零碳建筑技術(shù)概論第七章蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)技術(shù)時(shí)間：2022.07.31CONTENTS目錄7.1概述7.2蒸發(fā)冷卻設(shè)備7.3蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)7.4溶液除濕器PPT模板下載：/moban/行業(yè)PPT模板：/hangye/節(jié)日PPT模板：/jieri/PPT素材下載：/sucai/PPT背景圖片：/beijing/PPT圖表下載：/tubiao/優(yōu)秀PPT下載：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/Word教程：/word/Excel教程：/excel/資料下載：/ziliao/PPT課件下載：/kejian/范文下載：/fanwen/試卷下載：/shiti/教案下載：/jiaoan/PPT論壇：

7.5零溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)7.6在建筑的應(yīng)用017.1概述數(shù)據(jù)中心面臨著高能耗的挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，制冷系統(tǒng)的能耗約占數(shù)據(jù)中心總體能耗的40%左右。因此，運(yùn)用新技術(shù)、新產(chǎn)品，提高制冷系統(tǒng)節(jié)能水平，降低耗電量，提升能效水平已成為業(yè)界核心共識(shí)。蒸發(fā)冷卻和溶液除濕兩種綠色低碳的空調(diào)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)零碳建筑的有效解決方案，也是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的有利途徑。027.2蒸發(fā)冷卻設(shè)備蒸發(fā)冷卻設(shè)備發(fā)展史公元2500年前：原始的蒸發(fā)冷卻設(shè)備多孔水池水塘細(xì)水槽20世紀(jì)初：現(xiàn)代蒸發(fā)冷卻的起源于美國(guó)紡織業(yè)空氣清洗機(jī)直接蒸發(fā)冷卻間接蒸發(fā)冷卻21世紀(jì)：蒸發(fā)冷卻在世界廣泛應(yīng)用直接蒸發(fā)冷卻傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻器露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻器

7.2.1直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.1直接蒸發(fā)冷卻器的原理圖及空氣處理過(guò)程優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、效率高缺點(diǎn)：空氣濕度會(huì)增加出口空氣的極限溫度是空氣的濕球溫度等焓線/等濕球溫度

7.2.2間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.2板式、管式和熱管式間接蒸發(fā)冷卻器間接蒸發(fā)冷卻在不加濕的情況下對(duì)空氣進(jìn)行冷卻。常見的間接蒸發(fā)冷卻包括管式、板式和熱管式。

7.2.2間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備組成：間壁式換熱器+噴淋系統(tǒng)一次氣流（干通道）：被冷卻的空氣，不與水接觸二次氣流（濕通道）：與水接觸，蒸發(fā)冷卻間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)除干燥地區(qū)外，還適于中等濕度地區(qū)應(yīng)用。

7.2.2間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備等濕降溫過(guò)程理論最低溫度可降至二次氣流的濕球溫度圖7.3傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻器的（a）原理圖和（b）焓濕圖(a)(b)

7.2.3露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻設(shè)備傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻器出口的一次風(fēng)可能的最低溫度是二次風(fēng)的濕球溫度，為了進(jìn)一步降低產(chǎn)出空氣的溫度，露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器應(yīng)運(yùn)而生。它是在傳統(tǒng)板式間接蒸發(fā)冷卻的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，通過(guò)改變其室內(nèi)結(jié)構(gòu)和氣流方式，能夠?qū)⒁淮物L(fēng)冷卻到低于二次風(fēng)的濕球溫度，并接近露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器主要包括：再生式間接蒸發(fā)器和M循環(huán)式間接蒸發(fā)器。

7.2.3露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.4再生式間接蒸發(fā)冷卻器（a）示意圖（b）焓濕圖

7.2.3露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.5M循環(huán)間接蒸發(fā)冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖和焓濕圖

7.2.3露點(diǎn)式蒸發(fā)冷卻設(shè)備圖7.6逆流露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖和焓濕圖037.3蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)15

