蒸發(fā)式冷卻設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)

蒸發(fā)冷卻設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)PAGEPAGE130EMNRD-ECMD蒸發(fā)冷卻設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)美國新墨西哥州學(xué)校及商用作者及主要研究者：NRGEngineeringJ.D.Palmer，P.E.,C.E.M.承包管理者：新墨西哥州EMNRD-ECMD部門負(fù)責(zé)人HaroldTrujllloP.E.,資助單位：美國能源部及新墨西哥州EMNRD-ECMDWWW.EMNRD.STATE.NM.US/2002年12月前言該學(xué)校及商用蒸發(fā)冷卻設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)是為新墨西哥EMNRD-ECMD部門準(zhǔn)備的，該部門的目標(biāo)是節(jié)約能源，在建設(shè)一個(gè)舒適的學(xué)校同時(shí)，縮減福利教育的支出。設(shè)計(jì)該手冊(cè)是為了向新墨西哥的廣大業(yè)主、校園管理者、他們的員工和設(shè)備維護(hù)負(fù)責(zé)人普及蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)正確應(yīng)用、控制和維護(hù)的知識(shí)，以及該系統(tǒng)預(yù)期的舒適度，并培養(yǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的自信心，以手冊(cè)為工具，列舉或設(shè)計(jì)出成功有效的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。該手冊(cè)也為非專業(yè)人士提供了蒸發(fā)冷卻原理及設(shè)備的概述，專業(yè)術(shù)語用上標(biāo)注明，并在術(shù)語匯編中作了定義?；仡櫾撌謨?cè)，其建議的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，將有助于增強(qiáng)蒸發(fā)冷卻設(shè)備的操作性、舒適度、可靠性及適用性，美化外觀，延長其使用壽命。目錄TOC\o"1-3"\u前言 1概述 4介紹 6蒸發(fā)冷卻原理 6冷卻系統(tǒng)的分類 7水電支出 8自然資源 9新墨西哥的優(yōu)勢 10第一部分蒸發(fā)冷卻設(shè)計(jì) 11§1.1系統(tǒng)類型 11§1.1.1背景 11§1.1.2直接蒸發(fā)冷卻器(EAC) 14§1.1.3間接蒸發(fā)冷卻器（IEAC） 16§1.1.4組合系統(tǒng) 21§1.2冷卻塔/IEAC“免費(fèi)冷卻” 22§1.3經(jīng)濟(jì)化供水裝置 23§1.4冷凝器預(yù)制冷 23§1.5制冷劑移動(dòng)IEAC 24§1.6蒸發(fā)媒介的類型 24§1.7焓濕圖 27§1.8環(huán)境的注意事項(xiàng) 34§1.9EAC的耗水量 35§1.10系統(tǒng)故障及解決方法 38§1.11應(yīng)用 38§1.11.1舒適制冷 38§1.11.2住宅應(yīng)用 39§1.11.3學(xué)校應(yīng)用 39§1.11.4商業(yè)建筑應(yīng)用 42§1.11.5工藝?yán)鋮s 42§1.11.6加濕系統(tǒng) 43§1.12性能及能耗 43§1.13空氣的蒸發(fā)冷卻 44§1.14制冷劑制冷 45§1.15EAC與制冷劑制冷設(shè)備的混合 46§1.16耗水量 46§1.17舒適度與能源消耗的對(duì)照 51§1.18蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的試運(yùn)行 52§1.19制定EAC系統(tǒng)規(guī)模 54§1.19.1典型的EAC系統(tǒng)規(guī)模制定 54§1.19.2干濕球溫差 55§1.19.3過簾風(fēng)速 56§1.19.4EAC規(guī)模制定標(biāo)準(zhǔn) 57§1.20廠商產(chǎn)品目錄 59§1.20.1系統(tǒng)控制器 61§1.20.2EAC恒溫控制器 63§1.20.3排風(fēng)閥 63§1.20.4風(fēng)機(jī)風(fēng)速與泵的控制旋鈕 63§1.21固體沉淀物的控制 64§1.21.1固體沉淀物的控制方法 66§1.22生物生長控制 68§1.23空氣質(zhì)量 69§1.23.1室內(nèi)外空氣質(zhì)量 69§1.24ASHRAE舒適窗口 73§1.24.1舒適度問題 73§1.24.2標(biāo)準(zhǔn) 73§1.24.3校正的EAC舒適標(biāo)準(zhǔn) 74§1.24.4真實(shí)的舒適度 74§1.25排氣閥的重要性 76§1.26新風(fēng)要求 78§1.27濕度控制 79§1.28軍團(tuán)桿菌、霉菌及腐蝕控制的注意事項(xiàng) 80§1.29送風(fēng)分配 81§1.30熱損失 82§1.31管道隔熱 83§1.32季節(jié)性風(fēng)閥 83§1.33EAC管道和空氣擴(kuò)散器 85§1.34靜壓和其他注意事項(xiàng) 87§1.35經(jīng)濟(jì)性 88§1.35.1生命周期成本分析 88§1.35.2舒適度與成本的對(duì)照 