蒸发冷却式空调的适宜气候区研究各蒸发冷却方式的原理、发展现状与性能
表
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征各类蒸发冷却方式原理与发展现状直接蒸发冷却极限为湿球温度间接蒸发冷却极限为露点温度制备冷风制备冷水50年代起广泛应用，纺织、农业、空调；仅适于非常干燥地区不同工艺：管式、板式、热管式、岩板蓄冷式等；不同
流程
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：二次空气不同来源过渡季冷却塔供冷；干燥地区的直接蒸发冷水装置；制备出低于室外湿球温度的冷水；近5年内已在西北地区30多项
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
中应用；蒸发冷却冷风装置直接蒸发冷却冷风方式：空气和水直接接触处理空气，实现热湿转换；空气温度降低，湿度增加；空气被降温的极限温度为室外空气的湿球温度。蒸发冷却冷风装置间接蒸发冷却冷风装置：一部分风被等湿降温、一部分排风被加热加湿排出；空气温度降低，湿度不变；二次排风来源、二次排风量决定了一次风被冷却的极限温度；蒸发冷却冷风装置间接、直接蒸发冷却结合的蒸发冷却器根据送风含湿量的要求，可在间接蒸发冷却模块后增加直接蒸发冷却模块，调节送风的湿度；新风被降温、并被适当加湿；各种类型的间接蒸发冷却冷风装置内冷式：板式、管式、热管式外冷式：直接蒸发冷却模块＋表冷器逆流式间接蒸发冷却器多级逆流式间接蒸发冷却器-产品(2003年，Wicker,Ken)逆流式间接蒸发冷却器-试验阶段(2007年,Gwi-EunSong,etal.)处在实验阶段，尚未大规模应用；国内间接蒸发冷却器研究现状-冷风装置多级间接蒸发冷却器(新疆绿色使者公司,2007年)1415987131716111210123456该装置目前配合本项目的间接蒸发冷水机组，在部分项目中为负责处理房间所需新风的间接蒸发冷却新风机组。室外进风空调送风排风排风各类蒸发冷却冷风装置蒸发冷却冷风装置性能的统一表征送风温度送风含湿量热湿转换系数加湿效率间接蒸发冷却效率直接蒸发冷却效率2.35~2.42K/(g/kg.air)I：直接蒸发冷却冷风：ηdp=0；0<ηd=ηdec≤1II：间接蒸发冷却冷风：ηd=0；0<ηdp<1III：间接、直接相结合方式冷风：0<ηdp<1,0<ηdec<1,ηd=ηdec·(1-ηdp)室外干球温度送风温度室外露点温度热湿转换系数送风含湿量室外含湿量送风含湿量室外含湿量室外湿球下含湿量蒸发冷却冷风的装置效率目前直接蒸发冷却装置的加湿效率能达到90%，而间接蒸发冷却装置的降温效率在40~70%之间。上图为绿色使者的某间接蒸发冷却器的出风参数实测结果蒸发冷却冷风方式处理新风、承担房间湿负荷、部分显热——通过直接或间接蒸发冷却过程处理系统的新风，承担新风所有显热；新风温度降低；新风含湿量不变或适当增加；处理新风、承担房间湿负荷、所有显热——仅通过蒸发冷却冷风装置的出风对房间既除湿、又降温，则为全空气的蒸发冷却空调系统，一般为全新风系统；此时装置除需处理所有房间的显热外，还需处理所有进风的显热；系统所需风道空间大，较大的循环风机电耗；蒸发冷却冷水装置直接蒸发冷却冷水装置通过空气和水直接接触的蒸发冷却过程制备冷水－传统的冷却塔；冷水的极限温度为进口空气的湿球温度；间接蒸发冷却冷水装置基于江亿院士的发明专利——利用室外干燥空气近似可逆地制备冷水，出水极限温度为室外空气露点温度。核心部件：准逆流式空气-水非接触式换热器，逆流式空气-水填料塔。
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