7.3.1單級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)圖7.7單級(jí)直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)焓濕圖只有當(dāng)濕負(fù)荷較低，且室外空氣焓值和濕度低于室內(nèi)空氣焓值和濕度時(shí)，才能單獨(dú)使用直接蒸發(fā)冷卻，以滿足維持室內(nèi)空氣參數(shù)的要求。

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)氣候條件限制了直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)在某些地區(qū)的應(yīng)用，兩級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它結(jié)合了間接蒸發(fā)冷卻（IEC）和直接蒸發(fā)冷卻（DEC）的特點(diǎn)。冷卻塔、板式、管式、熱管或露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器作為兩級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的第一級(jí)，空氣處理過(guò)程如圖9.8所示。室外空氣（點(diǎn)1）先由IEC等濕冷卻到點(diǎn)2，然后由DEC絕熱冷卻到點(diǎn)3。顯然，離開兩級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣（點(diǎn)3）溫度低于一級(jí)直接蒸發(fā)冷卻。

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)氣候條件限制了直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)在某些地區(qū)的應(yīng)用，兩級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它結(jié)合了間接蒸發(fā)冷卻（IEC）和直接蒸發(fā)冷卻（DEC）的特點(diǎn)。冷卻塔、板式、管式、熱管或露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻器作為兩級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的第一級(jí)，空氣處理過(guò)程如圖9.8所示。室外空氣（點(diǎn)1）先由IEC等濕冷卻到點(diǎn)2，然后由DEC絕熱冷卻到點(diǎn)3。顯然，離開兩級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣（點(diǎn)3）溫度低于一級(jí)直接蒸發(fā)冷卻。

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)圖7.8兩級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)（a）示意圖（b）焓濕圖

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（一）雙級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)劉等人[22]分析了傳統(tǒng)電制冷系統(tǒng)、直燃式溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)和兩級(jí)直接蒸發(fā)冷卻四種空調(diào)系統(tǒng)的電耗、水耗。根據(jù)天氣條件、能源特性以及新疆烏魯木齊能源供應(yīng)的市場(chǎng)價(jià)格，發(fā)現(xiàn)兩級(jí)直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的功耗最低。[22]劉鳴,張振東.烏魯木齊四種冷源空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用比較[C].全國(guó)暖通空調(diào)制冷2004年學(xué)術(shù)年會(huì).類型總耗電（kW）天然氣消費(fèi)總量（m3/h）總用水（kg/h）總成本（元/h）節(jié)約總成本（100%）電氣制冷439.004112255.41.00（基本點(diǎn)）直燃吸收式制冷211.090.93959248.10.97地源熱泵488.002490279.01.10兩級(jí)直接蒸發(fā)冷卻228.903480139.10.53表7.1四個(gè)系統(tǒng)夏季每小時(shí)的運(yùn)行成本

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)20世紀(jì)90年代，全空氣蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)主要采用單級(jí)直接蒸發(fā)冷卻和雙級(jí)（間接蒸發(fā)冷卻+直接蒸發(fā)冷卻）結(jié)構(gòu)組成，但在室外空氣濕球溫度高于西北地區(qū)的地方，送風(fēng)量大導(dǎo)致風(fēng)機(jī)能耗高。若送風(fēng)溫度不夠低，節(jié)能率不明顯。針對(duì)這一缺點(diǎn)，研究人員研發(fā)了多級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)圖7.9三級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)原理圖圖7.10三級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)空氣處理焓濕圖

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)圖7.9三級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)原理圖圖7.10三級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)空氣處理焓濕圖

7.3.2多級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)（二）三級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)圖7.11四級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)原理圖理論上，在直接蒸發(fā)冷卻之前可以將更多的間接蒸發(fā)冷卻器串聯(lián)在一起，組成多級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。雖然多級(jí)系統(tǒng)可以進(jìn)一步降低出口空氣溫度，但增加的流動(dòng)阻力和設(shè)備尺寸限制了其實(shí)際應(yīng)用。在2.5m/s的表面速度和5000m3/h的空氣流量下，四級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的空氣流動(dòng)阻力約為421Pa，與傳統(tǒng)的單元式空氣處理機(jī)組（AHU）相似。

