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摘要：寧夏大學體育館空調系統采用三級蒸發制冷空調系統，實現了該建筑物空調系統的綠色環保、節能、健康、投資省、管理方便的要求。氣流組織方式：采用置換通風，從座位下送風，排風從比賽大廳上空排出，進一步實現節能。...

蒸發制冷空調系統在寧夏大學生活動中心的應用

張建中 祝大順

寧夏建筑設計研究院有限公司  新疆綠色使者空氣環境技術有限公司  

1、項目情況

    寧夏大學大學生活動中心位于寧夏大學北校區，總建筑面積l4000m2，是一個有4500座位的綜合性場館，具有集會、演出、體育比賽的功能。

2、空調方案的確定

    寧夏大學位于銀川市，銀川深居西北內陸高原，屬中溫帶干旱大陸性氣候，氣候干燥。從空調專業的概念來說，銀川地區室外空氣的干球溫度與濕球溫度相差比較大，因此適宜采用蒸發制冷空調系統。

    熱力學第二定律告訴我們：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化。傳統空調系統實現對室內空氣進行降溫的過程，可以理解室內空氣為低溫物體，室外空氣為高溫物體，要實現將熱量從室內空氣的轉移給室外空氣，需要補充能量來完成熱量的傳遞過程。在電制冷中，補充的這部分能量就是需要給制冷機組輸入的電能；溴化鋰吸收制冷中，補充的這部分能量就需要給制冷機組輸入的熱能。

    我國空調的普及使用是從經濟發達的沿海地區開始的。近年來，隨著西部大開發的深入，西北各城市也開始廣泛地使用大型中央空調系統，在這個過程中，很多大樓直接搬用了沿海地區的空氣處理方案；其實，這樣做造成了極大的能量浪費。

    這里我們來比較一下沿海地區與西北地區有哪些氣候上的差異。沿海地區，空氣潮濕，夏季室外空氣的相對濕度高，干球溫度與濕球溫度相差比較小(如廣州市干球溫度為33.6℃，濕球溫度為28％)；在西北地區，空氣干燥，夏季室外空氣的相對濕度低，干球溫度與濕球溫度相差比較大(如烏魯木齊市干球溫度為33.6℃，濕球溫度為18.7℃)。

    沿海地區實現空調制冷必須遵循熱力學第二定律，即實現空調制冷必須以消耗電能或者熱能作為補充。但是在西北地區可以利用較低的濕球溫度來實現直接冷卻空氣的目的。這里并沒有違背熱力學第二定律，先將室外干燥的空氣通過與水充分接觸，使其溫度往濕球溫度靠近，這時的空氣的溫度比室內溫度低，因此，熱量可以從室內空氣傳給室外空氣。

    在《采暖通風與空氣調節設計規范》(GB50019—2003)的第6.6.2條指出：“采用蒸發冷卻和天然冷源等自然冷卻方式達不到要求時，應采用人工冷源冷卻”。

在西北干燥地區，有采用蒸發冷卻的自然條件，因此在本設計中選用蒸發制冷方式。   

    蒸發制冷空調機組簡介

    機組選用三級蒸發制冷空調機組，采用100%全新風，經過三個制冷段將空氣冷卻下來通過風管送到各個空調區域。

    機組的制冷段有三個，第一段為表冷器段，表冷器中通過來自消防水池的冷卻水，消防水池中-隅度一般在18℃左右，對于室外的干熱空氣具有較強的冷卻能力。設計選用表冷器的換熱效率為80％，則通過該段室外空氣溫度可以下降到20℃左右(銀川地區夏季室外空調計算干球溫度為30.6℃)。該段平時不使用，在夏季最熱期間場館內舉行大型活動時才有必要開啟，在其它時期可只開啟機組的后面兩個制冷段。

    第二個制冷段為間接蒸發制冷段，間接段機芯由縱橫交錯且互不相同的兩組通道組成，整個機芯由親水鋁箔制作而成。流經橫向通道的空氣為一次空氣，即需要送到室內的空氣，流經縱向通道的空氣為二次空氣，該空氣由下往上經過鋁箔時，與由上往下的水相接觸，部分水蒸發帶走大量的潛熱，從而將二次通道上的水膜維持在一定溫度范圍內，進而維持了鋁箔在一定的溫度范圍內。此時．通過橫向通道的一次空氣就被冷卻下來了。這里板翅式間接蒸發制冷段對空氣進行了第二次冷卻。

