[发明专利]一种基于冷却气流喷雾降温的风冷模块机组

说明书

本发明涉及一种基于冷却气流喷雾降温的风冷模块机组，主要包括：风冷模块机组、冷却气流通道和喷雾系统。风冷模块机组为长方体状双层框架结构；冷却气流通道位于冷凝器前部，由两块侧板和一块顶板组成；喷雾系统包括：空气压缩机、软化水泵、喷嘴支撑轴、步进电机、气泡雾化喷嘴、压缩空气母管、软化水母管、过滤器、压缩空气支管、软化水支管、水支路电磁阀、水支路逆止阀、气支路电磁阀、气支路逆止阀、温湿度传感器；通过组织冷却气流流动、利用低能耗喷嘴对冷却气流进行喷雾降温，来强化风冷机组冷凝器。本发明的综合制冷性能系数较常规风冷模块机组制冷性能系数高15%‑30%。

技术领域

本发明涉及一种基于冷却气流喷雾降温的风冷模块机组，具体为一种基于冷却气流喷雾降温技术来提高制冷性能系数的风冷模块制冷机组。

背景技术

空调是必不可少的温度调节设备，根据空调冷凝器的冷却方式，一般分为水冷和风冷两种。尽管在相同制冷量下风冷机组制冷性能系数（一般在2.4-3.5之间）低于水冷式机组的性能系数（一般在3.8-4.4之间），但因其具有系统简单紧凑、投资小、安装方便等优点，在目前的空调销售市场中，风冷机组所占份额高达25%以上，并呈现逐年增长的趋势。

夏季制冷过程中，风冷机组性能系数受冷凝器散热效果的影响相当显著，而冷凝器散热效果则主要受冷却气流温湿度、速度等的影响。相关研究结果表明，随着环境温度的提高，机组性能系数呈现逐渐降低的趋势，环境温度每提高1摄氏度，性能系数将降低0.035-0.075，且环境温度越高，性能系数的降低幅度越大；在极端高温情况下，风冷式机组甚至会发生“热保护”停机或启动困难等现象。同时，风冷式机组性能系数随着环境湿度提高而增大，相对湿度每提高1%，性能系数会提高0.024左右。因此，采用各种类型的喷嘴组织喷雾、通过水雾的蒸发吸热和增湿效应，来降低冷凝器冷却气流温度、增大冷却气流的相对湿度、提高风冷机组制冷性能系数，在理论上是可行的。

但值得注意的是，喷雾冷却是否能够实实在在地提高风冷机组的综合性能系数（综合性能系数是指考虑喷雾能耗之后的性能系数），则取决于喷嘴的喷雾总能耗（喷雾能耗是指喷嘴雾化单位质量的水所消耗的功，W/kg）是否足够低、水雾蒸发率（蒸发率是指环境条件下水雾在喷雾射程范围内的蒸发量与喷雾量之比，%）是否足够高，以及喷雾量与冷却空气量、冷却空气温湿度之间是否匹配。只有当喷雾总能耗小于喷雾前后机组输入功率之差时，风冷机组的综合性能系数才能得到提高；前期研究结果显示，当喷嘴的喷雾能耗大于80W/kg时，风冷机组的综合性能系数将会因喷雾能耗过高而降低。只有当水雾蒸发率足够高时，才能够对冷却气流产生显著的降温效果，继而才能够强化冷凝器的对流换热过程、提高机组综合性能系数；前期研究结果显示，当水雾蒸发效率低于85%时，耗水量增大、喷雾总能耗提高，机组综合性能系数不增反降。只有当喷雾量与冷却空气量、冷却空气温湿度之间匹配合理时，才能够提高机组的综合性能系数；前期研究结果显示，环境温度35^℃、空气相对湿度30%情况下，喷雾量与冷却空气量之比应控制在3-5g/m³，环境温度降低或空气相对湿度提高时，喷雾量与冷却空气量之比应控制在更小的范围内，否则将会导致水雾蒸发效率降低、喷雾总能耗增加，机组综合性能系数不增反降。