90§1.35.3營運(yùn)費(fèi)用 91§1.35.4維護(hù)事項(xiàng) 91§1.36可靠性 93§1.36.1天氣的相關(guān)問題 93§1.36.2與制冷劑制冷的比較 94§1.37系統(tǒng)更換注意事項(xiàng) 94§1.38腐蝕控制 95§1.39EAC部件的實(shí)用性 96第二部分維護(hù)和操作 97§2.1夏季啟動(dòng) 98§2.2清潔集水池和布水系統(tǒng) 102§2.3冬季關(guān)機(jī) 103§2.4控制系統(tǒng) 105§2.5定期維護(hù)要求 106§2.6最佳狀態(tài)的EAC性能調(diào)整 107§2.7風(fēng)量分配系統(tǒng) 109§2.8疑難解答 112術(shù)語匯編 116英制-公制單位轉(zhuǎn)換系數(shù) 124索引 127附注 127概述建筑施工中，用電無處不在，最常用的就是照明和空調(diào)。如果在設(shè)計(jì)、維護(hù)及使用設(shè)備過程中采取節(jié)能方案，那么建筑能源的消耗量及污染將減少，水電支出也會(huì)減少。在建筑的使用年限里，供暖供冷設(shè)備的能源消耗費(fèi)用要比安裝費(fèi)用高出好幾倍。設(shè)計(jì)方案在說明一棟建筑的終身能源消耗量時(shí)，必須考慮個(gè)別系統(tǒng)的運(yùn)行成本，這一點(diǎn)也很重要。圖一中的餅圖反映了在新墨西哥州一所常規(guī)學(xué)校里用電情況的典型百分比，并對(duì)比了采用剛性介質(zhì)的直接蒸發(fā)冷卻器和能源效率比為10的獨(dú)立屋頂制冷劑制冷機(jī)組的年度用電對(duì)比圖?？照{(diào)用電量為冷卻部分（EAC的集水池水泵；A/C制冷劑制冷機(jī)組的壓縮機(jī)和冷凝器）與風(fēng)機(jī)部分用電量的總和。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的制冷費(fèi)用為總費(fèi)用的27%，而獨(dú)立制冷劑制冷機(jī)組卻為33%。在新墨西哥州，人們通常認(rèn)為采用蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的好處僅是節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，和運(yùn)行費(fèi)用一樣，水電預(yù)算也是很重要的考量因素。不過，還有其他有力的理由證明采用蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)實(shí)屬明智之舉，包括：》剛性介質(zhì)蒸發(fā)冷卻器大大提高了新風(fēng)的過濾質(zhì)量，清新室內(nèi)空氣，提高生產(chǎn)效率。從空氣中除去的固體顆粒的大小及數(shù)量要大于普通濾塵器，我們把它比作高效微?？諝膺^濾器。它還減少了常規(guī)空氣過濾的耗費(fèi)?！吩摦a(chǎn)品維護(hù)簡單，安全性高，可靠性強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)部件僅有送風(fēng)機(jī)與水循環(huán)泵，零部件的更換容易掌握，無需高度熟練的維護(hù)人員來完成?！沸滦驼舭l(fā)冷卻器的多樣性包括：新的材質(zhì)、新的控制器、新的施工方法。這些性質(zhì)將提高產(chǎn)品的效率，減少耗水量，而且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的老式濕簾冷卻器來說，能提供更加有益的降溫效果。這種高效冷卻器壽命長，濾塵佳，可選擇間接蒸發(fā)冷卻方式，即不增加室內(nèi)濕度也可制冷。還有一些是蒸發(fā)式與制冷劑制冷組合的制冷系統(tǒng)，它運(yùn)用微處理器控制器，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，使得系統(tǒng)無論在何種氣候下，都保持良好的舒適度。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)遵循自然規(guī)律，就算在炎熱或干燥的氣候條件下，合理設(shè)計(jì)及維護(hù)的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)也能很好地制冷，就像你扔出去一塊石頭，它總能掉在地上一樣，毫無懸念。該蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)講述了系統(tǒng)相對(duì)于其他普通制冷方法的優(yōu)勢，這是一本指南，讀者可咨詢?cè)O(shè)計(jì)問題、經(jīng)濟(jì)性能、效率因素、歷史案例及操作維護(hù)信息。隨附的O&M部分及行業(yè)指導(dǎo)是為了幫助維護(hù)人員維持系統(tǒng)的蒸發(fā)效率、舒適度和經(jīng)濟(jì)性。介紹蒸發(fā)冷卻原理蒸發(fā)是指物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，當(dāng)物體表層的水分蒸發(fā)，其表面溫度下降，因?yàn)檎舭l(fā)需要吸熱。夏天的風(fēng)讓我們感覺涼爽，是應(yīng)為空氣流動(dòng)加快了汗液的蒸發(fā)。蒸發(fā)所需的熱量從我們?nèi)梭w散發(fā)，所以感到?jīng)隹臁．?dāng)空氣流經(jīng)水面，會(huì)引起一部分水的蒸發(fā)，導(dǎo)致空氣溫度下降，濕度上升。