蒸发式冷气机在户外交通岗亭应用的探讨Word格式文档下载.docx

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对于每一个个体而言，伴随极端的高温天气而来的是对人们身体健康甚至是生命安全的威胁；

对于社会生产而言，极端的高温天气造成的是严重的经济损失。

随着人们生活水平的提高，人们对室外活动的空间和时间需求日益增加。

高温天气对室外人员的负面影响在健康、能源和经济三个方面都体现的格外明显[2]。

一个经验数据显示，温度高于32.2℃时，温度每升高1℃，人们的生产率下降4.8%；

相关统计数据表明，我国建筑能耗约占全社会总能耗的28%，这一比重未来20年内有可能达到35%。

而在采暖和空调上的能耗占建筑总能耗的55%。

恶劣的室外热环境导致居民对空调的使用增加，造成建筑能耗持续增长；

户外商业活动日益增加，旅游等户外行业蓬勃发展，户外人流量减少间接影响户外行业及其它相关行业收益，对经济造成负面影响。

对于社会生产而言，极端的高温天气造成的是严重的经济损失；

因此，户外工作者及消费者的降温问题亟待解决。

蒸发式冷气机在户外，例如：

大排档、集会广场和户外的婚礼现场等等，已经有了实际的应用，但是蒸发式冷气机在户外应用存在一些问题有待研究与探讨。

1 

蒸发式冷气机的基本概况

蒸发式冷气机是利用自然界中可再生的干空气能，采用水作为制冷剂，通过水与空气进行热湿交换实现降温的空调装置，具有经济、节能、环保的特点。

冷气机分为工业冷气机及家用冷气机，工业冷气机一般用于冷库、冷链物流制冷环境中，家用又叫水冷空调，是一种集降温、换气、防尘、除味于一身的蒸发式降温换气机组。

它的主要核心部分是填料，与机械制冷不同它无压缩机、冷媒和铜管等部件，是传统中央空调耗电1/8，家用的冷气机的耗电量更小，仅相当于一个灯泡的耗电量。

目前蒸发式冷气机主要应用于江苏、浙江、福建和广东沿海地区的企业厂房以及西北干燥地区的超市、餐厅、花卉市场等场所。

目前，蒸发式冷气机大多数被应用于室内环境的降温，在开放式的户外环境以及半开放式空间的应用还相对较少，例如交通岗亭这种完全开放的环境，以及像温室大棚和生态餐厅这样半开放式空间[3]。

因此，蒸发式冷气机在交通岗亭的应用将成为冷气机在户外领域应用的一个代表性案例。

2 

蒸发式冷气机在岗亭应用的实际测试

2.1研究对象概况

测试的地点选择在陕西省西安市的某交通岗亭，将蒸发式冷气机安放在交通岗亭近人处以工位送风的形式向在岗交警直接送风。

该交通岗亭的基本情况如图1所示，交警站台是由两个大小不一的六面柱组成。

下面的大柱体的边长a1=1.5m，小的柱体边长a2=1.2m；

从站台支柱高为2.89m；

站台的顶棚为边长是2.64m的正方形。

图1交通岗亭的实景

测试采用一台额定风量为6000m3/h，功率为0.15kW，冷气机的外形尺寸为750mm×

550mm×

1320mm，料尺寸为675mm×

645mm×

100mm，出风尺寸为540mm×

540mm的冷气机。

2.2测试方案及方法

通过测试蒸发式冷气机的进、出风温度和相对湿度以及在岗交警周围的温、湿度场和出风的速度场，以把握蒸发式冷气机在户外的降温能力；

基于交警站台是六棱柱体的实际情况，将六棱柱的六个侧面所在的位置作为冷气机送风的待测位置，根据人体热舒适实验要求确定环境逐时的温度变化情况[4]，因此，每隔1h调换冷气机的位置，并根据问卷调查的热舒适性研究的基本方法[5]，对这个测试周期涉及的9名在岗交警做了问卷调查从而确定最佳送风位置。

