本日は、直接気化冷却空調技術、間接気化冷却空調技術、気化冷却と機械冷凍を組み合わせた空調技術、気化冷却空調技術の応用関連ユニットなどを体系的に紹介します。
1. 直接気化冷却空調技術
空気と水が直接接触すると、空気は常に顕熱を給水に伝達し、空気自体の温度を下げます。同時に水は吸熱により蒸発潜熱を放出します。空気の顕熱を利用して潜熱を交換するこのプロセスは、直接蒸発冷却プロセスです。この原理を利用した直接気化冷却エアコンは、冷ミスト式直接気化冷却エアコンと冷風式直接気化冷却エアコンに分けられます。
1.1 冷ミスト式直接気化冷却空調
1.1.1 高圧ミストタイプ
図1に高圧マイクロミスト式コールドミスト式直接蒸発冷却空調機を示します。その動作原理は、高圧プランジャーポンプを使用して水圧を7 MPaに高め、その後、加圧された水を高圧耐性パイプラインを通じて専門ノズルに輸送して霧化し、直径100 mmのマイクロミスト粒子を生成します。 3～15μmなので、空気中の熱を素早く吸収して気化・拡散を完了します。空気の加湿と冷却の目的を達成するため。
高圧ミスト式コールドミスト式直接気化冷却式エアコンが広く普及しており、屋内だけでなく屋外でも使用可能です。1992年にスペインのセビリア万国博覧会のヨーロッパ通りにあったスプレータワーには、観光客の冷却用に高圧噴霧ノズル（図2）が装備されており、周囲の建物と調和するシンプルでエレガントなデザインとなっています。
1.1.2 ソーダの混合
軟水を混合した冷たいミストによるエアコンの加湿プロセスは、噴出と霧化の 2 つの部分に分けることができます。一定の圧力（0.1～1.0MPa）の圧縮空気は、合理的な構成と分流を考慮した特殊なノズルチャンバーを通過し、ノズル口に負圧領域を形成します。負圧の影響により、水コレクター内の水がノズル室内に連続的に噴射されます。噴射された水は、自動水制御装置を介して水収集器に蓄えられ、高圧空気噴射スプレー用の非加圧水源となります。圧縮空気と吐出される水の速度は異なります。2 つの流体の流れは、設定された流量と方向でノズル キャビティ内を規則正しく流れます。
霧化のプロセスでは、高圧の圧縮空気のエネルギーが低圧の水に伝達され、水のエネルギーが増加します。2 つの流体の流れが混合され、ノズルの出口で噴射されます。混合過程では、高圧の空気と水が運動量を交換し、水と激しい摩擦や衝突を行います。キャビテーション効果を利用して、水を完全に微細な水滴に霧化します。ノズルからソーダ水混合液を高速で噴霧すると、その外側の大気中の空気が摩擦接触して水滴をさらに引き裂き、水滴の直径は5～10μmに達することがあります。良好な霧化効果を達成します。
1.2 冷気直接気化冷却エアコン
1.2.1 気化式エアコン（冷風機）
気化式エアコンは、処理対象の外気と直接接触する水スプレーパッキン層を使用します。スプレー水の温度は一般に処理対象の空気（つまり、外気）の温度よりも低いため、空気は継続的に冷却されます。顕熱を水道に伝えて冷却します。同時に、噴霧水（循環水）の一部は空気中の熱を吸収し続けることで蒸発し、蒸発後の蒸気は空気によって室内に取り込まれ、外気を冷却し、冷却することができます。加湿された。したがって、空気の顕熱を利用して潜熱を交換するこのプロセスは、空気の直接蒸発冷却、または空気の断熱冷却および加湿と呼ぶことができます。被処理空気の直接蒸発冷却により実現される空気処理プロセスは、等エンタルピーの加湿冷却プロセスであり、その限界温度は空気の湿球温度である。
気化式エアコンの適用範囲:
1）南部では、主に繊維、衣類、皮革、化学、冶金、食品およびその他の工場および高温熱源を備えた一部の生産場所で使用されます。
