干空气能与低品位能源驱动的新型蒸发冷却-喷射制冷空调系统基础研究

To develop energy efficient air conditioning refrigeration system by local climate conditions and energy situation has been considered as one hot research topic of air conditioning industry. A novel hybrid evaporative cooling and ejector refrigeration air conditioning system driven by dry air and low grade energy (waste heat, solar energy, etc.) is proposed. Outside fresh air is firstly precooled by evaporative cooling, then further cooled to supply air parameters by ejector refrigeration system. The cooled outlet secondary air is used to cool the condenser of ejector refrigeration system, which not only avoid the problem of cold energy waste of secondary air, but also solve the performance decrease problem caused by higher condensing temperature. It is suggested to build mathematic models of ejector, ejector refrigeration cycle and hybrid system, as well as study the mass and energy flow of primary air, secondary air, refrigerant and circulating spray water, so as to clarify the coupling relationship and composite mechanism of working fluids. Experimental research will be performed to verify theoretical analysis results, understand the operation characteristics of hybrid system, illustrate its inner operation rules and control mechanism, obtain the optimization principles and methods of key operation parameters. Key problems study on this proposed system could provide theoretical foundation and primary experimental data for dry air and low-grade energy driven air conditioning system.

根据建筑所在地区气候条件和能源特点，因地制宜开发低能耗制冷空调系统是行业研究热点之一。本项目提出一种干空气能和低品位能源联合驱动的蒸发冷却－喷射制冷空调系统，新风经干空气能蒸发冷却器预冷后，通过低品位能源（余热、太阳能等）驱动的喷射制冷系统进一步降温，达到空调所需的送风参数，蒸发冷却二次空气排风冷却喷射制冷系统冷凝器，以解决蒸发冷却系统中二次排风冷量普遍浪费的问题，以及喷射制冷系统冷凝温度高带来的性能降低问题，是一种低能耗制冷空调系统。拟建立喷射器、喷射制冷以及复合系统数学模型，研究系统中一次空气、二次空气、制冷剂、循环喷淋水之间的质量能量流动及分布，阐明系统各物质之间的耦合关系及复合机理。搭建实验装置进行实验研究，验证理论分析结果，掌握复合系统运行特性，揭示系统内在运行规律和调控机制，获得复合系统关键参数的优化原理及方法，为干空气能和低品位能量驱动的空调系统研究提供理论基础和实验数据。

本项目提出一种干空气能和低品位能源联合驱动的蒸发冷却－喷射制冷空调系统，新风经干空气能蒸发冷却器预冷后，通过低品位能源（余热、太阳能等）驱动的喷射制冷系统进一步降温，达到空调所需的送风参数，蒸发冷却二次空气排风冷却喷射制冷系统冷凝器，以解决蒸发冷却系统中二次排风冷量浪费的问题，以及喷射制冷系统冷凝温度高带来的性能降低问题。复合系统由干空气能和低品位能源驱动，是一种低能耗制冷空调系统，解决了传统制冷空调系统能耗大的缺点，具有降低建筑能耗，降低电力系统高峰负荷等优势。本项目建立了蒸发冷却器、喷射器、喷射制冷以及复合系统数学模型，研究了该复合系统的复合机理、系统运行模式并开展了实验研究工作，研究成果可为干空气能和低品位能源驱动的制冷空调系统提供理论支撑和实验数据，具体工作如下：.（1）构建干空气能和低品位能源联合驱动的蒸发冷却-喷射制冷空调系统流程，并选取R245fa作为复合系统制冷剂。.（2）建立蒸发冷却器数学模型，结合焓湿图建立复合系统空气循环模型，分析复合空调系统在不同气象分区下的空气热、湿处理过程特征和处理效果，得到不同气象分区对应的系统运行模式。.（3）设计复合系统关键部件-喷射器，建立喷射器一维热力学模型，构建复合系统制冷剂循环的数学模型，得到喷射器及喷射制冷系统性能随发生温度、蒸发温度和冷凝温度等参数的变化规律。.（4）构建复合系统计算模型，研究空气入口参数对复合系统性能的影响规律，揭示系统关键参数的优化机理和方法，优化复合系统。.（5）构建复合系统仿真计算模型，进一步研究复合系统内部各循环间的耦合关系、质量及能量流动分布及调控规律，得到复合系统在不同进风参数、三种不同运行模式下的理论运行特性。.（6）设计并搭建制冷量2kW的复合系统实验装置，开展实验研究，获得不同气候条件下复合系统的实验性能数据，对比实验数据和理论分析结果，得到系统各循环参数之间的关联、变化规律及优化方案。