北方地区某写字楼水蒸发冷却空调系统的分析与研究毕业论文.doc

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1、 本科毕业论文题 目：北方地区某写字楼水蒸发冷却空调系统的分析与研究 指导教师： 教授 二 一 三 年 六 月 摘 要蒸发冷却空调技术是一项利用水蒸发吸热制冷的技术。它具有较低的冷却设备成本，能大幅度降低用电量和用电高峰期对电能的要求，能减少温室气体和CFCs的排放量。本文通过对北方地区某写字楼水蒸发冷却空调系统的分析与研究，结合相关的专业资料，得出的结论是，相比于常用的普通空调系统，水蒸发冷却空调系统在低碳环保、节能高效、节约成本等方面都具有无与伦比的优越性。在环境逐渐遭到破坏的当下，在资源逐渐减少的今天，水蒸发冷却空调系统逐步代替传统空调系统是非常必要更是必须的。在不远的将来，水蒸发冷却空

2、调系统将为人们营造一个绿色舒适的生活环境。当然，水蒸发冷却空调系统在社会生活中的大量使用也面临着一定的技术难题和客观条件的制约。但是随着科技的不断发展，水蒸发冷却空调系统将逐渐地完善，为构建一个绿色环保的美丽社会做出巨大的贡献。 关键词：水蒸发冷却；空调系统；环保、节能；可持续发展 AbstractEvaporative cooling air conditioning technology is the use of a water evaporation refrigeration technology. It has low cost cooling equipment, and can

3、 greatly reduce electricity consumption and peak power requirements, to reduce emissions of greenhouse gases and CFCs. This paper mainly through the analysis and research of building water evaporative cooling air conditioning system in an office in the north, the combination of professional data, fu

4、rther expression of the superiority of water evaporation cooling air conditioning system in environmental protection, high efficiency, energy saving etc. Compared with the conventional air conditioning system in the social environment, adhere to the road of sustainable development, water evaporation

5、 cooling air conditioning system will gradually replace the traditional air conditioning system, become the mainstay of future development of air conditioning system. Of course, evaporative cooling air conditioning system is widely used in social life is also faced with some technical problems and c

6、onstraints of objective conditions. But with the development of science and technology, water evaporation cooling air conditioning system will gradually improve, make great contributions to the construction of a beautiful green environmentally friendly society.Keywords：Water evaporation cooling; air

7、 conditioning system; Environmental protection、energy saving;sustainable development 目 录绪论.1第一章 蒸发冷却技术21.1 蒸发冷却的历史2 1.1.1 原始的蒸发冷却21.1.2 现代的蒸发冷却21.2 蒸发冷却技术的研究现状与应用前景31.2.1 国外的研究现状31.2.2 国内的研究现状41.2.3 蒸发冷却技术的应用前景51.3 本章小结6第二章 水蒸发冷却空调72.1 蒸发冷却的原理72.2 水蒸发冷却空调技术的原理72.3 水蒸发冷却空调系统72.3.1 系统的结构组成82.3.2 系统的工作

8、原理82.3.3 设备主要单元的作用92.4 本章小结10第三章 水蒸发冷却空调系统的特点113.1 水蒸发冷却空调技术的特点113.1.1 水蒸发冷却空调技术的适用性113.1.2 水蒸发冷却空调技术的节能性123.1.3 水蒸发冷却空调技术的的减碳性123.2 水蒸发冷却空调系统的性能特点123.3 水蒸发冷却空调面临的问题143.3.1 水蒸发冷却空调技术的难点143.3.2 水蒸发冷却空调系统存在的问题153.4 本章小结16第四章 北方地区某写字楼空调系统174.1 基本概况174.2 负荷计算184.3 项目比较214.4 节能分析224.4.1 能量回收计算224.4.2 配电量

9、比较234.4.3 运行费用分析234.4.4 实际能耗比较234.5 本章小结24第五章 水蒸发冷却空调技术与其它技术的结合255.1 水蒸发冷却与机械冷却技术的结合255.2 水蒸发冷却与辐射供冷技术的结合255.3 水蒸发冷却与负离子净化技术的结合265.4 本章小结27结论.28参考文献29谢辞.31 绪 论蒸发冷却空调技术是一种环保、节能、高效的冷却方式。它主要应用于居住建筑和公共建筑中的舒适性冷却，并可在传统的工业领域，如纺织厂、面粉厂、铸造车间、动力发电厂等工业建筑中提高工人的舒适性。蒸发冷却空调可以降低干球温度，给居住者提供一个较舒适的环境。蒸发冷却空调还可通过控制干球温度和相

