蒸发式冷气机在户外交通岗亭应用的探讨_中国暖通空调网 - 技术交流
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空调·论文

蒸发式冷气机在户外交通岗亭应用的探讨
2017-04-24 | 中国暖通空调网 |【
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鞠昊宏,黄 翔,高源基,王兴兴,杜冬阳
西安工程大学

[摘 要]全球气候变暖,大气环流异常,过度城市化,使得全球的极端高温天气频繁发生,并呈现强度大,频次高,范围广等特点;夏季气温炎热,国内著名通风专家指出再过20 多年,未来将很少有人愿意继续在户外工作。热不舒适不仅影响居民出行,对于室外工作人群而言,其身体健康与工作效率也无法得到保障。因此,户外的降温问题是一个亟待解决且具有现实意义的问题;本文通过对蒸发式冷气机在交通岗亭应用的实际测试,分析蒸发式冷气机在户外应用时的降温效果,对蒸发式冷气机在户外岗亭应用的制冷量进行初步计算。

[关键词]蒸发式冷气机;蒸发冷却效率;制冷量

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC) 4 次评估报告,21 世纪末,全球平均地表面温度可能升高1.16.4℃。全球气候变暖、大气环流异常,过度城市化,使得全球的极端高温天气频繁发生,并呈现强度大、频次高、范围广等特点。专家预计至2050 年将上升2.2[1]。对于每一个个体而言,伴随极端的高温天气而来的是对人们身体健康甚至是生命安全的威胁;对于社会生产而言,极端的高温天气造成的是严重的经济损失。

随着人们生活水平的提高,人们对室外活动的空间和时间需求日益增加。高温天气对室外人员的负面影响在健康、能源和经济三个方面都体现的格外明显[2]。一个经验数据显示,温度高于32.2℃时,温度每升高1℃,人们的生产率下降4.8%;相关统计数据表明,我国建筑能耗约占全社会总能耗的28%,这一比重未来20 年内有可能达到35%。而在采暖和空调上的能耗占建筑总能耗的55%。恶劣的室外热环境导致居民对空调的使用增加,造成建筑能耗持续增长;户外商业活动日益增加,旅游等户外行业蓬勃发展,户外人流量减少间接影响户外行业及其它相关行业收益,对经济造成负面影响。

对于每一个个体而言,伴随极端的高温天气而来的是对人们身体健康甚至是生命安全的威胁;对于社会生产而言,极端的高温天气造成的是严重的经济损失;因此,户外工作者及消费者的降温问题亟待解决。

蒸发式冷气机在户外,例如:大排档、集会广场和户外的婚礼现场等等,已经有了实际的应用,但是蒸发式冷气机在户外应用存在一些问题有待研究与探讨。

1 蒸发式冷气机的基本概况

蒸发式冷气机是利用自然界中可再生的干空气能,采用水作为制冷剂,通过水与空气进行热湿交换实现降温的空调装置,具有经济、节能、环保的特点。冷气机分为工业冷气机及家用冷气机,工业冷气机一般用于冷库、冷链物流制冷环境中,家用又叫水冷空调,是一种集降温、换气、防尘、除味于一身的蒸发式降温换气机组。它的主要核心部分是填料,与机械制冷不同它无压缩机、冷媒和铜管等部件,是传统中央空调耗电1/8,家用的冷气机的耗电量更小,仅相当于一个灯泡的耗电量。

目前蒸发式冷气机主要应用于江苏、浙江、福建和广东沿海地区的企业厂房以及西北干燥地区的超市、餐厅、花卉市场等场所。目前,蒸发式冷气机大多数被应用于室内环境的降温,在开放式的户外环境以及半开放式空间的应用还相对较少,例如交通岗亭这种完全开放的环境,以及像温室大棚和生态餐厅这样半开放式空间[3]

因此,蒸发式冷气机在交通岗亭的应用将成为冷气机在户外领域应用的一个代表性案例。

2 蒸发式冷气机在岗亭应用的实际测试

2.1 研究对象概况

测试的地点选择在陕西省西安市的某交通岗亭,将蒸发式冷气机安放在交通岗亭近人处以工位送风的形式向在岗交警直接送风。

该交通岗亭的基本情况如图1 所示,交警站台是由两个大小不一的六面柱组成。下面的大柱体的边长a1=1.5m,小的柱体边长a2=1.2m;从站台支柱高为2.89m;站台的顶棚为边长是2.64m 的正方形。

交通岗亭的实景
1 交通岗亭的实景

测试采用一台额定风量为6000m3/h,功率为0.15kW,冷气机的外形尺寸为750mm×550mm×1320mm,料尺寸为675mm×645mm×100mm,出风尺寸为540mm×540mm的冷气机。

2.2 测试方案及方法

通过测试蒸发式冷气机的进、出风温度和相对湿度以及在岗交警周围的温、湿度场和出风的速度场,以把握蒸发式冷气机在户外的降温能力;基于交警站台是六棱柱体的实际情况,将六棱柱的六个侧面所在的位置作为冷气机送风的待测位置,根据人体热舒适实验要求确定环境逐时的温度变化情况[4],因此,每隔1h 调换冷气机的位置,并根据问卷调查的热舒适性研究的基本方法[5],对这个测试周期涉及的9 名在岗交警做了问卷调查从而确定最佳送风位置。本测试选择在7 月上旬进行。

测试的主要参数有室外空气干球温度、相对湿度、循环水温度;出风的温度、湿度和出风口的风速;以及在岗交警周围的温度、湿度和气流速度[6]。其中干球温度和相对湿度采用Testo174H 型温湿度记录仪( 温度传感器精确度±0.5℃(-20+70℃)湿度传感器精确度±3%RH) 测试,测试中涉及的气流速度采用转轮风速仪(测量风速范围0.430±2.0m/s, 测量精度298.5±2.0%)测试,循环水温度采用精密玻璃温度计(测温范围050℃,分度值为0.1)测量。测试时速度场的测点布置如图2 所示,沿蒸发式冷气机的气流方向测点123 之间的间隔为40cm;气流水平面上的垂直方向的测点147 之间的间隔为30cm

速度场测点的布置示意
2 速度场测点的布置示意

2.3 测试结果分析

2.3.1 蒸发式冷气机在交通岗亭的降温效果

为把握蒸发式冷气机在户外交通岗亭的实际降温效果,本文将测试日白天蒸发式冷气机运行期间(12:0015:30) 的室外空气干球温度、蒸发式冷气机的出风温度以及在岗交警处的空气温度和它们所对应的相对湿度进行统计分析,结果如图3, 4 所示。

户外的温湿度与工作区的温湿度变化情况
3 户外的温湿度与工作区的温湿度变化情况
 蒸发式冷气机出风口与工作区的温湿度变化情况
4 蒸发式冷气机出风口与工作区的温湿度变化情况

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