某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计

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1、某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计工程设计某科技大厦水蓄冷空调系统蓄冷水池的保温设计郑慧明,邹磊,刘祖瑞,邹道忠,余金生(1.杭州华电华源环境工程深圳分公司,深圳518038;2.深圳市怡岛环境空调工程有限公司,深圳518038)●●...’.’................’.’’.’............

2、...’’.’.........’’’.............一.’●●:摘要:根据半无限大物体周期性变化边界条件下的温度波的传热规律,计算水蓄冷中央空::调的蓄冷水池在地下室状况下的温度场,传热量(热流密度),得出蓄冷水池埋在地下的部分可以::不用保温,从而可以节省空调绝热工程的造价.::关键词:水蓄冷;蓄冷水池;半无限大物体;非稳态导热;周期性:●●●---●--●--●●●●---__---______●__.-●--●●-●----__---__●●--●---._--●__●--_●------●中图分类号:TU83文献标识码:A文章编号:1006—844

3、9(2011】02—00027—030引言与传统的冰蓄冷空调相比,水蓄冷空调有诸多的优点:首先,水蓄冷空调制冷比冰蓄冷空调制冷的蒸发温度提高了5c(=以上,因此制冷效率提高10%以上;其次,水蓄冷空调工艺流程简单,减少了相变的麻烦,安全可靠性高,因而其造价也比冰蓄冷空调节省15%～20%,一般2～3a就能收回成本;另外,现今政府的鼓励政策,近来水蓄冷中央空调发展势头迅猛.但是,水蓄冷空调也有致命的缺陷,即它需要占用庞大的空间来修建水池,而庞大的水池容积无疑增大了与外界的传热面,从而加大了冷量的传热损失.故水蓄冷中央空调的蓄冷水池的保温绝热工程显得特别重要1水蓄冷水池的

4、传热计算某科技大厦中央空调的水蓄冷水池设在地下室3层,其剖面图如图1所示.1.1水池底部的温度波动与热流通量计算从图1可知,水池的传热基本上可分为两个部分:1)标高一15.600m以上,包括地上水池侧壁和上部盖板,它们的外部直接与地下室空气相接触,可采用常规的稳态导热理论计算公式Q=KFAt计算,误差不大.这里K为池壁的传热系数,F为传热面积,△为传热温差,即水池外的温度减去冷水的平均温度.2)标高在一15.600m以下,包括水池底部和水池侧壁,对于埋在底下的水池底部和水池侧壁,采用常规的稳态导热理论计算公式计算传热量就不可能了,必须采用非稳态的半无限大物体周期性变化

5、边界条件下的传热理论来计算它的温度场和传热量.因为水蓄冷水池的水温在4～11.5oC之间波动,其变化周期是24h(86400s),而导热的介质是大地,而大地是可以看成半无限大的物体,它在轴正方向上伸展至无限远处(0≤≤∞),从而使这个传热过程变成一个一维的非稳态导热过程,其温度场满足关系式:-//,//一l2幔_//l…,,,,,,,,一////////////图1水蓄冷水池剖面图总第No.2第/20:1卷1.I1381~I27总第第32卷厶鲁=.+等+Ot2-口Ot2(1)An=——JDC-o,:0式中t一溻摩.℃:一时间,s;一空间坐标,m;一拉普拉斯算子;n一导

6、温系数,m2,s;A一导热系数,W/(In?oC);P一密度,kg/m;c一比热,J/(kg?oC).工程上用过余温度=t—t代替t(t为平均温度),于是式(1)变成::0(2)_0Z如上所述,此偏微分方程的边界条件应是池底的水温在4～11.5cc之间波动,其波动周期T=24h,可表达成如下式:o(o,tr)::Acos()(3)式中6}w一蓄冷水池底部即x=0处任何时刻的过余温度,它以周期性变化的平均温度t为基准,本例中::7.75(oC);A一蓄冷水池底部即x=0处的温度波的振幅,此处4=11.5-7.75=3.75(℃);一波动周期,T=24×3600=8640

7、0(S).从传热学可知,以式(3)为边界条件,应用分离变量法积分式(2)可得:O(x,z)=Acos(孕,/号)(4)令A=Ae—xV号(5)式中一离x=0处任意深度位置的温度波振幅,cc.根据傅立叶定律g=一A,联合式(4)的偏导数,可求得x=0处的热流通量(或叫热流密度):=AA,/cos(孕呼)(6)式中q一热流通量,W/m.从式(6)可知,表面热流通量波比温度波提前一个相位.根据(4)式,还可以导出温度波的延迟时间:=1/T(7)这样,我们可以利用式(4)计算出任意时刻地下任意位置的温度;利用式(5)计算出地下任意位置的温度波幅,从而知道该位