本测试选择在7月上旬进行。

测试的主要参数有室外空气干球温度、相对湿度、循环水温度；

出风的温度、湿度和出风口的风速；

以及在岗交警周围的温度、湿度和气流速度[6]。

其中干球温度和相对湿度采用Testo174H型温湿度记录仪（温度传感器精确度±

0.5℃（-20～+70℃）湿度传感器精确度±

3%RH）测试，测试中涉及的气流速度采用转轮风速仪（测量风速范围0.4～30±

2.0m/s，测量精度2～98.5±

2.0%）测试，循环水温度采用精密玻璃温度计（测温范围0～50℃，分度值为0.1）测量。

测试时速度场的测点布置如图2所示，沿蒸发式冷气机的气流方向测点1、2、3之间的间隔为40cm；

气流水平面上的垂直方向的测点1、4、7之间的间隔为30cm。

图2速度场测点的布置示意

2.3测试结果分析

2.3.1蒸发式冷气机在交通岗亭的降温效果

为把握蒸发式冷气机在户外交通岗亭的实际降温效果，本文将测试日白天蒸发式冷气机运行期间（12:

00～15:

30）的室外空气干球温度、蒸发式冷气机的出风温度以及在岗交警处的空气温度和它们所对应的相对湿度进行统计分析，结果如图3,4所示。

图3户外的温湿度与工作区的温湿度变化情况

图4蒸发式冷气机出风口与工作区的温湿度变化情况

通过对蒸发式冷气机在户外交通岗亭应用情况的实际测试，定量分析了蒸发式冷气机在户外应用的实际降温效果：

平均降温幅度为8.7℃；

现场询问了蒸发式冷气机运行前后在岗交警的感受，证明了夏季蒸发式冷气机在户外使用也具有很好的降温效果[7]。

西安属于中等湿度地区[8]，其室外的相对湿度为44%～62%，在这个相对湿度的范围内，可以得出表1的结果，表1显示了蒸发式冷气机在户外应用的降温效果显著，最高可达11.2℃。

