190蒸发冷却与置换通风复合空调系统测试研究

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1、蒸发冷却与置换通风复合空调系统测试研究西安工程大学黄翔向瑾武俊梅摘要：本文分析了现有蒸发冷却空调系统和置换通风空调系统存在的不足,对蒸发冷却与置换通风复合系统的结合机理及优点进行了阐述。对新疆大学体育馆空调系统工程进行了现场测试，实测数据表明选用二级蒸发冷却空气处理机组处理后的送风空气达到了设计要求，指出工作区水平方向上温度分布均匀，工作区垂直温度梯度与送风速度成反比例关系。通过实测，建议蒸发冷却与置换通风复合空调系统应用于本类似测试建筑物时，系统送风速度范围取0.4～0.5m/s。关键词：蒸发冷却；置换通风；测试；温度梯度0引言国家“十一五”规划提出了节能降耗和

2、污染减排的规划目标，蒸发冷却空调技术是适应这一时代背景的技术，目前，此技术在我国西北地区，特别是新疆地区近百个工程中得到了应用[1]。然而在这些工程中，一般都采用传统的顶部混合送风系统，此系统却存在能耗高，风道尺寸大，噪音较大的问题。近年来，随着置换通风技术在我国的不断研究与发展，此技术已应用到了很多实际工程中，而且越来越受到设计人员和业主的高度重视。然而由于受空间、垂直温度梯度及送风速度限制，置换通风所能提供的风量和冷量较小。对于冷负荷较大的场合，一般都与辐射末端（冷却顶板或辐射地板）结合使用。笔者通过研究[2][3]，对蒸发冷却与置换通风复合空调系统进行了理论

3、和设计方法分析。本文对新疆大学体育馆工程进行了现场测试，实测数据表明选用二级蒸发冷却空气处理机组处理后的送风空气达到了设计要求，并分析了工作区垂直方向温度梯度变化情况，以及随送风速度（送风量）的变化关系。1蒸发冷却与置换通风1.1蒸发冷却存在的不足蒸发冷却只能实现对空气等焓降温和等湿降温两个冷却过程（图1所示），被处理空气最大降温到空气的露点温度，从而决定蒸发冷却的温降是有限的。目前所使用的多级蒸发冷却最多为三级结构，降温接近被处理空气的露点温度。混合通风中，当大温差送风时，就再要增加机组处理的功能段，或继续增加间接段，或增加除湿段，以满足要求。这样机组成本、运行

4、费用也随之增加。图1蒸发冷却处理过程图1.2置换通风存在的不足a.送风温度高，供冷能力有限置换通风由于热力分层现象而使得室内温度场存在一明显的垂直温度分布，从舒适性考虑，这一垂直温差不应太大，以免人体产生脚凉头暖的不适感。按照ISO7730标准，对于静坐着的活动量水平，地板上方0.1m和1.1m间的垂直温差不应大于3℃。出于此种考虑，送风温差一般为4～6℃，送风温度一般为19～21℃。又由于受空间和送风速度限制，因此置换通风所能提供的风量和冷量也就较小。对于冷负荷较大的场合，一般都与辐射末端（冷却顶板或辐射地板）结合使用，由冷却顶板负责大部分室内负荷，而置换通风负

5、责少部分负荷。b.与机械制冷结合，能耗过大常规机械制冷的供水温度为5～9℃，一般为7℃，处理后的送风空气温度一般为16℃左右，而置换通风的送风温度为，这就使得机械制冷空调机组处理后的送风空气还需加热升温处理，从而增加能耗。另外，机械制冷由于使用制冷压缩机，压缩机本身也是一个高能耗部件。如上所述，将蒸发冷却与置换通风相结合起来，不仅可以发挥彼此的优点，更可以相互弥补各自的不足。1.3蒸发冷却与置换通风的结合蒸发冷却+置换通风空调系统不同于蒸发冷却+混合通风空调系统，它适用于主要的热源和污染源是观众，此外灯光负荷也占相当比例的报告厅、影剧院等一些公共大厅建筑中，另外还

6、有一些高大工业厂房中。这一类建筑中，热污染流形成一种自下而上的流动，靠近顶棚的地方空气温度及污染源浓度均高于下部区域。应用置换通风系统将蒸发冷却机组处理的全新风新鲜空气直接送向观众，而在顶棚附近设排风口将热污染空气排走，会产生良好的通风效果和节能效益。在西北地区的置换通风系统中，蒸发冷却比常规机械制冷有着明显的节能优势。常规机械制冷的冷水供水温度为5—9ºC，一般为7ºC，处理的空气温度一般为16ºC左右，而置换通风系统中的送风温差不受限制[4]，因此送风温度可接近室温，这就使得机械制冷空调机组处理的空气还需加热处理，增加了能耗。而蒸发冷却系统可以克服这点，当系统

7、的冷水供水温度为18ºC左右时，无论经一级或两级蒸发冷却机组处理的空气，则可以满足置换通风送风温度的要求。而在某些干燥地区，特别在新疆地区，可直接利用天然冷源或冷却塔来提供18ºC左右的冷水。由此可见，置换通风系统在我国西北地区与蒸发冷却空调系统结合起来，不仅有着独特的天然条件，而且无需再热系统，可以达到节能的效果。2工程测试结果分析2.1工程概况实测对象为新疆大学体育馆，该馆是一座多功能体育建筑，呈方形平面（93.5m×65.3m），中间的方形比赛大厅面积910m2，能容纳4200个观众席。大厅最高点标高29.2m，大厅周围1~2层布置有训练馆，乒乓球馆，器械健

8、美馆，跆拳