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蒸发冷却空调应用中存在问题及解决设想论文

摘要：

目前,集中式蒸发冷却式空调系统在我国西部地区得到了越来越广泛的应用, 但其缺点即风道大、使用灵活性差，而且不能实现多个房间分别进行调节控制。针对集中式系统的缺点本文提出采用有别于传统风机盘管加新风系统的半集中式蒸发冷却空调系统，并从理论上进行了可行性分析。

关键词：

蒸发冷却 半集中式 空调系统 环保 节能

1. 蒸发冷却技术现状

蒸发冷却过程是以水作为制冷剂的，由于不使用CFCs，因而对大气环境无污染，而且可直接采用全新风，极大地改善了室内空气品质。同通常的机械制冷的原理一样，由制冷剂的蒸发而提供冷量。但是对蒸发冷却来说，是利用水的蒸发取得能量，它不是将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发。一般可以直接补充水分来维持蒸发过程的进行。

据有关文献对蒸发冷却空调在乌鲁木齐、西安、哈尔滨、北京的应用分析可知：其运行能耗约为常规空调设备的1/5（机械制冷系统装机功率50w/m2左右，蒸发冷却系统装机功率10 w/m2，节电80%）；从初投资方面看，约为常规空调设备的1/2（机械制冷方式造价400元/ m2左右，蒸发冷却系统造价250元/ m2左右，节省投资30~50%），且具有加湿功能；从室内空气品质方面看，蒸发冷却系统由于按100%新风运行，因此明显优于常规空调系统，而且它以水为制冷剂，不使用CFCS，对大气环境无污染。

该技术在八十年代中期传入我国，在我国西部干旱地区（尤其是新疆地区）得到研究和应用，因为我国西北地区昼夜温差大，空气干燥，夏季室外空调计算4湿球温度较低（一般低于22度）；昼夜温差大，每日早晚与中午气温（干球温度）相差较大；冬季室外干球温度较低，多为干冷气候（若只对室内供热，室内空气相对湿度一般低于20%）。这些独特的气象条件为蒸发冷却技术提供了天然的应用场所，因为蒸发冷却是一种适宜在干燥地区使用的供冷技术，它利用水分蒸发吸热来降低送风温度，从而降低房间温度。正是由于西部的特殊气候条件使得蒸发冷却空调系统替代常规空调系统成为可能。目前蒸发冷却空调系统在新疆地区的宾馆、办公楼、餐饮、娱乐、体育馆、影剧院等公共与民用建筑以及一些工业建筑中已广泛应用，仅乌鲁木齐绿色使者中央空调有限责任公司在新疆地区完工的工程项目超过70余个[1]。

2. 蒸发冷却空调存在的问题

当前我国西部地区的许多高楼大厦、公共建筑内，仍广泛使用机械制冷空调系统。尽管这些系统提供了舒适的工作生活环境，但和蒸发冷却空调机组相比较其一次性投资巨大、运行费用昂贵、维修与养护复杂，而且会引发“病态建筑综合症”和造成环境污染。尤其是SARS疫情爆发后空调系统的安全性问题更加引起暖通界人士和卫生部的关注。室内空气品质越来越得到关注，而蒸发冷却系统由于按100%新风运行，不使用CFCS，对大气环境无污染，因此明显优于常规空调系统。目前在我国西部地区多采用集中式蒸发冷却系统, 其优点是使用时间长，便于维护，整个系统在需进行空气调节的场所仅有风道敷设而没有水路布置，故其设计简单成本低，因不需在吊顶中设置水管从而彻底消除了凝结水渗漏的问题。另外，该系统多采用全新风，大大改善室内空气品质，同时，在过渡季节采用全新风可节约能耗。

集中式蒸发冷却系统也有一些缺陷：首先，应用单元式直接蒸发冷却空调机会导致室内湿度较高（通过对乌鲁木齐已完工系统现场测试，室内湿度约75%）。其次，由于是采用冷空气对室内进行冷却而空气的比热较小，所以该系统风量较大，结果导致系统风道比一般半集中式空调系统风道占用空间大，导致其使用灵活性差。第三点，考虑到成本问题，目前尚没有物美价廉的末端产品来实现多个房间分别控制调节。但从设计和经济的角度考虑对温湿度控制精度要求不高的舒适性空调仍具有可行性，尤其对大型娱乐场所、餐饮、商场、体育场馆、会议中心、各种活动中心等公共场所具有很大优势。这也是集中式蒸发冷却空调系统在新疆地区近年来应用广泛的一个重要原因[2]。

