冷冻水温度变化对空调供冷的影响分析及对策

冷冻水温度变化对空调供冷的影响分析及对策 1 1 2 1 1 1 傅允准,曹国海,李 林,林 豹,兰信颖,王丹 ()1 . 沈阳建筑工程学院市政与环境工程学院 ,辽宁 沈阳 110168 ; 2 . 沈阳新北热电有限公司 ,辽宁 沈阳 110013 摘 要 :针对以地下水为冷源的天然能源空调系统在实际应用中 ,由于进风机盘管或其他换热器的冷冻水 温度过高 ,使风机盘管或其他换热器制冷能力和除湿能力下降 ,以至于影响了空调的供冷效果 . 笔者通过 对风机盘管或其他换热器的制冷能力和除湿量能力的理论计算 ,在理论上分析了冷冻水温度变化对风机 盘管或其他换热器的制冷能力和除湿能力的影响 ,并提出相应的对策 : 增加换热面积和增加风量以及增大 水流量等来增加风机盘管或其他换热器的制冷量和除湿量 ,从而达到空调供冷的使用要求 . 关键词 :冷冻水温度 ; 制冷能力 ; 除湿能力 ;换热面积 + () 中图分类号 : T K41412 12 文章编号 :1671 - 2021 200401 - 0053 - 04 文献标识码 :A 天然能源空调不消耗矿物燃料和电力 ,不污染 环境 ,被誉为清洁能源空调 ,一直受到人们的重视. 以地下水为冷源的天然能源空调 ,由于地下水的温 度较高 ,提供的冷冻水供水温度一般比以人工制冷 (设备 如压缩机制冷和吸收式制冷为冷源的空调系 ) 统提供的冷冻水供水温度高 . 但是随着进风机盘管 或其他换热器的冷冻水温度的升高 ,风机盘管和其 他换热器的制冷能力和除湿能力将下降 ,并导致了 它的制冷量和除湿量都达不到空调的实际使用要 求 . 所以研究冷冻水温度变化对空调供冷的影响使 图 1 焓湿图上的冷水盘管状态变化 () 天然能源空调进一步得到应用和推广具有重大的意 1干盘管的计算 ) ( ( 义 .从空气进口状 态 1 t , h变 化 到 状 态 2 t ,1 1 2 ) t , 风 量 为 h的过程 , 水温也相应从 t 变 化 到 w2 2w3 G , 水量为 L , 放出的冷量为 q, 则 12 1 冷冻水温度变化对风机盘管或其他 ε = Q / W ( )1 换热器制冷能力和除湿能力的影响 ( ) )2( = Q / i - iG n o ( )( )q( )3 = G h- h = L t -t 12 1 2 w3 w2 对于舒适性空调 ,空调房间温度 、湿度 、送风速 θ( )q4 = KA 度等参数主要是由风机盘管与其它换热器的制冷能 12 D sM TD 12 力和除湿能力决定的. 而冷冻水温度变化对风机盘 ) ( / 1= R / a+ r+ rR + 1/ K w 1 2 D 管或其它换热器的制冷能力和除湿能力影响很大 ,( ( )) 5 { Ф+ 1/ R } a f 甚至直接影响到空调供冷的效果.018 012 ) γ( ) ( 6a / d = 3 100 1 + 01015 t wmw w i 111 理论分析及计算方法01640164 0136 γλ(γ)( ) = 01129Ca/ ad 7a Fe ( 假 设 干 盘 管 状 态 线 和 湿 盘 管 状 态 线 R H = ( ) d= 4 A / A 8 eCls12) 90 %在图 1 中 2 处吻合 ,假定 1 ,2 ,3 的折线为总状 θ( )(ΔΔ) (ΔΔ)9 = - / l n / M TD 1 2 1 2 态变化规律 ;在湿盘管中相当于水温的饱和空气焓 ΔΔ t t ( )= t - = t - 10 1 w222 w11定为饱和温度 t 的一次. 收稿日期 :2003 - 07 - 15 . 如图 3 所示. 与冷冻水温度的关系K———干 盘 管 的 传 热 系 数 ; l ——— 管 长 ; A ——— D s12 θ干盘管面积 ;———对数平均温差 ; a———管 M TD w λ内表面放热系数 ;———空气导热系数 ; r———管 a 1 γ内表面污垢系数 ;———空气粘性系数 ; A ———迎 C 风面积 ; Ф———肋片效率 ; d———管子内径 ; a——— i f 肋片表面放热系数 ; d———盘管当量直径. e ( ) 2湿盘管的计算 ( ) ( ) 假定空气状态从 2 t , h点变化到 3 t , h2 2 3 3 点的过程中沿着相对湿度为 90 % 线进行 , 又设相应 水温也从 t 变化到 t , 则 w2 w1 图 2 单位面积制冷量与冷冻水温度的关系 ) ( ( )( = G h- h= L t - q)11 t 2 3 w2 23w1 q( )12 = KA H23 w s23 M ED ) ( = R b/ a+ r+ rR b+1/ K w w 1 2 w w ( ( )1/ { Ф+ 1/) 13 R } k w f (ΔΔ) (ΔΔ)( ) ′- ′/ ln /′ ′ 14= H1212M ED ( )15 ΔΔh′= h- ′= h- hw112 w2 23 b———比例常数 ; A ———湿盘管表面积 ; K——— w s23 w 传热系数 ; k———肋片表面传质系数 ; H———平 f M ED 均对数焓差. 112 实例计算分析图 3 单位面积除湿量与冷冻水温度的关系 某办公室冷负荷 Q = 6 000 W ,湿负荷 W = 872分析图 3 ,可以看出随着冷冻水温度的升高 ,单 g/ h ,冷冻水供水温度分别为 7 ?、9 ?、11 ?、13 ?、位面积除湿量也出现了逐渐下降. 当冷冻水供水温 15 ?,供回水温差 5 ?,室内空气温度 t = 26 ?,相 度为7 ?,回水温度为12 ?时 ,风机盘管单位面积除 n 对湿度为 60 % ,室外干球温度 t = 3114 ?,室外湿 湿量 169192 g/ h ;当冷冻水供水温度改变为 9 ?,回 w 球温度 t = 2514 ?,无独立新风. s 水温度为 14 ?时 , 风机盘管的单位面积除湿量为 计算过程中 , 取肋 片 间 距 FP = 219 mm , 厚 度14014 g/ h ,其制冷能力下降了 17 % ; 当冷冻水供水 012 mm ,材质铝 ;盘管管外径 1518 mm ,管内径 1416 温度 改 变 为 15 ?时 , 单 位 面 积 除 湿 量 下 降 到 了 mm ,排间距 3219 mm ,列间距 3715 mm ,材质铜 ; 肋 57124 g/ h ,与冷冻水温度 7 ?时风机盘管的除湿能 片表面积 s和迎风面积 A , s/ A = 19108 ,迎风风 力相比下降了 66 %. f f f f 2 通过以上计算与分析 ,可以看出随着冷冻水供水 速 215 m/ s ,迎风面积 01226 m,每排管管数 6 根 , 2 温度升高 ,风机盘管的制冷能力和除湿能力下降趋势 换热面积 4132 m/ 排 . () () 按式 1, 13计算 ,得出单位面积制冷量与冷 大致相同 ,并且下降相当明显. 所以天然能源空调如 利用地下水为冷源 ,必须解决冷冻水温度变化对风机 冻水温度的关系. 如图 2 所示. 分析图 2 , 可以看出 盘管或其它换热器的制冷能力和除湿能力造成影响 在原来的冷负荷和湿负荷不变的条件下 ,随着进风 机盘管的冷冻水温度的升高 ,风机盘管的单位面积 这个技术问题 ,否则将会影响空调供冷的效果.的制冷量逐渐下降. 当冷冻水供水温度 7 ?,回水温 2 解决方法 度 12 ?,改变为冷冻水供水温度 9 ?,回水温度为 211 增加换热面积 14 ?时 ,风机盘管的单位面积制冷量从 741166 w/ 2 2 m下 降 到 了 614112 w/ m, 其 制 冷 能 力 下 降 了由于冷冻水供水温度升高 ,风机盘管或其它换 17 % ;当冷冻水供水温度改变为 15 ?时 ,单位面积 热器的热交换能力减弱 ,如果仍采用以原来按冷冻 2 的制冷量只有了 250131 w/ m,与冷冻水供水温度 7 水供水温度 7 ?为所制作的风机盘管或其它换 ?时 ,风机盘管的制冷能力相比下降了 6613 %.热器 ,其制冷量和除湿量可能都达不到要求 . 但在应 () () 同理按式 1, 13计算 ,得出单位面积除湿量用以地下水 、江河 、湖泊 、海洋中的深层水为冷源的 天然能源空调时 ,可以通过增加换热面积 ,来加强风 风量 ,计算结果如图 5 所示. 机盘管或其它换热器的热交换能力 ,弥补冷冻水供 当冷冻水供水温度 9 ?时 ,要达到原来冷冻水 水温升高而导致风机盘管或换热器与原来相比减少 供水温度 7 ?时风机盘管的制冷量和除湿量 ,需增 加 1712 %的风量. 如果冷冻水供水温度 13 ?时需 的制冷量和除湿量. 现仍以上例来说明这个问题. 增加 4912 %的 风 量 . 所 以 当 冷 冻 水 供 水 温 度 偏 高分析图 4 ,可以看出在相同的热湿负荷下 ,冷冻 水供水温度越高 ,所需换热面积就越大. 