那 恺

在2010年第3期 《制冷》期刊中刊登了一篇题为 《西安某工厂蒸发冷却空调方案计算与分析》的论文,文中针对西安某工厂生产车间的案例,对传统机械制冷空调、蒸发冷却与机械制冷结合的空调和蒸发冷却空调几种不同系统形式进行了计算分析,而笔者对其分析过程中的某些数据、观点和最终结论等不甚同意,在此一一提出和大家共同探讨。

1 对计算数据的讨论

(1)原文中指出,室内设计工况为夏季26℃,相对湿度60%,夏季空调冷负荷为163.1kW,湿负荷为8.72kg/h。但是根据文中前面介绍的项目概况,总空调面积852m2,人员密度为5m2/人,可知总人数应为852/5=170人,依据室内26℃和按轻度活动考虑的生产车间可知,每人的散湿量应为184g/h[1],不考虑其他散湿源的情况下,人员湿负荷即为184×170=31.3kg/h,远大于8.72kg/h,如果按中等活动的车间考虑,人员湿负荷会还会更大。因此文中湿负荷计算有误或人员密度数值有误。

(2)原文中分析了六种方案,分别是室内26℃/60%时的传统机械制冷方式、蒸发冷却与机械制冷结合方式和两级间接+一级直接蒸发冷却方式,即方案一、方案二、方案三,以及室内为28℃、30℃、31℃时的两级间接+一级直接蒸发冷却方式,即方案四、方案五、方案六。分析结果如表1[2](原文表2)所示。

表1 上述六种空调方案的计算结果

首先方案三的室内状态点 (26℃/86%)和方案一、二 (26℃/60%)不同,但焓值却相同,此处很明显是一个笔误,实际焓值应为76.5kJ/kg。其次从数据中可以看出,方案一、二的新风量是按照总风量的10%选取的,这是不合适的,对于非全新风空调系统,新风量应按人员需求和维持室内压差二者最大值计算。

原文中还有几处笔误,如:

1)表1方案二中蒸发冷却的制冷量为17.9kW,根据公式 (1)计算可知,蒸发冷却的处理焓差为9.2kJ/kg,和原文中图2Wx与Wx2之间焓差83.8-74.6=9.2 kJ/kg相符;而原文中图3～图6方案三、四、五、六的蒸发冷却处理焓差却与Wx与Wx2之间的焓差相比均多出了2kJ/kg左右。

式中:

Q—冷量,kW;

G—送风量,m3/h;

ρ—空气密度,按1.2kg/m3计;

△i—焓差,kl/kg

2)原文中对各方案的能耗进行了比较 (见原文表3)[2],对于新风负荷,应该指新风由于室内外的焓差所产生的负荷,而方案一、二中的新风量和室内外焓差均相等,但新风负荷却不同,而且与实际计算的新风负荷不符。表中的方案四、五、六中通过新风负荷计算新风处理焓差,与实际计算的室内外焓差也都不相符。另外,表中房间负荷与总制冷量之比数据不应有 “%”符号。

2 对原文中某些观点的讨论

(1)原文指出,因为研究表明,温度在28～32℃,相对湿度在70%～90%,空气流速在1.0～1.2m/s之间时,人体感觉仍然是满意的[2],并引标出该观点摘自 《热舒适与蒸发冷却空调》一文(以下简称引文一),从而得出在西安等中湿度地区适当放宽室内要求,应用方案四、五、六的蒸发冷却是可行的[2]。

首先,应用这三个蒸发冷却方案的室内工况绝不是适当放宽了要求,和常规的方案一的室内工况(26℃/60%)相比,其室内焓值均增加了20kJ/kg左右,这对人体舒适感的影响会是很大的。其次,笔者查阅了引文一的相关内容,发现文中的说法与原作者的观点并不尽相同。引文一中写道,当空气的相对湿度超过70%,温度超过28℃,平均空气流速小于0.8m/s时,无法满足人体的热舒适性要求。温湿度越高,气流对舒适感的正面作用越明显;反之,温湿度越低,气流引起的吹风感的负面作用越明显。清华大学的研究表明,温度在28～32℃,相对湿度在70%～90%时,人体感到满意的空气流速1.0～1.2m/s之间[3]。而引文一中的该观点却又是引自另一篇论文 《热湿环境下人体热反应的实验研究》[4]。从这段话可以看出,原意是指当温度在28～32℃,相对湿度在70%～90%时,令人体满意的空气流速可以达到1.0～1.2m/s之间,而在空调规范中,当温度在24～28℃,相对湿度在40%～65%时,空气的流速是不超过0.3m/s的[5],即引文一中指出的温湿度越高,气流对舒适感的正面作用越明显。

因此该观点并不能被引用于 “温度在28～32℃,相对湿度在70%～90%,空气流速在1.0～1.2m/s之间时,人体感觉仍然是满意的”,即并不能说明在方案四、五、六的室内环境中人体感觉是满意的。

(2)原文在将蒸发冷却空调的制冷量与传统机械制冷空调的制冷量进行对比时指出,传统机械制冷的制冷量包括房间冷负荷、新风负荷和再热负荷[2]。众所周知,只有当通过换气次数、新风量等方式计算的送风量大于负荷风量时系统才会有再热过程,而绝大多数传统机械制冷都是应用于常规舒适性空调的项目,这类项目的送风量都是通过负荷计算的,是没有再热过程的。因此原文认为传统制冷的制冷量包括再热负荷是不恰当的。

3 对原文最终结论的讨论

原文通过对机械制冷空调与蒸发冷却空调系统的对比,得出在满足人体舒适性的前提下,蒸发冷却空调的制冷量是传统空调制冷量的1.8倍,但蒸发冷却空调功率却只有传统空调功率的30.4%,运行费用只有传统空调的9%～30%,比传统空调节能70%～91%[2]。

前面提过蒸发冷却空调的三个方案与传统制冷空调方案的室内工况焓值相比超出了 20kJ/kg左右,那么对不同设计工况的系统进行能耗比较,即使有再大的优势也不能说明问题,就好像跑100米的路程比跑200米的路程耗时短,并不能说跑100米的选手更优秀。真的要对两个系统进行比较,就应该在同一设计工况下进行计算分析,这样得出来的结论才有说服力。

而且,原文表3中得出的不同系统耗电量、能效比、节能情况等也只有数据,并没有计算过程。对于蒸发冷却空调系统,会增加蒸发冷却循环水泵的能耗、水分蒸发后的补水量及补水能耗等等,不同的系统每一部分增加和减少的能耗各是多少,原文并没有交代,因此只有直观数据是没有说服力的。

本人认为,只有通过严谨分析认真比对才能清楚地认识到蒸发冷却空调系统的特点,从而找到适合应用的场合,更好地发挥其优势。在我国西北地区,夏季温度高但空气较干燥,水蒸气分压力差较低,很适合应用蒸发冷却空调,通过水分蒸发获得潮湿凉爽的空气,但是这类地区往往又都很缺水,对蒸发后系统补水又是一个问题。因此,对于蒸发冷却空调系统的应用,需要综合考虑认真分析,才能得出切实可靠的结论。

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2007

[2]尧德华,黄翔,吴志湘.西安某工厂蒸发冷却空调方案计算与分析[J].制冷,2010,29(3):68-71

[3]黄翔,梁才航,狄育慧.热舒适与蒸发冷却空调[J].建筑热能通风空调,2004,23(2):13-17

[4]田元媛,许为全.热湿环境下人体热反应的实验研究[J].暖通空调,2003,33(4):27-30

[5]采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003[M].北京:中国计划出版社,2003