關(guān)于 《西安某工廠蒸發(fā)冷卻空調(diào)方案計(jì)算與分析》一文相關(guān)問(wèn)題的討論

那 愷

在2010年第3期 《制冷》期刊中刊登了一篇題為 《西安某工廠蒸發(fā)冷卻空調(diào)方案計(jì)算與分析》的論文,文中針對(duì)西安某工廠生產(chǎn)車間的案例,對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制冷空調(diào)、蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷結(jié)合的空調(diào)和蒸發(fā)冷卻空調(diào)幾種不同系統(tǒng)形式進(jìn)行了計(jì)算分析,而筆者對(duì)其分析過(guò)程中的某些數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)和最終結(jié)論等不甚同意,在此一一提出和大家共同探討。

1 對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)的討論

(1)原文中指出,室內(nèi)設(shè)計(jì)工況為夏季26℃,相對(duì)濕度60%,夏季空調(diào)冷負(fù)荷為163.1kW,濕負(fù)荷為8.72kg/h。但是根據(jù)文中前面介紹的項(xiàng)目概況,總空調(diào)面積852m2,人員密度為5m2/人,可知總?cè)藬?shù)應(yīng)為852/5=170人,依據(jù)室內(nèi)26℃和按輕度活動(dòng)考慮的生產(chǎn)車間可知,每人的散濕量應(yīng)為184g/h[1],不考慮其他散濕源的情況下,人員濕負(fù)荷即為184×170=31.3kg/h,遠(yuǎn)大于8.72kg/h,如果按中等活動(dòng)的車間考慮,人員濕負(fù)荷會(huì)還會(huì)更大。因此文中濕負(fù)荷計(jì)算有誤或人員密度數(shù)值有誤。

(2)原文中分析了六種方案,分別是室內(nèi)26℃/60%時(shí)的傳統(tǒng)機(jī)械制冷方式、蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷結(jié)合方式和兩級(jí)間接+一級(jí)直接蒸發(fā)冷卻方式,即方案一、方案二、方案三,以及室內(nèi)為28℃、30℃、31℃時(shí)的兩級(jí)間接+一級(jí)直接蒸發(fā)冷卻方式,即方案四、方案五、方案六。分析結(jié)果如表1[2](原文表2)所示。

表1 上述六種空調(diào)方案的計(jì)算結(jié)果

首先方案三的室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn) (26℃/86%)和方案一、二 (26℃/60%)不同,但焓值卻相同,此處很明顯是一個(gè)筆誤,實(shí)際焓值應(yīng)為76.5kJ/kg。其次從數(shù)據(jù)中可以看出,方案一、二的新風(fēng)量是按照總風(fēng)量的10%選取的,這是不合適的,對(duì)于非全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),新風(fēng)量應(yīng)按人員需求和維持室內(nèi)壓差二者最大值計(jì)算。

原文中還有幾處筆誤,如:

1)表1方案二中蒸發(fā)冷卻的制冷量為17.9kW,根據(jù)公式 (1)計(jì)算可知,蒸發(fā)冷卻的處理焓差為9.2kJ/kg,和原文中圖2Wx與Wx2之間焓差83.8-74.6=9.2 kJ/kg相符;而原文中圖3～圖6方案三、四、五、六的蒸發(fā)冷卻處理焓差卻與Wx與Wx2之間的焓差相比均多出了2kJ/kg左右。

式中:

Q—冷量,kW;

G—送風(fēng)量,m3/h;

ρ—空氣密度,按1.2kg/m3計(jì);

△i—焓差,kl/kg

2)原文中對(duì)各方案的能耗進(jìn)行了比較 (見(jiàn)原文表3)[2],對(duì)于新風(fēng)負(fù)荷,應(yīng)該指新風(fēng)由于室內(nèi)外的焓差所產(chǎn)生的負(fù)荷,而方案一、二中的新風(fēng)量和室內(nèi)外焓差均相等,但新風(fēng)負(fù)荷卻不同,而且與實(shí)際計(jì)算的新風(fēng)負(fù)荷不符。表中的方案四、五、六中通過(guò)新風(fēng)負(fù)荷計(jì)算新風(fēng)處理焓差,與實(shí)際計(jì)算的室內(nèi)外焓差也都不相符。另外,表中房間負(fù)荷與總制冷量之比數(shù)據(jù)不應(yīng)有 “%”符號(hào)。

2 對(duì)原文中某些觀點(diǎn)的討論

(1)原文指出,因?yàn)檠芯勘砻?溫度在28～32℃,相對(duì)濕度在70%～90%,空氣流速在1.0～1.2m/s之間時(shí),人體感覺(jué)仍然是滿意的[2],并引標(biāo)出該觀點(diǎn)摘自 《熱舒適與蒸發(fā)冷卻空調(diào)》一文(以下簡(jiǎn)稱引文一),從而得出在西安等中濕度地區(qū)適當(dāng)放寬室內(nèi)要求,應(yīng)用方案四、五、六的蒸發(fā)冷卻是可行的[2]。