3. 半集中式蒸发冷却空调系统的提出

由于集中式系统的缺点即风道大、使用灵活性差，而且不能实现多个房间分别进行调节控制。因此在某些场合限制了集中式空调系统的应用。因为传统的半集中式空调系统该系统能单独调节各个房间温度，适合风管不易布置和层高较低的场所,如宾馆客房和写字间等。故针对集中式系统的缺点本文提出了有别于传统风机盘管加新风系统的半集中式蒸发冷却空调系统，并从理论上进行了可行性分析。

半集中式蒸发冷却式空调系统

此系统和传统的风机盘管加新风系统略有不同，传统风机盘管加新风系统所用冷媒是冷水机组提供的冷水，故冷水机组是核心。而半集中式蒸发冷却系统的.核心是蒸发冷却段，是利用水的蒸发取得能量，它不是将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发,而是直接补充水分来维持蒸发过程的进行，系统中新风由蒸发冷却新风机组处理，根据室外设计参数和负荷特点可选用单级或多级蒸发冷却。具体图示见图3-1。

传统半集中系统 蒸发冷却半集中系统

图3-1 传统系统与蒸发冷却系统的比较

直接蒸发冷却处理过程中，新风被等焓加湿，循环水温近似等于进口空气湿球温度。例如在乌鲁木齐夏季室外空调计算湿球温度约18℃，当空气被直接蒸发冷却处理后，理论上循环水温亦能达到18℃。若使用间接-直接蒸发冷却过程，则新风首先经等湿冷却，然后等焓加湿，这样处理后循环水温可进一步降低达到13～16℃，虽然经上述两种方式处理后的水温均高于冷水机组的冷冻水温7～12℃，但只要加大水量，通入冷却盘管后仍然可以承担部分负荷。故半集中式蒸发冷却系统与传统系统的主要区别是它的所有负荷均由蒸发冷却过程承担，而不需要冷水机组和冷却水系统，其初投入大大降低，一次投资综合造价仅为传统制冷空调方式的40%～80%。

可行性分析

为了探讨半集中式蒸发冷却空调系统在西北地区使用的可行性,以乌鲁木齐气候为例，进行设计方案的探讨和比较。乌鲁木齐室内外状态点及参数见图3-2。

图3-2 室内外状态点

地点：乌鲁木齐夏季

季节：夏季

tgw：室外干球温度 ℃

tsw：室外湿球温度 18℃

tgn：室内设计温度 27℃

相对湿度 60%

大气压力 mbar

传统风机盘管+新风系统

从图3-2中可看出，夏季室外空气的含湿量dw小于室内空气的含湿量dn,即室外空气需要加湿处理，为实现这一目的，在传统的风机盘管加新风系统中一般是在送风机前安装蒸汽加湿系统对被处理空气进行等温加湿。见图3-3。

空气处理过程(W 室外空气状态点，N室内空气状态点，KL新风机温升)

图3-3 传统风机盘管加新风系统空气状态变化图

半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+直接蒸发冷却新风机组] [3]

风机盘管+直接蒸发冷却新风机组的半集中式系统，则其空气变化过程如图3-4所示。

图3-4 风机盘管+直接蒸发冷却新风机组

直接蒸发冷却新风机组，直接蒸发冷却效率ηDEC最高可达90%，按ηDEC=90%计算：

（3-1）

注：tws 室外空气湿球温度

使用循环水处理的直接蒸发冷却是一等焓加湿过程，因此可确定L点的状态。循环水温最终被固定在机器露点L接近室外湿球温度。由式（3-1）可知:

tsh=tL=tw-(tw-tws)×90%

=()×90%=℃

注：tsh 直接蒸发冷却循环水水温

将循环水通入风机盘管，由于循环水水温略高于室内空气露点温度℃，所以只能对室内回风进行等湿冷却。

半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+（间接+直接）蒸发冷却新风机组]