水氣接觸面積越大，蒸發(fā)越多，降溫更明顯，濕度增幅也加大。吸熱是蒸發(fā)的前提，我們用英國熱量單位BTU來衡量熱量的大小。一加侖的水蒸發(fā)需要至少8700BTU的熱量。在蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中，熱量來自新風(fēng)，在水分蒸發(fā)的同時(shí)降低空氣溫度。這種簡單卻行之有效的自然規(guī)律早在古埃及和波斯帝國時(shí)代就已被人類注意，并用在納涼舒適系統(tǒng)中。舉兩個(gè)比較有名的例子：古埃及曾有位建筑師HassanFathy，他的作品里運(yùn)用到一個(gè)多孔砂鍋，里面裝滿深井水，一個(gè)開口對(duì)著室外進(jìn)風(fēng)方向，另一個(gè)接近室內(nèi)地板高度。在波斯土著人的花園里也有這種策略的體現(xiàn)，他們用噴泉來取得降溫效果。冷卻系統(tǒng)的分類蒸發(fā)冷卻器分為兩種基本類型。在新墨西哥州，人們比較熟悉的是直接蒸發(fā)冷卻器，它也普遍適用于住宅制冷。隨著蒸發(fā)冷卻工業(yè)的不斷發(fā)展，冷卻介質(zhì)的冷卻效果及制冷效率穩(wěn)步上升。所有直接蒸發(fā)冷卻器都采用100%室外新風(fēng)。僅有送風(fēng)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)及小型集水池的水泵需要耗電。另一種是間接蒸發(fā)冷卻器，為什么是間接呢，因?yàn)樵撛O(shè)備將濕冷空氣與室內(nèi)空氣隔離，然后通過熱交換器來達(dá)到制冷效果。這種間接蒸發(fā)冷卻器可與直接蒸發(fā)冷卻器以及制冷劑制冷機(jī)組相組合。它的耗電部分為送風(fēng)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、集水池水泵及用于熱交換器空氣流通的較小的輔助風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)。蒸發(fā)冷卻與制冷劑制冷組合的系統(tǒng)初次成本大，但是節(jié)能效果、冷卻效果都更好。此外，這種備用系統(tǒng)增強(qiáng)了可靠性。蒸發(fā)冷卻組合式機(jī)組一般是一套完整的空調(diào)系統(tǒng)，包括間接蒸發(fā)冷卻器、過濾系統(tǒng)、用于回收冬季暖風(fēng)中熱量的節(jié)能熱交換器、用于去濕的干燥階段、用于節(jié)能并增加舒適度的電子控制器以及多種加熱程序包。蒸汽壓縮循環(huán)是利用制冷劑壓縮再蒸發(fā)的交替過程來達(dá)到制冷效果的，類似的冷氣調(diào)節(jié)器的耗電部分為：送風(fēng)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、冷凝器風(fēng)機(jī)、制冷壓縮機(jī)及控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在潮濕的季節(jié)里也能為用戶提供較好的調(diào)節(jié)效果，但不是100%的舒適。不同于蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的地方是，制冷劑制冷設(shè)備能去除空氣中的水分，但是該除濕過程會(huì)降低設(shè)備制冷的能力。不同于直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備的地方是，制冷劑制冷設(shè)備的重要特點(diǎn)是至少循環(huán)冷卻80%的室內(nèi)空氣，這就有一個(gè)空氣質(zhì)量的擔(dān)憂了，室內(nèi)人體呼吸，細(xì)菌傳播，裝潢材料的處理工藝及氣體釋放等都是值得注意的地方。水電支出學(xué)校運(yùn)轉(zhuǎn)通常按預(yù)算進(jìn)行，但是為了營造一個(gè)舒適的高質(zhì)量的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以不理會(huì)那些條條框框。運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用一般有三個(gè)部分：總水電支出、教學(xué)材料支出和體育運(yùn)動(dòng)支出。其中，公共設(shè)施支出是隨氣候條件變化最大的，同時(shí)，也是最易于控制的一項(xiàng)。很多學(xué)校和商業(yè)建筑中已成功采取了節(jié)能方案，例如采用蒸發(fā)式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、更換節(jié)能燈，或是承包給節(jié)能公司。節(jié)能公司會(huì)在現(xiàn)有的預(yù)算條件下呈現(xiàn)一套完整的節(jié)能實(shí)施計(jì)劃，在新墨西哥州，有29個(gè)校區(qū)坦承采用節(jié)能公司提出的方案后，用電量減少。至少一所學(xué)校報(bào)道說，當(dāng)他們用制冷劑制冷系統(tǒng)替換蒸發(fā)式冷卻系統(tǒng)后，用電量加倍。新墨西哥州EMNRD-ECMD部門把學(xué)校分為大、中、小三種規(guī)模，并對(duì)其進(jìn)行同一項(xiàng)調(diào)查，總結(jié)了公共設(shè)施平均在每個(gè)學(xué)生身上的費(fèi)用，附錄B里有調(diào)查結(jié)果的對(duì)照?qǐng)D表。我們要注意的是，三項(xiàng)常規(guī)支出中，公共設(shè)施支出最高；學(xué)校規(guī)模越小，其人均公共設(shè)施支出越高。