7.3.3蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)由間接蒸發(fā)冷卻器和傳統(tǒng)機(jī)械制冷空調(diào)機(jī)組組成，適用于各種氣候區(qū)域，包括高濕地區(qū)。間接蒸發(fā)冷卻器安裝在空氣處理機(jī)組（AHU）或冷卻盤管（coolingcoil）或蒸發(fā)盤管（direct-expansioncoolingcoil）之前，用于對(duì)進(jìn)入的新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，以實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。

蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)示意圖間接蒸發(fā)冷卻器組合式空調(diào)機(jī)組房間

7.3.3蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，空調(diào)房間的排風(fēng)作為二次風(fēng)。一次空氣在進(jìn)入冷卻盤管進(jìn)行進(jìn)一步冷卻（冷凍水或制冷劑）之前，由間接蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行預(yù)冷，從而減少了壓縮機(jī)、冷凍水和冷卻水泵的能耗。復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)可以滿足大部分應(yīng)用需求和氣候地區(qū)。據(jù)報(bào)道，一次風(fēng)在經(jīng)過(guò)間接蒸發(fā)冷卻器和盤管低溫冷卻后可降到15℃以下。Delfani等人[27]在氣候變化較大的伊朗進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究，探討間接蒸發(fā)冷卻器作為預(yù)冷機(jī)組與組裝式空調(diào)機(jī)（PUA）組合的節(jié)能潛力。結(jié)果表明，與機(jī)械制冷空調(diào)系統(tǒng)相比，在較差工況下系統(tǒng)節(jié)電25%，在最佳工況下節(jié)電98%。[27]Delfani,S.,Esmaeelian,J.,Pasdarshahri,H.,&Karami,M.(2010).Energysavingpotentialofanindirectevaporativecoolerasapre-coolingunitformechanicalcoolingsystemsinIran.EnergyandBuildings,42(11),2199-2179.047.4溶液除濕器

7.4溶液除濕器溶液除濕系統(tǒng)原理當(dāng)溶液表面飽和空氣分壓力小于空氣中水蒸氣分壓力時(shí)，空氣中的水蒸汽分子將向除濕溶液轉(zhuǎn)移。通常用溴化鋰、氯化鋰和氯化鈣溶液。溶液在除濕的過(guò)程中會(huì)釋放熱量。根據(jù)熱排放方式的不同，溶液除濕器可以分為絕熱型和內(nèi)冷型。

7.4.1絕熱型溶液除濕器絕熱型溶液除濕器主要由填料和溶液分配系統(tǒng)組成。除濕器內(nèi)部沒有溶液冷卻系統(tǒng)，即機(jī)組與外界無(wú)熱量交換。在絕熱除濕器中，由于潛熱的釋放使液體干燥劑的溫度升高，大大影響了除濕性能。因此，絕熱型的除濕器除濕效率相對(duì)較低。一個(gè)解決方案是增加干燥劑流速以達(dá)到良好的除濕水平。然而，高的干燥劑流速和隨之更高的再生干燥劑溶液的流速降低了液體干燥劑循環(huán)的性能系數(shù)。此外，干燥劑小液滴更容易被空氣夾帶，從而污染室內(nèi)環(huán)境。圖7.12絕熱型溶液除濕器結(jié)構(gòu)

7.4.2內(nèi)冷型溶液除濕器為了解決絕熱型除濕器溶液溫度高、除濕效率低的問題，內(nèi)冷型除濕機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。內(nèi)冷型除濕機(jī)除空氣與溶液干燥劑接觸外，還加入了能冷卻空氣或水的冷源，帶走除濕過(guò)程中產(chǎn)生的潛熱，一般可視為等溫過(guò)程。由蒸發(fā)冷卻機(jī)制備的冷卻水或制冷機(jī)制備的冷凍水通過(guò)置于填料內(nèi)部的熱交換器冷卻除濕溶液。為了增加接觸面積，翅片結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛。內(nèi)冷型除濕機(jī)的結(jié)構(gòu)比絕熱型除濕機(jī)復(fù)雜，造價(jià)和維護(hù)成本大大增加。

