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西安工程大学黄翔教授:十年磨一剑

来源:暖通空调资讯 作者:暖通空调资讯 2010-04-27 18:28:06
[暖通空调在线原创]
黄翔
 

     十二月的古城西安,萧瑟的寒风并没有让人心生畏惧,自踏上前往西安工程大学的采访之路,冬日里温暖的阳光便一路形影如随。走进校园里,四处都散发着一种怀古的气息,这所名不见经传的已具有近百年办学历史的大学和这座古韵的城市交相辉映,历史久远。想着在西安乃或是整个行业,身为副校长的黄翔教授与他的蒸发冷却空调事业早已像两把锁一样被紧紧相扣,也总能轻易就能捕捉到某个熟悉的场景,耳畔能再次响起黄翔教授在技术交流会上激扬满怀的讲述蒸发冷却技术的发展与创新。十年来的精心科研与辛苦奔走,这需要付之怎样的一种情感?在黄翔教授团队从事蒸发冷却空调研究十周年之际,《暖通空调资讯》也将随他一同研读与分享这段美好岁月的忆念,以及如同今日这般和煦的阳光一样绚丽多彩的故事。

     “早在十九世纪后半页,随着先进国家纺织工业的发展,空气调节成为了当时环境下催生的产物,美国南部约有1/3的纺织厂开始逐步推广应用,所以空调最早应用便从纺织业开始。在我国20世纪30年代,上海有很多洋人开设的纱厂,空调也被逐渐广泛使用。解放后,我们国家原纺织工业部成立了翻译科,一些最早从事暖通空调的专家和前辈如汪善国老先生,最早就在纺织工业部任职,把前苏联H.B.捷格恰列夫主编的《空气调节工程》一书翻译成中文。1956年汪善国先生编著了《纺织厂的空气调节》(第一册和第二册),该书成为我们国家在空气调节方面最早的著作之一。而我们西安工程大学的前身是西北纺织工学院,在全国也是较早拥有空调研室的学校之一。当时专门给纺织专业开设了空气调节课程,1961年曾主编过高等纺织学校教材《纺织厂空气调节》。所以,可以说我自从86年调入这个学校之后,也算正式入了纺织的门。”也许从最初来到这儿,连黄翔教授自己也没有想到的是,未来自己整个青春与事业会与蒸发冷却紧密相连。而在当时,他就发现纺织厂空调有一个很大的特点,喜欢用水和空气直接接触方式处理空气,也就是最早开利博士发明的喷水室,在纺织、烟草、大型公共建筑等场所都有所应用。而纺织厂最为典型,因为纺织厂需要满足大风量和加湿的需要,另外还有防止车间空气中的粉尘、纤维等有害物质危及工人的健康,而这种喷水室处理空气的原理就是“给空气洗个澡”,就像雨后的空气格外清新一样。一方面,纺织是空调最早应用的领域,另一方面蒸发冷却又是这种最自然和最朴素的空气调节方式,至此,黄翔教授对于蒸发冷却技术的研究开始有了浓厚的兴趣。

     然而,真正促使了黄翔教授下定决心,无怨无悔地踏上蒸发冷却研发道路的还有这样一段小插曲。据他回忆,“在20世纪80年代曾经轰动一时的著名电影像《老井》、《红高粱》、《人生》等都是由西安电影制片厂拍摄的。当时邀请了电影《老井》的导演吴天明来我们学校作一场介绍影片拍摄经过的报告时,有一席话非常触动我内心,他说‘如果让他去拍反映江南或上海市民生活题材的影片肯定拍不过大导演谢晋,但是要论拍摄反映陕西风土人情及农村题材的内容,谢晋导演不一定能拍过我’。我一联想到自己处在这样一个环境条件和基础的学校,如果搞一般意义上的通用空调肯定拼不过‘老八校’等知名大学,所以一定要在自己所处的环境里寻找适合研究和发展的科研方向。直到接触蒸发冷却空调技术之后我瞬时找到了突破口,我们既有西北地区气候条件特征中所拥有的天然的干空气能,又具有本身纺织高校空调中空气热湿交换的蒸发冷却理论基础,也就是说研究适合于我们西北等干燥地区的‘西部空调’,这就是我们今后的研究特色。”在黄翔教授生动的言语中,还能隐约感受到他传递而出的一份幸福感,这是作为一个科研人员对这份事业的满腔热爱与憧憬。

蒸发冷却研究的十年风雨

     1999年4月23日,同济大学著名教授陈沛霖老师等一行受西安制冷学会邀请前往西安建国饭店参加了“蒸发冷却与热能回收新技术交流及申海集团新产品推广会”,他在会上就蒸发冷却在空调中的应用作了精彩的报告,这次学术氛围特别浓厚,影响深远。据了解,早在20世纪80年代中期陈沛霖老师就在美国加州劳伦斯伯克利实验室从事蒸发冷却空调技术的国际合作研究。之后将这以一技术引入我国,响应大家投入一定精力从事间接蒸发冷却技术的研制,倡导尽早在我国开展推广蒸发冷却技术。所以,一向尊重老前辈和具有感恩之心的黄翔教授,一直将陈沛霖老师视为蒸发冷却事业的倡导者和引路人,而这一天也被赋予了特殊的含义,成为他们团队从事蒸发冷却研究的起点。用黄翔教授的话讲:“是陈老师把我们引进了蒸发冷却空调技术的研究殿堂”。