還需值得警惕的是，較少注意節(jié)能的學(xué)校，其人均公共設(shè)施支出是人均教育材料支出的4倍，也是人均體育運(yùn)動(dòng)支出的2.7倍。消息還稱，1999所公立學(xué)校的電費(fèi)賬單總額竟是天然氣、液化氣賬單的4倍。如果每所學(xué)校能從自身做起，節(jié)約能源，就能把節(jié)省下來的資金用于購買教育材料，相應(yīng)的課稅負(fù)擔(dān)也沒那么重了。一家西南部的公用事業(yè)公司研究了蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)以及制冷劑制冷系統(tǒng)的壽命周期成本，他們報(bào)道說：以30年為周期，安裝及運(yùn)行一臺(tái)民用蒸發(fā)冷卻器的所有成本在21000到25500美元之間，而同樣的生命周期及制冷要求下，擁有一臺(tái)制冷劑制冷器的花費(fèi)竟在33000到34500美元之間。以上分析表明，在這種氣候條件下，不管制冷劑制冷器相比蒸發(fā)冷卻器是多么先進(jìn)，它都不應(yīng)是消費(fèi)者的首選。自然資源新墨西哥州為典型的干燥低濕區(qū)域，這是一個(gè)寶貴的自然條件，意味著大部分地區(qū)的學(xué)校及商業(yè)建筑可成功運(yùn)用蒸發(fā)效果來制冷。而且，一年中最潮濕的時(shí)段中，很多學(xué)校剛好不開課，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)顯得尤為適合。正常上課時(shí)間里，室內(nèi)呈現(xiàn)的相對(duì)低濕的環(huán)境減少了學(xué)校的制冷花費(fèi)。這一點(diǎn)在于制冷劑制冷系統(tǒng)比較時(shí)更加突出。新墨西哥州有獨(dú)特的炎熱干燥的氣候，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用駚碚f，是用以減少耗電量及用電高峰值的自然資源。不同于可提取燃油、沃土及魅力觀光等其他自然資源，氣候環(huán)境易于利用蒸發(fā)冷卻制冷代替昂貴的制冷劑制冷，且具有可持續(xù)性。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)節(jié)省了用戶開支，但合理運(yùn)用自然資源，意義更加重大，新墨西哥的優(yōu)勢》蒸發(fā)冷卻器采用一臺(tái)送風(fēng)風(fēng)機(jī)及一臺(tái)集水池分馬力泵，而不是一個(gè)高耗能的制冷壓縮機(jī)，所以用電量僅為制冷劑制冷器的1/5到1/2，節(jié)省下來的資金可用于學(xué)校其他必要項(xiàng)目上，或用于支付稅費(fèi)，同時(shí)，為本地區(qū)能源獨(dú)立做出貢獻(xiàn)?！氛舭l(fā)冷卻系統(tǒng)比制冷劑制冷系統(tǒng)維護(hù)簡單。制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器都是在高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的，這需要專業(yè)的檢修工具及具有關(guān)資質(zhì)的維修人員。而蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)無需簽訂收費(fèi)高且有時(shí)難以達(dá)成的專業(yè)維修合同，就能把系統(tǒng)維持在最佳冷卻效果，環(huán)境溫度始終如一，穩(wěn)定性強(qiáng)。舒適的環(huán)境溫度有助于學(xué)生或雇員做出更好地表現(xiàn)?！氛舭l(fā)冷卻系統(tǒng)的生命周期成本比制冷劑制冷系統(tǒng)的成本低，該成本主要包括了：初次成本、水、能源、資本的時(shí)間價(jià)值以及維修管理費(fèi)用?！氛舭l(fā)冷卻設(shè)備的發(fā)電裝置比較省水。夏季的新墨西哥州，使用蒸發(fā)冷卻塔的燃煤型發(fā)電裝置每制造一度電需消耗0.95加侖的水，不包括用于開采、加工、傳送燃煤過程中的用水量。表3中列出了蒸發(fā)冷卻器每消耗1加侖水所制造的冷氣量，大約為0.6TON。》跟大部分2000年前的商業(yè)制冷劑不同，蒸發(fā)冷卻器不直接使用任何對(duì)地球臭氧層有害的化學(xué)物質(zhì)。為了減少對(duì)環(huán)境的危害，那些制冷劑的使用都在一定的管制之下。蒸發(fā)冷卻器不在高壓下運(yùn)行，也不需要任何昂貴的控制物品來維持運(yùn)轉(zhuǎn)。》使用蒸發(fā)冷卻器的建筑比使用制冷劑制冷的建筑耗能少（0.5~5kwVS3~10kw），電線及其他電路元件上的花費(fèi)也更少?！饭?jié)能型蒸發(fā)冷卻器減少了發(fā)電部分CO2及其他氣體的排放，并緩解了夏季經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的制冷用電高峰時(shí)的電量需求。很多公用事業(yè)公司正在努力推廣蒸發(fā)冷卻器，以降低新一代設(shè)備的要求。》據(jù)估計(jì)，美國在使用的400萬臺(tái)蒸發(fā)冷卻機(jī)組每年節(jié)約的能源相當(dāng)于1200萬桶石油，減少的CO2氣體的排放量為54億磅，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)家庭VAC系統(tǒng)（蒸汽壓縮再蒸發(fā)及制冷劑制冷）約2400萬磅制冷劑的使用。》蒸發(fā)冷卻器采用100%室外新風(fēng)取代循環(huán)室內(nèi)空氣，改善了室內(nèi)空氣的質(zhì)量。