2) 北部では、ショッピングモール、レストラン、鍋レストラン、病院の外来ホール、駅の待合室、空港、学校、その他換気と冷却が必要な人口密度の高い公共の場所に適しています。
3) 汚染ガス、粉塵、有害ガスが発生する場所。
4) 従来の空調設備が設置されているが、外気量や酸素量が不十分な場所。
5) 通信基地局およびコンピュータ室の冷却設備の省エネ化。
現在、直接気化冷却空調技術を採用した気化式空調機は主に室内温度が高すぎ、風速が高すぎる場所に適しています。直接気化冷却とポストエア供給を組み合わせて、スタッフの作業エリアに直接冷気を送り込むこともでき、作業効率の向上につながります。
1.2.2 窓型気化冷却空調装置
図６に窓式気化冷却式空調装置を示す。継続的な開発と改善により、第二世代の窓型気化冷却エアコンの外観と機能は継続的に改善されています。初代と比べてさらに綺麗になりました。また、室内からシェルを取り外して分解点検やパッキン交換ができるため、設置やメンテナンスが容易になります。
窓型気化冷却エアコンは、省エネ、環境保護、経済性、低炭素、快適などの利点があります。近年、中国北西部、特に学生寮で普及し、応用されています。学生寮では、冷房に吊り下げ扇風機を使用しており、一部の寮では冷房に機械式圧縮冷凍空調装置を使用しています。窓用蒸発冷却エアコンの冷却効果は機械圧縮冷凍エアコンほど良くありませんが、大量の空気供給と完全な外気運転の特徴があり、寮空間の快適さの要件を満たすことができます。移行期には、窓用蒸発冷却式エアコンは室内の快適さの要件を満たす換気装置としてのみ使用されます。窓用気化冷却エアコンを使用すると、室温を効果的に下げ、室内の熱環境を改善できます。寮に送り込まれる新鮮な空気は室内の空気の質を改善しますが、同時に排気システムを適切に設置して良好な換気と冷却を実現し、室内の過度の湿気を避ける必要があります。
2. 間接気化冷却空調技術
間接蒸発冷却空調技術、出力媒体（空気または水）と作動媒体（空気および水）が間接的に接触して熱と湿度を交換します。出力媒体と作動媒体の間には定性的な交換はなく、顕熱交換のみが行われます。 。露点間接蒸発冷却空調技術は、特殊な形式の間接蒸発冷却空調技術であり、一般的な間接蒸発冷却空気とは異なり、空気の乾球温度と減少する湿球温度の差を利用して熱伝達を完了します。調整技術（空気の乾球温度と固定湿球温度の差を熱伝達に使用）。
露点間接蒸発冷却器のドライチャネルとウェットチャネルの間に小さな穴が開けられます。ドライチャネルに入る一次空気は予冷された後、小さな穴を通って流れるときにその一部がウェットチャネルに入ります。二次空気として、ウェットチャネルの水膜と熱と湿度の交換が発生し、ウェットチャネルの温度が低下し、ドライチャネルとウェットチャネル間の熱交換差が拡大し、ドライでの一次空気の冷却範囲が増加します。チャネル。露点間接蒸発冷却技術の推進力は一次空気の乾球温度と二次空気の露点の差であり、供給空気温度の限界は一次空気の露点です。したがって、給気乾球温度が室外湿球温度よりも低く、露点に近い空気に対して、より大きな温度降下を与えることができる。
2.1 露点間接蒸発冷却空調ユニット
露点間接気化冷却空調技術は、湿球温度による直接気化冷却空調技術の限界を突破します。乾燥地域では、露点間接蒸発冷却空調は従来の機械圧縮冷凍空調の給気温度に非常に近く、直接蒸発冷却空調と比較して快適性が向上します。高温冷水＋コイルチューブ（AWA）の冷却方式は、まず冷水を作り、次に冷水を使って冷気を作る方式で、露点間接蒸発冷却空調ユニット（AA）は直接冷気を作る方式です。冷気を使用するため、エネルギー変換の不必要な損失が節約され、プロジェクトコストが大幅に削減され、表面クーラーがないため、冬季の凍結防止の問題を考慮する必要がありません。このユニットは、露点と乾球温度の温度差を利用して、供給空気が露点に近づくように空気を継続的に冷却します。