10、对湿度来改善农作物的生长环境及满足生产工艺要求。在我国，将蒸发冷却空调技术作为自然冷源代替人工冷源的研究早在20世纪60年代已引起国内学者的关注。20世纪80-90年代，发展蒸发冷却空调技术的研究主要集中在同济大学、哈尔滨工业大学、天津大学、北京工业大学等高校，主要对蒸发冷却空调技术的传递过程理论分析、热湿交换计算、调料性能以及在空调机组、风冷热泵中的应用进行了研究和相关实验，对蒸发冷却空调技术与晚间通风、机械制冷联用进行了研究，并开发出了直接蒸发冷却局部空调器。与此同时，哈尔滨空调机厂生产出了我国第一台填料蒸发式空气冷却器，新疆绿色使者环境技术有限公司开发出了亲水性铝填料直接蒸发冷却器和板翅

11、式间接蒸发冷却器等系列产品，澳蓝（福建）实业有限公司开发出系列蒸发式冷气机。进入21世纪，西安工程大学对蒸发冷却空调技术开展了大量的研究和推广应用工业，取得了可喜的成果。目前，蒸发冷却空调技术已在我国的新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西等西北地区及广东、福建、江苏、浙江等沿海地区得到推广应用。 第一章 蒸发冷却技术 为了能更好的对水蒸发冷却空调系统进行研究与分析，就需要对蒸发冷却技术有一定的认识和了解。1.1 蒸发冷却的历史1.1.1 原始的蒸发冷却 古埃及人就熟知蒸发冷却。约来自公元前2500年的壁画描绘着奴隶们给广口瓶里的水扇风，从而给自己降温。这些容器是可以渗水的，以保持湿表面促进蒸发过程。在

12、印度，蒸发甚至被用来制冰。将大自然中浅的河床用大概30cm厚的稻草与外界隔热，上面盖有陶土制的薄盖。在寂静寒冷的夜晚，甚至空气温度不低于43F时，都能形成冰，有时会有大概4cm厚。夜空中的蒸发加上辐射提供了制冷。去波斯的旅行者曾报道在高高的石墙上有冰产生，东西向的“冰墙”在白天避开阳光对浅水池的照射，并使得在夜晚结冰。在伊朗，古老的住宅和建筑中经常使用蒸发冷却。房间部分位于地下，以避开太阳热，并有流动着水的水池，水池上设有敞口的通风塔以吸风，并变换风的方向掠过下方的水表面。饮用水的储水池也用同样的方法冷却。古波斯人和一些美国印第安人都在帐篷上放有始终潮湿的毛毡以达到冷却目的。我们的西方先驱者们

13、经常用盖着布的箱子或食品冷却器来保存食品。上面的水盘或下面的水槽利用毛细作用将织物弄湿。许多这样的箱子被放在厨房的窗户外，这样风可以增强蒸发。后来就有了简单舒适的冷却：用潮湿的粗麻布覆盖迎风面的窗户，或者将门口的帘子弄湿，或者给床单喷洒水使睡觉更凉快。1.1.2 现代的蒸发冷却 现代蒸发冷却有两个起源，东部和西部。空气洗涤器和纺织厂蒸发冷却出现于1900-1930年期间的东部，多用于新英格兰和南部沿海地区的工厂。这些发明在古代似乎是没有先例的。 1906年美国北卡罗来纳州夏洛特市的工程师斯图亚特克勒谋在棉纺织厂操作员会议的一次讲话中首次使用“空气调节”这个术语。然后，在1930年前，紧随滴水式

14、和抛洒式直接蒸发冷却器之后，在亚利桑那州和加利福尼亚州出现两种不同类型的间接蒸发冷却器。间接蒸发冷却无疑是从冷却塔的地区性成功中获得灵感。而直接蒸发冷却器的灵感则来自于印第安人及墨西哥人的实践。各地区的系统起源不同，并分别发展。东部开发了较好的纺织厂冷却器以及单元式空气洗涤器，西部则发明了抛洒式和旋转填料式冷却器以及大规模生产的滴水式冷却器。东部类型发展成为工业上普通应用的空气处理和净化设备，但很少用于冷却：西部类型仍保持为纯粹的家庭及建筑用冷却装置。1.2 蒸发冷却技术的研究现状与应用前景1.2.1 国外的研究现状 美国、日本、英国、俄罗斯和加拿大等国相继开展了将相变原理应用到大型发电设备中