风机盘管+（间接+直接）蒸发冷却新风机组的半集中式系统，空气变化过程见图3-5。

图3-5 风机盘管+（间接+直接）蒸发冷却新风机组

间接+直接蒸发冷却新风机组。绿色使者中央空调有限公司生产的板翅式间接蒸发冷却器其效率ηIEC最高可达60～75%，如果按ηIEC=60%计算：

（3-2）

注：tws 室外空气湿球温度

间接蒸发冷却是一等湿降温过程，根据式（3-2）可确定P点的状态。

tP=tw-(tw-tws)×60%

=()×60%

=℃

由tp=℃可知其湿球温度tps=℃并且直接蒸发冷却入口温度就是℃。再根据式（3-1） 得： tsh=tL=tp-(tp-tps)×90%

=()×90%

=℃

注：tsh 直接蒸发冷却循环水水温

将循环水通入风机盘管，由于循环水水温低于室内空气露点温度℃，所以可对室内回风进行除湿冷却。

半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+（间接1+间接2+直接）蒸发冷却新风机组]

风机盘管+（间接1+间接2+直接）蒸发冷却新风机组，空气变化过程如图3-6所示。

图3-6 间接1+间接2+直接蒸发冷却半集中式系统

采用带有表冷却段（冷却塔供冷的第一级间接蒸发冷却段）的三级蒸发冷却新风机组，其表冷段利用冷却塔的冷却水对新风进行冷却。这种将冷却水通入表冷器的冷却塔供冷方式同间接蒸发冷却一样实现了对空气的等湿降温处理。因此，这种带有冷却塔供冷的间接+直接蒸发冷却机组又被称为三级蒸发冷却机组（两级间接蒸发冷却+直接蒸发冷却）。如利用冷却塔的冷却水，冷却效率可达η冷却塔= 40～50%左右，空气终状态温度≈空气初状态湿球温度w+6～8℃. 按η冷却塔=50%计算有：

（3-3）

首先根据式（3-3）可确定P点的状态。

tP=tw-(tw-tws)×50%

=()×50%

=26℃

则间接蒸发冷却的入口干球温度就是26℃，根据焓湿图可知此时湿球温度tps为℃。根据式（3-2）可确定Q点的状态

tQ=tp-(tP-tPs)×60%

=26-()×60%

=℃

则直接蒸发冷却的入口干球温度就是℃，根据焓湿图可知此时湿球温度tQS为℃。再根据式（3-1）可确定L点的状态

tL=tQ-(tQ-tQS)×90%

=()×90%

=℃

将循环水通入风机盘管，由于循环水水温低于室内空气露点温度℃，所以可对室内回风进行除湿冷却。

4. 结束语

半集中式蒸发冷却系统用水作为制冷剂, 无冷水机组, 其中直接系统和(间接+直接)系统均无冷却水系统, 故它们的初投资均比传统半集中式系统低, 而且运行费用少。

由于半集中式蒸发冷却系统的供水温度较高，故供水量较大。其中直接蒸发冷却段的冷却水量的多少将直接影响到机组的制冷量，而负荷需要的冷却水量较大时又需要考虑补水和补水量等等，这些都需要进一步的探讨。

参考文献

1． 翔，武俊梅等，中国西北地区蒸发冷却技术应用状况的研究，第11届全国暖通空调技术信息网大会论文集 419~423

2． 刘鸣，蒸发冷却空调技术的工程应用问题，西北五省暖通空调制冷热能动力2002联合学术年会 84~87

3． 陈沛霖，蒸发冷却在空调中的应用，西安制冷，1999，1：1~7

化工企业循环水处理问题及应对策略论文

摘要： 循环水处理是化工企业工作的要点与核心。这是因为，循环水处理直接关系到化工领域的排污现状，因此有必要选择适合于处理循环水的技术措施。从目前来看，多数化工企业逐步意识到循环水处理在企业化工运行中的重要价值，因而也开始尝试运用新型的技术手段来处理循环水。然而仍有某些企业并没能依照因地制宜的基本思路来处理循环水，这种现状不利于改进水处理的措施和技术手段。对于化工循环水的处理而言，企业有必要明确现阶段的处理问题，结合循环水处理的现状，探求可行的应对策略。

关键词： 化工企业；循环水处理；存在问题；应对策略

化工企业在正常生产中，很难避免会排放某些废水。相比于其他类型的废水，化工废水通常包含更复杂的污染成分，如果任其排放那么将会污染周边环境。在节能环保的基本思路下，化工企业应当真正意识到处理循环水的必要性，从而运用适当的手段来处理化工废水。只有善于处理并且再次利用，才能保障化工企业获得优良的生产实效。进入新时期后，淡水储量与现阶段的经济进步之间突显了尖锐矛盾，这种现状在客观上也体现了循环水处理的重要价值。由此可见，作为化工企业就需要探寻循环水的基本特征及其处理方式，综合运用多样的技术手段来提升水体处理的效率。