圖7.13內(nèi)冷型溶液除濕器結(jié)構(gòu)057.5溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)

7.5溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)

溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)是一種溫濕度獨(dú)立控制的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的降溫除濕耦合的冷卻盤管不同，溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)利用溶液除濕器處理潛熱負(fù)荷，用干冷卻盤管（高溫冷凍水）處理顯熱負(fù)荷，將降溫和除濕兩個(gè)空氣處理過(guò)程解耦，避免了為了遷就除濕的需要，使用過(guò)低溫度的冷凍水造成的能源浪費(fèi)。同時(shí)，干盤管的運(yùn)行也避免了濕盤管中冷凝水聚集引起的霉菌滋生，影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。溶液除濕輔助的空調(diào)余熱回收的溶液除濕將工業(yè)余熱用于除濕溶液的再生過(guò)程太陽(yáng)能溶液除濕利用太陽(yáng)能進(jìn)行除濕溶液的再生

7.5溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)圖7.14太陽(yáng)能溶液除濕輔助的空調(diào)系統(tǒng)067.6蒸發(fā)冷卻及溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑的應(yīng)用

7.6.1蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效益與使用地區(qū)的氣候狀況密切相關(guān)。一般而言，干燥炎熱地區(qū)的節(jié)能效益比潮濕地區(qū)顯著。干燥炎熱地區(qū)潮濕地區(qū)氣候特點(diǎn)西北地區(qū)空氣含濕量小，濕球溫度低，溫度般在30℃以上濕度較高，同時(shí)有降溫和除濕的需求系統(tǒng)形式蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)集冷卻和加濕于一體，可采用直接蒸發(fā)冷卻、一級(jí)間接+直接、兩級(jí)間接+直接的兩級(jí)和三級(jí)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)可用作中央空調(diào)系統(tǒng)中的熱回收裝置節(jié)能效益通過(guò)在新疆等地的工程應(yīng)用表明節(jié)能可達(dá)70%以上在炎熱潮濕的地區(qū)，間接蒸發(fā)冷卻不僅可以進(jìn)行顯熱回收，還可以進(jìn)行潛熱回收。在香港間接蒸發(fā)冷卻用于空調(diào)系統(tǒng)熱回收可以每年節(jié)省21%的耗電量

7.6.2溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用下面以一個(gè)實(shí)例說(shuō)明溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)（圖9.14）在典型熱濕地區(qū)的節(jié)能減排效益。該實(shí)例的應(yīng)用地區(qū)為香港。香港是典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，屬于夏熱冬暖地區(qū)?？照{(diào)系統(tǒng)年運(yùn)行時(shí)間為4月至11月份。所研究的建筑為一個(gè)綜合寫字樓，包括3層商業(yè)區(qū)，每層樓為1900平方米，2層停車場(chǎng)，24層辦公室（5至15層每層545平方米，19至29層每層515平方米）。該系統(tǒng)采用了真空管太陽(yáng)能集熱器。除濕器采用內(nèi)冷/內(nèi)熱型的逆流模式，并選擇氯化鋰溶液作為除濕工質(zhì)。

7.6.2溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用ILDAC：原始的溶液除濕空調(diào)系統(tǒng)，其中除濕器僅有冷卻塔作為冷源。ILDAC-1：采用了一個(gè)冷卻盤管置于除濕器溶液側(cè)進(jìn)口處，當(dāng)溶液溫度高于15℃時(shí)，冷卻盤管開啟為溶液進(jìn)一步降溫。ILDAC-2：在ILDAC-1的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)，在再生器溶液出口和入口之間設(shè)置了一個(gè)換熱器，用于熱量回收，提高再生器溶液入口的溫度。圖7.16香港地區(qū)不同太陽(yáng)能集熱器面積下溶液除濕空調(diào)的節(jié)能率

7.6.3蒸發(fā)冷卻及溶液除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用

蒸發(fā)冷卻和溶