15、的研究，已取得一定的成果，这些研究成果只是处在一种试验研究的阶段，至今没有成熟产品批量生产。国外对蒸发冷却电机的一些主要研制成果如下： 1995年，荷兰人首先提出了“喷雾式蒸发外冷”技术，其电机结构为在电机的端部装有横向的细管，水雾直接落在绕组、铁心和转子表面上吸热而汽化，生成的水蒸汽在电机的另一 端冷凝，由泵送入储液箱，再循环使用。这种冷却方式制造和使用都很不方便，且因水具有导电性而对电机绝缘的要求严格，不适合大型发电机冷却的要求，仅在特种电机上使用。 2001年，苏联基辅工学院开始研究“直接膜状蒸发冷却”。这种冷却系统的基本原理是带有空心导体的定转子绕组作为冷冻机中的蒸发器。他们在静止和旋

16、转条件下对一根空心导体的蒸发内冷做了不少的原理试验和理论分析。介质采用氟里昂12和氟里昂22，整个系统的运行温度低于室温。这种冷却方式在汽轮发电机上使用可使其单机容量比用氢冷时提高一倍，且工作温度低，温度梯度极小，热损耗少。无化学腐蚀，无爆炸，燃烧等危险。但是，这种冷却系统中冷冻的功率很大，循环系统复杂，操作维护不方便。尤其是在低温下运行， 外层要求保温，否则会出现热的逆流现象。即周围环境的热量向电机内部传递。 2006年，日本东芝电气公司研究试验了汽轮发电机的转子强迫循环水蒸发内冷系统。是在一个相当于20万kW级汽轮发电机转子上进行的模型试验，同时还作了一系列单因素的专题模拟试验。其循环回路

17、为：冷却水从轴中小孔流向分配环，在离心力的作用下，经配水环上的喷嘴喷入最内层的绕组中，每层绕组有溢流结构，冷却水通过溢水孔逐步流入最外层绕组中，多余的水流入液体收集器 。有一个绝缘筒套在转子周围以防止水蒸汽进入定子。管内水蒸汽流过调压阀被吸入冷凝器内，冷凝成液体再经泵重新循环工作。水蒸汽的温度可通过调整压力而改变。这种冷却方式冷却效果好，绕组温度分布均匀，工作稳定，起动、停机方便。 缺点是仍需很多外部管路和冷却装置，水对轴及绝缘材料等有腐蚀性，因此安全性差。 2010年，美国通用电气公司在国际大电网会议上发表的论文中提出了转子自循环蒸发冷却方案。整个转子密封于不锈钢套筒中。冷却介质采用R113

18、、 R114、RC75等。发电机绕组内充有低沸点、高绝缘的冷却液体。发电机运行时，冷却液吸收热量后蒸发汽化，经过冷凝器又冷凝为液体，经过与绕组相连通的外部回液管，重新返回绕组，形成自然循环。这种自循环蒸发冷却系统冷却效率高，结构简单，操作维护方便，运行安全可靠，是一种很有发展前途的冷却方案。1.2.2 国内的研究现状 中国科学院电工所在看到了水内冷技术优越性的同时，为了解决水内冷电机的水系统故障问题，于1958年开始从事蒸发冷却技术的研究。最早开展的是“低温 冷冻强迫循环方式”。这种冷却方式使用沸点较低的介质，汽化后的饱和蒸汽温度低于二次冷却介质温度，必须经过压缩，使其饱和蒸汽温度高于二次冷却

19、介质温度，才能进行热交换，冷凝为液体，再次循环使用。1958年在全国第一次三峡科研工作会议上讨论了如何研究采用先进技术来设计制造三峡巨型发电机问题。中科院电工所承担了此项课题后，经过调查和试验研究提出了利用氟里昂作为介质的自循环蒸发冷却方式。这种冷却方式利用电机结构的特点(例如：立式水轮发电机的定子绕组)，以及液体汽化后密度发生变化而引起压差变化，可以形成自然循环。当时，这在国内外是最早提出的。其原理如下：绕组空心导体内的冷却液 体吸收了热量，在常温下汽化，通道内形成气液两相的混合物，其混合密度小于回液管中未受热的液体密度。在重力加速度作用下，两管中的静压头不同就产生了压差，这就是自循环的动力

