关于风冷空调机组的节能
（蒸发式冷凝器喷雾节能）
关于风冷空调机组的节能
（蒸发式冷凝器喷雾节能）
罗碧玉、程瑞端、姚传彬
1、深圳市新怡节能科技有限公司，2、深圳职业技术学院。
摘要：本文提出了一种风冷空调机组的节能方法：风冷式冷凝器改为蒸发式冷凝器的新技术，风冷空调机组高压喷雾的节能方案，提出了传统的空调喷雾节能，存在的通病，并分析归纳了空调风冷冷凝器高压喷雾需要解决的几个问题，对风冷空调机组节能提供了重要的理论研究、实施数据和工艺。
关键词：蒸发式冷凝器、显热、潜热。
一、风冷空调机组喷雾节能的原理：
1、应用范围：空调喷雾节能主要用于风冷机组，通过喷雾把风冷式冷凝器改为蒸发式冷凝器，使他的冷却工况发生了变化，实测节能30~50%。
2、节能原理：由于蒸发式冷凝器的冷凝温度随湿球温度而变化，一般湿球温度 比干球温度低6～8℃，这就意味着在同样环境温度下，使用蒸发冷凝器，可使冷凝系统的冷凝温度下降6—10℃，夏季暴晒屋顶环境，可降低冷凝温度10~15℃，与配冷却塔的水冷冷凝器相比，由于它是直接与环境空气换热，可使系统和压缩机节能30%以上。
3、显热与潜热 ： 物体在加热或冷却过程中，物态不变，温度升高或降低而吸收或放出的热量，为“显热”。显热人能明显的冷热感觉，也可用温度计测出来。例将水从20℃升高到80℃吸收到的热量，叫显热。物体吸热或放热中，其物态发生了变化(如气体变液体，液体变气体)，温度不变，吸收或放出的热量叫潜热。潜热不能用温度计测量出来，人体也无法感受到，可通过实验计算出来。例水从100℃液态变为100℃气态吸收的热量就是潜热。
4、蒸发式冷凝器：蒸发式冷凝器是利用喷雾吸收的蒸发潜热，可以迅速带走的大量热量，是水直接冷却，水温变化的显热的上百倍；与直接风冷相比，风的传热性能比水相差甚远，风冷机组的能效比更低。风冷空调机组通过对室外机的喷雾，使风冷冷凝器改为蒸发式冷凝器，提高空调机的能效比，是目前国内外对风冷机组节能的有效方法和发展方向。
5、节水：水冷式冷凝器1kg冷却水能带走4.6—6.9W的热量，而1kg水在常压下蒸发能带走676W热量，因而蒸发式冷凝器理论耗水量仅为一般水冷式冷凝器的1%，实际上由于吹散损失、排污换水等，耗水量为一般水冷式冷凝器的5%—10%。
6、减少高温、高压故障，延长设备寿命：我国长江以南大部分地区，在夏季暴晒季节，屋顶温度达45~55℃，这个高温与干球温度混合后，使空调机的冷凝温度远高于设计工况的28~32℃，空调机出现高温高压报警！并严重超负荷！多次高温、高压报警，导致烧毁压缩机。
二、高压喷雾设备的特点：
1、传统喷雾、高压喷雾：传统喷雾压力低,没有特殊的喷嘴和高效严格的水质处理器,雾化效果差，有水滴流.未经过严格过滤和水质处理，当喷雾停止时，冷凝器翅片很快腐烂，这是低压喷雾的通病。
高压喷雾采用意大利（或德国）柱塞泵，将经过精密过滤器处理过的水，加压至5~11ＭPa，再通过高压管路输送到喷嘴，在高水压的挤压下产生高速旋转，以1~10μm水雾粒子，雾化喷射到冷凝器外表。
2、雾细：高压微雾喷嘴每秒能产生50亿个雾滴，雾滴的直径仅为1～15μm，如幽谷仙雾，加湿降温效果极佳。使用喷雾系统时，其目的在于所喷雾粒未接触到地面，就能够完全蒸发，达到此目的的方法是将雾颗粒变为愈小愈好。雾粒越小，雾的表面积愈大，结果雾粒蒸发率愈高，所能达到的加湿效果愈好。此种喷雾系统产生的雾点直径平均值约10微米(0.01mm)，由于体积小、重量轻，象自然雾般均匀扩散漂浮，即使在相对湿度较高的地区也能完全被空气吸收，充分发挥加湿的效果。喷嘴喷孔越小，喷出雾点越细，蒸发越快，冷却效果越好。为使喷嘴免于阻塞，高品质的水源供应是必要的。
3、高效水处理:前置三级1~5μm粗滤装备,后置为0.01μm物理膜精滤技,处理能力2000~5000L/H。
4、节能：雾化1公斤水仅消耗6W电功率，是传统电热加湿器的百分之一，是汽水混合式加湿器的十分之一。
5、可靠：高压微雾加湿系统主机采用进口工业型柱塞泵，能够24小时连续运转，喷嘴及水雾分配器无动力易损部件，在高粉尘环境中不会损坏。
6、安全自动泄压：当喷雾机停止工作时，机体自动将高压喷管的压力释放，防止喷头滴水。
7、自动缺水断电系统：防止因无水时泵空转现象，提高泵的寿命。
