做了台COP可以超过30的间接蒸发冷风机

tim-one

怕热，又怕空气憋闷。广州夏季时间长，打算做台间接蒸发制冷的冷风机。
先大概说下间接蒸发制冷的概念。
都知道水蒸发会带走热量，所以市面上才有各种水蒸发空调或者叫空调扇。普通环境中的空气含有水蒸气，一般将空气的热量
简单分为显热和潜热，显热的表象就是温度，潜热就是湿度。水蒸发空调原理是将气流通过蒸发水帘，将空气中的显热传递给
水，让水从液体快速蒸发成水蒸气，通过的气流温度降低，同时增加气流的湿度。这种制冷方式称为直接蒸发。人体感受不太
理想，总觉得身上湿湿嗒嗒的。
间接蒸发制冷，说得不那么学术，就是将水蒸发产生的冷量通过传导的方式传递给空气。那么就存在两股气流，一股气流（二
次空气）用于蒸发水，这部分和直接蒸发的原理一样，另外一股气流（一次空气）吸收水分蒸发产生的冷量。这两股气流是完
全隔绝的，二次空气直接对大气排放，一次空气出入室内。原理图网上容易找到。
                                                  
6月份已经做过一台，不理想，结构松散，外形不方便使用；算是积累了一点制作和维护的经验。由于使用自来水，水中的钙镁
离子，硅酸根等都是蒸发不了的，水分蒸发后，会留下水垢，积累都一定程度就得清除掉才行；用柠檬酸来除水垢，过程简单，
效果显而易见。蒸发换热单元的材料不能考虑金属（我计划要使用至少5年）。最终选定高分子聚酯膜，耐候性比金属强N倍，加
上其韧性和刚度都比同等厚度的铝膜强，所以加工起来难度不大。聚酯膜导热系数远不及铝膜，但热传导的另一重要因素就是厚
度，我选的聚酯膜厚度是0.03毫米，极薄，但强度高，加工起来还算顺手。
另外就是水膜构建和供水方式问题。聚酯膜不亲水，得在表面附着亲水材质，想到最容易的就是无纺布了。一般供水方式都是
喷淋，但考虑以后的维护难度，还是不要了。喷头堵塞问题，喷雾所需要的压力不小，水泵的选择有一定要求，走管所需的结
构件也繁琐，万一以后要更换喷头，拆装都麻烦。所以，我选择纤维毛细管虹吸的方式，从底部向上吸水。
这样就不能像原理图那样，从前后、上下两个维度送风了，底部是储水盘。设计前后方向作为二次空气通道，顶部分成前后两
部分，前端作为一次空气进风口，后端作出风口，中间将气流间隔开。


动手前先做了3D图，看看可行性，


                         


算好需要购买的材料数量。打算做48个蒸发换热单元，每个长宽20*30厘米，总蒸发面积5.76平方米。
材料清单：
聚酯膜6平方米，每平方米10元，共60元
无纺布，50元（5元1平方，商家要10平方起卖）
9032建准散热风机6只，每只18元，共108元
蒸发换热单元内外骨架，打算用亚克力切割，每套4.5元，共216元
整个可外壳及内部结构，都计划用亚克力切割，请人报价，250元。亚克力的耐候性比ABS塑料强很多，考虑要放在窗外日晒雨
淋5年，所以选亚克力材料，比钢板烤漆要便宜一些（不锈钢太贵就不考虑了）。
风管及接口等配件，共30元。其他电控、水路配件，大概30元。
以前有个小真空泵，测试过，能用。总共744元搞定。


制作蒸发换热单元的难度超过我想象，切聚酯膜，黏上无纺布，黏上亚克力框架，过程不复杂，制作一个仅花了不到15分钟，
但要做48个，重复这么多次，很考验耐心。前后弄了3天，才完成。用5支4mm的螺杆把蒸发换热单元组装起来，满满的成就感。
                      