20、，称为流动压头。它是利用介质吸收的热量做功，推动流体循环，无需外加动力。流动压头克服循环回路中的各种阻力损失，保持 正常循环，压头与总阻力相平衡。随着电机负荷的变化，损耗发生变化，流体的流量发生变化从而介质的流动速度发生相应的变化，流动压头和总阻力损失在新的条件下达到新的平衡，可以自动适应电机冷却的需要。这个循环的原理同样适用于转子，由于离心加速度比重力加速度大很多，因此循环的动力也大很多，从而使转子实现多匝自循环。电工所为了进一步研究蒸发冷却原理和设计计算方法，先后建立了“气液两相原理模拟”，“定子模型”和“旋转模型”等试验室及相应的试验装置，对管道内蒸发冷却的基本规律进行研究，获得了大量的

21、试验数据，为后来的工业应用积累了大量的试验研究基础。电工所老一辈科学家经过40多年的艰苦研究，从1万kW的小机组到40MW的大型水轮发电机，已积累了累计52台年 总容量达570MVA的运行经验，为我国大型电机冷却方式寻找新的出路作出了极大的贡献。目前，不论是在基础试验研究或是机组运行经验上，在蒸发冷却电机方面，我国都处于世界领先地位。 中国科学院电工所与东方电机厂及上海电机厂等生产制造单位合作，先后将蒸发冷却技术应用于汽轮发电机和水轮发电机上，取得了很好的工业应用效果。主要的成果包括：1975年与北京电力设备厂联合研制了一台1200kW全蒸发冷却汽轮发电机。1983年云南大寨水电厂的两台10M

22、W蒸发冷却水轮发电机组安全运行至今。1992年与上海电机厂联合研制的一台50MW蒸发冷汽轮发电机作调相机使用运行至今。1992年安康火石岩电厂的525MW蒸发冷却水轮发电机运行至今。1999年底投入运行的李家峡400MW蒸发冷却水轮发电机已于2000年底通过国家科技部的验收。1.2.3 蒸发冷却技术的应用前景 随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国的各电力系统的容量不断增长，电力负荷的日变动量(峰谷差)也在不断加大。一些水电装机比例小的电网，只能采用既不经济，速动性又不好的整开整停火电机组的方法弥补调峰容量的不足。许多大容量水电机组经常安排在空载附近旋转备用。众所周知，长期在低负

23、荷运行对大型混流式水轮发电机组是很不利的。抽水蓄能机组可以利用电网低谷时的电量扬水蓄能，到电网高峰时放水发电，起到最佳的调峰填谷和事故备用作用，从而提高电网的可靠性、供电质量和运行经济性。抽水蓄能电站的建成对缓解系统调峰填谷能力的严重不足起到了极大的作用。但由于抽水蓄能机组的转速比较高，所以定子外径小，轴向高度高，导致定子温升很不均匀。在负荷频繁变化状态下，绝缘迅速老化，脱壳，绝缘寿命降低，就会影响电机运行的可靠性。采用空冷，电机参数的选用范围比较小，临界转速不好定位，设计时若调节不好，容易造成运行不稳定的情况。采用蒸发冷却技术后电机定子温升分布相当均匀，而且轴向高度更有利于自循环蒸冷系统的循

24、环，对冷却效果起到了更有利的作用。同时能够解决绝缘和临界转速的问题。所以抽水蓄能电站的建设和发展为蒸发冷却技术的应用开辟了广阔的应用前景。 联合循环用大型火电机组由于其应用环境的特殊性，要求电机结构简单，运行安全可靠，检修维护量小。目前，大型汽发中使用的水氢和双水内冷等冷却技术由于氢气的易爆性及水的堵、漏问题而不能满足上述要求。空气冷却用于联合循环用大型火电机组又会受到容量的限制。蒸发冷却技术的特点恰能解决上述矛盾，所以蒸发冷却技术用于联合循环用大型火电机组也有很好的前景。1.3 本章小结 本章主要回顾了蒸发冷却的发展历史，并对蒸发冷却技术的研究现状与应用背景进行了详细的介绍，使我们对蒸发冷却

