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蒸发冷却与机械制冷联合运行在华北地区的应用研究

刘恒  
【摘要】:在温湿度独立控制(THIC)空调系统中,空调建筑的潜热负荷由湿度控制系统承担,显热负荷主要由温度控制系统承担。高温冷水的来源可以是天然冷源,也可以由高温冷水机组、蒸发冷却冷水机组提供。从目前的设备性能来看,出水温度为16℃时高温冷水机组在额定工况下的COP值大约为6.81~8.58~([1])。而间接蒸发冷却冷水机组的COP值可达到15以上,远高于高温冷水机组的COP。然而蒸发冷却机组的使用受到室外气象条件的制约,间接蒸发冷水机组的理想出水温度为室外环境对应的露点温度,而目前机组的出水温度一般比理想出水温度高2~3℃。正因如此,蒸发冷却设备只有在我国西北干燥地区使用才能独立承担空调所需的冷量。如果将其应用于其他地区(中湿度地区)只能与高温冷水机组联合运行。本课题将分析华北地区蒸发冷却冷水机组与机械制冷高温冷水机组联合运行为温湿度独立控制空调系统提供高温冷水的经济性。首先,以北京地区的室外平均气象参数为依据,以去除含有1kW显热的总热所消耗的电能为评价指标,分别计算了传统空调方案中的一次回风全空气系统、风机盘管+新风系统以及THIC空调系统的能耗,得到了不同热湿比、不同新风比情况下三种空调系统的能耗。其次,以位于华北地区的大同市、张家口市及北京市的三类典型建筑(宾馆、商场、办公楼)为例,计算分析了蒸发冷却冷水机组辅助机械制冷高温冷水机组为温湿度独立控制空调系统提供高温冷水的经济性。通过计算空调建筑的逐时显热冷负荷、间接蒸发冷却冷水机组在不同出水温度时的逐时制冷量以及可承担的室内逐时显热冷负荷,确定了不同空调建筑采用两类机组联合运行时,蒸发冷却冷水机组的最佳设备匹配系数以及相应的附加投资回收期。结果表明:在大同市宾馆、商场、办公楼三类建筑中,蒸发冷却冷水机组的设备容量最佳匹配系数分别为0.45、0.63、0.13时,夏季空调的总运行费用最低,对应的附加设备投资回收期分别为7.5、10.3、13.1年;在张家口市,对应上述三类建筑中,最佳设备容量匹配系数分别为0.49、0.56、0.16,对应的附加设备投资回收期分别为7.5、10.5、13.0年;在北京市宾馆、商场建筑中,对应的最佳设备容量匹配系数分别为0.38、0.45,附加设备投资回收期分别为10.0、13.0年,而北京地区的办公建筑则不宜采用此方式。计算分析结果为蒸发冷却设备在华北地区的应用提供了有益的参考。


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