首先,應(yīng)用這三個(gè)蒸發(fā)冷卻方案的室內(nèi)工況絕不是適當(dāng)放寬了要求,和常規(guī)的方案一的室內(nèi)工況(26℃/60%)相比,其室內(nèi)焓值均增加了20kJ/kg左右,這對(duì)人體舒適感的影響會(huì)是很大的。其次,筆者查閱了引文一的相關(guān)內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)文中的說(shuō)法與原作者的觀點(diǎn)并不盡相同。引文一中寫(xiě)道,當(dāng)空氣的相對(duì)濕度超過(guò)70%,溫度超過(guò)28℃,平均空氣流速小于0.8m/s時(shí),無(wú)法滿足人體的熱舒適性要求。溫濕度越高,氣流對(duì)舒適感的正面作用越明顯;反之,溫濕度越低,氣流引起的吹風(fēng)感的負(fù)面作用越明顯。清華大學(xué)的研究表明,溫度在28～32℃,相對(duì)濕度在70%～90%時(shí),人體感到滿意的空氣流速1.0～1.2m/s之間[3]。而引文一中的該觀點(diǎn)卻又是引自另一篇論文 《熱濕環(huán)境下人體熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究》[4]。從這段話可以看出,原意是指當(dāng)溫度在28～32℃,相對(duì)濕度在70%～90%時(shí),令人體滿意的空氣流速可以達(dá)到1.0～1.2m/s之間,而在空調(diào)規(guī)范中,當(dāng)溫度在24～28℃,相對(duì)濕度在40%～65%時(shí),空氣的流速是不超過(guò)0.3m/s的[5],即引文一中指出的溫濕度越高,氣流對(duì)舒適感的正面作用越明顯。

因此該觀點(diǎn)并不能被引用于 “溫度在28～32℃,相對(duì)濕度在70%～90%,空氣流速在1.0～1.2m/s之間時(shí),人體感覺(jué)仍然是滿意的”,即并不能說(shuō)明在方案四、五、六的室內(nèi)環(huán)境中人體感覺(jué)是滿意的。

(2)原文在將蒸發(fā)冷卻空調(diào)的制冷量與傳統(tǒng)機(jī)械制冷空調(diào)的制冷量進(jìn)行對(duì)比時(shí)指出,傳統(tǒng)機(jī)械制冷的制冷量包括房間冷負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷和再熱負(fù)荷[2]。眾所周知,只有當(dāng)通過(guò)換氣次數(shù)、新風(fēng)量等方式計(jì)算的送風(fēng)量大于負(fù)荷風(fēng)量時(shí)系統(tǒng)才會(huì)有再熱過(guò)程,而絕大多數(shù)傳統(tǒng)機(jī)械制冷都是應(yīng)用于常規(guī)舒適性空調(diào)的項(xiàng)目,這類項(xiàng)目的送風(fēng)量都是通過(guò)負(fù)荷計(jì)算的,是沒(méi)有再熱過(guò)程的。因此原文認(rèn)為傳統(tǒng)制冷的制冷量包括再熱負(fù)荷是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

3 對(duì)原文最終結(jié)論的討論

原文通過(guò)對(duì)機(jī)械制冷空調(diào)與蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的對(duì)比,得出在滿足人體舒適性的前提下,蒸發(fā)冷卻空調(diào)的制冷量是傳統(tǒng)空調(diào)制冷量的1.8倍,但蒸發(fā)冷卻空調(diào)功率卻只有傳統(tǒng)空調(diào)功率的30.4%,運(yùn)行費(fèi)用只有傳統(tǒng)空調(diào)的9%～30%,比傳統(tǒng)空調(diào)節(jié)能70%～91%[2]。

前面提過(guò)蒸發(fā)冷卻空調(diào)的三個(gè)方案與傳統(tǒng)制冷空調(diào)方案的室內(nèi)工況焓值相比超出了 20kJ/kg左右,那么對(duì)不同設(shè)計(jì)工況的系統(tǒng)進(jìn)行能耗比較,即使有再大的優(yōu)勢(shì)也不能說(shuō)明問(wèn)題,就好像跑100米的路程比跑200米的路程耗時(shí)短,并不能說(shuō)跑100米的選手更優(yōu)秀。真的要對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行比較,就應(yīng)該在同一設(shè)計(jì)工況下進(jìn)行計(jì)算分析,這樣得出來(lái)的結(jié)論才有說(shuō)服力。

而且,原文表3中得出的不同系統(tǒng)耗電量、能效比、節(jié)能情況等也只有數(shù)據(jù),并沒(méi)有計(jì)算過(guò)程。對(duì)于蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng),會(huì)增加蒸發(fā)冷卻循環(huán)水泵的能耗、水分蒸發(fā)后的補(bǔ)水量及補(bǔ)水能耗等等,不同的系統(tǒng)每一部分增加和減少的能耗各是多少,原文并沒(méi)有交代,因此只有直觀數(shù)據(jù)是沒(méi)有說(shuō)服力的。

本人認(rèn)為,只有通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)分析認(rèn)真比對(duì)才能清楚地認(rèn)識(shí)到蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn),從而找到適合應(yīng)用的場(chǎng)合,更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)西北地區(qū),夏季溫度高但空氣較干燥,水蒸氣分壓力差較低,很適合應(yīng)用蒸發(fā)冷卻空調(diào),通過(guò)水分蒸發(fā)獲得潮濕涼爽的空氣,但是這類地區(qū)往往又都很缺水,對(duì)蒸發(fā)后系統(tǒng)補(bǔ)水又是一個(gè)問(wèn)題。因此,對(duì)于蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用,需要綜合考慮認(rèn)真分析,才能得出切實(shí)可靠的結(jié)論。

[1]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007

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