室外空氣及濕氣通過蒸發(fā)冷卻器與室內(nèi)空氣混合，提高了舒適度，帶出了室內(nèi)集中的污染物質(zhì)，也減少了對(duì)微電子有害的靜電現(xiàn)象的發(fā)生率。第一部分蒸發(fā)冷卻設(shè)計(jì)§1.1系統(tǒng)類型§1.1.1背景美國新西哥州學(xué)校及商業(yè)建筑中的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)一般有兩種類型，直接型和間接型，這兩種類型可獨(dú)立使用，也可組合使用。蒸發(fā)冷卻器的性能由氣候決定，它不像制冷劑制冷器一樣有固定的效率因素或能源效率比。后者的性能也與氣候有關(guān)，但是它有自身的標(biāo)準(zhǔn)測試條件。直接蒸發(fā)冷卻器還沒有這樣的能源效率比標(biāo)準(zhǔn)測試，不過倒是有個(gè)術(shù)語為“飽和效率”（可用來預(yù)測蒸發(fā)冷卻器的效率），該術(shù)語在后面系統(tǒng)的尺寸部分講述得更完整。有多種不同媒質(zhì)的蒸發(fā)冷卻器測試過該值，知道了飽和效率，在加上環(huán)境溫度測量值，我們才有可能決定系統(tǒng)的排出溫度。熱量是水蒸發(fā)的必不可少的條件，我們用英國熱量單位Btu來衡量其大小。蒸發(fā)1加侖的水至少需要熱量8700Btu，只要是與水接觸的熱量，都會(huì)被吸收用來完成蒸發(fā)過程。熱源可能是一條熱烘烘的人行道，一棵樹木，人的身體，空氣本身或蒸發(fā)冷卻器上的濕簾，而這里，是空氣。水溫高低對(duì)冷卻效果影響不大，如果把1加侖50華氏度的水灑在一條90華氏度的人行道上，空氣散熱9000Btu，而如果是90華氏度的水，則散熱8700Btu，只有3%的區(qū)別。以下數(shù)據(jù)證明散熱多少取決于每小時(shí)的用水量。2加侖水散熱17400Btu等效制冷量每小時(shí)1.5TON3加侖水散熱26100Btu等效制冷量每小時(shí)2.2TON4加侖水散熱34800Btu等效制冷量每小時(shí)2.9TON5加侖水散熱43500Btu等效制冷量每小時(shí)3.6TON（1TON=12000Btu）直接蒸發(fā)冷卻器的風(fēng)機(jī)使新風(fēng)穿過濕簾，與水分接觸達(dá)到蒸發(fā)冷卻的效果，該過程利用水分蒸發(fā)需要吸收熱量來降低空氣的干球溫度。間接蒸發(fā)冷卻器添加了一個(gè)熱交換器，將已經(jīng)過蒸發(fā)過程的濕冷空氣（或水）與室內(nèi)干空氣相隔離。兩種類型的最大區(qū)別在于直接蒸發(fā)冷卻器采用的是100%室外新風(fēng)，它是假設(shè)室外空氣的污染物質(zhì)含量低于室內(nèi)空氣（詳見后面的空氣質(zhì)量部分）。但是如果室外空氣的引入口靠近或處在室外空氣污染源的下風(fēng)向，該假設(shè)就有問題了。直接蒸發(fā)冷卻器中，空氣經(jīng)過冷卻，進(jìn)入空氣調(diào)節(jié)房間，再排出室外以防止室內(nèi)濕度累積；而間接蒸發(fā)冷卻器處理的空氣相對(duì)干燥，可通過熱交換器循環(huán)利用。除獨(dú)立的直接型和間接型外，還有一些兩者的變形或組合，它們使得系統(tǒng)的冷卻效率更高，可靠性更強(qiáng)，有些還添加了冬季復(fù)暖流程或?yàn)樘厥庥猛径鴾?zhǔn)備的除濕裝置，在后面的圖表里有介紹。該手冊(cè)是專門為學(xué)校或商業(yè)建筑蒸發(fā)冷卻設(shè)計(jì)使用的，除此之外，蒸發(fā)冷卻技術(shù)還可用在很多場合，例如：》發(fā)電機(jī)蒸發(fā)冷卻塔》加工冷卻水》渦輪引擎進(jìn)氣冷卻》自動(dòng)汽車內(nèi)部制冷》太陽能蒸發(fā)冷卻器》表面局部冷卻》電子產(chǎn)品或光纖設(shè)備的冷卻》溫室、洗衣房或生產(chǎn)車間的制冷》畜舍制冷選用蒸發(fā)冷卻器的另一個(gè)好處是設(shè)備帶有三個(gè)閥門，可用來調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口新風(fēng)氣流，回風(fēng)氣流以及排風(fēng)氣流。這對(duì)于冷氣需求不高的情況是個(gè)優(yōu)勢，因?yàn)槭彝鈿鉁匾呀?jīng)足夠滿足所需的舒適度，而不用額外制冷。閥門加室外氣溫監(jiān)控被當(dāng)成一個(gè)整體，叫做室外空氣節(jié)約裝置。該裝置在蒸發(fā)冷卻器和制冷劑制冷器上都可以使用，但是基于維護(hù)及費(fèi)用問題，制冷劑制冷器往往不采用。最重要的還是設(shè)備的節(jié)約性。美國能源部出臺(tái)了一部名為《炎熱干燥氣候下學(xué)校高效能設(shè)備的設(shè)計(jì)指導(dǎo)準(zhǔn)則》的文件，包括對(duì)大部分校用耗水耗能設(shè)備的高效能指導(dǎo)意見，可以從網(wǎng)站免費(fèi)下載。在制冷系統(tǒng)那一章陳述道：制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要符合干燥炎熱的氣候，符合學(xué)校負(fù)載，避免保守設(shè)計(jì)。炎熱干燥的氣候條件下，考慮使用直接或間接蒸發(fā)冷卻器，因?yàn)檫@樣可以減少對(duì)機(jī)械制冷的需求。必須對(duì)系統(tǒng)的妥善維護(hù)要求進(jìn)行評(píng)估?！?.1.2直接蒸發(fā)冷卻器(EAC)楊木纖維濕簾冷卻器，也叫濕墊冷卻器，是一種典型EAC，與阿爾伯克基公立學(xué)校一樣，幾乎90%以上的新墨西哥州民居及學(xué)校采用此系統(tǒng)。