仔细测量蒸发换热单元的尺寸后，画出准确的尺寸图，给亚克力厂订货，等了3天，板材到货，准备最后的组装。
板子是激光切割的，尺寸很准，组装过程仅用了1小时。

tim-one

调试两组风机参数，确定最终各自的功率



安装好稳压电路和真空泵（几年前买的，锈迹斑斑，还能用）



安装好滤网格栅


装好滤网后的最终效果



3个9厘米直径的圆孔，作为一次空气出风口，链接风管后通入房间。



前面3个风机安装在二次空气出风口。


测试数据：
测试时间是广州的8月，相对湿度一般在60-75之间，偶尔遇到台风天前后，湿度会有大幅波动，但维持时间很短暂。
准备测试不同风量下，机器的制冷功率和能效COP值与相对湿度的关系。
风量是用风速仪测试出风口多个点，计算平均风速为计算依据。买了3种湿度计，同一环境中显示的数值竟各不相同通，有时相差15%左右，哎，只能取平均值了。温度计相对准确，几个温度计相互间相差1.2度左右，反正只要测试进出风口的温度变化值，来计算制冷功率，所以一直使用同一温度计就接近准确值了。空气质量*空气比热*温升（降温度数）/单位时间=制冷功率，空气质量=风量*空气密度，所以，制冷功率=风量*空气密度*空气比热容*降温度数/单位时间。


1.相对湿度RH58%    △t5.3℃    风量250m3/h   制冷功率474.8W   能效COP19.95
2.相对湿度RH65%    △t3℃      风量250m3/h   制冷功率268.8W   能效COP11.2
3.相对湿度RH71%    △t2.6℃    风量250m3/h   制冷功率233.0W   能效COP9.7
4.相对湿度RH76%    △t1.3℃    风量250m3/h   制冷功率116.5W   能效COP4.85

5.相对湿度RH37%    △t8.4℃    风量165m3/h   制冷功率496.7W   能效COP33.1
6.相对湿度RH66%    △t4℃      风量165m3/h   制冷功率236.5W   能效COP15.77
7.相对湿度RH70%    △t3.2℃    风量165m3/h   制冷功率189.2W   能效COP12.6


风量250m3/h时，整机功率24W，风量165m3/h时，整机功率15W。不管怎么测试，COP值都远远高于现有空调，相对湿度低于40%时，COP超过30是就都没问题的。北方较干燥的环境使用，房间降温效果还可以，广州这么潮湿的地区，我拿来做新风机配合空调使用，保证进入房间的新风不会是完全的室外热风，多少能减少点儿空调电费。
一次风量越大，制冷量越大，但温度降幅减小，COP值相对不够高。测量仪器精度不不够理想，特别是湿度计，所以有些数据看起来与预计有差距（相对湿度与制冷功率的关系），仅能作为参考，日后再多测试几次，看数据是否可以修正。
做了几次耗水量测试。相对湿度RH58%，风量250m3/h，制冷功率474.8W时，蒸发200ml水，耗时15分钟。1千克水的汽化热是2260KJ，计算得出水蒸发功率为2260*1000/5/15/60=502W。那么实际效率为474.8/502=94.6%。这个数据在间接蒸发制冷行业中，超高！原因是二次空气的流量设置较小。查了很多资料，间接蒸发制冷水蒸发利用效率一般在60-75%左右。就是说，如果我增加二次空气的量，舍得多给点水费，得到的制冷功率，一定超过测得的数据。

SUNSHINEJJP

牛逼

被迫生活

果然藏龙卧虎，楼主不同凡响

tomyluo

论坛惊现巨佬

sxdtxzq

必须要顶，藏龙卧虎。！！

ktzj

可以可以，我们实验室有个方向就是搞这个，楼主很强
楼主感兴趣的话可以再去看看露点蒸发冷却器，降温理论极限强得多

tomyluo

这个能不能改为辅助空调除湿使用？把空调出的冷风接入一次侧，室内空气接入二次侧，这样，室内空气就会被空调吹出的冷风预冷，产生一部分冷凝水，冷凝水进入接水盘然后排出，预冷后的空气进入空调进一步制冷和除湿，空调吹出的冷风接入一次侧，和二次侧的室内空气热交换回收显冷的冷量，温度升高后再吹进房间，这样空调制冷量可以更多的用于除湿，而不是降低温度

13750345613

看完后，确实牛 B