8、卫生：高压微雾系统的水是密封非循环使用的，不会导致细菌的繁殖和二次污染。
9、加湿量： 加湿量大且喷嘴可以自由组合。加湿量从5kg/h~1800kg/h进行无级调节。加湿效率高达95%以上。
喷雾系统提供的是工业化的产品，也可以根据客户的实际情况和具体要求，进行个性化的产品设计与生产。同时应有全程的跟踪技术服务：即从产品设计、生产、销售到安装提供一条龙服务，并不断收集客户的反馈意见，随时对产品出现的问题予以解决，确保客户百分之百放心。
三、高压喷雾系统的安全操作规程：
1、本套喷雾降温系统是以水的微雾化状态喷出至空调冷凝器翅片上，吸收冷凝器翅片上的热量，水雾吸收冷凝器中的冷凝热量后迅速蒸发，从而达到降低冷凝温度的目的。 喷雾系统主要设备配件包括：喷雾主机一台、0.5~1m³水箱一个、四级水净化装置一套，控制箱一台，压力、温度、湿度传感器若干，电流或电压感应开关、电磁阀、继电器与风冷空调主机数量相同。相关电气控制一套以及铜管、喷头若干。
2、主机系统 ：包括一台德国（或意大利）AR高压柱塞泵体、一个主机水箱以及PLC电气控制系统组成。柱塞泵电动机P=0.75~3kW，电机绕组角形连接，额定电流为1.5~7A，电气控制系统中设有相序保护和过载保护，以免损坏泵头。泵头里面的机油必须定期更换一次，并作好记录。加机油从先从排油口把机油完全排尽，再将排油螺丝拧紧，把机油从机油口加进去，机油加至视液镜一半位置为准。为了供水正常，主机内设一主机水箱，并设有水位下限开关，确保在无水情况下泵体停止运行。在泵头出水处即高压水管处设有泄压阀，在泵体停止运行时泄压阀开启泄压，使得泵体在下次启动时轻载启动，减少磨损和堵转。在系统运行时要经常检查。 整套喷雾系统的控制要求包括运行模式、控制时段、喷雾时间等可以在人机界面----触摸屏上设定。
3、电磁阀系统：本系统对空调主机喷雾通断的控制取自空调主机的开关信号，由每台机的电磁阀来控制这台机的喷雾。在风冷空调主机开关机时，相应电磁阀线圈通断电，这台机组开始或停止喷雾。在日常设备管理中要经常检查电磁阀，避免电磁阀损坏而影响空调喷雾。
4、净水系统：本系统净水装置为4级过滤，包括1级1~5微米溶喷PP芯，2级烧结活性炭/1微米PP芯，3级椰壳颗粒活性炭1微米PP芯，4级超滤0.01微米膜。系统在4级过滤体上装有反冲排污阀，用以冲洗过滤芯，使其避免过滤芯太脏而影响水量和过滤质量。在使用中应不断检查，定期更换。
5、主机启动前检查：合上主机电源总开关，开启进水阀，检查主机水箱水位，调节压力阀，使系统运行时高压水管里面的绝对压力达到0.5MPa左右。
6、PLC控制板开关机条件：PLC控制设有进风温度、湿度、水位开关、压力开关和空调开关机信号，当温度高于设定值，湿度低于设定值，水位开关高于设定值，其中一台空调机开机，这些条件都达到时，柱塞泵开机喷雾；当温度低于设定值，湿度高于设定值，水位开关低于设定值，所有空调机关机，以上其中一个不满足设定条件，主机就会停机，柱塞泵停机，停止喷雾。
四、高压喷雾工程的机组及主要部件：
1.机组参数：
|
高压主机 |
额定流量 L/min |
工作压力 (bar) |
额定功率 kW |
负载喷嘴数量 （撞针0.15mm） |
机组噪音 dB |
水处理 (μm) |
|
HR15-PLC300 |
15 |
＞100 |
3.0 |
150~200 |
50db |
0.01 |
|
HR24-PLC400G |
24 |
100-140 |
4.0 |
250~300 |
55db |
0.01 |
|
HR240-5.5 |
24 |
100-140 |
5.5 |
220~280 |
68db |
0.01 |
|
HR150-3.0 |
15 |
＞100 |
3.0 |
150~200 |
52db |
0.01 |
|
水处理系统 |
1级：1-5微米溶喷PP芯 2级：烧结活性炭/1μmPP芯 3级：椰壳颗粒活性炭/1μmPP或软水装置 4级：超滤0.01μm膜. 膜物理处理能力:2000L/h~3000L/h |
|||||
2、空调冷雾喷嘴系列参数：
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型号 HR-FD1-1/8 (撞击式红宝石) |
