地下冷源在制冷空調(diào)工程中的應(yīng)用

王　東（北京中建華威機電設(shè)備安裝工程有限公司，北京 100015）

地下冷源在制冷空調(diào)工程中的應(yīng)用

王東
（北京中建華威機電設(shè)備安裝工程有限公司，北京 100015）

摘要：本文通過實驗的研究，通過數(shù)據(jù)說明了地冷制冷的可行性。假設(shè)在地下水源比較豐富的地區(qū)控制地下水溫在13℃以下，此時采用地下水供冷空調(diào)系統(tǒng)供冷是非常具有經(jīng)濟效益和節(jié)能性能的。如果該地區(qū)的地下水源比較缺乏，就可以使用水冷冷水機組系統(tǒng)向建筑物進行供冷較風冷冷水機組系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：地下冷源；制冷空調(diào)；工程；應(yīng)用

一、室內(nèi)和室外空氣設(shè)計參數(shù)

1室內(nèi)空氣設(shè)計要求

空調(diào)的作用就是使得室內(nèi)空氣符合相應(yīng)的參數(shù)狀態(tài)，達到一種舒適度的要求，保證在室內(nèi)的人員處于舒適的環(huán)境之下，讓人們得到優(yōu)良的工作環(huán)境或者是工作條件。在設(shè)計的時候，在選擇空調(diào)的室內(nèi)舒適性方面的參數(shù)時，要先對室內(nèi)空氣的溫度、相對的濕度以及風速進行考慮，把參數(shù)控制在合理的條件之內(nèi)。然后就是要考慮到空氣的新鮮度、人們的衣著情況以及室內(nèi)墻面和家具表面的溫度等，這些因素在一定程度上也會影響到人們的感覺。在針對非正常情況之下人們衣著的情況來說，設(shè)計室內(nèi)空氣參數(shù)要根據(jù)實際情況適量地調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)。

2設(shè)計室外空氣的相關(guān)參數(shù)

在設(shè)計空調(diào)參數(shù)時，其中一個很重要的設(shè)計參數(shù)就是確定室外空氣的計算參數(shù)。如果設(shè)定太高的參數(shù)，空調(diào)設(shè)備在投放過程中會增加了投放成本，同時在運行過程中的費用也會相應(yīng)增加。因此在對室外空氣參數(shù)進行設(shè)計時，要遵循相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范來進行。

二、相關(guān)的理論分析和相應(yīng)的實驗裝置

1熱傳遞數(shù)學模型

（1）冷卻管束放熱

通過管壁向地層的多維導熱量采用形狀因子法來進行求解。設(shè)流經(jīng)潛水層穩(wěn)定溫度場任一等溫面上的熱流量為Q。則：

S為形狀因子，即導熱面積與溫度為t1和t2的等溫面間平均距離比值（m）。冷卻水管束在地下按交叉排列布置，通過分析解求得導熱形狀因子S。

L——冷卻水管長；e——管束間距（m）；2r——管子外徑（m）；d——管中心離穩(wěn)定熱源距離（m）；sh——雙曲函數(shù)。

設(shè)冷卻水和管壁對流換熱系數(shù)為α，溫度為tf，則：

Q=αF（tf-t1）

Q=Sλ（t1-t1）

式（2）、（3）聯(lián)立求解，可得冷卻水通過管壁向潛水層的傳熱量。

（2）圓筒形池壁熱傳遞由傅立葉熱流定律

得池壁傳熱量：

（3）池底平壁熱傳遞量由下式求得

2進行實驗的裝置裝備情況

試驗裝置設(shè)置到兩棟大樓中間的綠化帶。如圖2所示，這是此次試驗裝置的工作原理圖解，試驗采用的裝置是船舶單機多庫教學模擬制冷裝置。其中包括的主要設(shè)備有：工況制冷量標準為14000kcae/h 的2F10壓縮機，7.2m2的冷凝面積。冷凝器結(jié)構(gòu)為臥式管殼式，38℃左右的冷凝溫度。當某一個冷庫的庫溫剛好到達了設(shè)計值，此時庫中的電磁閥就會自動停止供液；當每個庫都達到了設(shè)計值的要求，此時總供液電磁閥會自動把電路切斷，壓縮機自動把工作停下來，然后單臺的制冷機對冷庫各自的庫溫要求進行適應(yīng)。

圖1

3實驗方案和實驗結(jié)果分析

（1）實驗方案

這一次的試驗選擇了一個地區(qū)的最炎熱的月份，7、8月份以及涼爽的10月進行反復地試驗求證，對不同環(huán)境和溫度之下制冷系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用的適用性進行了調(diào)查。為了獲取制冷系統(tǒng)的長期性和可靠性，特別是要獲取冷卻水系統(tǒng)在傳遞過程中呈現(xiàn)的規(guī)律，同時還要獲取冷卻池在設(shè)計過程中的最佳數(shù)據(jù)，因此在整個實驗的過程中要白天黑夜連續(xù)地進行。冷卻水系統(tǒng)由以下構(gòu)件組成：兩只水泥圓柱體，3.2 m深，1.5m的直徑；4m長，60mm的直徑的鍍鋅鐵管9根；1.5w、型號為WX-2型的離心水泵一臺。從從冷凝器上部流出的冷卻水吸收了制冷劑的熱量，從2#冷卻池、鍍鋅鐵管束、1#冷卻池經(jīng)過，把熱量散發(fā)的周圍地層。然后冷卻之后，再重新進入冷凝器中吸收熱量，循環(huán)反復。在該實驗中，利用了溫度、壓力、流量、液位等進行自動控制。并采用了安全保護元件，對不同運行工況下的各種數(shù)據(jù)進行精確地測量。

（2）實驗結(jié)果分析

通過分析看出：放熱到冷卻池中的這樣一個過程，其過程就是一個不穩(wěn)定的傳熱過程。當制冷機組工作時，由于自來水溫度池水具有很高的溫度，因此使用循環(huán)式的池水冷卻，冷庫很快就能降溫，冷卻池水溫度逐漸升高，制冷速度逐漸下降并趨向平穩(wěn)。兩者在經(jīng)過12h的循環(huán)反復之后，最終庫溫都能夠保持到設(shè)計值。根據(jù)上述的試驗數(shù)據(jù)，證明了用冷卻池水循環(huán)，這樣的制冷辦法是切實可行的，并且效果非常理想。

結(jié)語

我國市場經(jīng)濟在飛速發(fā)展，同時老百姓的生活水平也在提升。以蒸汽壓縮式制冷和溟化鏗吸收式制冷為冷源的空氣調(diào)節(jié)（以下簡稱空調(diào)），并且逐漸在擴大其運用的范圍，房間空調(diào)器（窗式空調(diào)器）和單元式空調(diào)機的應(yīng)用顯得更加廣泛。不過出現(xiàn)一個問題，人工制冷設(shè)備的能耗量極大，在運行過程中產(chǎn)生昂貴的費用。特別是在一些能源短缺的地區(qū)，會導致空調(diào)設(shè)備無法進行正常運轉(zhuǎn)。所以，研究季節(jié)性的天然性冷源，在世界各國當中被當作一個非常重大的研究課題。

參考文獻

[1]韓厚德，盧士勛.地下冷源在制冷空調(diào)工程中的應(yīng)用研究[J].制冷學報，1997 （02）：17-21.

中圖分類號：TB6

文獻標識碼：A