Study of cooling system with water mist sprayers: Fundamental examination of particle size distribution and cooling effects

A cooling system that sprays micro water droplets could prove useful in mitigating temperature increases in urban areas by using the heat of water evaporation, a process that consumes only small amounts of water and energy. If water mist is sprayed in a semi-outdoor area, for example, under a canopy, it could potentially improve conditions on hot days. However, there is little reference data concerning the design or control of such systems. In order to propose a method for designing and predicting the performance of a water mist system, we discuss differences in cooling effects in the context of particle size distribution of water mist. The results of numerical fluid analysis showed there is no significant difference in temperature reduction for different particle sizes. However, the water particles remained in a lower position with larger particles.     

气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响

由于对民机货舱中不同气液流量的低压双流体细水雾研究较少,且对单个喷头雾通量和雾动量的定量、定性分析不够完善,还需设计开展实验进行更深入的研究。参考美国联邦航空管理局（简称“FAA”）制定的相关标准,设计并搭建飞机货舱低压双流体细水雾实验平台,主要包括FAA全尺寸飞机货舱、低压双流体细水雾系统。采用的喷头与常规的喷头有所不同,喷出的细水雾是一个圆形平面,具有优良的弥散性和滞空性。实验中采用马尔文粒径分析仪结合Spraytec软件测量不同气液流量下的细水雾雾滴粒径,发现当气体流量从250 L/min增加至350 L/min、液体流量保持0.5 L/min不变时,细水雾雾滴粒径从130 μm降低至95 μm;当液体流量分别为0.75 L/min和1.0 L/min时,粒径大小分别从161 μm降至110 μm,从201 μm降至142 μm。根据美国防火协会的标准,采用量杯收集法测量得到不同气液流量下的雾通量,发现单独增加气体流量或液体流量,其雾通量都会增加。当气体流量为350 L/min、液体流量为1.0 L/min时,雾通量达到最大值,为0.255 L/（min·m2）。利用粒子图像测速仪的高速摄像机拍摄喷雾照片,测量雾滴速度,结果显示,在3种不同的液体流量工况下,随着气体流量从250 L/min增加至350 L/min,对应的雾滴速度均近似以0.04的增长率上升,最小值为8.5 m/s,最大值为16.0 m/s。在假设细水雾雾滴形状为球状时,雾动量关系式由雾滴质量与速度的乘积得到。选取雾滴速度最大值代入公式,得到单个雾滴在不同气液流量下的雾动量变化曲线,发现当气体流量为250 L/min、液体流量为1.0 L/min时,单个雾滴动量达到最大值,为3.6×10-8 kg·m/s。通过实验研究不同气液流量对低压双流体细水雾雾场特性的影响,得出以下结论：当液体流量不变,气体流量从250 L/min以25 L/min的变化率增加至350 L/min时,雾滴粒径和雾动量逐渐减小,而雾滴速度和雾通量逐渐增加;当气体流量不变,液体流量从0.5 L/min以0.25 L/min的变化率增加至1.0 L/min时,雾滴粒径、雾动量和雾通量均逐渐增大,而雾滴速度逐渐减小。对于单个雾滴,雾动量取决于雾滴粒径的大小;而对于喷头喷出的所有雾滴,雾滴速度决定了整体雾动量的大小。今后课题将进行细水雾灭火实验,探究达到最佳灭火效果的气液流量。结论可用于飞机货舱细水雾灭火系统的设计与改进,为飞机防火系统一些参数的设置提供了实验和理论基础。     

Application of radiant cooling as a passive cooling option in hot humid climate

In hot and humid region, air-conditioning is increasingly used to attain thermal comfort. Air-conditioning is highly energy intensive and it is desirable to develop alternative low-energy means to achieve comfort. In a previous experimental investigation using a room equipped with radiant cooling panel, it was found that cooling water kept to 25 °C could be used to attain thermal comfort under some situations, while water at such temperature would not cause condensation of moisture from air on the panel. This paper reports results of a series of whole-year simulations using TRNSYS computer code on applications of radiant cooling to a room model that represents the actual experimental room. Admitting the inability of radiant cooling to accept latent load, chilled water at 10 °C was supplied to cooling coil to precool ventilation air while water cooled by cooling tower was used for radiant cooling in daytime application. For night-time, cooling water from cooling tower supplied for radiant cooling was found to be sufficient to achieve thermal comfort. Such applications are considered to be more amenable to residential houses.     

