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蒸发性建筑围护结构空调冷负荷计算及节能潜力分析

代圣军  
【摘要】:随着我国节能减排政策的推广,低能耗、低污染的空调技术使用越来越广泛,蒸发冷却技术具有高效节能的降温特点在建筑空调有较好的应用前景。由于缺乏相应的参考设计资料,目前建筑围护结构的空调冷负荷计算未考虑湿润结构表面蒸发冷却对空调冷负荷的影响。本文以建筑围护结构外表面喷淋水的方式为例,提出一种适合蒸发性建筑围护结构空调冷负荷的简化计算方法,并对蒸发性建筑围护结构的节能减排潜力进行分析。首先,以蒸发性外墙模型为例,从传热传质角度出发,推导出有效综合温度的计算公式,分析室外气象参数对计算结果的影响,合理选取室外气象参数,干球温度和湿球温度必须要对应一致。利用频域回归法,推导出了蒸发性建筑围护结构空调冷负荷的计算公式。通过MATLAB编程计算,分析比较了不同湿润情况下的围护结构对应不同温度工况下空调冷负荷特点,发现干球温度和干球温度对应一致的湿球温度工况计算出的空调冷负荷稍大,应作为实际应用选取的温度参数。结合我国气候分区特点,针对北京、上海、广州和乌鲁木齐4个典型城市进行了蒸发性建筑围护结构空调冷负荷计算,结果表明蒸发性建筑围护结构具有较大节能潜力,尤其以西北乌鲁木齐地区节能潜力最大。其次,对不同朝向、结构、厚度的蒸发性围护结构进行了计算分析,结果表明,东向和西向墙体冷负荷最大,蒸发性南向墙体冷负荷减少率最大;随着建筑外保温材料厚度的增加,围护结构的空调冷负荷会减小,但节能效果会下降,结合节能效率和经济性,保温层厚度不能太大。最后,通过计算实例对典型城市的节能减排力进行计算,并估算了耗水量,发现蒸发性建筑围护结构在不同气候区都有较大的节能减排能力。在本文给出的四个气候区中,西北严寒地区蒸发冷却效果最好,节能潜力最大,但由于水资源宝贵,不建议全年都采用蒸发冷却的方法,只是在较炎热天气使用;南方夏热冬冷区夏季炎热天数较长,全年的节能减排量最多,最适合蒸发性建筑围护结构的应用。


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