蒸发式冷气机在降温的同时出风口的空气的平均相对湿度也有所升高。

其进、出口空气的相对湿度的变化情况如表2所示。

表2显示出蒸发式冷气机出风口空气的平均相对湿度为74.9%。

表1蒸发式冷气机户外的温降效果

表2蒸发式冷气机出风口空气的相对湿度变化情况

2.3.2蒸发式冷气机在户外的蒸发降温效率

根据蒸发冷却的原理，蒸发式冷气机的蒸发冷却效率可以通过下式计算[8]，即：

ηDEC=（t1-t2）/（t1-ts1）

（1）

其中：

t1为室外空气干球温度（℃）；

t2为蒸发式冷气机出风的干球温度（℃）；

ts1为室外空气的湿球温度（℃）。

在蒸发式冷气机的实际运行过程中，因为空气和淋水填料表面无法实现完全换热，所以蒸发式冷气机的出风口的温度不能达到室外的湿球温度（即100%的蒸发冷却效率）。

一般情况下，蒸发式冷气机的蒸发冷却效率在65%～90%之间变化[9]，根据式

（1）将所测的蒸发式冷气机进出口的空气的相应温度代入

（1）式计算得该蒸发式冷气机的平均蒸发冷却效率为70%。

蒸发式冷气机在测试日的效率变化图如图5所示。

图5蒸发式冷气机在测试日的效率变化

3 

蒸发式冷气机在户外应用的制冷量

蒸发式冷气机是直接蒸发冷却空调的一种，在蒸发式冷气机的实际应用中的工程设计和选型等问题一会涉及到直接蒸发冷却空调的制冷量问题[10]。

由于直接蒸发冷却空调制冷过程实际上没有从被冷却空气中去除热量，而是一个热量转换的过程。

采用直接蒸发冷却空调处理空气不同于传统的空调处理过程，空气的处理过程是等焓冷却过程。

被处理空气经过等焓冷却后，温度降低，湿度增加，显热量与潜热量正负相抵，全热量为零，因此，采用直接蒸发冷却空调处理空气只能提供显热冷量，不能提供全热冷量。

直接蒸发冷却空调制冷量的确定的确定不能采用传统的空调确定方式，只能采用显热冷量来确定。

3.1蒸发式冷气机在户外应用时制冷量的确定

方法一：

直接蒸发空调处理空气提供的显热冷量为：

Q1=qmη（1.01+1.84dwx）（twx-ts） 

（2）

式中：

Q1为直接蒸发空调的空气提供的显热量（W）；

qm为风量（m3/s）；

η 

为蒸发冷却效率（%）；

dwx为进口空气含湿量（g/kg）；

twx为进口空气干球温度（℃）；

ts 

为进口空气湿球温度（℃）；

代入测试数据：

经计算直接蒸发空调的空气提供的显热量Q1为0.134kW。

方法二：

直接蒸发冷却空调的制冷量常规确定方法净显热冷量也可采用常规方法进行确定。

测出进入空气的干湿球温度，利用毕托管、风速仪、流量喷嘴等测出被处理的空气流量，根据已测出的被处理空气的干湿球温度，在焓湿图上查得空气比容。

t1为入口空气的干球温度（℃）；

t2为被处理后空气的干球温度（℃）；

1.117为空气的比热（kJ/（kg·

℃））；

查焓湿图可得被处理后空气的比容为0.91m3/kg，代入数据可得净显热量为0.17kW。

对蒸发式冷气机的空气处理过程理论上是等焓冷却过程，因此其制冷量的计算中方法一是根据显热量与潜热量正负相抵，全热量为零推导得出的，而方法二是一种常规的制冷量的确定方法，测出进入空气的干湿球温度，利用毕托管、风速仪、流量喷嘴等测出被处理的空气流量，根据已测出的被处理空气的干湿球温度，在焓湿图上查得空气比容，再代入公式（3）得出。

方法一是完全从直接蒸发冷却等焓降温的理论推导得出，因此结果较为准确；

而方法二由于没有扣除显热重新获得量的必要性，因此产生误差的机会显而易见。

4 

结 

论

蒸发式冷气机在户外应用时的蒸发冷却效率、降温幅度以及蒸发式冷气机的制冷量等参数的确定对蒸发式冷气机在户外的应用具有很重要的意义。

通过对蒸发式冷气机在岗亭的实际测试，我们可以得到蒸发式冷气机在户外应用时的蒸发冷却效率在65%～90%之间，平均蒸发冷却效率为70%，平均降温幅度为8.7℃。

蒸发式冷气机在户外应用时其制冷量在0.134～0.17kW之间。

大多数情况下，蒸发式冷气机用于室内的降温，直接蒸发冷却空调在室内的应用也已经有较多的研究，而其在户外环境中应用的研究还比较少，在实际测试中发现蒸发式冷气机在户外应用时，太阳辐射对水温有一定的影响从而对影响蒸发式冷气机的耗水量，这些蒸发式冷气机在户外应用时会出现的实际问题是我们接下来的研究方向。

参考文献

[1]何建坤，刘滨，陈迎,等.气候变化国家评估报告（Ⅲ）:

中国应对气候变化对策的综合评价[J].气候变化研究进展，2006（4）:

147–153,209.

[2]王绍武，葛全胜，王芳，闻新宇，黄建斌.全球气候变暖争议中的核心问题[J].地球科学进展，2010,06:

656–665.

[3]孙哲，黄翔，范坤，卫晨.蒸发式冷气机在西安地区的几种应用[J].发电与空调，2012,06:

88–91+62.

[4]黄翔，夏青，孙铁柱.蒸发冷却空调技术分类及术语探讨[J].暖通空调，2012,（42）:

52–56.

[5]钱炜.城市户外热环境舒适性研究[D].重庆大学,2003.

[6]田元媛，许为全.热湿环境下人体热反应的实验研究[J].暖通空调，2003,33（4）:

27–30.

[7]KittasC.Greenhouseevaporativecooling:

measurementanddataanalysis[J].TransactionsoftheASAE,2001,44（3）:

683–689．

[8]黄翔.蒸发冷却空调理论与应用[M].北京：