    第三級為直接蒸發制冷段，經兩級等濕冷卻后，空氣再經過直接蒸發制冷段，進行絕熱加濕過程，同時空氣被第三次冷卻。

    一般情況下只需開啟第二段和第三段就可以滿足使用要求，當這兩段不能滿足要求時再開啟第一段，使送風溫度獲得進一步的降低。

4、蒸發制冷空調系統的優勢性

    4.1綠色環保

    臭氧層被破壞和地球氣候變暖是當今全球面臨的環境問題，它們對人類健康和人類所依賴的生態環境造成了巨大的影響。保護臭氧層并防止人為的溫室效應，已經成為世界各國面臨的不可推卸的迫切任務。制冷與空調領域中廣泛采用的CFC和HCFC，前者對臭氧層有極大的破壞作用，增強地球的溫室效應。

  采用蒸發制冷方式，其原理是在夏季利用水自然蒸發，依靠空氣中存在著干、濕球溫度差而能達到制冷目的，不需要另外增加其他制冷設備。水(H20)就是制冷劑，不需要CFC和HCFC等任何制冷劑，也不利用、不產生、不排放任何有害或者破壞環境的物質，實現了真正的綠色環保。

    4.2節能

    采用三級蒸發制冷空調系統，不需要其它耗電設備為其提供人工冷源，空氣的冷卻完全依靠空氣中的自然能。因此能效比很高。系統的裝機功率僅為傳統制冷空調方式的30％左右。

    4.3健康

    傳統空調系統給人們帶來好處的同時，也帶來了不少問題，比如建筑物綜合癥，給長期生活在這種空調環境下的人們身體健康造成麻煩，在國內很多場合人們提出了對傳統空調系統的質疑，甚至在“非典”流行期間，傳統的空調系統由于室內空氣封閉、新風量不足被禁止使用。

    該三級利用水蒸發制冷空調機組采用的是l00％的全新風，不利用回風。首先避免了由于回風造成的交叉感染，并且可以及時地稀釋并排出室內的有害物，以保持室內空氣隨時都是新鮮的、干凈的而且含氧量高，不但可以有效地防止疾病的傳播(例如，SARS等傳染疾病)，也不會引起傳統空調固有的建筑物綜合證，甚至更有利于病人的康復。由此為該建筑物提供了一個健康的呼吸系統。

    該空調系統運行時，空氣經過初效過濾段后，再經第三個制冷段與水直接接觸，空氣直接被洗滌，送入室內更為潔凈。在與水接觸的過程中，空氣中輕離子的濃度明顯提高，輕離子對人體有良好的生理作用，可以起到使人精神倍爽的功效。

    4.4投資經濟性

    相對機械制冷空調系統，采用蒸發制冷空調系統，一次性投資是機械制冷空調系統的70一80％。

    4.5管理方便

    系統結構簡單，運行部件少，安全可靠，操作管理容易。

    采用置換通風方式，經空調機組處理后的新鮮空氣通過座位下的送風口直接送到人員周圍，空氣流經人體后帶走了人體散發的熱量，濕量和CO2：，以及其它微觀物質，然后氣流上升到場館上空并由排風機排至室外。同時積聚在上空的圍護結構的熱量也及時被帶出了場館，座位下送風口采用阻尼送風口，設計每人新風量為40m3/h，設計風口出風風速為0.5m/s，至人腳踝處風速小于0.3m/s.

    采用置換通風的方式同時達到了進一步節能的要求，該方式與采用噴口送風方式相比要節能30％左右。

參考文獻：

[1]采暖通風與空氣調節設計規范(GB50019—2003)，中國計劃出版社，2003．

[2]趙榮義、范存養等編，空氣調節(第三版)，中國建筑工業出版社，1994．

[3]俞炳豐，制冷與空調應用技術，化學工業出版社．

[4]暖通空調與SARS特集，暖通空調，2003．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：溫紅娟  尚雯瀟  尹維維 編輯  文徑 審核)

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