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風(fēng)冷
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風(fēng)冷是冷卻方式的一種,即用空氣作為媒介冷卻需要冷卻的物體。通常是加大需要冷卻的物體的表面積,或者是加快單位時(shí)間內(nèi)空氣流過物體的速率,抑或是兩種方法共用。前者可依靠在物體表面加散熱片來實(shí)現(xiàn),通常把散熱片掛在物體外,或是固定在物體上以使散熱更高效。后者可用風(fēng)扇(風(fēng)機(jī))來加強(qiáng)通風(fēng)、強(qiáng)化冷卻效果。大多數(shù)情況下,加入散熱片可以使冷卻效率大大提高。

風(fēng)冷與水冷

目前,城市中大型公共建筑逐漸增多,集中空調(diào)的應(yīng)用也越來越普遍,而做為集中空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行部分中最核心的冷源生產(chǎn)部分——冷水機(jī)組的選擇,是決定集中空調(diào)投資運(yùn)行費(fèi)用及運(yùn)行效果的最重要因素,按制冷機(jī)組冷凝器的冷卻方式來分,一般分為水冷式和風(fēng)冷式兩種。

水冷式冷水機(jī)組是用水冷卻高壓氣態(tài)制冷劑,使之冷凝。采用水冷式冷凝器可以得到比較低的冷凝溫度,這對(duì)于制冷系統(tǒng)的制冷能力和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性均較為有利。因此,目前多采用此種制冷方式。而風(fēng)冷式冷水機(jī)組是利用空氣使氣態(tài)制冷劑冷凝,無需冷卻塔、冷卻水循環(huán)管道,因此系統(tǒng)簡單,特別適用于水源缺乏,用水有限制的地方。因此,近幾年來,風(fēng)冷式機(jī)組的選用在我國有增加的趨勢。

(1)制冷性能比較

風(fēng)冷式冷水機(jī)組的冷凝溫度和冷凝壓力取決于室外干球溫度;水冷式冷水機(jī)組的冷凝溫度和冷凝壓力取決于冷卻塔的出水溫度。根據(jù)暖通設(shè)計(jì)規(guī)范,冷水機(jī)組冷凝溫度一般取比冷卻水進(jìn)、出口平均水溫高5℃~7℃。我國大部分地區(qū)設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)、出口水溫取32℃~37℃,因此,水冷式冷凝器冷凝溫度可按40℃考慮。而風(fēng)冷式冷凝器溫度應(yīng)比夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度高15℃,我國大部分地區(qū)夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度都在30℃以上,京津地區(qū)夏季相當(dāng)長的時(shí)間處于33℃以上,這樣其冷凝溫度在45℃~50℃之間,即風(fēng)冷式機(jī)組冷凝溫度比水冷式高5℃~10℃,因而其制冷能力不如水冷式機(jī)組,加之空氣的導(dǎo)熱性和熱容量比水小得多,因此,風(fēng)冷機(jī)組能耗指標(biāo)一般都大于0.28(kW/kW)。經(jīng)計(jì)算,福慧花園工程風(fēng)冷式機(jī)組能耗約為0.33(kW/kW)。而水冷機(jī)組的能耗指標(biāo)一般都在0.23(kW/kW)以下,離心式水冷機(jī)組的能耗指標(biāo)多為0.20(kW/kW)左右。由此可以看出,風(fēng)冷式機(jī)組較之水冷式機(jī)組其制冷效率是較低的。

(2)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性比較

冷水機(jī)組在空調(diào)季節(jié)運(yùn)行時(shí),因水冷機(jī)組其冷卻水基本為循環(huán)水,因此主要費(fèi)用差距將發(fā)生在耗電量上。在整個(gè)空調(diào)季節(jié)因制冷機(jī)組并未全部以滿負(fù)荷運(yùn)行,在低負(fù)荷條件下,水冷與風(fēng)冷機(jī)組的耗能量差距并不能達(dá)到80.7 kW。但是在最熱季節(jié)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),工作時(shí)問又遠(yuǎn)大于8 h,因此,兩種機(jī)組每個(gè)空調(diào)季節(jié)的耗電差按以上方法計(jì)算,應(yīng)該基本反映實(shí)際情況。另外,由于風(fēng)冷機(jī)組電機(jī)總功率增大,福慧花園小區(qū)配電室變壓器容量增大,各種控制柜接觸器、保護(hù)開關(guān)型號(hào)增大,城市用電配套費(fèi)、增容費(fèi)隨之增加。這樣計(jì)算,風(fēng)冷式機(jī)組的初投資和運(yùn)行費(fèi)用還要增加。

(3)機(jī)組熱功比較

因風(fēng)冷式冷水機(jī)組冷凝器是與空氣換熱,而空氣的蓄熱性、導(dǎo)熱性均較水小的多。為便于散熱,風(fēng)冷式機(jī)組的冷凝器必須具備較大換熱面積,由此造成風(fēng)冷機(jī)組體積龐大,約比相同制冷量的水冷機(jī)組體積大3~4倍,重量也較水冷機(jī)組重許多。這就意味著制冷機(jī)組的基礎(chǔ)做法、運(yùn)輸、吊裝等更復(fù)雜、難度更大。且由于風(fēng)冷機(jī)組制冷能力較之水冷機(jī)組低的多,以福慧花園為例:770 kW的制冷量,選擇風(fēng)冷機(jī)組五臺(tái)而選擇水冷機(jī)組一臺(tái)即可滿足要求,一般以選擇兩臺(tái)為最佳方案。雖需配屬冷卻塔、冷卻水循環(huán)泵和水管路系統(tǒng)等,但較之風(fēng)冷機(jī)組其占地、設(shè)備投資費(fèi)用都可節(jié)約40%以上。

