热管式间接蒸发冷却空调系统的探讨.doc

热管式间接蒸发冷却空调系统的探讨
郑久军1，黄翔1，王晓杰1，狄育慧2
（1.西安工程科技学院环境与化学工程学院，陕西西安710048；
2.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055）

摘要：搭建了一个热管式间接蒸发冷却器实验台，并提出以热管式间接蒸发冷却器作为间冷段的集中式空调系统，夏季用于降温（预冷新风），冬季用于热回收（预热新风），实现全年性集中空调，可回收空调排风的能量，节约空调系统能耗，同时还可以解决板翅式和管式间接蒸发冷却器目前在工程应用中存在的主要问题。
关键词：节能；热管；间接蒸发冷却器

Primarystudyofheatpipetypeindirectevaporativecooling
air-conditioningsystem
ZhengJiujun1,HuangXiang1,WangXiaojie1,DiYuhui2

CollegeofEnvironment&ChemicalEng.,XAUEST,Xi’an710048,China;
2.SchoolofEnvironmental&MunicipalEng.,XAUAT,Xi’an710055,China)
Abstract:Setupanexperimentalmodelofaheatpipetypeindirectevaporativecoolerandplannedtoapplyitincentralair-conditioningsystem,pre-coolingfreshairinsummerandpre-heatingfreshairinwinter,soastorecoverenergyofexhaustairthewholeyearandsolvethemainproblemsofplateandtubetypeindirectevaporativecoolerexitinginactualapplications.
Keywords:energysaving;heatpipe;indirectevaporativecooler

0引言
随着社会的飞速发展，能源的问题日益严重，能源短缺已成为我国经济社会发展的瓶颈。截至2003年底，全国城镇房屋建筑总面积达140.91亿m2，建筑能耗已占我国全部能耗的20%，其中供热空调在建筑能耗中所占的比例接近10~13%[1]。据统计，夏季空调用电高峰负荷差不多相当于3个三峡电站。同时，供热空调与人民生活息息相关，所以说，供热空调这一块的节能显得尤为重要。
间接蒸发冷却器主要有三种形式：板翅式、管式和热管式，其中板翅式应用较为广泛，目前在我国新疆地区主要采用这种形式的间接蒸发冷却器，但通过应用中发现，由于板翅式流道窄，而西北地区风沙又大，灰尘容易在流道内积聚，且换热器存在结水垢现象，流道很容易堵塞，结果既增加了阻力，又影响了换热效率。管式间接蒸发冷却器虽然解决了流道堵塞问题，但换热器体积较大，须占据较大的空间，在工程应用时受到一定的限制。鉴于此，我们提出了新型高效、结构紧凑、流道不易堵塞的热管式间接蒸发冷却器。
热管基本换热原理如图1所示：热管一端吸收热量即为蒸发段，另一端就为冷凝段。管内相变工质吸收热量后蒸发，由于蒸发段和冷凝段间存在饱和压力差，就使蒸汽流到冷凝段中。蒸汽在冷凝段放出热量变成液体，在热管内吸液芯的毛细作用下流回蒸发段，并再次蒸发，如此不断循环。其主要优点是导热性能好，传热系数高，是一般金属的几百乃至几千倍[2][3]。将热管式间接蒸发冷却器应用于蒸发冷却集中空调系统中，可以全年性的回收排风的能量，节约了空调系统能耗。
1热管式间接蒸发冷却器实验台的设计
1.1热管换热器的设计计算
1.1.1已知条件

表1已知条件
一次空气二次空气
进口温度（℃）T1=34T3=24
温降ΔT(℃)5.55.4
出口温度（℃）T2=28.5T4=29.4
风量V（m3/h）30003000
定性温度Tv(℃)（T1+T2）/2=31.25（T3+T4）/2=26.7

图1热管工作原理简图
由于需加以利用的是一次空气，所以先定一次空气温降5.5℃,通过式（1）得出换热量为5.3kW。
Q1=V1ρ1Cp1ΔT1(1)
式中Q1——一次空气换热量，kW；
V1——一次空气量，m3/h；
ρ1——一次空气密度，kg/m3；
Cp1——一次空气比热，kJ/(kg·℃)；
ΔT1——一次空气温降，℃。
再假定二次空气出口温度T4=29.4℃，算出定性温度，查得物性参数，然后校核T4：
Q3=Q1(2)
Q3=V3ρ3Cp3（T4-T3）(3)
式中T4——二次空气出口温度，℃；
T3——二次空气进口温度，℃；
其它符号代表二次空气，物理意义同式（1）。
由式（1）（