思想：各换热过程的流量匹配；各换热过程接近可逆过程。实际所制备冷水的温度为15～19℃，可用来排除房间的显热。(a)间接蒸发冷水机组原理图(流程I)1-空气－水非接触逆流换热器，2-空气－水直接接触逆流换热塔，3-循环水泵，4-风机(b)焓湿图表示冷水产生过程进风露点温度间接蒸发冷水机研发与实际性能实际研发出世界上首台间接蒸发冷水机，实际制备出温度处于室外湿球和露点温度平均值的15~19℃的高温冷水。以室外干燥空气为驱动源，仅有风机、水泵耗电，实测机组COP（带走房间显热/风机、水泵电耗）高于10。2005年，由清华大学和绿色使者共同研发出第一台间接蒸发冷水机，安装在石河子市凯瑞大厦；已成功可靠运行5年。石河子市设计参数：外温32.8℃，湿球21.5℃；设计出水温度18.5℃;机组设计风量60000m3/h，机组高3.5m,占地面积16m2,设计出力120kW;实际研发出的间接蒸发冷水机应用在实际工程中的间接蒸发冷水机蒸发冷却制备冷水的性能统一表征冷水出水温度：表冷效率：填料塔效率：室外温度塔效率室外湿球温度室外露点温度表冷效率间接蒸发冷却冷水机的实测效率塔效率表冷效率间接蒸发冷水机的特点以室外干燥空气为驱动源制备出排出房间显热用高温冷水，比传统空调节能40-70%。制备出15～19℃高温冷水，可采用干工况末端－干式风机盘管、辐射板等。无霉菌，更舒适健康。当使用辐射地板时，可冬夏共用一套末端，节省成本和空间。采用冷水为输送媒介，相对于冷风方式，节省风道空间，大幅度减少输配电耗。不使用CFCs，对大气无污染，为清洁、可再生的干空气资源的高效应用。不同蒸发冷却方式的适宜气候区空调任务与温度、湿度控制方式夏季空调，均以冷却方式排热和排湿，二者所需的冷源品位不同—传统空调统一处理温度和湿度，导致能耗高。排热-冷源需低于室内温度26℃排湿-冷源需低于室内露点温度16.5℃室内温度和湿度参数相互独立，处理所需的源的品位不同，应分别采用不同的调节方式。空调的任务从室内向室外排热和排湿，满足人的舒适性要求。夏季室内-24~28℃,40%~60%冬季室内-18~20℃,40%~60%向室内送入足够的新风，满足人的健康需求。温度、湿度独立控制的空调系统16~20℃,8g/kg高温冷源15~19℃冷水干式风机盘管辐射吊顶,地板送风末端根据人数控制新风量—房间湿度控制控制风盘风机转速,i.e.-房间温度控制房间干燥新风显热去除末端分别从排湿和排除房间显热的角度，确定蒸发冷却式空调的适宜气候区；1.从排湿角度出发，确定室外空气直接排湿区排湿－利用室外干燥空气直接排湿新风的功能：满足健康要求、满足除湿要求湿负荷卫生要求新风量当室外空气含湿量
do,h时，考察输配电耗和新风除湿电耗，确定利用新风排湿的新风含湿量界限：假设除湿系统性能系数COPd为5，新风风道压降200Pa，新风风机效率45%，△dr-o>0.9g/kg.air时，采用新风直接带走房间湿负荷，△dr-o<0.9g/kg.air时，对新风除湿后再用来带走房间湿负荷。利用室外空气直接排湿区I区，利用室外空气直接排湿，满足健康要求计算得到新风量；II区，室外空气直接排湿，满足除湿要求计算得到新风量；I区、II区，新风处理方式：间接蒸发冷却方式，或间接、直接结合方式，使得新风能处理得到的送风温度最低。2.从排除房间显热角度，确定各蒸发冷却方式的适宜气候区排除房间显热－蒸发冷却冷水蒸发冷却冷水，要求：出水温度tw≤室温tr-△tr-w△tr-w：输送温差与换热温差之和风机盘管方式：室内风侧输送温差与风、水间换热温差之和，6～10℃辐射地板方式：风、水侧换热温差，4～6℃；直接蒸发冷却制备冷水区：间接蒸发冷却制备冷水区：排除房间显热－蒸发冷却冷风考虑输配冷风电耗，送风温差一般不低于2～4℃排除显热－蒸发冷却冷风与冷水的比较各类蒸发冷却方式的电耗构成直接和间接制备冷风或冷水的比较直接蒸发冷却冷风与间接蒸发冷却冷风电耗之比：直接蒸发冷却冷水极限温度为室外湿球温度，间接蒸发冷却冷水为室外露点温度；干热地区，室外露点温度比湿球温度低5～7℃。