25、有了初步的认识和了解，也为接下来的论文内容进行了铺垫，为我们对水蒸发冷却空调系统的研究和分析打下了基础。 第二章 水蒸发冷却空调2.1 蒸发冷却的原理 电机以往所使用的冷却方式(包括空冷、氢冷和水冷)从热学原理上来讲都是利用介质的比热吸热从而带走热量。而蒸发冷却从热学原理上是利用流体沸腾时的汽化潜热带走热量。这种利用流体沸腾时的汽化潜热的冷却方式就叫做“蒸发冷却”。由于流体的汽化潜热要比流体的比热大很多，所以蒸发冷却的冷却效果更为显著。但是蒸发冷却技术有一个最大的缺点，那就是蒸发冷却所使用的氟利昂介质中的cl元素对大气的臭氧层有破坏作用。2.2 水蒸发冷却空调技术的原理 为了克服蒸发冷却所使用

26、的氟利昂介质中的cl元素对大气的臭氧层有破坏作用的缺点，为了能有一个绿色美好的生活环境，更为了造福于子孙后代，人们秉承着优势最大化的原则，开发了水蒸发冷却空调技术。水蒸发冷却空调技术是一项利用水蒸发吸热制冷的技术。水在空气中具有蒸发能力。在没有别的热源的条件下，水与空气间的热湿交换过程是空气将显热传递给水，使空气的温度下降。而由于水的蒸发，空气的含湿量不但要增加，而且进入空气的水蒸气带回一些汽化潜热。当这两种热量相等时，水温达到空气的湿球温度。只要空气不是饱和的，利用循环水直接（或通过填料层）喷淋空气就可获得降温的效果。在条件允许时，可以将降温后的空气作为送风以降低室温，这种处理空气的方法称为

27、水蒸发冷却空调技术。2.3 水蒸发冷却空调系统随着科技的进步和对环境保护的更进一步重视，水蒸发冷却空调已逐渐被人们发开利用，在现有的水蒸发冷却空调系统中，目前应用最多的就是“水蒸发式冷却降温新风节能空调”。下面我们就对水蒸发式冷却降温新风节能空调系统进行详细介绍和优势分析。2.3.1 系统的结构组成 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统硬件由主控制器、冷风机、排风机、 焓值控制柜、温湿度检测装置、风管等组成；软件由空调控制程序、进出风控制程序、加湿控制程序、设备运行状态检测程序、显示输入程序等组成。其中最重要的系统组成部分为冷风机，冷风机如图示由风机、滤网、湿帘、进水阀、排水阀、抽水泵等组成。2.

28、3.2 系统的工作原理 图2-1 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统示意图 下面我们详细分析水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的工作流程。在系统开始正式运行前，控制单元会对系统进行巡检测试。当测试结果一切正常并且符合运行标准后，才开始正式的进入空调系统运行。首先，设备控制系统会将室外符合要求的新风引入设备中，中间经过冷风机，这时水也会通过水管进入设备中，当引入的新风充分吸收湿帘的冷量后，与水进行充分热湿交换，然后进入焓值控制柜，经过过滤网的过滤，将空气中的灰尘吸附在过滤网的进风侧，把洁净的空气从风口送到机房中，期间对室内的下层热空气进行混合降温；同时，排风单元风机向机房外面排风，在机房上层形成负压

29、，热空气向上走被排风单元排出室外，达到了降低室内温度的目的。2.3.3 设备主要单元的作用（1）控制单元主要功能控制单元，顾名思义，它的主要功能是对空调系统各组成部分进行调控和收集、整理、显示各项运行数据。其功能中最重要的就是对进排风机和加湿器的调控。在空调系统开始运行前，控制单元会最先对系统进行巡检测试，当测试结果一切正常并且符合运行标准后，才开始正式的进入空调系统运行。运行的第一步，控制单元便会根据当前的系统状况和环境状况，进行运行模式的选择，接下来的第二步，控制单元会设置空调系统中各组成部分的运行参数。在空调系统运行的整个过程中，控制单元会完成设备通讯的上行和下行，将需要的运行数据上传到