口径(mm) |
冷雾喷嘴在40-140bar 压力下的流量（L/h） |
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|
40 |
60 |
70 |
80 |
100 |
140 |
||
|
15RP |
0.15 |
4.32 |
5.3 |
5.82 |
6.36 |
7.14 |
8.4 |
3、高压铜管：
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名称 |
纯度 |
规格 |
耐压 |
材质 |
导电率 |
|
铜管 |
99.97% |
0.952×0.8 |
＞140 |
红铜 |
|
|
|
|
1.90×1.0 |
＞140 |
红铜 |
|
4、冷雾喷嘴：
陶瓷（或红宝石）雾化喷嘴 、黄铜雾化喷嘴的详细信息见后面资料。
材质：多款； 是否提供加工定制：是； 适用范围：全行业。
产品特点:
喷嘴采用黄铜主体，内嵌不锈钢（或陶瓷、红宝石）喷嘴芯和不锈钢导流器，内含防滴漏装置，液体在10~110kg/cm²的水压之下，高速流动，在导流器中形成一个离心旋涡，从喷孔中喷出极细微的空心式雾粒。使用特氛龙滩网，雾粒粒径仅为3-5微米，此种喷嘴喷孔是使用进口精密激光打孔机打孔，孔径在0.1mm~0.5mm之间，通过喷嘴的不同组合，可以有效的调节加湿量和喷雾效果。该喷嘴的特点是不易堵塞，耐磨性好，喷雾均匀，可以有效的提高产品的质量和生产效率，制作精良，成本低廉。该产品广泛用于纺织厂加湿，盐雾试验，庭院人造景观、畜牧业降温消毒及其它加湿场所。由专业厂家生产各类雾化喷嘴功能有：纺织厂加湿喷嘴，雾化喷嘴、雾化加湿、微雾化喷嘴、雾化降温、嵌入式喷嘴，材质有：红宝石喷嘴、陶瓷喷嘴、黄铜喷嘴、撞击式红宝石喷嘴、不锈钢喷嘴，规格有：0号，1号，2号，3号，4号，5号,特殊功能有：除臭喷嘴，雾化喷嘴，人造雾喷嘴，自然雾喷嘴，冷雾喷嘴。
常用喷头规格选型：
0号雾化喷头，孔径0.10mm、压力10～70kg／cmᶻ、喷雾量10～25cc／min；
1号雾化喷头，孔径0.15mm、压力10～70kg／cmᶻ、喷雾量20～46cc／min；
2号雾化喷头，孔径0.20mm、压力10～70kg／cmᶻ、喷雾量49～89cc／min；
3号雾化喷头，孔径0.30mm、压力10～70kg／cmᶻ、喷雾量80～145cc／min;
4号雾化喷头，孔径0.40mm、压力10～70kg／cmᶻ、喷雾量95～178cc／min;
5号雾化喷头，孔径0.50mm、压力10～70kg／cmᶻ、喷雾量130～243cc／min.
注：雾化喷头孔是精钻研磨孔，非激光孔请购时注意二者的差别！系统安装需配套高压管路管件：如三通，单喷座，双喷座，直通，弯头，未端堵头等，由专业做加湿雾化喷嘴和其配套管路件产品的公司生产，其特点是高压微雾系统采用的是直喷式，该喷嘴的特点是不易堵塞, 耐磨性好，喷雾均匀，可以有效的提高产品的质量和生产效率，其雾化直径为3~10微米,通过喷嘴的各种组合，可以有效的调节加湿量和喷雾效果。卡套式高压接头广泛用于铜管，不锈钢管，PE管尼龙管等管道和管件的联接，特点耐高压，安装方便快捷，价格适宜,配件通用互换。
管件接口螺纹：unc.10/24、unc.12/24、1/8NPT。
五、风冷空调机组高压喷雾工程案例：
罗碧玉，电话：13603003243，地址：深圳市横岗沙荷路66号
六、高压喷雾控制、系统原理图
罗碧玉，电话：13603003243，地址：深圳市横岗沙荷路66号
参考文献：
- 《工程热力学》AM李特文著 高等教育出版社
- 《实用供热空调设计手册》（第二版）陆耀庆北京：中国建筑工业出版2008年
- 《节能技术与市场》深圳市节能专家委员会、深圳市节能专家联合会
- 《深圳市暖通空调制冷学术会论文集》深圳市制冷学会深圳市土木建筑暖通空调委员会
5、《全国暖通空调制冷学术论文集》中国建筑学会暖通空调分会中国制冷学会空调热泵专业委员会
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