地下冷源在制冷空调工程中的应用

王　东（北京中建华威机电设备安装工程有限公司，北京 100015）

地下冷源在制冷空调工程中的应用

王东
（北京中建华威机电设备安装工程有限公司，北京 100015）

摘要：本文通过实验的研究，通过数据说明了地冷制冷的可行性。假设在地下水源比较丰富的地区控制地下水温在13℃以下，此时采用地下水供冷空调系统供冷是非常具有经济效益和节能性能的。如果该地区的地下水源比较缺乏，就可以使用水冷冷水机组系统向建筑物进行供冷较风冷冷水机组系统。

关键词：地下冷源；制冷空调；工程；应用

一、室内和室外空气设计参数

1室内空气设计要求

空调的作用就是使得室内空气符合相应的参数状态，达到一种舒适度的要求，保证在室内的人员处于舒适的环境之下，让人们得到优良的工作环境或者是工作条件。在设计的时候，在选择空调的室内舒适性方面的参数时，要先对室内空气的温度、相对的湿度以及风速进行考虑，把参数控制在合理的条件之内。然后就是要考虑到空气的新鲜度、人们的衣着情况以及室内墙面和家具表面的温度等，这些因素在一定程度上也会影响到人们的感觉。在针对非正常情况之下人们衣着的情况来说，设计室内空气参数要根据实际情况适量地调整相应的参数。

2设计室外空气的相关参数

在设计空调参数时，其中一个很重要的设计参数就是确定室外空气的计算参数。如果设定太高的参数，空调设备在投放过程中会增加了投放成本，同时在运行过程中的费用也会相应增加。因此在对室外空气参数进行设计时，要遵循相应的设计规范来进行。

二、相关的理论分析和相应的实验装置

1热传递数学模型

（1）冷却管束放热

通过管壁向地层的多维导热量采用形状因子法来进行求解。设流经潜水层稳定温度场任一等温面上的热流量为Q。则：

S为形状因子，即导热面积与温度为t1和t2的等温面间平均距离比值（m）。冷却水管束在地下按交叉排列布置，通过分析解求得导热形状因子S。

L——冷却水管长；e——管束间距（m）；2r——管子外径（m）；d——管中心离稳定热源距离（m）；sh——双曲函数。

设冷却水和管壁对流换热系数为α，温度为tf，则：

Q=αF（tf-t1）

Q=Sλ（t1-t1）

式（2）、（3）联立求解，可得冷却水通过管壁向潜水层的传热量。

（2）圆筒形池壁热传递由傅立叶热流定律

得池壁传热量：

（3）池底平壁热传递量由下式求得

2进行实验的装置装备情况

试验装置设置到两栋大楼中间的绿化带。如图2所示，这是此次试验装置的工作原理图解，试验采用的装置是船舶单机多库教学模拟制冷装置。其中包括的主要设备有：工况制冷量标准为14000kcae/h 的2F10压缩机，7.2m²的冷凝面积。冷凝器结构为卧式管壳式，38℃左右的冷凝温度。当某一个冷库的库温刚好到达了设计值，此时库中的电磁阀就会自动停止供液；当每个库都达到了设计值的要求，此时总供液电磁阀会自动把电路切断，压缩机自动把工作停下来，然后单台的制冷机对冷库各自的库温要求进行适应。

图1

3实验方案和实验结果分析

（1）实验方案

这一次的试验选择了一个地区的最炎热的月份，7、8月份以及凉爽的10月进行反复地试验求证，对不同环境和温度之下制冷系统的广泛应用的适用性进行了调查。为了获取制冷系统的长期性和可靠性，特别是要获取冷却水系统在传递过程中呈现的规律，同时还要获取冷却池在设计过程中的最佳数据，因此在整个实验的过程中要白天黑夜连续地进行。冷却水系统由以下构件组成：两只水泥圆柱体，3.2 m深，1.5m的直径；4m长，60mm的直径的镀锌铁管9根；1.5w、型号为WX-2型的离心水泵一台。从从冷凝器上部流出的冷却水吸收了制冷剂的热量，从2#冷却池、镀锌铁管束、1#冷却池经过，把热量散发的周围地层。然后冷却之后，再重新进入冷凝器中吸收热量，循环反复。在该实验中，利用了温度、压力、流量、液位等进行自动控制。并采用了安全保护元件，对不同运行工况下的各种数据进行精确地测量。

（2）实验结果分析

通过分析看出：放热到冷却池中的这样一个过程，其过程就是一个不稳定的传热过程。当制冷机组工作时，由于自来水温度池水具有很高的温度，因此使用循环式的池水冷却，冷库很快就能降温，冷却池水温度逐渐升高，制冷速度逐渐下降并趋向平稳。两者在经过12h的循环反复之后，最终库温都能够保持到设计值。根据上述的试验数据，证明了用冷却池水循环，这样的制冷办法是切实可行的，并且效果非常理想。

结语

我国市场经济在飞速发展，同时老百姓的生活水平也在提升。以蒸汽压缩式制冷和溟化铿吸收式制冷为冷源的空气调节（以下简称空调），并且逐渐在扩大其运用的范围，房间空调器（窗式空调器）和单元式空调机的应用显得更加广泛。不过出现一个问题，人工制冷设备的能耗量极大，在运行过程中产生昂贵的费用。特别是在一些能源短缺的地区，会导致空调设备无法进行正常运转。所以，研究季节性的天然性冷源，在世界各国当中被当作一个非常重大的研究课题。

参考文献

[1]韩厚德，卢士勋.地下冷源在制冷空调工程中的应用研究[J].制冷学报，1997 （02）：17-21.

中图分类号：TB6

文献标识码：A