适用于湿工况的风机盘管简化换热模型

针对半集中式空调系统风机盘管的换热计算问题,通过干湿工况转换方法,设计了一种适用于湿工况的风机盘管换热模型.根据能量平衡和热传递原理,简化了该换热模型,使换热量仅由冷水流量、进水温度、盘管风量和进风温度等独立控制变量确定.在实际风机盘管上进行了仿真验证,得到了不同工作条件下的换热曲线.实验结果表明,该简化换热模型计算精度较高.     

锅炉风机冷却水系统的节能改造

针对原有的锅炉风机冷却水系统采用直流排放的形式,造成水资源严重浪费的问题作了研究,对锅炉风机冷却水系统进行了节能改造,并阐述了具体的改造方案,指出将冷却水回收再利用,减少了水资源的浪费,达到了节能降耗的目的。     

Passive downdraught evaporative cooling: performance in a prototype house

The design and performance of a passive downdraught evaporative cooling (PDEC) system are reported. This is the first application of this technique for housing in Europe. The system was integrated within a house designed and built by University of Nottingham students for the 2010 Solar Decathlon Europe event in Madrid, Spain. Testing of the thermal performance of the house occurred for a limited period during June 2010. Performance data have demonstrated that the combination of a high-performance building envelope and PDEC provided comfortable conditions inside the house over a period of increasingly warm weather. Estimates of the cooling achieved, based on the measured results, were compared with the energy required by the system to derive an indicative range of coefficient of performance (CoP) values under varying ambient conditions. The results suggest that PDEC can deliver significant energy savings and achieve comfortable thermal conditions without the need for additional mechanical cooling. This technique may therefore have wider relevance to housing in central and southern Spain, and other hot, dry regions of the world.

Il est rendu compte de la conception et des performances d'un système de refroidissement passif évaporatif à courant d'air descendant (PDEC). Il s'agit de la première application de cette technique dans le domaine du logement en Europe. Le système a été intégré à une maison conçue et construite par des étudiants de l'Université de Nottingham pour la manifestation Solar Decathlon Europe 2010 qui s'est tenue à Madrid, en Espagne. Les données de performance ont démontré que la combinaison d'une enveloppe de bâtiment haute performance et d'un système PDEC ont assuré des conditions agréables à l'intérieur de la maison sur une période où le temps est devenu de plus en plus chaud. Les estimations quant au refroidissement obtenu, sur la base des résultats mesurés, ont été comparées à l'énergie exigée par le système de façon à déterminer une plage indicative des valeurs du coefficient de performance (CoP) dans différentes conditions ambiantes. Les résultats suggèrent que le PDEC peut assurer d'importantes économies d'énergie et créer des conditions thermiques agréables sans qu'il y ait besoin d'un refroidissement mécanique supplémentaire. Cette technique peut par conséquent présenter un intérêt plus large pour le logement en Espagne centrale et du sud, ainsi que dans les autres régions chaudes et sèches du monde.

Mots clés: performance des bâtiments, refroidissement, courant d'air descendant, évaporatif, logement, innovation, passif     

两相流细水雾灭B类火实验研究

采用气液同管雾状流输送方式,在两相流系统中设置雾化混合器,使结构简化.实验研究不同热释放率时两相流细水雾的灭火特性及规律.采用热电偶树和气体分析仪测量火焰温度及火场氧浓度,通过灭火时间评价细水雾的灭火效率,将两相流细水雾的灭火效果同单相流进行对比.实验结果显示,热释放率对细水雾的灭火效果影响显著;两相流在较低压力下就可达到单相流较高压力的灭火效果.     

水雾雾滴粒径的分析与研究

介绍了水雾雾滴粒径的不同表征参数以及雾滴粒径的不同测量方法,并通过试验对水雾喷头以及细水雾喷头的雾滴粒径进行了测量,对通过雾滴直径这一参数如何区分描述水雾喷头和细水雾喷头的雾滴特性提出了相应的建议。     

Evaluation of coupled outdoor and indoor thermal comfort environment and anthropogenic heat

With rapid urbanization, big cities in the south of China are progressively falling short of sustaining outdoor thermal comfort. In this paper, a thermal comfort and energy evaluation model is derived from revisions of previous study, to simulate and predict the interaction of coupled urban building-site climate and then the thermal comfort. The methodology of principal calculations is demonstrated first, then a hypothetical district of office buildings in Shanghai is selected. Dynamic on-site climate parameters, anthropogenic heat and indoor/outdoor SET* values, etc., are simulated and evaluated. The results show the variation of outdoor SET* values influenced by factors including canopy height, building coverage and air-conditioning set-point temperature.     

