风冷式冷水机组冷凝器喷雾节能分析

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。

在考虑此水喷雾系统，有这以下几个问题要注意：

(1)水是否要回收

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。

(2)水量的选择和如何做到控制水量

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0.23 l/min.

(3) 对于水质的要求

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。

(4)喷水压力

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。

(5)自动控制

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。

(7) 排水

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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