作動空気はコア本体下部のドライチャネルを流れ、前段のウェット側の気化冷却により奪われ、エンタルピー値が減少します。予冷を実現した後、空気はスロットル穴を通って反対側のウェットチャネルに流れ込み、均等なエンタルピー加湿が行われます。出力空気はコア本体上部のドライチャネルを通って流れ、絶対水分含有量は変化しません。反対側に配置された複数の湿流路により乾球温度が順次低下し、室内に送られます。
2.2 露点間接蒸発冷却チラー
気化冷却チラーは、従来の気化冷却空調技術とは冷却能力が異なり、水側気化冷却技術により得られます。ユニットは間接蒸発冷却部、スプレー装置、ファンなどで構成されています。屋外の新鮮な空気は間接蒸発冷却プロセスを通じて予冷され、予冷された空気はパッキンタワーとパッキン表面の水膜に入り、十分な熱と湿度の交換を行って冷水を準備し、その後空気を生成します。排気ファンの作用によりチラーから排出されます。間接蒸発冷却セクションには、表面冷却間接セクション、プレートフィン間接セクション、チューブ間接セクション、露点間接セクションなど、さまざまな形式があります。
露点式間接蒸発冷却チラーの物理図と模式図を図 12 に示します。蒸発冷却チラーの出水温度は従来の冷却塔よりは低くなりますが、従来のチラーよりは高くなります。したがって、気化冷却チラーの適用モードは、それ自体の性能特性、建物の機能要件、空調対象物の熱と湿度の負荷特性によって決定されます。
3. 気化冷却と機械冷凍の複合空調技術
気化冷却空調技術には、省エネ、低炭素、経済性、健康という独自の利点がありますが、この技術によってのみ生成される冷気または冷水パラメータは外気の状態と密接に関係しており、制御が容易ではなく、不安定なので、それ自体のパフォーマンスを改善する必要があります。機械式冷凍技術は、安定した温度の冷気または冷水を生成できますが、比較的大きなエネルギー消費があります。
蒸発冷却と機械冷凍の有機的な組み合わせは、2つの技術の協調動作と相互結合を実現し、1つの方法を使用するだけの欠点を補い、蒸発冷却装置の最適化に役立ち、その使用範囲を広げ、改善します。機械冷凍の性能を向上させ、省エネと排出削減を促進し、両者の相補的な利点を実現します。イチジク。図１３に蒸発冷却＋機械冷凍（直膨式）複合空調ユニットの物理図と動作原理図を示す。
複合空調機には2つの運転モードがあります。 (1) 乾燥状況を考慮し、気化冷却空調技術の利点を活かした自然冷却を行います。直接蒸発冷却セクションのみを開くことで、設計要件を満たすことができます。処理される空気は、濾過セクションを通って直接蒸発冷却セクションに入り、等しいエンタルピーで加湿および冷却され、ファンによって屋内に送られます。② 高温高湿の場合は、直接蒸発冷却部を閉じ、機械冷凍部を開け、室外空気と室内還気を混合し、機械冷凍循環蒸発器で湿度を下げ、冷却します。ファンによって部屋に送られる前に空気を冷やします。
4. データセンター用ダブル冷熱源気化式空調装置
高いエネルギー効率の追求により、省エネ・環境保護技術である気化冷却の普及が進んでいます。気化冷却空調技術はデータセンターの分野で広く使用されています。データセンターでは、二重冷源を備えた蒸発式空調装置が使用されています。
