地下冷源在制冷空調工程中的應用

王　東（北京中建華威機電設備安裝工程有限公司，北京 100015）

地下冷源在制冷空調工程中的應用

王東
（北京中建華威機電設備安裝工程有限公司，北京 100015）

摘要：本文通過實驗的研究，通過數據說明了地冷制冷的可行性。假設在地下水源比較豐富的地區控制地下水溫在13℃以下，此時采用地下水供冷空調系統供冷是非常具有經濟效益和節能性能的。如果該地區的地下水源比較缺乏，就可以使用水冷冷水機組系統向建筑物進行供冷較風冷冷水機組系統。

關鍵詞：地下冷源；制冷空調；工程；應用

一、室內和室外空氣設計參數

1室內空氣設計要求

空調的作用就是使得室內空氣符合相應的參數狀態，達到一種舒適度的要求，保證在室內的人員處于舒適的環境之下，讓人們得到優良的工作環境或者是工作條件。在設計的時候，在選擇空調的室內舒適性方面的參數時，要先對室內空氣的溫度、相對的濕度以及風速進行考慮，把參數控制在合理的條件之內。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墻面和家具表面的溫度等，這些因素在一定程度上也會影響到人們的感覺。在針對非正常情況之下人們衣著的情況來說，設計室內空氣參數要根據實際情況適量地調整相應的參數。

2設計室外空氣的相關參數

在設計空調參數時，其中一個很重要的設計參數就是確定室外空氣的計算參數。如果設定太高的參數，空調設備在投放過程中會增加了投放成本，同時在運行過程中的費用也會相應增加。因此在對室外空氣參數進行設計時，要遵循相應的設計規范來進行。

二、相關的理論分析和相應的實驗裝置

1熱傳遞數學模型

（1）冷卻管束放熱

通過管壁向地層的多維導熱量采用形狀因子法來進行求解。設流經潛水層穩定溫度場任一等溫面上的熱流量為Q。則：

S為形狀因子，即導熱面積與溫度為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，通過分析解求得導熱形狀因子S。

L——冷卻水管長；e——管束間距（m）；2r——管子外徑（m）；d——管中心離穩定熱源距離（m）；sh——雙曲函數。

設冷卻水和管壁對流換熱系數為α，溫度為tf，則：

Q=αF（tf-t1）

Q=Sλ（t1-t1）

式（2）、（3）聯立求解，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進行實驗的裝置裝備情況

試驗裝置設置到兩棟大樓中間的綠化帶。如圖2所示，這是此次試驗裝置的工作原理圖解，試驗采用的裝置是船舶單機多庫教學模擬制冷裝置。其中包括的主要設備有：工況制冷量標準為14000kcae/h 的2F10壓縮機，7.2m2的冷凝面積。冷凝器結構為臥式管殼式，38℃左右的冷凝溫度。當某一個冷庫的庫溫剛好到達了設計值，此時庫中的電磁閥就會自動停止供液；當每個庫都達到了設計值的要求，此時總供液電磁閥會自動把電路切斷，壓縮機自動把工作停下來，然后單臺的制冷機對冷庫各自的庫溫要求進行適應。

圖1

3實驗方案和實驗結果分析

（1）實驗方案

這一次的試驗選擇了一個地區的最炎熱的月份，7、8月份以及涼爽的10月進行反復地試驗求證，對不同環境和溫度之下制冷系統的廣泛應用的適用性進行了調查。為了獲取制冷系統的長期性和可靠性，特別是要獲取冷卻水系統在傳遞過程中呈現的規律，同時還要獲取冷卻池在設計過程中的最佳數據，因此在整個實驗的過程中要白天黑夜連續地進行。冷卻水系統由以下構件組成：兩只水泥圓柱體，3.2 m深，1.5m的直徑；4m長，60mm的直徑的鍍鋅鐵管9根；1.5w、型號為WX-2型的離心水泵一臺。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#冷卻池經過，把熱量散發的周圍地層。然后冷卻之后，再重新進入冷凝器中吸收熱量，循環反復。在該實驗中，利用了溫度、壓力、流量、液位等進行自動控制。并采用了安全保護元件，對不同運行工況下的各種數據進行精確地測量。

（2）實驗結果分析

通過分析看出：放熱到冷卻池中的這樣一個過程，其過程就是一個不穩定的傳熱過程。當制冷機組工作時，由于自來水溫度池水具有很高的溫度，因此使用循環式的池水冷卻，冷庫很快就能降溫，冷卻池水溫度逐漸升高，制冷速度逐漸下降并趨向平穩。兩者在經過12h的循環反復之后，最終庫溫都能夠保持到設計值。根據上述的試驗數據，證明了用冷卻池水循環，這樣的制冷辦法是切實可行的，并且效果非常理想。

結語

我國市場經濟在飛速發展，同時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節（以下簡稱空調），并且逐漸在擴大其運用的范圍，房間空調器（窗式空調器）和單元式空調機的應用顯得更加廣泛。不過出現一個問題，人工制冷設備的能耗量極大，在運行過程中產生昂貴的費用。特別是在一些能源短缺的地區，會導致空調設備無法進行正常運轉。所以，研究季節性的天然性冷源，在世界各國當中被當作一個非常重大的研究課題。

參考文獻

[1]韓厚德，盧士勛.地下冷源在制冷空調工程中的應用研究[J].制冷學報，1997 （02）：17-21.

中圖分類號：TB6

文獻標識碼：A