     而在这十年的光阴中,黄翔教授带领他的团队历经太多摸索与坎坷,其中的辛酸与欢颜也许只有亲历其中才能有切身体会,从而也使他对科研有了更多深层次的领悟。在黄翔教授看来,要想让一个技术生根发芽结果,光从理论上谈可行性是不够的,一项技术能不能得到大家认可和重视,关键要看实际应用效果。多年来,他也总结出了一套自己的研究思路。“第一我们走出实验室,到真正适合用蒸发冷却空调技术的现场。由于我国西北地区的气候干燥,夏季室外空调计算湿球温度较低(一般低于23度);昼夜温差大,冬季多为干冷气候(当室内有采暖时,空气相对湿度一般低于20度),所以我们选择了最符合气象条件的新疆地区(湿球温度在18度左右),并且通过与新疆绿色使者空气环境有限公司进行产学研合作,围绕安装在实际工程中的产品进行应用研究、调查所存在的问题、现场测试采集数据,并不断总结分析、优化设计和加以改进完善。因为气候条件变化十分复杂,干球温度和湿球温度很难能同时模拟得那么吻合,所以这种自然的环境要比实验室模拟效果更真实。也就是看这种空调究竟在我们国家是否服水土?第二,任何事情都是通过实践—认识再—实践—再认识的过程,我们的研究思路就是先要先到实际工程中去做调查研究,我们对设备制造的工程师和安装工人、使用蒸发冷却空调设备的用户、对蒸发冷却比较感兴趣的设计师以及高校老师中去了解,从中了解蒸发冷却空调的现状、找出存在的问题、提出改进措施和今后的研究方向。”作为学术带领人,黄翔教授一开始就找准定位和方向,以这样的思路为前提,也为以后研究工作的开展铺设了良好的基石。

     从黄翔教授早期发表的论文上就可以看出,这十年来他始终围绕着当时提出的九个方面的存在的问题进行研究与实践。分别是开发研究价廉且高效的填料、解决蒸发冷却设备结构问题、改进布水方式、开发研究价廉且高效的换热器、设计蒸发冷却设备专用型风机、加强蒸发冷却设备上空气过滤装置的研究、对复合式蒸发冷却系统进行深入研究、开发研究蒸发冷却自动控制系统、尽快制定有关蒸发冷却的技术标准。可以想象,黄翔教授与他的团队以及学生们平日里需要在试验台对各种填料(直接蒸发冷却的心脏)和管式、热管式及露点式换热器(间接蒸发冷却的核心)进行全面地分析与深入地研究。而为了解决水垢和自控难题,他甚至跨学科从环境工程和自控专业招收多名研究生来联合攻关,如今团队用臭氧和光催化装置处理蒸发冷却空调冷却循环水的新方法,已获得了国家专利授权,这一项技术甚至走在了国际的前列。最近该校与西安井上人工环境有限公司联合开发的“蒸发冷却空调机组自控装置”刚刚通过省级鉴定,总体技术水平达到了国内领先和国际先进水平。由于板翅式换热器在实际应用中存在流道易堵塞、布水不均匀等缺点,他们不断研究出管式、热管式及露点式等间接蒸发冷却器,也都获得了国家专利授权,并通过技术鉴定达到了国内领先和国际先进水平。目前已在新疆、甘肃和陕西等地区得到实际应用,收到良好效果。目前他们正在与福州澳蓝空调设备有限公司联合研究开发露点间接蒸发冷却空调机组。此外,黄翔教授还告诉我们,毕竟蒸发冷却是一种靠天吃饭的“气象空调”,所以,把蒸发冷却与机械制冷、除湿等技术相结合,才能扩展该技术的应用领域,并提高其设备运行的稳定性和可靠性。这也是蒸发冷却空调技术今后的研究和发展方向。而让他感到欣慰的是,由全国冷冻空调设备标准化技术委员会组织,福建澳蓝公司作为主要起草单位,黄翔教授作为主要起草人之一的我国第一部蒸发冷却空调设备标准《蒸发式冷气机》,已通过冷标委审查于不久后正式出台。从此,蒸发冷却空调技术将踏上一条更具规范更具前景的快车道上。

