蒸發式冷氣機在西安某高校食堂通風降溫的測試及分析

田閏樂 強天偉 李躍奇 董宇光

蒸發式冷氣機在西安某高校食堂通風降溫的測試及分析

田閏樂 強天偉 李躍奇 董宇光

（西安工程大學城市規劃與市政工程學院 西安 710600）

采用德國德圖testo-410多功能風速儀，對終南餐廳的室內空氣溫度、相對濕度以及氣流速度進行了實測。并對結果進行了數據分析，來探究蒸發式冷氣機通風降溫系統在該餐廳的應用效果。結果表明如果能夠對排風系統進行優化改善，蒸發式冷氣機系統在終南餐廳的應用效果會更好。

高校食堂；蒸發式冷氣機；測試分析；通風降溫

0 引言

近年來，隨著高校擴招的展開，高校學生人數已經越來越多，而學校大多只是對教學樓和圖書館這類受關注度較高的建筑進行一些改造，對食堂的改造反而較少，因此大多數的高校食堂還只是老式食堂，這類食堂不僅內部裝修較差、功能單一，同時其通風降溫系統也漸漸不能滿足學生對用餐時的舒適度要求[1-3]高校食堂中午就餐人數多，冷負荷大，油煙、飯菜味道較重，室內空氣品質較差。同時，伴隨著國家發出節能減排的號召，高校食堂通風降溫系統的改造工程也應該考慮如何降低系統的能耗。

國外的蒸發冷卻技術發展較早，LD Santoli，F Fraticelli，F Fornari等提出羅馬市公立學校建筑能源性能評價與改造策略。根據學校的規模、技術和建筑特點，確定了降低學校建筑能耗的措施，并進行成本對比，回收時間分析[4]。Watt J R在《Evaporative air conditioning handbook》的修訂版中指出：在干燥地區使用直接蒸發冷卻空調，比常規機械制冷空調節約費用達60～80%[5]。Richard O Pearson等人將蒸發冷卻技術與機械制冷相結合，并得出結論：兩者結合能夠有效地降低單獨使用機械制冷時的能耗[5]。

國內學者秦榕通過搜集、分析各大高校的餐飲建筑實際資料，研究影響高校食堂室內環境的各種因素，提出高校校園餐飲建筑中存在的問題[6]。何梅等人通過對西安地區高校餐飲建筑夏季室內熱環境主觀反映的問卷調研結果進行統計，利用專業測試儀器對某些高校餐廳室內的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度進行測試，分析問卷結果和測試結果，得出對西安高校餐飲建筑熱環境的評價。他們發現校園餐飲建筑內存在一些熱環境問題，因此提出加裝節能空調來改善此情況[7]。

隨著人們對高校食堂的愈發重視，舒適的就餐區域也愈發吸引消費者的重視。本文以西安某高校食堂為試驗對象，對該食堂的通風降溫系統進行測試分析。

1 終南餐廳室內數據測試

1.1 測試區域

西安某高校終南餐廳由就餐區域、操作區域以及洗消衛生區域構成，該餐廳蒸發式冷氣機系統設計初衷是為了給該餐廳的就餐區域進行通風降溫，因此本次測試的主要對象為終南餐廳的就餐區域。測試區域如圖1方框所示。

圖1 餐廳測試區域

1.2 測試儀器及方案

（1）測試儀器簡介

本此測試儀器選用的是德國德圖testo-410多功能風速儀，testo-410多功能風速儀小巧并且便于攜帶，且非常適于快速檢查測量。該風速儀的測量范圍為0.4~20m/s，甚至可用于低風速場合，而且可以同時用于測量就餐區域的空氣溫度以及相對濕度。其主要性能參數見表1，測試儀器實物圖如圖2所示。

表1 testo-410主要性能參數

圖2 testo-410多功能風速儀

（2）測試方案

本次課題項目測試日期為2019年8月26日到8月31日，選取晴天時進行測試，測試時間段均選定為當天中午就餐時間段，即為11:00～13:00，此時間段就餐人數較多，室內熱濕負荷較大。在測試期間，兩個人同時測量室內就餐區域的空氣溫度、室內相對濕度以及室內風速，每隔30分鐘對各測點測試一次。

圖3 餐廳測點布置圖

由于餐廳內就餐人員就坐區域具有隨機性，無法估計，根據GB/T 5071-2008《室內熱環境條件》，測點的布置應盡量選取具有室內溫度代表性的區域，或是在區域的中心位置進行測量。本次課題的測點共設10個點，其中測點1為室外測點，測點2～10為就餐區域測點。考慮到用餐人員用餐時身體主干的高度，根據GB/T 5071-2008《室內熱環境條件》對測點的要求[8]，室內測點高度選定為坐姿時1.1m，室外測點高度選取為站姿時1.7m，每個測點的測試時間為3分鐘。餐廳測點布置如圖3所示。