1循环水处理现存问题

近年来，化工处理废水的综合水平获得了迅速提升。从化工处理的角度来讲，循环水的相关处理应当构成其中的核心流程与环节。从现阶段的基本趋势来看，化工生产所需的淡水总量逐渐增多，然而与之相应的淡水储能却在减少，这种现状亟待加以改进。为了缓解矛盾，化工行业就需要推广新型的循环水技术，运用适当的处理手段来实现水体循环。从根源上讲，这种措施也符合了节能与环保的基本思路，有助于杜绝化工领域消耗过多的淡水能源。对于循环水在进行处理时，化工企业通常面对如下难题：首先是主料泄漏。水体处理较大程度上存在着主料泄漏的可能性。如果发生了主料泄漏，将会大幅提升水体酸碱值。这种状态下，即便经过了水体处理，出水成分的腐蚀性依然较高。同时，负责水体处理的某些人员并没有及时清理沉淀物，这种状况很易造成过高的COD值。其次是对于滤网的阻塞。从循环水的角度来看，在进行过滤时应当增加旁滤装置，这样做有助于实现反复过滤。然而实质上，旁滤装置通常很难承受过高的水压，在循环处理时也容易阻塞滤网。长期以来，杂质阻塞滤网的不良现象都干扰了过滤效率的提升。最后是水体污染。水处理如果泄漏了部分介质，则会造成污染。从现状来看，很多企业都表现出较高的用水需求，因此企业通常忽视了循环冷却的流程。在此过程中，循环水系统设置了较低的浓缩倍数与热负荷，以至于无法符合微生物的基本指标。此外，不达标的水体处理也造成制冷设备的过多损耗。

2探求应对策略

对于水体进行反复检测

对于化工处理中的水体检测进行强化，通过反复检测的措施来提高精准性。运用水体检测的方式，也可以在根本上确保符合现阶段的循环处理指标。在检测水体的过程中，化工企业也有必要指派专人，具体负责追踪各个流程的水体处理实效。依照岗位职责的基本思路来划分水体检测责任，一旦发现检测中的某些问题那么立即予以处理。这是因为，对于循环水强化最基本的水体检测，有利于迅速判断其中的质量缺陷，然后选择适当措施来进行消除。

运用清洗与堵漏技术

对于循环水体处理所需的配套管道与换热器，有必要做到经常性的清理，对此可以选择化学清洗的手段来消除内部杂质。相比于其他处理手段，化学清洗具有独特的优势，这是因为化学清洗不必停机操作。具体在清洗时，通常选用分散剂、剥离剂或者柠檬酸进行反复清洗，在此基础上确保清除管道锈蚀。化学堵漏的.措施可以防控介质泄漏。一旦发现泄漏的介质或者物料，那么立即运用适当措施来进行封堵并且焊接管道，防止再次泄漏的发生。

确保适当的浓缩倍数

循环水处理应当设置适当的浓缩倍数，在条件允许时，对于浓缩倍数应当进行提高。具体的措施为：运用适量的缓蚀剂加入循环水中，以此来减缓锈蚀速度。同时，在控制水体微生物的过程中也可以运用氧化杀菌剂的措施，适当调整水体内部繁殖的微生物。此外，水体冷却所需的设备也会消耗较多水量，对此有必要灵活予以调整。通常情况下，可以限制于5℃的冷却温度，以此来保持适当的浓缩倍数。在进行冷却时，需要密切关注冷却装置运行的各个环节。

3结语

从化工生产的角度来讲，循环水应当起到关键作用。然而从现状来看，很多化工企业并没有灵活选择多样的循环水处理措施，因而仍面对显著的技术难题。实际上，循环水的化工处理应当包含很多流程与环节，在此过程中企业需要紧密结合现状来完成水体的循环处理。对于水体检验、装置堵漏技术、化学清洗等相关技术措施都有必要加以全面完善。未来的水处理实践中，化工企业还需要摸索经验，在此基础上服务于循环水处理的综合质量提升。

参考文献：

[1]伍建军.如何做好循环水处理工作[J].化工管理，2015(12).

[2]张乐,徐舒.化工企业循环水处理问题与对策[J].企业研究，2012(12).

[3]司清华,周文争.循环水处理过程中存在的问题及对策[J].河南化工，2004(07).

[4]化工系统循环冷却水处理的现状与未来[J].袁永梅.科技咨询导报，2007(27).