蒸发冷却式空调的适宜气候区 研究清华大学 谢晓云 江亿 2011.10.262011中国制冷学会学术年会各蒸发冷却方式的原理、发 展现状与性能表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：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 项工程中应用；蒸发冷却冷风装置 直接蒸发冷却冷风方式：l 空气和水直接接触处理空气，实现热湿转换；l 空气温度降低，湿度增加；l 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：l 一部分风被等湿降温、一部分排风被加热加湿排出；l 空气温度降低，湿度不变；l 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l 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；l 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-Eun Song, et al.)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)1 41 59871 31 7 1 61 11 21 0123456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2.352.42 K/(g/kg.air)I：直接蒸发冷却冷风：dp=0；0do,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 冷水l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1/41/10l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l 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 l 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l 室外干燥空气首先可直接排出室内余湿；l 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l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。l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57。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l利用室外干燥新风除湿l蒸发冷却技术制冷降温l独立除湿技术(溶液除湿等)l(间接)蒸发冷却技术制冷降温l 独立除湿技术(溶液除湿等)l 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！