動作原理図と動作原理図により、独自の循環水を使用してフィラーを噴霧して処理対象空気を冷却するだけでなく、深井戸水を使用して自然環境に含まれる豊富な冷源を有効利用できるため、消費電力と運用コストを効果的に削減します。
5. 密閉型冷却塔
5.1 マルチコンディション複合密閉冷却塔
冷却塔は、従来の密閉塔をベースに開放冷却システムを追加した一連の冷却装置です。コイルとパッキンは別回路を採用しており、パッキンは水冷の高効率と空冷の高風量特性を併せ持っています。晩秋にはパッキンへの給水を停止し、パッキンの凍結を効果的に防ぎます。中国北部および中国東北部の極暑の夏と極寒の冬という気候特性に応じて、4段階の運用戦略が設計されています。
1) 夏: 図 16 (a) に示すように、閉鎖サイクルと開放サイクルを同時に開き、開放サイクルで生成された冷水を閉鎖サイクルで使用して、非常に高い熱負荷の需要に対応します。
2) 初秋: 夏モードの節電と比較して、クローズドタワーは点灯せず、オープンタワーは完全に開きます。
3) 晩秋: クローズドタワーが完全に開き、オープンタワーが完全に閉じ、充填氷とチューブ列が低温で凍結するのを防ぐことができます。
4) 冬期：図 16 (b) に示すように、クローズドタワーの散水は閉じられ、ファンのみが作動し、オープンタワーは完全に閉じられるため、省エネと節水に役立ちます。
5.2 密閉型混合冷却塔
イチジク。図１７は密閉混合冷却塔を示す。冷却塔には凝縮水コイルと直列のフィン付きチューブが装備されており、乾湿併用モード、断熱モード、乾式モードという 3 つの動作モードがあります (図 18 を参照)。さまざまな動作モードを選択することで、継続的かつ信頼性の高い動作が必要な地域、高額な水価格、水の供給が制限されている場合や白霧を除去する必要がある場合などに適用できます。
1) 乾湿両用運転モード（図18(a)参照）
流体はまず冷却のためにフィン付きチューブに入り、次に凝縮水コイルに入りさらに冷却されます。スプレー水は、循環ポンプによって収集パンから凝縮水コイルの上のスプレーユニットに送られます。スプレー水は凝縮水コイルの表面を濡らし、チューブ内の流体の熱を奪ってパッキンの表面に落ち、パッキン内でさらに冷却されて集水皿に落ちてリサイクルされます。空気はパッキンと凝縮コイルをそれぞれ流れ、熱を吸収して飽和状態になり、軸流ファンによって排出されます。このとき排気温度は比較的低く、軸流ファン上部に設置されたフィンチューブ内の流体は排気により大幅に冷却されます。
乾湿両用運転モードでは、顕熱と蒸発潜熱を利用します。従来の冷却塔と比較して、異常気象時に白霧が発生する傾向が大幅に軽減され、水を大幅に節約できます。
2) 断熱運転モード(図18(b)参照)
断熱運転モードでは、フィン付きチューブによって冷却された流体はすべてバイパスによって排出されます。凝縮水コイル内では熱交換は行われず、スプレー水は外部から入ってくる空気を予冷するためにのみ使用されます。ほとんどの気候条件下では、周囲の空気は依然として水を吸収する可能性がかなりあり、断熱冷却空気の温度は大幅に低下し、フィン付きチューブ内の流体は軸流ファンによって排出されるときに予冷されて、必要な温度が確保されます。システム効率を最大化するために、設計流体によって。
3) ドライ運転モード (図 18 (c) 参照)
乾式運転モードでは、スプレー水システムが閉じられ、ポンプのエネルギー消費が節約されます。冷却される流体は、フィン付きチューブを通って凝縮コイルに流れ込みます。流量制御バルブは完全に開いた状態に保たれ、流体が 2 つのコイルを直列に流れ、熱伝達面積が最大化されます。
投稿日時: 2023 年 6 月 12 日