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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)方案計算與分析》的論文,文中針對西安某工廠生產(chǎn)車間的案例,對傳統(tǒng)機械制冷空調(diào)、蒸發(fā)冷卻與機械制冷結(jié)合的空調(diào)和蒸發(fā)冷卻空調(diào)幾種不同系統(tǒng)形式進行了計算分析,而筆者對其分析過程中的某些數(shù)據(jù)、觀點和最終結(jié)論等不甚同意,在此一一提出和大家共同探討。

1 對計算數(shù)據(jù)的討論

(1)原文中指出,室內(nèi)設計工況為夏季26℃,相對濕度60%,夏季空調(diào)冷負荷為163.1kW,濕負荷為8.72kg/h。但是根據(jù)文中前面介紹的項目概況,總空調(diào)面積852m2,人員密度為5m2/人,可知總?cè)藬?shù)應為852/5=170人,依據(jù)室內(nèi)26℃和按輕度活動考慮的生產(chǎn)車間可知,每人的散濕量應為184g/h[1],不考慮其他散濕源的情況下,人員濕負荷即為184×170=31.3kg/h,遠大于8.72kg/h,如果按中等活動的車間考慮,人員濕負荷會還會更大。因此文中濕負荷計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%時的傳統(tǒng)機械制冷方式、蒸發(fā)冷卻與機械制冷結(jié)合方式和兩級間接+一級直接蒸發(fā)冷卻方式,即方案一、方案二、方案三,以及室內(nèi)為28℃、30℃、31℃時的兩級間接+一級直接蒸發(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)方案的計算結(jié)果

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

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—送風量,m3/h;

ρ—空氣密度,按1.2kg/m3計;

△i—焓差,kl/kg

2)原文中對各方案的能耗進行了比較 (見原文表3)[2],對于新風負荷,應該指新風由于室內(nèi)外的焓差所產(chǎn)生的負荷,而方案一、二中的新風量和室內(nèi)外焓差均相等,但新風負荷卻不同,而且與實際計算的新風負荷不符。表中的方案四、五、六中通過新風負荷計算新風處理焓差,與實際計算的室內(nèi)外焓差也都不相符。另外,表中房間負荷與總制冷量之比數(shù)據(jù)不應有 “%”符號。

2 對原文中某些觀點的討論

(1)原文指出,因為研究表明,溫度在28～32℃,相對濕度在70%～90%,空氣流速在1.0～1.2m/s之間時,人體感覺仍然是滿意的[2],并引標出該觀點摘自 《熱舒適與蒸發(fā)冷卻空調(diào)》一文(以下簡稱引文一),從而得出在西安等中濕度地區(qū)適當放寬室內(nèi)要求,應用方案四、五、六的蒸發(fā)冷卻是可行的[2]。

首先,應用這三個蒸發(fā)冷卻方案的室內(nèi)工況絕不是適當放寬了要求,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,這對人體舒適感的影響會是很大的。其次,筆者查閱了引文一的相關內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)文中的說法與原作者的觀點并不盡相同。引文一中寫道,當空氣的相對濕度超過70%,溫度超過28℃,平均空氣流速小于0.8m/s時,無法滿足人體的熱舒適性要求。溫濕度越高,氣流對舒適感的正面作用越明顯;反之,溫濕度越低,氣流引起的吹風感的負面作用越明顯。清華大學的研究表明,溫度在28～32℃,相對濕度在70%～90%時,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卻又是引自另一篇論文 《熱濕環(huán)境下人體熱反應的實驗研究》[4]。從這段話可以看出,原意是指當溫度在28～32℃,相對濕度在70%～90%時,令人體滿意的空氣流速可以達到1.0～1.2m/s之間,而在空調(diào)規(guī)范中,當溫度在24～28℃,相對濕度在40%～65%時,空氣的流速是不超過0.3m/s的[5],即引文一中指出的溫濕度越高,氣流對舒適感的正面作用越明顯。

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

(2)原文在將蒸發(fā)冷卻空調(diào)的制冷量與傳統(tǒng)機械制冷空調(diào)的制冷量進行對比時指出,傳統(tǒng)機械制冷的制冷量包括房間冷負荷、新風負荷和再熱負荷[2]。眾所周知,只有當通過換氣次數(shù)、新風量等方式計算的送風量大于負荷風量時系統(tǒng)才會有再熱過程,而絕大多數(shù)傳統(tǒng)機械制冷都是應用于常規(guī)舒適性空調(diào)的項目,這類項目的送風量都是通過負荷計算的,是沒有再熱過程的。因此原文認為傳統(tǒng)制冷的制冷量包括再熱負荷是不恰當?shù)摹?/p>

3 對原文最終結(jié)論的討論

原文通過對機械制冷空調(diào)與蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的對比,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%,運行費用只有傳統(tǒng)空調(diào)的9%～30%,比傳統(tǒng)空調(diào)節(jié)能70%～91%[2]。

前面提過蒸發(fā)冷卻空調(diào)的三個方案與傳統(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,那么對不同設計工況的系統(tǒng)進行能耗比較,即使有再大的優(yōu)勢也不能說明問題,就好像跑100米的路程比跑200米的路程耗時短,并不能說跑100米的選手更優(yōu)秀。真的要對兩個系統(tǒng)進行比較,就應該在同一設計工況下進行計算分析,這樣得出來的結(jié)論才有說服力。

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),并沒有計算過程。對于蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng),會增加蒸發(fā)冷卻循環(huán)水泵的能耗、水分蒸發(fā)后的補水量及補水能耗等等,不同的系統(tǒng)每一部分增加和減少的能耗各是多少,原文并沒有交代,因此只有直觀數(shù)據(jù)是沒有說服力的。

本人認為,只有通過嚴謹分析認真比對才能清楚地認識到蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的特點,從而找到適合應用的場合,更好地發(fā)揮其優(yōu)勢。在我國西北地區(qū),夏季溫度高但空氣較干燥,水蒸氣分壓力差較低,很適合應用蒸發(fā)冷卻空調(diào),通過水分蒸發(fā)獲得潮濕涼爽的空氣,但是這類地區(qū)往往又都很缺水,對蒸發(fā)后系統(tǒng)補水又是一個問題。因此,對于蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的應用,需要綜合考慮認真分析,才能得出切實可靠的結(jié)論。

[1]陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007

[2]堯德華,黃翔,吳志湘.西安某工廠蒸發(fā)冷卻空調(diào)方案計算與分析[J].制冷,2010,29(3):68-71

[3]黃翔,梁才航,狄育慧.熱舒適與蒸發(fā)冷卻空調(diào)[J].建筑熱能通風空調(diào),2004,23(2):13-17

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