蒸发冷却空调技术在节能减排中的作用分析

王思琴，李宏哲，牛晓文，罗田彦，曹晨，刘骏亚

（合肥通用机械研究院，安徽 合肥 230031）

蒸发冷却空调技术在节能减排中的作用分析

王思琴，李宏哲，牛晓文，罗田彦，曹晨，刘骏亚

（合肥通用机械研究院，安徽 合肥 230031）

随着能源紧缺和环境问题的日益突出，节能减排和低碳经济开始受到社会的广泛关注。在这种背景下，蒸发冷却空调技术作为一种可再生能源技术，可控制建筑成本，保障生活质量，还具有节能环保的作用。为了充分发挥蒸发冷却空调技术的作用，首先对该技术的工作原理进行了阐述，然后就其适用范围以及在节能减排中的作用展开了具体分析。

蒸发冷却空调技术；节能减排；作用

受到传统工作原理的限制，空调使用产生的能耗较大，在建筑能耗中的比重已经超过了60%，而且呈上升趋势，是导致能源紧张的一个因素。为了顺应节能减排和绿色建筑的发展要求，蒸发冷却空调技术应运而生，极大地降低了能源消耗，并在节能减排的建设中发挥了重要作用。

1 蒸发冷却空调技术的工作原理

蒸发冷却空调技术主要是指充分利用自然环境中空气的干湿球温差的技术，制冷剂是水，其工作原理非常简单，即利用水的蒸发来吸收热量，进而达到制冷的目的。由于该技术不使用CFCS，所以和传统的制冷技术相比，其能源消耗可以下降80%，节约80%的电能，是一种健康的制冷技术。根据是否送风以及是否和水直接接触，其原理可以分为两种。

第一种，直接蒸发冷却。这种原理主要是利用循环水的蒸发，直接冷却送风 的过程（如图1）。因为填料的水表面和空气之间存在一定的水蒸气分压力差值，作为水蒸发的主要动力。这样，水分吸收热量，就会降低空气的温度，而且蒸发的水蒸气也会回到空气中，增加空气的湿度。这种冷却结构比较简单，实现较为容易。但是它在冷却的同时会增加湿度，所以不适合对空气湿度有特殊要求的环境中使用。

第二种，间接蒸发冷却。该技术是为解决直接蒸发冷却加湿问题而研究、开发出来的。在该技术中，空气和水不会直接接触，主要通过二次空气来达到冷却目的，或者是水经过换热器，对一次空气进行冷却，这样就不会增加空气中的湿度，该过程如图2所示。

2 蒸发冷却空调技术的适用范围

图1 直接蒸发冷却示意图

图2 间接蒸发冷却示意图

随着科学技术的发展，蒸发冷却空调技术不再是单一的直接或间接冷获取的一级系统了，逐渐发展成为直接和间接蒸发冷却相互结合的二级系统，还有一部分甚至开始使用三级或者四级系统。其中，直接蒸发冷却的空调系统，即直流式空气系统，由于成本较低，能源消耗较少，还可以减少CFC和温室气体的排放量，增加空气湿度，所以适合在湿度较低的地区应用。而间接蒸发冷却空调系统，则是利用环境空气中的干球温度和露点的温度差，冷却是依靠水和空气的湿热交换来实现的，不存在传统空调技术的室内污染，所以适用的范围更广泛。

西部的干燥地区，主要为海拉尔、呼和浩特、西宁、兰州、甘孜等以西的地区，适合采用直接蒸发冷却空调技术。而哈尔滨、太原、天水、昆明一线以西的地区，适合应用多级蒸发冷却空调技术。但是需要注意的是，在上述地区应用蒸发冷却空调技术时，还需要结合各个地区的实际情况，综合考虑其气候条件、水资源分布以及建筑用途等因素，并进行经济性分析。

3 蒸发冷却空调技术在节能减排中的主要作用

蒸发冷却空调技术之所以能够降低能源消耗，减少CO2的排放，是因为它具有环境保护、经济节能和空气质量好等特点，和其工作原理具有密切关联。它在节能减排中的作用集中表现在如下方面。

3.1 节能性效果突出

有学者对我国170多个城市的能源消耗进行了分析和比较，结果发现，和机械制冷相比，蒸发冷却空调技术的初期投资下降了37%，对电能的消耗量下降了80%，维修和保养支出减少了60%～70%，但是其性能系数COP值却高出4倍。随着蒸发冷却空调系统形式的不断增加，蒸发冷却空调技术的节能效果更加突出。例如，结合了除湿冷却和辐射吊顶的空调系统，和定风量全空气系统比较，可以的节约44%的能源；而蒸发冷却和干式风机盘管结合的空调系统化，和全新风二级蒸发空调系统相比，节能率约为22.3%。例如，和常规的全空气蒸发冷却空调系统比较，蒸发冷却的辐射供冷加置换通风复合系统可以节约28.6%的能源，和半集中式的蒸发冷却空调系统比较，则可以节约11.8%的能源。

3.2 降低碳的排放量

在暖通空调领域，蒸发冷却空调技术是一种被动的减排技术，虽然并不是新技术，但是具有非常明显的减排效果。因为蒸发冷却空调技术除了风机和水泵动力之外，不需要输入其他能源，所以具有较高的性能系数，在运行中可以显著降低CO2的排放量，不仅可以减少碳排放、减缓全球气候变化,又有利于实现能源的可持续利用。

我们根据国家的相关标准，对燃气式直燃机、燃油式直燃机及活塞机、螺杆机、涡旋机等不同制冷设备生产单位冷量时其燃料耗量对应一次能源所产生的CO2量进行了统计和比较，结果如表1所示，发现蒸发冷却空调技术是各种空调系统中CO2排放量最低的。

3.3 维持室内环境的舒适度

蒸发冷却空调技术不会增加建筑的建设成本，不会降低居民的生活品质，而且在此基础上，该技术还可以有效的减少CO2的排放量，可以有效维持室内环境的舒适度。室内空气的质量通常会受到多种因素的影响，其中比较重要的有新风量和室内空气龄。蒸发冷却空调技术大多数采用的都是的全新风，而且安装有空气过滤器和加湿器，所以蒸发冷却空调系统的新风量远远高于其他空调系统，其室内的空气龄也显著低于其他空调系统。同时，国外实验研究指出，蒸发冷却还会减少部分病菌的传播。另外，将蒸发冷却与毛细血管辐射供冷复合式半集中空调系统结合起来，还可以为有效维持温度和湿度的平衡，既可以节约能源，又能让人感觉舒适，不会产生吹风感，也不会占用室内的使用面积。值得强调的是，蒸发冷却的舒适性会随着气候条件的变化而变化。

表1 单位制冷量的CO2排放量

4 结语

综合上述分析可知，蒸发冷却空调技术是一种绿色、环保、低碳和节能的新技术，其主要是利用直接蒸发冷却和间接蒸发冷却来运转的，具有广泛的适用性，特别适用于气候较为干冷的地区。同时，由于蒸发冷却空调技术具有比较显著的节能效果，减少碳的排放量，并能在不增加能耗的基础上保证室内环境的舒适度，在节能减排中发挥着重要作用，具有广阔的发展前景。

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TU831.6

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1671-0711（2017）01（下）-0125-02