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1、喷雾降温技术在室外环境中的应用喷雾降温技术在室外环境中的应用0 引言随着人民生活水平的提高，各种大型室外活动越来越普遍，室外高温环境对人体的影响引起人们的关注。传统的环境降温方式仅限于室内，降温范围有限。针对城市高温和热岛效应，急需一种高效、节能的室外环境降温系统以改善城市热气候和室外环境质量。喷雾降温技术是以水为原料的纯物理方式，以蒸发吸热原理吸收环境热量，降温过程中不产生有害物质，不对环境二次污染，降温效果迅速，人体舒适度好。在过去，高压喷雾系统主要应用于景观绿地、体育场馆、主题公园、舞台影视等领域，用于营造景观效果。随着科技的发展，高压喷雾系统已越来越多的应用于室外降温领域。高压喷雾直接
2、蒸发冷却技术应用在降温领域，最早源于国外用于农业生产,成熟于美国、西班牙、日本世博会，现成为国际上较流行的室外降温方法。国内在降温领域的应用从 90 年代开始尝试，积累了较好的应用经验。比如，2010 年上海世博会中包括中国国家馆、沙特、巴西馆在内的几十个场馆、2011 年西安世界园艺博览会、上海东方明珠等游客排队区均安装了高压喷雾降温系统。这些应用均取得了显著的效果。1 喷雾降温在节能减排中的作用喷雾降温的原理是将水在一定压力下细化成水雾并喷射到空气中，水雾通过蒸发必然和空气之间进行着热和质的交换，蒸发过程从周围空气吸收大量的热，从而完成空气的降温。该方法利用的是水的蒸发潜热的特点。喷雾降温
3、的关键技术在于制造出超细微水雾粒子。这样做的主要目的是为了增加液体的表面积，液滴表面积越大其与周围空气的热交换速率就越快，最终加快液滴的蒸发速度，使喷雾区域的人员头发和地板不被润湿。根据喷雾降温技术原理分析，温度越高，相对湿度越低，喷雾降温技术的降温潜力就越大。喷雾降温相对空调来说，其最大的优点就在于减少了二氧化碳的排放，并且在用电量上喷雾降温系统要低于中央空调系统很多，甚至低于普通风扇的耗电量。有文献经过计算指出：采用喷雾降温系统的碳排量为 0.27g/(m2)，采用空调系统的碳排量是7.656g/(m2)，喷雾降温系统碳排量是空调系统的 3.5%。在室外环境或大空间局域环境中，普通的空调系
4、统无法使用，而在这些环境中采用喷雾降温系统降温效果明显，节能效果也较显著。喷雾降温技术及设备已成功应用于 2008 年北京奥运沙滩排球比赛场馆，降温效果明显(平均降温 35)。一万余平方米的场馆配电负荷小于 20kW，节能效果显著，受到了奥组委和国际排联的好评，保证了奥运会的顺利举行，社会效益显著。2 喷雾降温系统性能评价喷雾降温系统的主要特点是在降温的同时，空气湿度会随着增加，而在此过程中空气的焓值保持不变，其理论极限温度可达到被冷却空气的湿球温度。喷雾降温是一个等焓加湿的过程。在整个处理空气过程中喷雾降温系统的其热湿交换效率为：(1)wowstt tt其中 tw进风干球温度，；to送风干球
5、温度，；ts进风干球温度，。喷雾降温系统的经济性能评价指标(EERDEC)为：(2)des DEC avrtEEREERt其中 EER按常规制冷模式计算的直接蒸发冷却空调的能效比；tavr供冷期平均干湿球温差，；tdes当地设计干湿球温差，。评价一个喷雾降温系统的性能时要从这两个方面综合考虑判断。3 人体舒适度指数在室外环境中，人体对温度、环境相对湿度、环境风速都有一定的要求，在合理的范围内才会使人感觉舒适。人类机体对外界气象环境的主观感觉有别于大气探测仪器获取的各种气象要素结果。人体舒适度指数是为了从气象角度来评价在不同气候条件下人的舒适感，根据人类机体与大气环境之间的热交换而制定的生物气象
6、指标。一般而言，气温、气压、相对湿度、风速 4 个气象要素对人体感觉影响最大，人体舒适度指数就是根据这 4 个气象要素而建立的非线性方程。由 Tom 提出、Bosen 进一步发展的“炎热指数”作为人体舒适度预报的根据，以“舒适度指数”的形式对“舒适感觉”进行数字化定义，以反映不同温度、湿度条件下的人体感觉。舒适度指数的可采用下列的计算公式计算：(3)11.80.145(1.826)(33)0.13427ItRHtA tvS式中 RH空气相对湿度，%；t环境温度，；v风速，m/s；S日照小时数；A1夏半年风向修正系数，取 0. 1。一般而言，指数越低时，人体的感觉是冷和不舒适；指数越高时，人体的
7、感觉是热和不舒适。在夏季炎热环境中，人体的舒适度指数一般在较高的值，表现为较热和不舒适。而在采用喷雾降温系统后，细水雾蒸发吸热，降低环境温度，同时增加了空气的相对湿度，会引起人体舒适度指数明显降低，人体舒适感逐渐增强。大量实验研究表明，采用高压喷雾，可提高喷雾降温技术在高湿地区的降温效果。而在有遮阳的情况下，喷雾降温效果将进一步提高。通过黄晨等人在 2008 年在半遮阳敞开式凉亭实验和 2009 年世博轴膜下试验结果表明，在温度高于 30湿度低于 70%时，采用高压喷雾降温技术，前者温降可高达 5以上，舒适度有显著提高，后者喷雾所处环境温度可降低 1至 3，舒适性也有一定的提高。4 结语喷雾降温系统以水为介质对空气进行降温，不会对周围环境造成二次污染，低耗高效。并且可以明显降低人体舒适度指数，显著改善室外环境质量。喷雾降温系统满足国家的节能减排政策，体现了绿色环保理念。喷雾降温系统作为一种高效、环保、节能的降温系统为室外或大空间局域环境降温提供了新的思路。其通过细水雾在空间输运弥散实现大面积蒸发降温，对解决夏季高温问题，改善大空间局域环境质量具有重要的现实意义。