细水雾灭火系统在热处理车间的应用

简要介绍了细水雾灭火系统的特点,并对其进行了分类,从油槽发生火灾的原因、灭火设施的选择等方面对细水雾灭火系统在热处理车间的应用进行了较详细的论述,以推广细水雾灭火系统的广泛应用。     

风机盘管机组不同工况下的冷量计算方法

通过理论分析提出了风机盘管全冷量和显冷量的两种计算方法:效率法和工况转换法。与实测值相比,两种方法的计算值均在误差允许范围之内。     

蒸发冷却空调新风系统的全年应用研究

结合干热、严寒或寒冷地区全年气候特点及冬夏季建筑能耗特性,通过逐时新风能耗模拟计算,得到设置热回收装置的全年用蒸发冷却空调系统冬季新风节能量远大于夏季节能量,选用热回收装置时应重点关注冬季热回收效率,各类热回收装置中转轮热回收装置全年节能量最大,节能效果最好。基于此,深入分析了蒸发冷却空调系统冬夏季新风加湿需求、新风量变化范围和水系统管径选择,给出了全年用蒸发冷却空调机组冬季运行的防冻措施。     

细水雾灭火技术在华东电网调度大楼中的应用

对细水雾灭火技术的灭火机理及技术特点进行了简要概括,以华东电网调度中心大楼为例,着重介绍了高压细水雾灭火系统的系统组成、系统控制方式及工作原理、系统设计流量及工作压力计算、系统应用条件及要求,以推广细水雾灭火技术的应用。     

细水雾灭空间不同位置油池火的数值模拟

细水雾灭火以其高效、环保的特点，已成为最具潜力的哈龙灭火系统替代技术之一。本文采用计算流体力学（CFD）的方法，使用火灾场模拟软件FDS4．05模拟研究细水雾灭火系统对空间4个位置油池火的灭火效果。研究结果表明，细水雾对喷头正下方的火源灭火效果最好，且灭火效果随火源距离喷头横向距离的增加而减弱。     

对含添加剂细水雾灭火系统的分析

含添加剂细水雾灭火系统是当今火灾科学研究的热点之一。结合细水雾灭火系统的灭火机理对碱金属化舍物和泡沫添加剂的灭火效果进行了分析，指出了影响含添加剂细水雾灭火系统灭火性能的主要因素。讨论了目前含添加剂细水雾存在的问题，并展望了系统今后的研究方向和发展趋势。     

细水雾抑制扩散火焰的数值模拟

通过实验和数值模拟研究了细水雾抑制扩散火焰的作用过程，探讨了细水雾抑制扩散火焰的机理和规律。细水雾抑制扩散火焰主要是通过水雾的蒸发潜热吸热、热容吸热、稀释氧气等作用，达到控制和扑灭火灾的目的。在实验的基础上，进行了一维数值模拟，其模拟结果与实验数据的物理趋势基本一致，验证了实验结果的合理性。     

水冷却和汽化冷却以及空气冷却探析

介绍了水冷却、汽化冷却和空气冷却的过程，指出在实际应用中，可以采用汽化冷却同水冷却配合使用，空气冷却同水冷却配合使用，可取得良好的节水效果和经济效益。     

油盘形状对细水雾灭火效果影响的研究

采用正庚烷为燃料,在长4.6 m,宽3.2 m,高4 m的空间内,对圆形和方形油盘在不同预燃时间条件下进行灭火实验,在实验过程中采用热电偶树和气体分析仪对火焰温度及火场氧气体积分数进行测量,得到不同油盘形状对细水雾灭火的影响规律.     

高压单相细水雾灭火技术研究进展

介绍了细水雾灭火技术的特点和高压单相细水雾灭火系统的构成及主要特征，分析归纳了发展细水雾灭火技术及高压单相细水雾灭火技术需要解决的关键技术，概述了国内外的最新研究进展和应用。