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摘要：随着社会的不断发展，科技的不断进步，空调系统得到了更大的完善，一体化空调在很多领域均得到了很好的应用，尤其是在蒸发冷却空调技术得以广泛应用后。虽然此方面建设得到了完善，但在实际应用中却容易受到外来因素的影响，如室外空气干湿球温差因素，其能够影响到冷风、冷水的温度，且无法感知室内热湿负荷的变化，也就无法及时调整送风状态，也正是由于此类因素的存在导致此类空调的应用范围受到限制，因此今后应不断完善此方面。
关键词：蒸发冷却；机械制冷；一体化空调；试验样机设计
引言
为了克服单纯使用蒸发冷却技术用于空气调节所存在的弊端，许多学者开始研究蒸发冷却与除湿联合的技术路线来提高蒸发冷却空调技术在上述这些不利地区应用的可靠性。目前相对成熟的技术有蒸发冷却与转轮除湿结合、蒸发冷却与溶液除湿结合以及蒸发冷却与机械制冷（蒸汽压缩式）结合这三大类集成技术。其中与机械制冷除湿联合的技术路线是最经济、最安全也是最成熟的方式，而且机械制冷在除湿的同时也可以较为容易的控制整个空气处理过程中的机器露点，并且应用现有较为成熟的自控方案达到更加舒适节能的目的。
1蒸发冷却与机械制冷联合机组中存在的问题
我国蒸发冷却与机械制冷联合机组下的一体化空调具有良好的性能，其虽然与传统机组有些相似之处，但在很多性能方面均实现了优化，如在气候相对稳定的季节中，只需要利用蒸发冷却功能即可以提供很好的空调服务，在此过程中所消耗的能量也相对较少，主要在风机、水泵两个方面，由此可见其与一般机械制冷的空调相比更具优势，尤其是能源节约性、经济性方面。然而即使如此也不可否认的是在实际应用中所存在的问题，具体如下：（1）此类空调的整体占地面积、机组尺寸等方面均有所增加，如在将蒸发冷却段应用其中后，机组尺寸会变大，而冷水机组、冷却段的应用势必需要添加相应设备，由此也就导致了占地面积的增加。与此同时，土建工程投入成本、安装成本等也会受到影响；（2）剩余热量利用率不高。间接蒸发冷却段在应用过程中能够发挥很好的作用，但其也会造成一底数量的二次风，对于此方面我国一体化空调的处理方式较为单一，均是将其排出室外，一般来说被排出的二次风，其干球温度较低，且没有得到很好的回收和利用，造成了严重的风能资源浪费问题；（3）自动控制系统是其优势之一，但其在应用过程中并未能够实现创新，依然使用传统控制方式，蒸发冷却的作用未能够在此方面得到发挥，从而影响了空调的工作性能。根据上述描述可知，一体化空调中依然有很多待优化之处，而若要实现优化，则需要不断借鉴国外先进经验，并且将其与我国设计理念相融合以便于实现创新。另外，在创新设计的过程中要重点注意二次风的利用，以及自动控制系统的优化。
2蒸发冷却与机械制冷联合的一体化空调试验样机的设计要点
2.1试验样机研制目的
(1)将间接蒸发冷却的二次排风作为机械制冷循环中风冷式冷凝器的散热气流，测试机械制冷性能系数提升效果。(2)验证理论计算环节中间接蒸发冷却与机械制冷2种制冷方式冷量配比方案是否合理，夏季使用是否能够满足设计要求。(3)二次排风能否使得机械制冷循环在设计循环温度下运行，二次排风量是否能够满足冷凝器散热需求。(4)通过在5月、9月的测试工作，检测该类型机组在过渡季节运行时间接蒸发冷却器(段)与直接蒸发冷却器(段)是否达到设计效果。(5)初步提出一体化空调批量化制造所需要的参数。
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2.2室内外设计参数的确定
本试验样机既涉及到蒸发冷却这一自然冷源，又拥有机械制冷这样的人工冷源，为了得到在不使用自然冷源与使用自然冷源时样机的性能、制冷量、耗电量、能效比等数据之间的差距，因此既要考虑到单纯开启机械制冷时的工况，又要考虑到蒸发冷却室外干湿球温度的选取，那么根据国内外空调用压缩机对室外环境温湿度的规定，选取干球温度35℃，湿球温度24℃作为室外新风的状态参数。室内回风状态参数取干球温度26℃，相对湿度60%。标准大气压101325Pa。