30、空调系统的显示界面。其中包括温湿度的处理和显示，操作记录的存储和显示，运行积时的记录和显示，告警记录的存储和显示等。其中最重要的就是温湿度的处理和显示。因为这些数据能最直观的反映空调系统运行的状况，人们就可以根据反映出来的情况对空调的运行进行调节。由此可见，控制单元在空调系统中的作用是非常重要的，是空调系统的核心组成部分。（2）冷风单元主要功能 当空调系统开始运行时，冷风单元就会将空气引入，并对引入的空气进行粗级过滤，然后将过滤的空气送往机房，进行冷却处理。冷风单元还能对风机和百叶的运行状态进行检测及告警，如果出现故障，冷风单元会第一时间停止运行，以避免造成不必要的损失。冷风单元还有防虫、防鼠

31、、防水的功能，杜绝了外界因素对空调系统运行的干扰。（3）焓控单元主要功能冷风单元能对引入的空气进行粗级过滤，而焓控单元的最主要作用就是对空气进行精级过滤。人们每时每刻都在呼吸着空气，可是我们茫然不知空气中也存在着对人体有害的物质。虽然有害物质在空气中的含量很小，但是长期以往，积少成多，也会对人们的身体造成一定的损害。为了确保从空调系统送出的新风是洁净的、健康的，就需要焓控单元发挥其重要的作用。这也是水蒸发冷却空调系统相比于普通空调系统特有的功能单元，是水蒸发式冷却降温新风节能空调系统人性化的具体表现，也是其优势所在。在进行空气精级过滤的同时，焓控单元还能完成冷热风混合，防止空气结露，并检测滤网

32、脏堵，保证空调系统正常运行。（4） 排风单元主要功能排风单元是空调系统中比较简单的单元，其主要功能就是排出热风，防止冷空气外泄，更好的保持空调系统内的温度，维持良好的运行环境，以确保空调系统高效、稳定的运行。2.4 本章小结 本章主要介绍了蒸发冷却的原理和水蒸发冷却空调技术的原理，并详细介绍了水蒸发冷却空调系统的各方面知识，例如系统组成、运行原理、单元功能等等，让我们对水蒸发冷却空调有了一个全面的认识和了解。 第三章 水蒸发冷却空调系统的特点3.1 水蒸发冷却空调技术的特点3.1.1 水蒸发冷却空调技术的适用性 从宏观发面说，水蒸发冷却空调技术是一种以水为制冷剂，利用水分蒸发从空气中吸收汽化潜

33、热，从而使空气降温的节能、环保、经济的冷却方式。从微观方面说，水蒸发冷却技术是一个同时存在流动传热和相变传质等多个传递过程祸合并相互交叉影响的复杂的不可逆热力过程。其中直接蒸发冷却空调系统实际上是一种直流式 （全新风） 空调系统它主要由空气蒸发冷却器与空气输送及分配系统所构成,具有设备成本低、能耗小、能有效减少温室气体和CFCs的排放量等优点,且在降低空气温度的同时,实现了加湿,适用于低湿度地区。而以“干空气能”作为驱动势的间接蒸发冷却空调系统借助于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,较传统的空调可节能约70% ,且不存在传统空调所引发的室内污染问题。国外学

34、者James Bond指出：“尽管水蒸发冷却空调不适合全球所有国家，但遗憾的是，在那些本来可以适用水蒸发冷却空调的地方却没有被推广使用。对那些可使用水蒸发冷却空调的潜在用户、国家和全球环境而言，这是很不幸的”。我国清华大学江亿院士也指出：“在节能和碳减排已经成为影响人类未来的关键之一的今天，水蒸发冷却空调应该成为全球40%的地区的空调主导，是这些地区空调的未来”。目前, 水蒸发冷却空调在技术上已有单独直接蒸发冷却的一级系统, 发展到间接与直接蒸发冷却相结合的二级系统, 以及两级间接蒸发与直接蒸发冷却相结合的三级系统甚至四级系统。直接蒸发冷却技术适用于海拉尔一锡林浩特一呼和浩特一西宁一兰州一甘孜

35、一线以西的干燥地区, 面积约占国土的2/5,多级蒸发冷却适用于哈尔滨一太原一天水一西昌一昆明一线以西的西北地区, 面积约占国土的2/3。3.1.2 水蒸发冷却空调技术的节能性 利用水蒸发冷却空调技术在西北地区能满足传统空调系统14-18 的送风温度和产生16-18 左右的高温冷水。尤其是露点蒸发冷却器以空气的干球温度与露点温度差为驱动势, 可以使处理后的温度接近露点温度,实现更大的温降。水蒸发冷却空调系统的初投资约为机械制冷的63% , 性能系数COP值约为机械制冷的5倍, 耗电量为约为机械制冷的20%, 维修保养费约为传统空调的30%-40%。同时,水蒸发冷却空调系统形式的多样性进一步推动了