2 實際測試結果及分析

影響餐廳內就餐人員熱舒適性的因素包括室內空氣的溫度、相對濕度、風速以及熱輻射量等，本文將選用2019年8月29日對終南餐廳的空氣溫度、相對濕度、風速測試數據進行分析。在測試過程中，11:00時蒸發式冷氣機尚未開啟，11:30時處于剛開啟狀態。

2.1 溫度測試結果與分析

對終南餐廳就餐區域的溫度進行測，通過對溫度測試數據進行統計分析，結果如表2和圖4所示。

表2 終南餐廳蒸發式冷氣機系統開啟時溫度測試統計表

由表2可知，在蒸發式冷氣機系統開啟期間，即測試時間為11:30～13:00，終南餐廳就餐區域的溫度變化范圍為26.1℃～28.5℃。在測試期間，終南餐廳室外平均干球溫度為32.4℃，而室內平均干球溫度為26.8℃，較室外溫度下降了5.6℃。從東西方向來看，測點2處平均溫度最高，達到27.9℃，同時測點5、測點8處平均溫度均高于它們西側測點的溫度，這主要是因為測點2、5、8處于東側區域，冷負荷較大；從南北方向來看，第一排測點即測點2、3、4離北墻較近，因此存在蒸發式冷氣機送風盲區的現象，其溫度比后兩排溫度略高，第二排測點即測點5、6、7與同列測點相比溫度最低，分析原因是由于第三排測點靠近操作間，熱負荷較大，同時蒸發式冷氣機的特點是送風量大、送風溫差小，送入室內的冷風隨著吹風距離的增加，冷量存在衰減現象。

表3 就餐區域平均溫度值

圖5 就餐區域溫度隨時間變化圖

表3和圖5體現的是終南餐廳就餐區域室內平均溫度隨測試時間的改變而產生的變化，其中室內平均溫度取同時刻測點2～10溫度的算術平均值。

由圖5可得，終南餐廳在11:00時，蒸發式冷氣機系統尚未開啟，就餐區域平均溫度為28.1℃，11:30處于剛開啟狀態，室內平均溫度為27.3℃，未達到穩定狀態，在開啟一段時間后，溫度逐漸穩定在26.7℃左右，滿足夏季餐廳就餐區域24～28℃范圍的要求。

2.2 相對濕度測試結果與分析

對終南餐廳就餐區域的相對濕度進行測試。通過對相對濕度測試數據進行統計分析，結果如表4和圖6所示。

表4 蒸發式冷氣機系統開啟時相對濕度測試統計表

終南餐廳室內濕負荷主要來自人體的散濕量以及食物的散濕量，從表4中的相對濕度測試統計結果可知，夏季就餐區域的平均相對濕度范圍為77.1%～86.3%，之間。在測試期間，餐廳室內最大的相對濕度值出現在測點6為89.8%，最小值出現在測點2，為67.8%。

從南北方向來看，第一排測點，即測點2、3、4平均相對濕度較其他測點數值較小，分析原因是送風口高度較高，而第一排測點處于送風口的下方，處于送風盲區；第三排測點的相對濕度數值明顯高于前面兩排，超過相對濕度設計范圍，這是由于操作區域打飯窗口位置有一道玻璃隔擋，同時后面還有一堵隔墻阻隔造成的排風不暢所導致的。從東西方向來看，東側區域測點即測點2、5、8平均相對濕度數值較小，這是由于東側測點離正門較近，室內外空氣進行交換導致，同時還有一部分空氣能通過東側的走廊流動到操作區域后面并通過后門排出，因此測點2、5、8平均相對濕度數值較小

表5和圖7體現的是終南餐廳就餐區域室內平均相對濕度隨測試時間的改變而產生的變化，其中室內平均相對濕度取同時刻測點2～10相對濕度的算術平均值。

表5 就餐區域平均相對濕度值

圖7 就餐區域平均相對濕度隨時間變化圖

由圖7可知，終南餐廳在11:00時，蒸發式冷氣機系統尚未開啟，就餐區域平均相對濕度為56.8%，11:30蒸發式冷氣機剛開啟時，室內平均相對濕度為77.1%，等到蒸發式冷氣機運行一段時間后，就餐區域的相對濕度逐漸穩定在84%左右，此時室內濕度較大，超過80%。

