楊胤保

摘 要：以《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》課程教學(xué)中的復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備為研究對象，為加深學(xué)生對該內(nèi)容的理解，應(yīng)用瞬態(tài)系統(tǒng)模擬計算軟件建立系統(tǒng)模型，對蘇州地區(qū)的一級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)、二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)和三級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)進行供冷工況下的模擬計算。得出了相應(yīng)的空氣處理后的溫度、相對濕度，并對結(jié)果進行分析，研究對實際的空調(diào)工程、通風工程的系統(tǒng)選型設(shè)計、方案比較均具有參考意義，對學(xué)生學(xué)習掌握《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》課程教學(xué)中的相關(guān)內(nèi)容起到一定的促進作用。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)冷卻;空調(diào)系統(tǒng);蘇州;TRNSYS

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.36.078

0 引言

《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》課程教學(xué)中的第8章復(fù)合式熱質(zhì)交換設(shè)備的熱工計算中，有大量涉及蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，包括一級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)、二級（間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)和三級（間接+間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)等。該內(nèi)容涉及的系統(tǒng)較新穎，不使用CFCs，直接補充水分來維持蒸發(fā)過程的進行，對大氣臭氧層無破壞作用，可直接采用全新風，提供良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)，具有節(jié)能環(huán)保的特點，目前國外對蒸發(fā)冷卻技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，我們有必要對蒸發(fā)冷卻等新技術(shù)進行研究，以達到既滿足用戶的舒適性或工藝性要求又達到節(jié)能的目的。在教學(xué)上，為加深學(xué)生對該內(nèi)容的理解，可以應(yīng)用瞬態(tài)系統(tǒng)模擬計算軟件TRNSYS建立系統(tǒng)模型，進行一級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)、二級（間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)和三級（間接+間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)等計算分析。

1 三種蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程分析

蒸發(fā)冷卻的特點是蒸發(fā)冷卻填料中空氣與水之間傳熱傳質(zhì)過程同時發(fā)生，過程復(fù)雜，其過程是流動、傳熱、傳質(zhì)同時發(fā)生，相互耦合，交叉影響的復(fù)雜熱力過程。

如圖1所示，一級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（DEC）是通過空氣與淋水填料層直接接觸，直接進行熱質(zhì)交換，過程為空氣的絕熱降溫加濕。

如圖2所示，二級（間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，間接蒸發(fā)冷卻的主要特點是降低了溫度并保持了一次氣流的濕度不變，其理論最低溫度可降至蒸發(fā)側(cè)二次空氣流的濕球溫度。日前，該系統(tǒng)在實際工程中應(yīng)用較廣。

如圖3所示，三級（間接+間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，適用于一些對室內(nèi)空氣條件有一定要求的場所（如星級賓館、醫(yī)院或一些工廠等）。

2 三種不同蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的建模與計算

在蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)中空氣和水傳熱傳質(zhì)情況復(fù)雜，故對其內(nèi)部的狀況進行描述、測量和計算比較困難，理論計算也是其難點之一，研究可以采用瞬態(tài)系統(tǒng)模擬計算軟件為基礎(chǔ)。

系統(tǒng)研究地點取蘇州地區(qū)，建立一級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)模型（如圖4所示）、二級（間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)模型（如圖6所示）和三級（間接+間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)模型（如圖8所示）三種，計算時間取5月1日至10月31日，時間步長為1小時，共4416小時。

2.1 一級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)

2.2 二級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)

2.3 三級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)

3 處理前后空氣溫度、相對濕度的結(jié)果分析

一級直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)計算結(jié)果（如圖5所示）、二級（間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)計算結(jié)果（如圖7所示）和三級（間接+間接+直接）蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)計算結(jié)果（如圖9所示），現(xiàn)對計算結(jié)果進行匯總?cè)绫?。

4 結(jié)論

本研究對象為地處蘇州地區(qū)的三種不同的蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，利用瞬態(tài)系統(tǒng)模擬計算軟件能快速地計算出三種不同系統(tǒng)的空氣處理后的溫度與相對濕度等。計算中若改變地點參數(shù)文件，軟件也能很快模擬計算出相應(yīng)地點的空氣處理前后的狀態(tài)參數(shù)。對實際工程的系統(tǒng)選型設(shè)計、方案比較均具有參考意義，對學(xué)生學(xué)習掌握《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》課程教學(xué)中的相關(guān)內(nèi)容起到一定的促進作用。

參考文獻

[1]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]潘毅群.實用建筑能耗模擬手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013：67-75.

[3]陸亞俊.暖通空調(diào)（第三版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015：119-122.

[4]連之偉.熱質(zhì)交換原理與設(shè)備（第三版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：221-240.

[5]黃翔，武俊梅.蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[6]堯德華，黃翔，吳志湘.西安某綜合樓四級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計[J].制冷空調(diào)工程技術(shù)，2009.

[7]徐方成，黃翔，武俊梅.西安某辦公樓兩種空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟分析[J].制冷空調(diào)與電力機械，2007.