36、水蒸发冷却空调的节能性。3.1.3 水蒸发冷却空调技术的的减碳性 水蒸发冷却空调技术主要通过节电来间接实现节煤和减少二氧化碳的排放, 是一种很好的低碳技术。蒸发型空调设备中除了所需风机和水泵动力外, 无需输入能量, 因此性能系数高, 运行能耗和运行时所排放的二氧化碳较传统的机械制冷少很多。美国有400万台水蒸发冷却空调设备在运行, 每年可为国家节省1200万桶石油, 减少2500万吨的二氧化碳排放量, 比传统的家用机械制冷空调系统节省1.1万吨的制冷剂。目前，水蒸发冷却空调技术在我国的应用主要集中在西北地区（尤其是新疆），已经有200多个项目投入使用。据统计，我国目前安装的水蒸发冷却空调台数大

37、约在50万台左右，参照美国的节能减排量计算，则我国的蒸发冷却技术每天可为国家节省150万桶石油，减少312万吨的二氧化碳排放量。3.2 水蒸发冷却空调系统的性能特点3.2.1 新风变冷风，加湿一体化 通过水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的工作原理我们能看到，室外的空气会经过湿帘，在此其间吸收了水中的冷量，将空气变为冷风进入机房中，于此同时也会将湿度带入机房中，这使得水蒸发式冷却降温新风节能空调系统比普通空调系统的效能大大的提高了。将机房中的温度控制在24左右，这时如果室外温度在21以上，普通空调系统便不能使用了，而水蒸发式冷却降温新风节能空调系统是将新风变成了冷风，室外温度在25以上都可使用。

38、在空调系统的运行中，普通空调系统对机房的湿度控制要增加加湿机才能符合标准要求，而水蒸发冷却空调系统在引入空气经过湿帘时，就吸收了水中的冷量，将湿度带入了机房中。加湿降温一体化的设计，避免了再次使用加湿机的麻烦。不仅节省了材料，还减少了能耗，提高了效率。3.2.2 节省空间水蒸发式冷却降温新风节能空调相比于普通空调大大节省了空间。系统中的冷风机整体呈长方体的外形，但是它的厚度很小，非常适合悬挂于墙上，可以靠外墙安装；而排风机整体呈正方体的外形，并且比较规则，没有其他额外的突起处，在墙壁内置安装。这样就整体将水蒸发式冷却降温新风节能空调尽最大可能的放置于墙壁内外，而又不失其合理性、使用性、实用性和

39、观赏性。普通空调在这方面就显得不尽人意，系统中的风机柜往往要占用较大机房空间，而其他组件的位置安排又左右突起，既占用空间，又不方便平日的系统检查，清理和维修等。3.2.3 水洗过滤，防虫灭菌水蒸发式冷却降温新风节能空调系统可以很好的保持机房的干净和整洁。空调系统开始运行后，进入机房的空气会先后通过四层滤网进行过滤。室外的空气在风机的吸引下，首先会经过第一层滤网过滤，在这一层，会过滤掉比较大的固体颗粒；然后会进入第二层水帘过滤，在这一层，会过滤掉比较细小的固体颗粒。第一层和第二层过滤掉的固体会沉入水箱中沉淀，不会污染环境。接着会经过第三层冷风单元的粗滤，在这一层，会过滤掉一部分对人体有害的气体；

40、最后会进入第四层的精滤，在这一层，会过滤掉所有的有害气体和杂质气体。第三层和第四层过滤掉的害气和废气，会被排入指定收集箱，不会污染空气。水洗过滤不单会灭菌，还会防止虫子被吸进空调系统从而影响空调系统的正常工作。这些都是普通空调系统所远远不及的。3.2.4 大风量、低噪音、低能耗 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的风机采用的是最先进的国产优质低噪音风机，单机最大风量能到18000立方米/小时（相当于50000大卡空调机组的出风量）。对于风机噪音的问题，在水蒸发式冷却降温新风节能空调系统设计的时候就预留了空间，可根据不同的需求，在风管内壁加消音材料解决，可以最大限度的做到低噪音甚至零噪音。而这样一