一位阿爾伯克基公立學(xué)校的工程師曾表示：楊木纖維濕簾冷卻器的平均壽命是10到15年，如果定期好好維護(hù)的話，可能會(huì)延長到15到25年。我們參考圖3及圖4中的標(biāo)準(zhǔn)范例，它包含了機(jī)殼和框架（由金屬、塑料或玻璃纖維構(gòu)成）、送風(fēng)風(fēng)機(jī)、集水池、水循環(huán)泵、布水器、電子連接器及一塊濕簾。濕簾材質(zhì)可以是楊木刨花、紙或塑料，水從其表面蒸發(fā)。廠商說明此種類濕簾的蒸發(fā)效率為65%到78%。EAC中，水由分馬力泵引到高于濕簾處，然后在重力作用及毛細(xì)作用下，蒸發(fā)介質(zhì)整個(gè)地被濕潤。EAC的優(yōu)點(diǎn)是：生命周期成本低、室內(nèi)空氣質(zhì)量好、用電高峰耗電量少以及控制維護(hù)簡單。缺點(diǎn)是：楊木介質(zhì)的濕簾冷卻器相對(duì)使用壽命短（1到3年，取決于介質(zhì)類型和保養(yǎng)情況），需要定期維護(hù)，并且在潮濕氣候下，冷卻效果要打折扣。不同設(shè)備結(jié)構(gòu)下，濕簾介質(zhì)不同，但在新墨西哥州，人們普遍使用的一種剛性介質(zhì)，在交易中，我們叫它Munter或Cel-Dek。剛性介質(zhì)往往比楊木纖維介質(zhì)蒸發(fā)效果好，因?yàn)樵趩挝惑w積下，剛性介質(zhì)的表面積更大，通常1立方尺體積下的表面積為123平方尺。另外，由于材質(zhì)較硬，所以不會(huì)發(fā)生松弛下垂而影響冷卻效果的情況。材質(zhì)厚度為2到24英寸不等，其中學(xué)校及商業(yè)建筑冷卻系統(tǒng)中用得較多的是12英寸的。在”蒸發(fā)介質(zhì)”部分講到，廠商把剛性介質(zhì)的蒸發(fā)效率分為75%到95%的各種等級(jí)，蒸發(fā)效果由介質(zhì)厚度和過簾風(fēng)速?zèng)Q定。剛性介質(zhì)可清洗，在定期妥善的保養(yǎng)下可使用7到10年。與大部分供暖系統(tǒng)及制冷劑制冷系統(tǒng)不同，EAC不具備回風(fēng)階段，所有氣體都要排出室外。這一點(diǎn)很關(guān)鍵，在“排氣閥的重要性”那部分作了進(jìn)一步闡述。圖3.直接蒸發(fā)冷卻器示意圖圖4.標(biāo)準(zhǔn)的楊木纖維濕簾冷卻器示意圖§1.1.3間接蒸發(fā)冷卻器（IEAC）IEAC已投入使用20余年，近年來，由于其先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)使得設(shè)備成本降低，性能提高，得到了社會(huì)的廣大認(rèn)可。IEAC采用熱交換器，而不向進(jìn)風(fēng)添加水分（被稱為感應(yīng)制冷）。IEAC有四種類型，和EAC一樣，這四種類型包括同一種蒸發(fā)冷卻過程，即絕熱制冷過程。被廣泛應(yīng)用的主要幾種IEAC類型為：》空氣-空氣熱交換器IEAC》IEAC與制冷劑制冷器組合使用》冷卻塔/IEAC“免費(fèi)冷卻”》制冷劑遷移IEAC廠商把單獨(dú)的IEAC效率定為60%到78%不等，由設(shè)備結(jié)構(gòu)及通過熱交換器的風(fēng)速大小決定（見圖5.IEAC性能曲線圖）。左邊的四條曲線表示不同V/P（V/P指蒸發(fā)空氣與一次送風(fēng)體積比，或排出空氣與送風(fēng)體積比）條件下的效率變化圖。IEAC可與EAC或制冷劑制冷器組合使用，也可作為一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)使用。當(dāng)它與EAC組合時(shí)，其效率是疊加的?！皹?biāo)準(zhǔn)的IEAC/EAC系統(tǒng)的額定效率為120%到130%”。必須要指出的是IEAC不對(duì)進(jìn)風(fēng)添加水分，也不增加室內(nèi)濕度；它采用室內(nèi)回風(fēng)的方式。室內(nèi)回風(fēng)對(duì)IEAC來說至關(guān)重要，炎熱的夏季，EAC采用的室外新風(fēng)的干球溫度大概是90到110F，而IEAC采用的室內(nèi)回風(fēng)的干球溫度在75到85F之間。室內(nèi)外空氣的溫度差異使得IEAC在耗能較少的情況下就能維持室內(nèi)舒適感。圖5.IEAC性能曲線圖如圖6所示，剛性介質(zhì)EAC的前段為IEAC，由主送風(fēng)風(fēng)機(jī)送入空氣調(diào)節(jié)室的為一次進(jìn)風(fēng)。IEAC的熱交換器在塑料或金屬制的板片中加熱（或冷卻）氣體，防止兩種氣流混合。小型風(fēng)機(jī)將較濕的空氣帶到熱交換器的另外一邊。這種空氣-空氣熱交換器（在供暖季節(jié)，有些也能回收排風(fēng)中的能量）將一次進(jìn)風(fēng)的熱量傳送給經(jīng)蒸發(fā)冷卻了的二次風(fēng)，圖7展示了IEAC與EAC組合系統(tǒng)的剖面圖，這種組合系統(tǒng)的維護(hù)要求類似于EAC（詳見維護(hù)說明部分）。圖6.IEAC系統(tǒng)示意圖圖7.空氣-空氣熱交換器IEAC/EAC結(jié)合系統(tǒng)剖面圖改編自Sepc-Air.inc下面的表1出自廠商手冊(cè)，可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，用來估量EAC、IEAC或EAC/IEAC系統(tǒng)的出風(fēng)溫度。出風(fēng)溫度表EAT進(jìn)風(fēng)溫度；DB干球溫度，單位為F；WB濕球溫度，單位為F；D直接蒸發(fā)冷卻；I間接蒸發(fā)冷卻；I/D直接/間接蒸發(fā)冷卻組合；該出風(fēng)溫度表的條件是：IEAC效率為75%，EAC效率為90%；沒有完全對(duì)二次風(fēng)進(jìn)行能量回收。