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建筑蒸发冷却降的经济节能效益研究
刘瀚逊1易红名
重庆大学
摘要:建筑节能是经济发展所不能回避的永恒话题,而暖通系统作为建筑能耗的主导内容,其节能手段也正吸引着趣来越
多的目光。传統曖通空调系统以位价格较高的电能进行驱动,耗费相对较大,而水由于可落发吸热,同时无毒害、资源广,在有
良好降温效果的前提下,相較于电能可大大节省能源费用消耗。本文以建筑外表面热平衡为基础,以广州为例,对建筑外国结构
水蒸发吸热所产生制冷量与相同电制冷量的费用进行计算分析,最后通过比較二者价格数值对水蒸发降温的节能效益进行述
和说明。
关词:水电;热平衡;蒸发制冷;节能
在现代化进程被加速推进的21世纪,膨胀的生产活动需
表1气象参
求所带来的能源问题再次牵动了世界的神经。据资料,建筑
地点
州
投人运行过程后的能耗量已经占到了全社会总能耗量的约
30%,而曖通空调系统的能耗又占据了建筑运行总能耗的整整
时间(24小时制
213114「15
一半。而目前,利用水蒸发吸热机理降温的措施却大都作用
太阳辐射照度(W/m2)「6161685717611565
于室外空间。因此我们从建筑室内环境角度出发,对水雾代
温度(℃
3.71346135.1135.2135.2
替电能对室内环境进行降温的效果进行了设计和研究。
温度(%)
4843424
根据建筑表面热平衡情形,湿润表面热平衡关系为
al+am(tr-t,=0)taa(p-ps)
9r*qa=gc*ga+q.
无水降温时al+aA(2-)=a.(-tw
式中:4自维护结构表面进入构造内的热流
则制冷量可视为Q=ga-g
表面与空气的对流换热热流,W/m2;
9表面与大气的长波辐射热热流,W/m2
同时根据刘易斯关系式,对流传质系数h=(Cp)将
h=28.8kJ(m2h?)C3=101k(kg:YC)=1.16kg/a2代入计算
表面吸收的太阳辐射热热流,Wm
得。=24.8m/h
湿润表面蒸发换热热流,W/hi
则据式mw=hR,T(P、-pP】以及前述数据计算可得各时
其中
刻的水蒸发速率
据城市气象参数及式9~1,用 matlab软件计算结果汇总
如下
表2汇总表
地点
广州
式中
一太阳辐射照度,W/m
时间(24小时制
11
4
15
表面对太阳辐射热的综合吸收率
制冷遗Q(wm)「4821754.24156091542961512189
a表面对流换热系数,W/(m2·;
环境温度(℃)
7134635.135.235.2
表面辐射换热系数,W(mK);
淋水后温度1(℃)132.60541309341335642132.4349130.8312
t一建筑外壁面温度,℃
淋水前温度2℃)53631571600515358353
夏季空调室内计算温度,℃;
水蒸发量
一室外空气温度,℃;
0.439049040.5120.47790.335
一大气辐射温度,℃。
由此可得在夏季一天主要工作时间内
表面蒸发换热热流q山可写为
每平方米制冷量总和约为0.402kWh,以制冷系数为3来
qa=aatp--9pr
换算成空调能耗为0.134kW-b,而水分蒸发量约为389?g,以
式中
电价0.5元度,水价2.5元m计算,水费仅为电费的12.6%。可
a一湿表面素发换热系数,W(m2-Pa);
以看出,仅从运行能耗费用来看,采用喷淋水降温系统经济效
湿表面温度下的空气饱和水蒸气分压力,Pa
益十分明显
ゃ空气相对湿度,%;
我们可设想通过在外围护结构设置类似于喷雾装置的给
A一空气饱和水蒸气分压力,Pa。
水设备实现水雾在高温下对建筑外間护结构的降温,进而通
在小温差情况下空气的饱和水蒸气分压力可近似为
过护结构的传热实现对室内空气的冷却,减少股通空调电
274t-3850
力消耗。我们从外围护结构出发,通过利用水的蒸发吸热改
a1+a-4)a t-t)*at-tim)aa(.-9pr
变外围护结构温度,再通过其传热作用影响到室内环境,从而
白天由于太阳辅射的强度远远大于长波辐射,所以可以有效降低建筑能耗,推动社会发展可持续性进程。
愆略长波辐射作用,则
参考文献
alta(ー)=a(-hat+ap、-9の
胡文斌孟庆林等,建筑蒸发降温基础北京:科学出版
我们以广州为例,査得广州典型日气象参数如表1。
社,200623~29.
分别考慮有喷淋水降温系统和无喷淋水降温系统时的情囚陆耀庆.通空调设计手册]北京:中国建筑工业出版社,
况,则有水降温时
1993(6)
52
2016.09
万方数括