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

摘要：本文通過實(shí)驗(yàn)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(shí)采用地下水供冷空調(diào)系統(tǒng)供冷是非常具有經(jīng)濟(jì)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(jī)組系統(tǒng)向建筑物進(jìn)行供冷較風(fēng)冷冷水機(jī)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(jì)參數(shù)

1室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)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(dá)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(jì)的時(shí)候，在選擇空調(diào)的室內(nèi)舒適性方面的參數(shù)時(shí)，要先對(duì)室內(nèi)空氣的溫度、相對(duì)的濕度以及風(fēng)速進(jìn)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(huì)影響到人們的感覺。在針對(duì)非正常情況之下人們衣著的情況來說，設(shè)計(jì)室內(nèi)空氣參數(shù)要根據(jù)實(shí)際情況適量地調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)。

2設(shè)計(jì)室外空氣的相關(guān)參數(shù)

在設(shè)計(jì)空調(diào)參數(shù)時(shí)，其中一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)參數(shù)就是確定室外空氣的計(jì)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(huì)增加了投放成本，同時(shí)在運(yùn)行過程中的費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)增加。因此在對(duì)室外空氣參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行。

二、相關(guān)的理論分析和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置

1熱傳遞數(shù)學(xué)模型

（1）冷卻管束放熱

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

S為形狀因子，即導(dǎo)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(dǎo)熱形狀因子S。

L——冷卻水管長(zhǎng)；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(duì)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)的裝置裝備情況

試驗(yàn)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(yàn)裝置的工作原理圖解，試驗(yàn)采用的裝置是船舶單機(jī)多庫(kù)教學(xué)模擬制冷裝置。其中包括的主要設(shè)備有：工況制冷量標(biāo)準(zhǔn)為14000kcae/h 的2F10壓縮機(jī)，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(dāng)某一個(gè)冷庫(kù)的庫(kù)溫剛好到達(dá)了設(shè)計(jì)值，此時(shí)庫(kù)中的電磁閥就會(huì)自動(dòng)停止供液；當(dāng)每個(gè)庫(kù)都達(dá)到了設(shè)計(jì)值的要求，此時(shí)總供液電磁閥會(huì)自動(dòng)把電路切斷，壓縮機(jī)自動(dòng)把工作停下來，然后單臺(tái)的制冷機(jī)對(duì)冷庫(kù)各自的庫(kù)溫要求進(jìn)行適應(yīng)。

圖1

3實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

（1）實(shí)驗(yàn)方案

這一次的試驗(yàn)選擇了一個(gè)地區(qū)的最炎熱的月份，7、8月份以及涼爽的10月進(jìn)行反復(fù)地試驗(yàn)求證，對(duì)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(jìn)行了調(diào)查。為了獲取制冷系統(tǒng)的長(zhǎng)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(shí)還要獲取冷卻池在設(shè)計(jì)過程中的最佳數(shù)據(jù)，因此在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中要白天黑夜連續(xù)地進(jìn)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(zhǎng)，60mm的直徑的鍍鋅鐵管9根；1.5w、型號(hào)為WX-2型的離心水泵一臺(tái)。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(jìn)入冷凝器中吸收熱量，循環(huán)反復(fù)。在該實(shí)驗(yàn)中，利用了溫度、壓力、流量、液位等進(jìn)行自動(dòng)控制。并采用了安全保護(hù)元件，對(duì)不同運(yùn)行工況下的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行精確地測(cè)量。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過分析看出：放熱到冷卻池中的這樣一個(gè)過程，其過程就是一個(gè)不穩(wěn)定的傳熱過程。當(dāng)制冷機(jī)組工作時(shí)，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(kù)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(fù)之后，最終庫(kù)溫都能夠保持到設(shè)計(jì)值。根據(jù)上述的試驗(yàn)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(shí)可行的，并且效果非常理想。

結(jié)語

我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展，同時(shí)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(jiǎn)稱空調(diào)），并且逐漸在擴(kuò)大其運(yùn)用的范圍，房間空調(diào)器（窗式空調(diào)器）和單元式空調(diào)機(jī)的應(yīng)用顯得更加廣泛。不過出現(xiàn)一個(gè)問題，人工制冷設(shè)備的能耗量極大，在運(yùn)行過程中產(chǎn)生昂貴的費(fèi)用。特別是在一些能源短缺的地區(qū)，會(huì)導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備無法進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，研究季節(jié)性的天然性冷源，在世界各國(guó)當(dāng)中被當(dāng)作一個(gè)非常重大的研究課題。

參考文獻(xiàn)

[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(xué)報(bào)，1997 （02）：17-21.

中圖分類號(hào)：TB6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A