41、套节能系统耗电大概在两千瓦左右，不到普通空调系统耗电的10%，能耗很低。3.2.5 温度自动控制 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的机房空气焓值可以自动控制并进行空调的联动。在寒冷的冬天，可以防止吸入的空气结露；在炎热的夏天，可以进行空调的联动，使机房的空调由主动用变为辅助，最大限度的利用了自然空气；而且进行的是水温节能，真正意义上做到了温度自动控制，无需人为监控，既安全环保，又节省人力，一举两得。3.2.6 运行投资、维护成本低 本水蒸发式冷却降温新风节能空调系统运行的维护周期是：每半月更换或清洗滤网一次，每月清洗水箱一次，每半年清洗蒸发湿帘一次；使用两年以上更换湿帘一次；每小时耗水1015

42、升，年均维护总成本在5000元左右。相比于普通空调系统的天价投资和高维护成本，最大程度上节省了经济上的花销，做到了经济效益最大化。3.3 水蒸发冷却空调面临的问题尽管水蒸发冷却空调系统相比于其他普通空调系统有着各方面上的巨大优势，但是水蒸发冷却空调技术的发展仍然面临着许多问题，水蒸发冷却空调系统的应用也存在很多限制因素。3.3.1 水蒸发冷却空调技术的难点 水蒸发冷却空调系统中的热和质的交换问题，是传热界的一个主要研究方向。近年来国内外仍有许多学者正对此问题进行更深入的理论和实验研究，但从系统整体综合考虑各个部件的热质交换特性的还没有；由于水和空气间热质交换过程表现出高度的时变和非线性特性，使

43、得无论是在物理模型的建立，还是在数学模型的求解上都非常困难，这也阻碍了这个课题的深入研究。在实际应用中，水蒸发空调技术自身无法实现除湿功能。水蒸发冷却空调对于湿球温度较低的干燥地区，其蒸发冷却效率很高，温度降低范围很大，但是对于湿球温度较高的高湿度地区，降温范围则很有限，无法在高湿度地区实现除湿功能。而水蒸发冷却空调中，空气与水接触较多，而水在循环中会滋长许多细菌，如不进行有效地水处理，势必会影响被处理空气的质量。这些都是水蒸发冷却空调技术在现阶段面临的技术难点，也是必须快速寻求解决的技术问题。否则长期以往，必将影响到水蒸发冷却空调的应用和发展。3.3.2 水蒸发冷却空调系统存在的问题（1）环

44、境空气质量要求高 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的冷风机吸入设备内的是大量的室外空气，如果周围环境空气中的灰尘过大，便会加快过滤网的堵塞，假如还吸进了有害的和腐蚀性的气体，便会对水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的设备造成严重损害 后果将更加严重，所以周围环境空气质量不好的地方要谨慎应用。（2）高温、高湿地区不能应用 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统工作的机房一类环境的温湿度要求在40%50%范围内，机房二类环境的温湿度要求在30%60%范围内。在高温、高湿的非干燥地区，夏季室外空气的含湿量过大，而水蒸发冷却技术自身没有除湿能力，无法降低室外空气的含湿量以满足送风要求。如果环境温湿度常年不在范

45、围内的地区，水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的冷风机就没有加水蒸发冷却的可能性，就是失去了水蒸发冷却这一功能，也就是失去了水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的巨大优势。所以在高温、高湿地区不能应用，如成都、重庆等地区。（3）水质要求高 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统的冷风机吹入室内的空气是水蒸发的湿空气，如果进行热湿交换的水质有异味，便会导致送出的降温新风有异味，极大影响了人们的舒适性。另外如果进行热湿交换的水质过硬，湿帘便容易结水垢，从而堵塞通道，导致水蒸发式冷却降温新风节能空调系统不能正常运行。所以在水质不好的地方要慎用。（4）外观要求高 水蒸发式冷却降温新风节能空调系统目前所采用的进出风机设备为墙挂式，虽然可以大幅度节省设备占用空间，但是安装设备要对墙体开洞，所以对于外观质量要求高的建筑不能使用。3.4 本章小结 作为最新型的空调系统，水蒸发冷却空调系统必然会有它的与众不同之处，本章的主要内容就是分析水蒸发冷却空调系统的性能特点。与普通空调系统相比，水蒸发冷却空调系统在高效节能、绿色减碳等方面都具有