2.3 風速測試結果與分析

對終南餐廳就餐區域的風速進行測試，具體測試數據見附錄。通過對溫度測試數據進行統計分析，結果如表6和圖8所示。

表6 蒸發式冷氣機系統開啟時風速測試統計表

終南餐廳的氣流組織為蒸發式冷氣機從北側送風，吸收室內的余熱余濕后經由南側的排風機排出，或者通過室內正壓作用經由門窗排出。從表6和圖4-8可知，終南餐廳夏季就餐區域平均風速范圍為0.5～1.7m/s，室內平均風速為1.0m/s。在測試工程中一些因素對風速的測量結果會產生一定的影響，如人員的行走帶來的局部氣流擾動、操作間內門的開閉使得排風機不能有效的排出室內空氣以及送風口安裝高度高達2.5m等因素的影響，并且測點位置對風速測量結果也影響較大。

3 總結

本文對終南餐廳就餐區域的空氣溫度、相對濕度以及氣流速度進行了實際數據測量及分析，來探究蒸發式冷氣機通風降溫系統在該餐廳的應用效果，同時也為后面進行模擬分析和優化設計提供了基礎。

（1）在測試期間，終南餐廳室外溫度范圍為31.9℃～33.1℃，在蒸發式冷氣機系統開啟前，就餐區域平均溫度為28.1℃，開啟后，就餐區域平均溫度逐漸穩定在26.7℃左右。在測試分析過程中發現，東側測點，即測點2、5、8的平均溫度較高。東側平均溫度較高是由于在實際安裝過程中，該餐廳只安裝了6臺蒸發式冷氣機（設計為7臺），而且在設計時將蒸發式冷氣機均勻布置在北墻處，忽略了東側區域冷負荷較大這一現象，導致靠近東側的測點，即測點2、5、8溫度較高，而遠離東側墻的測點6、7、9溫度最低，較為舒適。

（2）夏季就餐區域的平均相對濕度范圍為84%，而設計的工況為80.1%，分析室內就餐區域濕度較大的原因是在設計過程中，未考慮到后期加上操作間的隔墻以及打飯窗口格擋的影響，因此造成蒸發式冷氣機送入室內的空氣不能快速排出，使得氣流在第三排測點，即測點8、9、10處形成了“淤積”現象。

（3）在實際測量過程中，由于蒸發式冷氣機的送風為擺風模式，這對測量過程帶來了一定的影響，同時在測量時間段內，室內就餐人員較多，來來往往的行動對測量結果也產生了一定的影響。但是通過多次測量結果發現，第二排測點即測點5、6、7平均風速較大，吹風感較為明顯。

（4）通過實際測量分析以及親身感受，雖然由于實際工程現狀與設計狀況有所區別，未能達到設計的理想狀況，并且排風不暢導致室內相對濕度較大，但是如果能夠對排風系統進行優化改善，蒸發式冷氣機系統在終南餐廳的應用效果會更好。

[1] 王麗娜.我國高校校園學生生活區規劃與生活建筑設計研究[D].北京:清華大學,2004.

[2] 郝長生,楊艷紅.某大學綜合食堂通風不良淺析[J].暖通空調,2008,(2):105-107.

[3] 周鐵軍.高校綜合性餐欽服務中心設計與技術研究[D].重慶:重慶大學,2004.

[4] LD Santoli, F Fraticelli, F Fornari, et al. Energy per- formance assessment and a retrofit strategies in public school buildings in Rome[J]. Energy & Buildings, 2014.

[5] 孫哲,黃翔,劉佳莉,等.蒸發冷卻空調技術在西安地區適用時間的探討[J].建筑熱能通風空調,2013,(6):42-45.

[6] 秦榕.高校綜合餐飲服務中心的設計與研究[D].合肥:合肥工業大學,2005.

[7] 何梅,張進.高校餐飲建筑夏季室內熱環境調研[J].建筑節能,2015,(4):107-110.

[8] GB/T 5701-2008,室內熱環境條件[S].北京:中國標準出版社,2008.

The Test and Analysis of Evaporative Air Conditioner in the Canteen of a University in Xi'an

Tian Runle Qiang Tianwei Li Yueqi Dong Yuguang

( College of Urban Planning and Municipal Engineering, Xi’an Polytechnic University, Xi’an, 710600 )

This article with Germany Testo testo-410 multi-function anemometer, the novel restaurants of indoor air temperature, relative humidity and air velocity were measured and the results are the data analysis, to explore an evaporative air conditioner ventilation cooling system application effect shows that in the restaurant if can carry on the optimization to the exhaust system, an evaporative air conditioner system in the novel the restaurant's application effect will be better.

College canteens; Evaporative air conditioners; Test analysis; Ventilation cooling

TU831.6

B

1671-6612（2021）01-095-06

田閏樂（1995-），男，在讀碩士研究生，E-mail：252623304@qq.com

強天偉（1970-），男，博士，教授，E-mail：16840218@qq.com

2020-09-24