当冷冻水供 时 ,就得考虑与增大水量和增加换热面积两者相结 水温度 7 ?,回水温度 12 ?,改变为冷冻水供水温 合的方法. 因为风机增加风量过大 ,可能会增加设备 度 9 ?,回水温度 14 ?时 ,风机盘管的换热面积从 的运行费用和初投资. 2 2 8109 m增 加 到 了 9177 m, 换 热 面 积 就 增 加 了213 增大水流量 在实际工程应用中 ,有时可以用增大水流量来 2017 % ;当冷冻水供水温度改变为 13 ?,回水温度 18 ?时 ,风机盘管的换热面积增加了 98115 % ;当冷 增加风机盘管或其它换热器的制冷量和除湿量. 增 冻水供水温度改变为 15 ?,回水温度 20 ?时 ,换热 大水流量主要是增加管内水流速. 由于管内水流速 2 的增加 ,加强了风机盘管或其它换热器的热交换能 面积就增加到了 23197 m,换热面积增加了 196 %. 所以当冷冻水供水温度低于 13 ?时 ,可以利用增加 力 . 但增大水流量与增加换热面积 、增大风量相比效换热面积来增加风机盘管的制冷量和除湿量 果并不明显; 但是 . 因为增大水流量 ,冷冻水供回水温差虽 变小 ,但空气和水的对数平均温差变化甚小 ,风机盘 当冷冻水供水温度超过 15 ?时 ,通过增大换热面积 管或其它换热器的制冷量和除湿量增加相当缓慢 . 可以增加风机盘管制冷量 ,但风机盘管除湿能力已 在具体的工程中 ,需要根据当地的冷源类型 、冷 接近于零. 所以应考虑通过其它方法 . 冻水供水温度及室内热湿负荷的情况 ,通过计算和 分析 ,再确定具体用那种方法 ,并优先考虑利用现有 的各种风机盘管或其它换热器 . 如现有的各种换热 器不能满足要求 ,再考虑在满足室内热湿负荷的要 求及符合设备初投资及运行费用最低原则基础上 , 用增大换热面积 、增大风量 、增加水流量等相互结合 的方法. 结 论 3 图 4 各个温度所需的换热面积 ,可以看出随着冷冻水 通过以上的计算和分析 212 增大风量供水温度的升高 ,风机盘管或其它换热器的制冷能 当冷冻水供水温度偏高 ,有时单纯依赖增加换 力和除湿能力逐渐下降. 热面积可能达不到预想的效果 ,而且还会大大增加 在利用天然能源空调时 ,其冷冻水供水温度比 设备的初投资 . 而增大风量也可以增加风机盘管或 以人工制冷为冷源的空调的冷冻水供水温度高. 如 其它换热器的制冷量和除湿量 . 以冷冻水供水温度 果采用以原来按冷冻水供水温度 7 ?所制作的风机 盘管或其它换热器时 ,风机盘管或其它换热器的制 为7 ?的风量作为基准 ,分析各个温度下需增加的冷量和除湿量不能满足要求 ,可以通过增加换热面 积技术和增加风量以及增大水流量等方法来增加其 制冷量和除湿量 ,从而达到使用要求. 参考文献 : 赵贤兵 ,李芳芹 . 地下水空调系统几个问题的探讨及 1 () 节能研究 J . 节能 ,2001 4:7 - 9 . 2 刘铁铸 . 地下水空调技术与应用 J . 上海地质 , 1995 () 1:28 - 35 . 3 祝耀升 ,方志泉 . 地下水节能空调技术 J . 能源工程 , () 1991 12:35 - 36 . 图 5 温度对增大的风量影响 4 祝耀升 . 地下水空调技术 M . 22 . 北京 : 航空工业 出 版 9 社 ,1993 . 94 - 105 .万建武 . 干工况风机盘管水系统探讨 J . 重庆建筑大 () 5 井上宇市. 空气调节手册 M .范存养译 . 北京 : 中国 学学报 ,2001 ,23 4:63 - 66 . 建筑工业出版社 ,1986 . 154 - 167 . 10 郭海峰 ,王思平. 寒冷地区集中空调系统新风防冻措 ( ) 6 成通宝 . 风机盘管在不同室内工况下的冷量计算方法施J . 沈阳建筑工程学院学报 自然科学版, 2003 , () () J . 制冷 ,1997 ,61 4:56 - 59 .19 3:218 - 220 . 