间接蒸发冷却冷水机风机电耗比直接蒸发冷却冷水高，直接蒸发冷却冷水出水温度满足供冷要求时，应采用直接蒸发冷却装置。各蒸发冷却方式带走房间显热的比较—制备冷风vs.制备冷水排除室内相同的热量，过程处理冷量冷风>冷水输配电耗冷风>冷水输送相同冷量，冷水水泵为冷风风机电耗的1/4~1/10冷风和冷水空调末端调节性能，冷风<冷水冷水末端，可采用辐射地板，便于调节，冬夏统一冷风方式：送风3000m3/h,室外35℃，室内26℃，送风17℃；排除室内冷量：Qr,冷风=Gs*cps*(t室内-t送风）9kW过程处理冷量：Qm,冷风=Gs*cps*(t室外-t送风）18kW冷水方式：冷水流量1.6t/h，冷水供水温度16℃，回水温度21℃；Qr,冷风=Qm,冷水=Gw*cpw*(t回水-t供水)9kW过程处理冷量之差，导致制冷过程换热面积-投资之差；导致制冷过程排风风量-电耗之差；各蒸发冷却方式的比较结果从输配电耗考虑，在制备冷风与制备冷水方式重合的气候区，优选制备冷水的方式。在直接蒸发冷却冷风和直接蒸发冷却冷水重合的气候区，宜采用直接蒸发冷却冷水的方式。在间接蒸发冷却冷风与直接蒸发冷却冷水的重合气候区，直接蒸发冷却冷水方式较佳。在间接蒸发冷却冷水与间接蒸发冷却冷风重合的气候区，应采用间接蒸发冷却冷水的方式。间接蒸发冷却冷水VS.间接蒸发冷却冷风－实例新疆中医院建筑面积21006m2，间接蒸发冷水机和新风机承担空调面积13000m2实测系统，若末端为风机盘管时，带走相同房间冷量，冷水系统电耗约为冷风系统电耗的80%左右，若末端为辐射地板，冷水系统电耗仅为冷风系统电耗的50%。综合排热和排湿－蒸发冷却方式适宜气候区我国的室外空气直接排湿区注：上图蓝字为各地最湿月室外平均含湿量新疆内蒙宁夏甘肃青海西藏我国西北地区室外气象条件和室内状态的关系室外干燥空气首先可直接排出室内余湿；还可利用蒸发冷却技术从室外干燥空气中制备冷量，排除房间的显热；我国间接蒸发冷水的适用区域仅有蓝点区域为最湿月室外平均湿球温度低于15℃的区域，可应用直接蒸发冷却方式，其他区域均宜采用间接蒸发冷却方式。红线以西，各地区最湿月室外平均露点温度均低于16.8℃，室外湿球温度比露点温度平均高5~7℃。注：左图黑字为各地最湿月室外平均露点温度；红字为最湿月室外平均湿球温度我国蒸发冷却式空调的应用区域利用室外干燥新风除湿蒸发冷却技术制冷降温独立除湿技术(溶液除湿等)(间接)蒸发冷却技术制冷降温独立除湿技术(溶液除湿等)电制冷高温冷水机组、部分地区土壤源、地源热泵等。干燥空气的蒸发冷却过程在有水存在的情况下，处在不饱和状态空气具有对外做功能力——干空气能。利用干空气能转换为冷量，是转换效率最高的方式。总结间接蒸发冷水机的成功研发，使得间接蒸发冷却和直接蒸发冷却均可以制备冷水或冷风；冷风或冷水的参数可统一表征；间接蒸发冷却的极限为露点温度；直接蒸发冷却的极限为湿球温度。应分别考虑为房间排热和排湿而来对蒸发冷却方式进行分区；分区的界限不是单纯的室外湿球温度，而必须同时考虑室外露点温度和湿球温度；蒸发冷却的适宜气候区主要在我国的西北干燥地区。比较不同蒸发冷却方式带走房间显热负荷的特性，从输配电耗考虑，得到冷水为载冷介质一般优于冷风方式，在不同气候区，宜采用直接或间接蒸发冷水机排除房间显热。谢谢大家！
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