(4)對(duì)機(jī)房要求的比較

水冷式方案中的冷卻塔,冷卻水循環(huán)泵等可設(shè)置于屋頂露天,壓縮式制冷機(jī)系統(tǒng)一般要求設(shè)置于設(shè)備層的機(jī)房內(nèi),以福慧花園I期工程為例:制冷量為770 kW的機(jī)組其占地面積約7 m2,計(jì)人冷凍水泵、管路系統(tǒng)等共占地面積約20 m2。機(jī)房要求有安裝與檢修空間,因此需要設(shè)置面積約30 m2的空調(diào)機(jī)房即可。

機(jī)組及冷凍水泵基礎(chǔ)要有隔聲、隔震處理,該機(jī)房可設(shè)置于地下室或屋頂任意位置。風(fēng)冷式方案中無冷卻塔、無冷卻水循環(huán)泵,僅包括制冷機(jī)組與冷凍水泵及管道系統(tǒng)。以上設(shè)備完全可以設(shè)置在建筑物屋頂,設(shè)備基礎(chǔ)僅采取隔聲隔震措施即可,不需專門的機(jī)房,不占建筑面積,只需冬季放凈存水,完全露天放置,這也是該種空調(diào)方案最大的優(yōu)點(diǎn)。但因其選用的冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)較多,自重及運(yùn)行重量較大,福慧花園工程冷水機(jī)組每臺(tái)凈重約3.8 t,放置于屋頂必然使建筑物結(jié)構(gòu)增加設(shè)計(jì)強(qiáng)度,況且因機(jī)組露天放置,四季風(fēng)吹雨打,使用壽命較之機(jī)房放置的水冷機(jī)組短得多,尤其是在塘沽這樣的濱海地區(qū),海風(fēng)大堿性強(qiáng),機(jī)組運(yùn)行數(shù)個(gè)空調(diào)季節(jié)后質(zhì)量難以保證。

回收特點(diǎn)

(1)一機(jī)多用,既能為室內(nèi)提供制冷/熱空調(diào),又能不受氣候變化全天候供應(yīng)生活熱水,既節(jié)省了熱水鍋爐的投資和運(yùn)行費(fèi)用,又避免了太陽能熱水器對(duì)氣候的依賴性。

(2)節(jié)能環(huán)保,采用熱回收裝置能將機(jī)組冷凝熱回收制取熱水,既節(jié)約了能源的消耗,同時(shí)避免了冷凝廢熱排放到空氣中的熱污染及鍋爐燃燒產(chǎn)生的二氧化碳造成的溫室效應(yīng)

(3)節(jié)省空間,熱回收機(jī)組的熱水供應(yīng)裝置一般都是內(nèi)置在機(jī)組中的,無須為供熱設(shè)備提供任何額外的安裝空間。

(4)穩(wěn)定可靠,由于熱回收裝置內(nèi)無運(yùn)轉(zhuǎn)件,設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠,無需投入大量的運(yùn)行維修人員,同時(shí)由于不需要增加其他大負(fù)荷電器控制設(shè)備,裝置啟停時(shí)對(duì)系統(tǒng)的電網(wǎng)沖擊小,既節(jié)約了電路裝置費(fèi)用又減少了安全隱患。

(5)改善性能,使用熱回收裝置有利于改善空調(diào)系統(tǒng)性能,提高機(jī)組的能效比,并能延長機(jī)組的使用壽命。

主要應(yīng)用

機(jī)動(dòng)車

風(fēng)冷被用于冷卻內(nèi)燃機(jī),尤其是航空器的內(nèi)燃機(jī),因?yàn)?a href="/hebeideji/7250007973312135208.html">防凍液要隨時(shí)可用并且溫度合適,以保證高效冷卻。當(dāng)很多內(nèi)燃機(jī)在一起時(shí)就被稱為水冷內(nèi)燃機(jī),通常是用通過散熱器或冷卻器的空氣來冷卻其冷卻液。

直接使用風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車比較少見,最常見的例子之一是水平對(duì)臥式引擎,曾被保時(shí)捷大量使用。著名的舊車型包括大眾甲殼蟲及相關(guān)車型雪鐵龍2CV雪佛蘭Corvair和保時(shí)捷911

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(如渦輪扇葉發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等)包含渦輪機(jī),可以使燃燒室內(nèi)的熱氣排出。當(dāng)必要時(shí),會(huì)從壓縮系統(tǒng)通入溫度較低的空氣冷卻渦輪定子和轉(zhuǎn)子葉片,以防其熔化。

電子元件

風(fēng)冷技術(shù)在CPU冷卻中廣泛應(yīng)用,因?yàn)殡娔X的CPU處理器會(huì)產(chǎn)生大量熱,如果不及時(shí)散熱會(huì)損壞CPU和其他電子元件。這種下,空氣作為絕緣體也是其優(yōu)勢之一。不過到了將來,如果半導(dǎo)體CPU處理器發(fā)熱量太大,那么風(fēng)冷能力就顯得吃力了,隨之這種方法就會(huì)被廢棄,或者有新型CPU的出現(xiàn)。

工業(yè)

很多產(chǎn)業(yè)過程中都需要將空氣作為直接或間接的冷卻媒介。空調(diào)是一種常用的空氣處理過程,用于一間房屋或是整棟建筑中,可以冷卻空氣以便使居住者處于舒適的環(huán)境中。通常空氣用急冷水或鹽水冷卻,然后以媒介將熱量傳到室外,通常用風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的水氣冷卻器將熱排放到大氣中。身邊也有常見的例子,如部分高塔式建筑發(fā)電站就大規(guī)模地使用了風(fēng)冷技術(shù)。

參考資料 >

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