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1、蒸发冷却空调技术在节能与减排中的重要作用 黄翔 徐方成 (西安工程大学，西安 710048) 摘 要摘 要： 以国家全面贯彻落实科学发展观,实现节能降耗和污染减排规划的重要文件、 电视电 话会议精神以及国家相继出台大量鼓励采用蒸发冷却空调技术的相关政策与措施为契机， 回 顾了蒸发冷却空调技术在我国部分地区建筑领域节能减排中的应用状况。 分析和展望了新时 期蒸发冷却空调技术在我国更广泛地区的应用前景和节能潜力。 关键词：关键词：蒸发冷却 节能减排 空调 建筑节能 The important role of Evaporative cooling air conditioning on Energ
2、y-saving and emission reduction Huang Xiang Xu Fangcheng (xian polytechnic University, shanxi, xian 710048) Abstract: As an opportunity of National comprehensively implementing the concept of scientific development to achieve energy saving and pollution reduction important planning document, and tel
3、evision /telephone conference, the large encourage adoption of evaporative cooling air conditioning technology-related policies and measures were introduced by national , Recalling the evaporative cooling air conditioning technology application on Building energy-saving and emission reduction in the
4、 field of construction in parts of the province, Analysis and Forecast evaporative cooling air conditioning technology in the wider region application prospects and the energy-saving potentiality of the new era . Keywords: Evaporative cooling; Energy-saving and pollution reduction；Air conditioning；
5、Building Energy Saving. 0 前言 随着社会生产力的发展和科技进步， 人 类生存环境得到了明显改善。同时，人口的 增长、资源的过渡耗费、环境的污染等一系 列问题，都严重地影响人类的生存和发展。 我国近年来能源短缺的现实， 已经迫使我们 要把节能减排、 提高资源利用效率降低能耗 问题提到一个重要的位置上来。 走可持续发 展之路势在必行。 日前，国务院举行了全国节能减排工 作电视电话会议 ，温家宝总理做了重要 讲话并指出：全面贯彻落实科学发展观，动 员和部署加强节能减排工作，确保国家“十 一五”节能减排目标的实现，促进国民经济 又好又快发展。 同时强调， 必须清醒地看到， 全
6、国节能减排面临的形势仍然相当严峻， 充 分认识节能减排工作的重要性和紧迫性。 近 日，建设部下达了关于落实国务院关于印 发节能减排综合性工作方案的通知 的实施 方案。 进一步强调做好建设领域节能降耗和 污染减排工作， 已经成为国家战略的重要组 成部分，对于实现“ 十一五”节能降耗和污 染减排的规划目标具有重要作用。 实施方案 中明确了节能与减排的工作目标和任务； 黄翔，男，1962 年 7 月生，教授，副校长 710048 西安市金华南路 19 号西安工程大学 (029)82330016 Email: 并指出了， 加强国家机关办公建筑和大型公 共建筑节能运行管理与改造， 进一步提高新 建建筑节
7、能水平 12 。 我们知道，建筑能耗约占全社会总能耗 的三分之一左右。 其中， 空调能耗就占其 60 以上，随着工业化和城镇化的快速发展， 这个比例还在不断上升。 蒸发冷却空调技术是利用自然环境空气 中的干球温度与露点温度差， 通过水与空气 之间的热湿交换来获取冷量的一种环保高 效而且经济的冷却方式。 它具有较低的冷却 设备成本（初投资约为常规空调设备的 1/2） ，能大幅度降低用电量和用电高峰期对 电能功率的要求 （运行能耗约为常规空调设 备的 1/5，节能达 70以上） ；采用水作为 制冷剂， 能减少温室气体和 CFCS的排放量， 因此被称为 “零费用制冷技术” 、“绿色空调” 和“仿生空
8、调” ，是一种真正意义上的节能 环保和可持续发展的制冷空调技术 34 。这 一技术自上世纪80年代中期传入我国以来， 经过我国科技工作者的多年努力， 目前已在 我国西北的新疆等地区宾馆、 办公楼、 餐厅、 体育馆、影剧院、公共民用建筑以及一些工 业建筑等近两百余项工程中得到应用， 收到 了良好效果。 中央电视台 2007 年 8 月 21 日 晚间新闻联播节目作了详细报道。 蒸发冷却 这一节能环保空调技术必将在我国的节能 减排工作中发挥重要的作用。 1 1 蒸发冷却空调技术的相关政策与措施 近年来国家相继出台了大量鼓励采用蒸 发冷却空调技术的相关政策与措施。我国 采 暖 通 风 与 空 气 调
