

本次測試的機組的外形尺寸:(長)8 m ×(高)4.8 m×(寬)5.2 m。額定風量為 215000m3/h,機組的全壓為 1420 Pa,要求機外余壓為 850Pa,功率為 132 kW。填料為親水性高分子纖維材料,厚度為 100 mm。模擬的室外氣象條件為:干球溫度 tw=31℃,濕球溫度 ts=27.5℃,相對濕度為 69%。

2.2 實驗方法、儀器及測試參數

實驗的方法是利用干濕球溫度計、溫濕度自記儀和畢托管 - 數字微壓計來測量室外新風經過不同功能段后的阻力變化和溫濕度變化;利用U型微壓計和風速儀測量機組的風量能否滿足設計要求。主要的測試儀器有:干濕球溫度計、Testo的溫濕度自記儀、畢托管 -數字微壓計、U 型微壓計、水銀溫度計、轉輪和熱球風速儀。主要測試參數有:機組的總風量、機組總阻力、室外空氣的干濕球溫度、填料入口空氣的干濕球溫度和迎面風速、填料出口的干球溫度和相對濕度、出風口的干濕球溫度。(www.iwuchen.com)

3 測試結果及分析

本次測試在南通昆侖空調有限公司進行,測試時室外空氣平均干球溫度 tg1=29.5℃,平均濕球溫度 ts=25.7℃,平均相對濕度為74%,針對海南高濕度地區核電站機房用蒸發冷卻空調機組的模擬測試,雖然地點不同,但是模擬測試時的這個室外氣象參數接近海南設計的室外氣象參數要求,所以此次測試的準確性是可靠地。

通過表1測試數據計算求得動壓P 的平均值為14.22 mm 水柱,利用 P=?V2/2 得,V=9.5 m/s,斷面積 S=6.25 m2,Q=3600×V×S=3600×9.5×6.25=213700 m3/h。誤差為(215000-213700)/215000=0.6%<10%,因此,可以認為該機組的風量滿足要求。

機組按照建筑物環境的設計要求設置兩級過濾,雖然使得機組的阻力增加,但是可以保證不會有過多或是大的雜異物進入填料段,造成在填料上形成污垢,而影響填料的效率。表2 顯示機組的總阻力為250 Pa,各段的阻力來看袋式過濾器的阻力最大為 160 Pa,機組的機外余壓 850 Pa,即使增加調風風閥,風機的全壓完全可以滿足要求。

從表3 的測試結果來看,機組的降溫? Tw的平均值為 2.7℃,冷卻效率平均為 71.4%。造成效率較低的原因可能是:

(1)室外相對濕度較高,填料厚度不夠,造成室外空氣通過填料時熱交換不是很充分,進而影響空氣溫降和效率。室外空氣經過填料時,填料表面的空氣蒸發導致空氣的濕度加大,如果風速過小這部分空氣不能迅速排出,后面的蒸發過程就會減慢,導致效率下降。而當風速過大時,空氣與水膜的接觸時間減少,熱濕交換不夠充分效率降低,而且此時在試驗中觀察到明顯的送風帶水的現象。

(2)由于實驗時噴淋水采用的是直排水未采用循環水,所以其平均溫度為 28.64℃,而出風口空氣的平均溫度為 26.8℃,水溫略高于出風溫度。噴淋水的溫度保持在大于室外濕球溫度,因此空氣的處理過程并不是完全的絕熱冷卻降溫過程,而是增焓降溫加濕過程。同時強天偉等人研究表明,使用不循環噴淋水噴淋填料時直接蒸發冷卻器冷卻效率受噴淋水溫度影響較大,且只有當不循環水溫度等于空氣濕球溫度時,其冷卻效率最高。

雖然機組溫降和效率不是很高,在南通模擬環境下能實現平均 2.7℃的降溫,效率達到平均為71.4%。所以可以肯定的是這種直接蒸發冷卻空調機組在海南核電站機房這種高濕度地區以顯熱為主的建筑物種完全可以發揮其特點。同時通過測試也驗證了進口空氣相對濕度愈大,熱質交換的動力愈小,要達到相同的冷卻效果,填料的厚度隨進口空氣相對濕度的增加而增大。填料段的厚度過小,而風速過大,即使用一些高科技的親水性很強的高分子纖維材料,在室外空氣的相對濕度很大環境下,熱濕交換的效率也不是很高。

4 小結

通過本次對高濕度地區直接蒸發冷卻空調機組的測試,可以得出以下結論:

(1)在南通市一般建筑物模擬環境條件下,干球溫度平均 29.5℃,濕球溫度平均 25.7℃,雖然干濕球溫度差只有 3.8℃,而且相對濕度平均74.9%,測出的直接蒸發冷卻空調機組的平均效率可達71.4%,這足以說明此機組在高濕度地區核電站的適用性。

(2)對于有特殊要求的建筑物,直接蒸發冷卻空調機組中使用多級過濾器,不但有利于室內設備,同時有利于機組本身,可以防止結垢影響機組的效率。

(3)填料段的厚度過小,而風速過大,即使用一些高科技的親水性很強的高分子纖維材料,在室外空氣的相對濕度很大環境下,熱濕交換的效率也不是很高。為了防止機組由于風速大而導致的過水,以及提高機組的熱濕交換效率,填料的厚度必須增加,同時增加擋水填料。

(4)通過測試可以完全肯定直接蒸發冷卻空調機組不僅能在干燥地區使用,在高濕度地區以顯熱為主的核電站建筑物通風系統中也能發揮很好的作用。同時可以為相關設計人員提供相應的參考。

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