前面講過，IEAC系統(tǒng)不管是在制冷季節(jié)，還是在供暖季節(jié)，都可以從排風(fēng)中回收能量。此附加優(yōu)勢使得IEAC系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)考慮上更博人眼球。圖8所示，是廠商宣布的關(guān)于能量回收的效率圖，它隨空氣流量、空氣流速變化而變化。圖8.熱回收性能曲線圖§1.1.4組合系統(tǒng)廠商一般會(huì)將EAC和IEAC的結(jié)構(gòu)部件捆綁打包在同一套制冷機(jī)組里，組合機(jī)組的優(yōu)勢在于新風(fēng)溫度低、可靠性高、舒適時(shí)間更長。另外，由于組合機(jī)組輸送的是較冷空氣，所需的管道少，所以管道系統(tǒng)的初次成本較低。IEAC通常在EAC前段，在不加濕的情況下對(duì)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行冷卻，這樣安排是鑒于兩套系統(tǒng)有著類似的保養(yǎng)計(jì)劃及維護(hù)要求。系統(tǒng)對(duì)EAC比對(duì)IEAC有更多的制冷需求，原因是熱交換器在工作中存在耗損。IEAC還可以與制冷劑制冷器組合，因?yàn)閮商紫到y(tǒng)都無需對(duì)空氣加濕。對(duì)于同樣體積的空氣，IEAC的制冷成本比制冷劑制冷低。室內(nèi)回風(fēng)可通過熱交換器或冷卻旋管進(jìn)行循環(huán)，也可將IEAC設(shè)計(jì)成只預(yù)冷室外新風(fēng)，如圖9所示。春秋季節(jié)或是夏季清晨，可不啟動(dòng)制冷壓縮機(jī)，全憑IEAC就能滿足系統(tǒng)所需的冷負(fù)荷。圖9.蒸發(fā)制冷與制冷劑制冷的組合系統(tǒng)示意圖§1.2冷卻塔/IEAC“免費(fèi)冷卻”這是IEAC的一種變形，又叫做經(jīng)濟(jì)化供水裝置，它是將IEAC與一個(gè)帶有蒸發(fā)冷卻塔的冷凍機(jī)相結(jié)合。當(dāng)濕球溫度偏低，蒸發(fā)冷卻塔開始工作，冷凍機(jī)（制冷耗費(fèi)大）關(guān)閉；IEAC運(yùn)用空氣-水冷卻旋管進(jìn)行制冷，這有點(diǎn)類似于某些制冷劑-冷凍水制冷系統(tǒng)（見圖10和圖11）。通過冷卻旋管流通的IEAC冷卻水，再經(jīng)冷卻塔噴淋水冷卻（建冷卻塔是出于經(jīng)濟(jì)考慮），集水池中的冷水由泵送到過濾器或熱交換器，使得室內(nèi)空氣流通，避免氣流停滯。蒸發(fā)冷卻塔集水池中經(jīng)蒸發(fā)冷卻的水可以達(dá)到很低的溫度，特別是在天氣干燥時(shí)。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，集水池中水的濕球溫度可達(dá)到3-6F（見空氣線圖），當(dāng)暖風(fēng)流經(jīng)該冷卻旋管，不用增加其濕度，就可達(dá)到冷卻效果。圖10.冷卻旋管/IEAC組合示意圖圖11.蒸發(fā)/制冷劑“免費(fèi)冷卻”系統(tǒng)§1.3經(jīng)濟(jì)化供水裝置這是一種IEAC的組合系統(tǒng)，回流已用過的較暖的冷凍水，再利用冷卻塔集水池中的水來蒸發(fā)冷卻它。這種方式節(jié)約能量，且減輕了冷凍機(jī)的負(fù)擔(dān)。要使系統(tǒng)富有成效，必須具備冷卻塔風(fēng)機(jī)、泵浦能量、熱交換器、定期維護(hù)及計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)?！?.4冷凝器預(yù)制冷這種組合是利用EAC來提高制冷劑制冷系統(tǒng)的制冷效率，室外新風(fēng)先經(jīng)EAC預(yù)冷卻，再穿過室外的風(fēng)冷冷凝器。冷凝器的制冷作用降低了系統(tǒng)對(duì)制冷壓縮機(jī)的需求，同時(shí)，有效增加了機(jī)組的容量，或者說可以減少機(jī)組的造價(jià)。冷凝器預(yù)制冷的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以降低水頭，延長壓縮機(jī)使用壽命。此類型的EAC通常安裝在現(xiàn)有冷凝器的前面。安裝之前，工程師必須先檢查風(fēng)速大小，不能太快以致將水分帶至冷凝盤管，引起盤管剝落。并且，現(xiàn)有的冷凝器風(fēng)機(jī)必須能平衡EAC引起的氣壓降?！?.5制冷劑移動(dòng)IEAC這是IEAC的另一種變形，不過只在大型制冷系統(tǒng)中采用。這種制冷劑節(jié)約裝置利用離心冷凍機(jī)中制冷劑遷移的特性來達(dá)到“免費(fèi)冷卻”。如果冷凍機(jī)冷凝器的溫度低于循環(huán)冷卻水的溫度，那么制冷劑就會(huì)自動(dòng)地通過冷凍機(jī)制冷，在不啟動(dòng)制冷壓縮機(jī)的情況下冷卻冷水盤管，冷凍機(jī)的冷凝器熱交換器由蒸發(fā)冷卻塔冷卻。這種“免費(fèi)冷卻”系統(tǒng)采用離心冷凍機(jī)，提供的冷負(fù)荷為300tons，在有利條件下，制冷劑遷移提供的冷負(fù)荷可達(dá)到冷凍機(jī)設(shè)計(jì)容量的45%，如果冷凍機(jī)設(shè)計(jì)容量是300tons的話，就相當(dāng)于120tons了。這種方式也可與IEAC的其他變形聯(lián)合使用，這樣，冷凍機(jī)壓縮機(jī)就可只在年度制冷需求高峰時(shí)期工作了。