成就来自于节能减排

     据黄翔教授介绍,目前,蒸发冷却空调技术已在我国的广东、福建、江苏、浙江、湖南等沿海地区及西北地区得到推广应用。十年来,开展利用干燥空气可再生自然湿能的蒸发冷却空调技术理论与工程应用的研究。主要研究成果包括蒸发冷却技术的工程设计简化模型及设计方法、新型间接蒸发冷却器的开发、蒸发冷却与机械制冷相结合的多级蒸发冷却空调系统及自动控制系统的开发、蒸发冷却与辐射供暖/供冷及置换通风相结合的半集中式空调系统的开发、建筑物的被动蒸发冷却技术、蒸发冷却水质处理方法及蒸发冷却高温冷水机组等的研究。该研究方向还得到了国家自然科学基金专项基金的资助。他主持的陕西省科技厅工业公关科技计划项目“包覆吸水性材料椭圆管式间接蒸发冷却器的研究”,通过陕西省科技厅组织的技术鉴定,达到国际先进水平。该项目荣获2009年陕西高等学校科学技术一等奖和陕西省科技二等奖。近年来,在国内外刊物上发表有关论文200余篇,荣获省部级科技奖近10项,申报国家专利60余项(其中已获得授权40余项)。十年科研之路硕果累累,桃李芬芳满天下,对于黄翔教授来说,这也是他最大的回报。

     在同行及整个团队眼里,黄翔教授对于技术潜心的钻研与付出,对于这份事业的执着与坚守,都是交口称赞的。在这12位技术骨干组成的核心团队中,除了大家集中在蒸发冷却空调技术大的研究方向下之外,还分有各自的子方向,包括传热传质理论与数值模拟、气象数据库与热舒适性研究、自动控制系统研究、工程设计方法与应用研究等,需要发挥各自的特长,才能形成很好的团队凝聚力。这其中,让黄翔教授非常感动和高兴的是,这三十多位从事蒸发冷却空调技术研究的研究生,毕业后很多人从这里走向全国各地去读研读博、学习新知识,最后纷纷放弃了外界提供的机遇,又回到这个大家热爱的蒸发冷却团队中来。为了共同的事业与梦想,这种情感的价值无法用任何东西来衡量,这种精神更是漫长科研道路上最难能可贵的财富。

     “我有时候站在蒸发冷却空调机组的露点室里测送风温度时,感到非常自豪,我们可以不用氟利昂制冷剂而用普通的水作为制冷剂就能把室外温度由36—38度降到送风温度14-15度,温降20度左右,简直太神奇了!十年前还没有‘节能减排’这四个字,十年后我们却可以践行这一诺言。换句话说老天爷很公平,它既给了沿海地区蓝色文明,给了他们海洋、江河、湖泊水系,又给了西北地区干燥空气这一可再生能源,大自然就是一部天然的除湿机,完成了对空气的除湿功能,现在只需要我们考虑降温的问题就可以了。所以,有时候自己常想对于所选择的事业感觉无怨无悔,它对人类的贡献,对当前低碳经济的发展,对减少地球上CFC和温室气体的排放具有很大的现实意义和深远的历史意义。”黄翔教授动情的讲述,也让我为之动容。

永不放弃,坚持走自己的路

     黄翔教授坚定的认为越是朴素的东西越有长久性,越简单的东西往往也越有效果。所以,十年来他结合西北地区气候特征和纺织行业空气热湿处理的特殊方式,一直牢牢盯住蒸发冷却空调技术这一研究方向。他认为,“十年的研究只是蚕蛹破茧,我们只是针对我过西北等干燥地区的蒸发冷却空调的应用做了一些基础研究工作,在未来的十年,我们还将永不放弃蒸发冷却空调技术这一研究方向,继续做好干燥地区蒸发冷却空调的基础性研究工作,在此基础上进一步研究西安等中湿度地区蒸发冷却空调与机械制冷等技术有机地集成和结合等问题。重点开始研制四级蒸发冷却组合式空调机组,节能生态型智能化蒸发冷却组合式空调机组的自控装置、基于露点间接蒸发冷却的多级蒸发冷却空调系统,基于蒸发冷却的置换通风与辐射供冷/热复合空调系统、冷风/冷水复合型空调机组、热管冷回收型蒸发冷却式高温冷水机组、臭氧协同紫外光催化净化蒸发冷却空调循环冷却水的装置以及多孔功能陶瓷板翅式、管式。立管式露点间接蒸发冷却器等新产品。我们的目标是使蒸发冷却空调这一可再生能源技术在我国炎热干燥地区成为主流空调,在中湿度(或高湿度)地区成为机械制冷空调重要的预冷装置和辅助冷却措施,降低机械制冷空调的负荷,尽量减少人工冷源的开启时间,为我国的节能减排和建筑节能作出应有的贡献。” 在陈沛霖老师“永不放弃,再创辉煌”的勉励声中,黄翔教授将带领他的蒸发冷却团队坚定不移的走着自己的路。

     “我们走的太远,以至于忘记为了什么而出发”。最后,黄翔教授用黎巴嫩诗人纪伯伦的这句话,表达了自己从事蒸发冷却研究十年仍需要始终保持清醒的头脑,不要偏离方向和不断总结与提高的美好心境。

 

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