蒸发冷却冷水机组出水温度探讨

　　1 前言

　　空调系统中出水温度相对较高的冷源称之为高温冷源，一般为15 ～18℃; 出水温度相对较低的冷源称之为低温冷源，一般为5 ～9℃。随着温湿度独立控制空调系统在我国推广应用，高温冷源成为暖通界研究的热门之一。由于该系统降温与除湿处理要求的冷源温度不同: 处理潜热时，要求有低于室内空气露点温度的低温空调冷水; 而处理显热时，仅要求冷水温度低于室内空气的干球温度，冷水来自自然冷源或COP 值较高的高温冷水机组。这样就使得在1 套空调系统中有2种不同蒸发温度的冷源，即双冷源空调系统。双冷源空调系统，通过在空调末端中采用温湿分控技术，在冷源中最大限度地使用高温冷水机组或各 种自然冷源，可以使空调系统综合能效得到显著提高[1]。而蒸发冷却冷水机组恰恰是完全利用自然界可再生能源———干空气能的“自然冷却”技术。在不同的 气象条件下，蒸发冷却冷水机组的出水温度不相同，有学者对其出水温度进行过探讨[2～4]，但是在不同干湿球温度下该机组的出水温度究竟如何，还未见相关 报道。因此需对其进行研究探讨，以方便实际工程设计应用中的选型查询。

　　2 蒸发冷却冷水机组原理

　　蒸发冷却冷水机组有直接式、间接式、间接-直接复合式以及蒸发冷却与机械制冷联合等形式。在此笔者主要针对间接-直接复合式蒸发冷却冷水机组进 行分析。室外空气经过高温空气冷却器被预冷后送到填料段与喷淋水进行逆流热湿交换，热湿交换后的水温将介于室外空气的湿球温度与露点温度之间。图1是其产 生冷风/冷水过程的原理: 室外状态为Wx 的空气经过间接段等湿冷却到W1点，W1点的空气与喷淋水再进行逆流热湿交换，水温由1点向2点逼近，充分进行热湿交换后理论上将得到温度接近Tsw1的 高温冷水。由图可以看出高温冷水的温度Tsw1介于室外空气湿球温度Tsw与露点温度TL之间。在干燥地区理论上可以制取满足显热末端要求的高温冷水[5 ～8]。

　　3 理论分析

　　蒸发冷却冷水机组的出水温度也可以根据文献[7]提出的公式进行推导计算:

　　式中ηw———蒸发冷却冷水机组水侧效率

　　Twx———Wx( 室外) 点的干球温度，℃

　　T ———机组出水温度，℃

　　Tsw1———W1点的湿球温度[7]，℃

　　由式(1) 可以看出，要想得知出水温度T 需要知道机组水侧效率Tsw1的具体数值。由图1焓湿图可知只有当与喷淋水进行热湿交换过程是完全理想的绝热过程才可以使机组出水温度T 接近W1点对应的湿球温度Tsw1，而实际上机组喷淋水温度高于Tsw1，因此机组出水温度只能是接近Tsw1。也即说明间接段以及直接段热湿交换效率不 可能是100%，因此假设间接段效率为η1，直接段水侧效率为η2，那么当某地区的室外状态点确定后，相应的TL点，W1点，Tsw1点的状态参数以及出 水T 就可以确定。下面结合公式进行详细说明。