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The chilled water temperat ure in t he fan coil unit and ot her heat exchangers is very high ,which makes t he capacit y of ref rigerating and moist ure removal decline ,t hus has influenced t he operatio n of t he air co nditio ning. The impact of variatio n in chilled water temperat ure o n t he capacit y of ref rigerat2 ing and moist ure removal is analyzed based o n t he t heoretical calculatio n of t he fan coil unit and ot her heat exchangers. Solutio ns such as enlarging t he area of heat interchangers ,increasing t he fan delivery and t he flow of water are p resented to increase t he capacit y and satisf y t he demand of it s operatio n. Key Words :chilled water temperat ure ; ref rigerating capacit y ; moist ure removal capacit y ;area of heat interchanger ()上接第 52 页 Study on predict ion of 282da y strength of l ocal slag cement by its 32da y strength 1 2 3C H EN Y an2w en, Y U A N D an, R EN S h u2jie (1 . Facult y of Material Science and Engineering , Shenyang Arch. and Civ. Eng. U niv. , Shenyang , 110168 , China ; 2 . Shenyang YUANDA Enterp rise Group , 1100163 , China ; 3 . Architect ural Engineering Parent Co mpany of Shenyang Railway Substatio n , )Shenyang ,110032 ,China Abstract :The increase of t he st rengt h of slag Portland cement is influenced by t he factors of t he co mpositio n ,st ruct ure ,t he qualit y of slag ,mixt ure ,etc. The st rengt h formatio n of t he slag Portland cement f ro m different enterp rises is different . But t hey have t he same growt h laws. The 32day st rengt h of local slag Portland cement in Liao ning is employed to p redict it s 282day st rengt h. Through t he sta2 tistical analysis and evaluatio n ,p redictive models are established to evaluate t he 282day st rengt h of t he regio nal cement according to it s characteristics and applied to t he act ual engineering ,which will be beneficial to reducing t he cost and scientifically making use of t he active qualit y of cement o n t he basis of ensuring engineering qualit y. Key Words :slag portland cement ; st rengt h ; test and evaluatio n ;co nject ure