9、 节 设 计 规 范 （GB50019-2003）第 6.6.2 条规定“空气的 冷却应根据不同条件和要求， 分别采用以下 处理方式： 1） 循环水蒸发冷却； 2） 江水、湖水、地下水等天然冷源冷 却； 3） 采用蒸发冷却和天然冷源等自然 冷却方式达不到要求时， 应采用人工冷源冷 却。 公 共 建 筑 节 能 设 计 标 准 （GB50189-2005）第 5.3.24 条规定“在满 足使用要求的前提下， 对于夏季空气调节室 外计算湿球温度较低， 温度的日较差大的地 区， 空气的冷却过程， 宜采用直接蒸气冷却， 间接蒸发冷却或直接蒸发冷却与间接蒸发 冷却相结合的二级或三级冷却方式。 ” 全国民
10、用建筑工程设计技术措施节 能专篇 （2007） 暖通空调动力第 5.7 节专门介绍了蒸发冷却空气调节系统， 工程 实例中介绍了三级蒸发冷却空气调节系统 的设计实例。 实用供热空调设计手册 （第 三版）第 21.4 节和 22.4 节分别介绍了蒸发 冷却器和蒸发冷却式空调系统。 普通高等教 育“十一五”国家级规划教材空调工程 第 4.3.5 节介绍了空气蒸发冷却器的处理过 程；第 5.1.6 节介绍了空气蒸发冷却器；第 6.2.4 节介绍了蒸发冷却空调系统。 中国制冷 学会组编的制冷学科进展研究与发展报 告中第 11 章介绍了零费用冷却技术。 “间 接蒸发冷却的关键技术研究”被列为“十一 五”国
11、家科技支撑计划重大项目“建筑节能 关键技术研究与示范”课题研究内容。 2 2.蒸发冷却技术在我国各区域适用性分析 以室内状态参数 t =26，=60为基 准点， 将空气状态参数在焓湿图上划分为四 个区域，见图 1，从焓湿图的划分中，可以 明显地得到各区的特点5 ： 图 1 四区模型 (1)I 区： 空气湿球温度、 焓及含湿量都低于 室内设计值，因此适宜采用直接、直接和间 接相结合的多级蒸发冷却形式。 （2）II 区：空气湿球温度、焓高于室内设 计值，但含湿量低于室内设计值，可以采用直接、 直接和间接相结合的多级蒸发冷却形 式。 （3）III 区：空气湿球温度、焓低于室内设 计值，但含湿量高于室
12、内设计值。可采用直 接，对于有减湿要求的空调不适用。 （4）IV 区：空气湿球温度、焓及含湿量都 高于于室内设计值， 一般采用与除湿技术相 结合，再采用蒸发冷却技术；也可以用于新 风预冷，达到节能目的。 3 3. 新时期蒸发冷却在推行节能减排中的应用 事实证明， 蒸发冷却空调技术以其天然 制冷的神奇魅力， 已在我国西部大地上生根 发芽。 随着国家全面推行节能减排与鼓励使 用蒸发冷却空调技术的相关政策与措施的 出台， 蒸发冷却技术将再次迎来蓬勃发展的 新阶段。 3.1 蒸发冷却在干热地区的应用蒸发冷却在干热地区的应用 干热地区（I、II 区部分城市）如新疆、 甘肃、青海、宁夏等地，空气含湿量小，
13、湿 球温度低，温度日较差大，从焓湿图上看， 室外空气状态点在室内设计状态点左上方， 可采用直接蒸发冷却、一级间接+直接、两 级间接+直接的两级和三级蒸发冷却系统 (图 1 所示)而不必使用机械制冷就能达到舒 适性空调处理效果。也因此，蒸发冷却以集 中式、半集中6式及各种组合形式在我国干 燥炎热的西部地区得到了广泛应用， 并取得 巨大的节能效果。 通过在新疆等地的工程应 用表明节能可达 70以上78。 a)干热地区直接蒸发冷却焓湿图 b) 干热地区两级蒸发冷却焓湿图 c) 干热地区三级蒸发冷却焓湿图 图 1 干热地区使用蒸发冷却焓湿图空气处理过程 3.2 蒸发冷却在中湿度地区的应用蒸发冷却在中湿
14、度地区的应用 a) 用间接蒸发冷却对空调新风进行预冷用间接蒸发冷却对空调新风进行预冷 传统机械制冷空调技术已经相对稳定和 成熟， 但传统集中式空调作为一种高耗能设 备， 随着使用时间的延长， 电能消耗的费用、 设备损坏更新等费用持续上升， 导致使用成 本逐年递增、 居高不下。 在广大中湿度地区, 蒸发冷却技术可与常规机械制冷系统相结 合，对于全年性运行的空调系统来说，除少 数高温天气需要开启机械制冷外， 大多数时 间里可用冷却塔供冷型间接蒸发冷却进行 “免费供冷” 。 可以大大减少制冷机装机容 量及开机时间，降低造价，节约运行能耗， 提高系统效率9 。蒸发冷却与机械制冷系统 相结合系统 (图
15、2 所示) 图 2 蒸发冷却与机械制冷系统相结合系统a) 传统一次回风系统表面空气冷却 b) 利用直接蒸发冷却扩大传热温差利用直接蒸发冷却扩大传热温差,提高制 冷设备的性能提高制 冷设备的性能 在中湿度地区,利用直接蒸发冷却对进入 冷凝器入口空气进行预冷， 可以明显降低冷 凝温度和压力，减少压缩机能耗，提高了机 组 COP，有极大的应用价值。 提高制冷机组COP的主要途径是降低冷 凝温度或提高蒸发温度。 由于制冷机组的蒸 发温度受空调系统运行参数的限制,提高的 幅度有限,所以在不增加耗电的情况下,降低 冷凝温度是提高系统 COP 的重要途径。实 验表明，将蒸发冷却与风冷式冷凝器相结 合， 通过降低冷凝器入口空气温度或由水分 的蒸发带走冷凝器中高温高压制冷剂蒸汽 的热量，较单纯风冷式而言，可以降低冷凝 温度和压力、提高制冷量、减少耗电量。极 大改善风冷冷凝器换热性能（如图 3、4） 。 b) 间接蒸发冷却加表面空气冷却 图 3 传统与新系统焓湿图空气处理过程 排 风风 冷 式 冷 凝 器t a 2 , t s 2 t a 1 , t s 1室 外 空 气蒸 发 冷 却 填 料图 4 DEC 用于降低风冷侧入口空气温度 图 5 传统制冷循环与 DEC 改进循环在压焓图上表示