2.3一体化空调的自动控制创新
传统类型的空调系统在实际运行中，主要是根据室内热湿负荷变化进行相对应的调节，调节方法包括定露点调节再热量法、调节一、二次回风比法、调节旁通风与处理风混合比、调节送风量、调节冷水流量等。
蒸发冷却空调不同于传统类型的空调，要提高自动控制精度，就不能简单的沿用传统空调单纯依靠室内负荷变化来调节的自控方式，室外气象条件的变化也是至关重要的。不同海拔高度的地区对应不同的焓湿图，例如兰州市大气压为84150Pa，室内干球温度为26℃，相对湿度为60%时，含湿量为15.3g/kg干空气，而对于西安市大气压为95707Pa，室内干球温度为26℃，相对湿度为60%时，含湿量为13.4g/kg干空气，且两地的空气密度也存在一定的差异。直接蒸发冷却在焓湿图上表现为等焓加湿的过程，间接蒸发冷却在焓湿图上表现为等湿冷却的过程，然而何时开启机械制冷除湿，何时间接蒸发冷却与直接蒸发冷却同时应用，何时又仅使用直接蒸发冷却，都需要在焓湿图上绘制出具体的空气处理过程做指导，得出某一段处理过后具体的空气参数。若人工完成此控制，可能还未完全调整好新的运行模式，气象条件又变化了，远程计算机控制成本又较高，所以引入嵌入式自动控制系统。
大气压测量装置测得的当地大气压数据由数据采集通道传输至控制系统的微控制器，微控制器从数据存储器中提出根据已写入的焓湿图与大气压的函数关系式，生成该地区的焓湿图，再由微控制器根据其他数据采集通道传输来的机组各段处理后状态点，绘制空气处理过程，最后由微控制器从程序存储器中提取已写入的控制程序来判断使用何种工作模式，最后执行控制通道完成工作模式的切换。由于篇幅有限这里就不再详细介绍。
2.4永磁同步电机及其控制系统
永磁同步电机是利用永磁体建立励磁磁场的同步电动机，其定子产生旋转磁场，转子用永磁材料制成。永磁同步电机既要把蓄电池的电能化为动能进行输出,同时需要把减速、下坡时的动能转化为电能储存到蓄电池中，励磁电流可以实现以上要求。独特的转子磁路结构是永磁同步电机的特征，表面突出式、表面插入式和内置式的结构形式可以作为区分形式。内置式的结构永磁电机适合用作高效率、高性能、高调速的电动车电机，其特点是结构灵活、设计自由度大、运行可靠。
3结论
(1)间接蒸发冷却的二次空气排风是机械制冷冷凝器散热的冷却介质，所以二次空气的风量应当在满足冷凝器散热和满足间接蒸发冷却器冷却效率的前提下，选择两者中较大值；
(2)一次空气(新风)的风量与回风风量各占混和风风量的比例系数决定了混合状态在两者连线上的位置。本次样机设计的一次空气的风量是确定的，那么回风风量的大小决定了它们各自所占的比例；混合状态点的位置;混合风风量的大小;压缩机所需的冷量，最终冷凝器所需的风量。所以回风风量不宜选择过大；
(3)直接蒸发冷却填料的设计需要考虑大过渡季节使用时全新风运行时的工况，所以其迎面风量应以间接蒸发冷却器一次空气的风量为准。
参考文献:
［1］徐方成，黄翔，武俊梅．与蒸发冷却复合的三种除湿空调系统对比分析［J］．建筑热能通风空调，2008，27(6):47-49．
［2］徐方成，黄翔，武俊梅．蒸发冷却与机械制冷复合空调系统实验台设计［J］．制冷，2009，28(1):1-6．
［3］刘振全，王君，强建国．涡旋式流体机械及涡旋压缩机［M］．北京:机械工业出版社，2009．
论文作者:刘,斌,徐,龙,陈啸天
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/9
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