這樣即使制冷壓縮機(jī)陷入故障，制冷劑遷移系統(tǒng)作為備胎還可進(jìn)行制冷，此方法提高了系統(tǒng)的可靠性?！?.6蒸發(fā)媒介的類型蒸發(fā)濕簾和剛性介質(zhì)有很多品牌，也分很多種類。標(biāo)準(zhǔn)的EAC濕簾應(yīng)該是3/4到1英寸厚的楊木刨花濕簾，楊木纖維是一種吸收性好，又不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的介質(zhì)。跟其他種類的介質(zhì)一樣，楊木刨花濕簾也需要用水清洗，然后打開風(fēng)扇，吹掉上面的細(xì)粉塵以及工廠使用的硬化劑，阻止異味進(jìn)入室內(nèi)。也可使用一些其他材質(zhì)的濕簾，比表面積更大或是濕潤后更加堅(jiān)硬，比如：通常由生紙切片構(gòu)成的低敏感性濕簾，或是可洗可循環(huán)的帶有小塊海綿狀材料的塑料纖維濕簾。制冷季節(jié)，媒介可能會(huì)收縮或下沉，導(dǎo)致新風(fēng)所受阻力變小，或是部分新風(fēng)不通過媒介就穿過了濕簾，這樣EAC系統(tǒng)的制冷效率就降低了。廠商建議用戶根據(jù)水質(zhì)及固體沉降物積累狀況，平均每季度更換兩次濕簾。也有一些2、3或4英寸厚的纖維濕簾（如附錄B里面的蒙特5090）適用現(xiàn)有框架，它們表面積更大，空氣流動(dòng)特性更完善，還可以抵制老化現(xiàn)象的發(fā)生。剛性介質(zhì)也可由各種材料構(gòu)成，多家廠商（如蒙特、Kuul、Glacier-Cor）提供標(biāo)準(zhǔn)的植物纖維媒介（類似于一個(gè)牛皮紙箱），他們供應(yīng)的媒介有各種厚度，有很高的膠含量而且經(jīng)各種不同的加工方法制得，這些因素提高了媒介的抗拉抗壓能力。剛性介質(zhì)也可作為玻璃纖維材料用來改進(jìn)煙霧產(chǎn)生及火焰?zhèn)鞑サ奶匦?，以滿足保險(xiǎn)公司的要求。玻璃纖維和植物纖維剛性介質(zhì)一樣，留有小凹槽以便水或空氣通過。要注意的是，從媒介的左側(cè)或右側(cè)看過去，凹槽的角度有兩種：15度和45度。注意安裝媒介時(shí)不能上下顛倒，因?yàn)轭嵉购?，小水滴可能?huì)被帶到風(fēng)機(jī)段。有不清楚的地方就查閱廠商的安裝說明書，部分已在附錄B“廠商信息”里陳述。剛性介質(zhì)，也叫Cel-dek或剛性傳播介質(zhì)，可用在帶凹槽硬紙板或玻纖介質(zhì)的EAC設(shè)備中，這種剛性介質(zhì)有多種厚度（指介質(zhì)順著氣流方向的尺寸）：6英寸、8英寸、12英寸或18英寸，最常用的是12英寸，平均每立方尺體積的介質(zhì)表面積為123平方英寸。由于比表面積大，所以此種剛性介質(zhì)的蒸發(fā)效率高，根據(jù)具體的厚度和過簾風(fēng)速，其效率可達(dá)到85%~93%。圖12所示的是帶剛性介質(zhì)的EAC制冷效率，剛性介質(zhì)還能有效過濾空氣中的固體微粒（見附錄B和空氣質(zhì)量部分）。剛性介質(zhì)EAC的優(yōu)點(diǎn)是：出風(fēng)溫度低，氣體流速小，相比傳統(tǒng)EAC耗能少，壓降減小，空氣潔凈，使用壽命長（根據(jù)維護(hù)狀況不同為5到25年），操作維護(hù)簡單。缺點(diǎn)是相比楊木纖維濕簾來說，其初次成本大。圖12.帶剛性介質(zhì)的EAC制冷效率單面EAC的早期版本叫做“slinger”或“洗氣器”，不帶水泵，而是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子在集水池水面攪動(dòng)，浸濕下流方向的纖維濕簾，空氣將流經(jīng)此纖維濕簾。此種類型的蒸發(fā)冷卻器的缺點(diǎn)在于濕簾的濕潤程度不均勻，室外暖風(fēng)不經(jīng)冷卻就從干燥部分穿過，而過分濕潤的地方有可能發(fā)生帶水現(xiàn)象，水滴被帶到了后面的風(fēng)機(jī)和管道段?！?.7焓濕圖懂開車，卻不一定要懂內(nèi)燃機(jī)是如何工作的，本章的內(nèi)容比較專業(yè)，通常是負(fù)責(zé)工藝設(shè)計(jì)的工程師才會(huì)用到的。對(duì)于行外人來說，有興趣可以學(xué)學(xué)EAC系統(tǒng)是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的，但不一定要懂。焓濕圖是用來研究濕空氣特性（如溫度、濕度）的工具?？諝庥龅剿?，并吸收水分，其吸水量取決于空氣的飽和度。專業(yè)術(shù)語“濕度”就是用來解釋空氣中含有所含水分的，如果含水量為最大含水量的一半，則濕度就為50%。如果空氣濕度較低，則有更大的容量來吸收水分，蒸發(fā)量也隨著變大。當(dāng)空氣中含有的水分多時(shí)，我們說濕度大；當(dāng)空氣中含有的水分少時(shí)，我們說濕度小，；當(dāng)在某一溫度下，空氣的含水量不能再增加時(shí)，我們說這時(shí)的空氣已經(jīng)飽和。飽和狀態(tài)下的溫度即露點(diǎn)溫度，含濕量隨氣溫和場所變化而變化，空氣溫度越高，所能吸收的水分越多?？諝庵械暮颗c飽和狀態(tài)下空氣含水量的比值叫做相對(duì)濕度，當(dāng)空氣中含水量為飽和狀態(tài)下（露點(diǎn)溫度時(shí)）一半的時(shí)候，我們說相對(duì)濕度為50%。另一種空氣含水量的表達(dá)方式是絕對(duì)濕度，絕對(duì)濕度是指一磅干空氣中含有的水分量，以磅計(jì)，見圖13焓濕圖中Y坐標(biāo)的變量。圖13.焓濕圖為了簡化工程計(jì)算，出現(xiàn)了一種用圖形表現(xiàn)濕空氣特性的方法，即焓濕圖。上面的焓濕圖展示了濕空氣的各項(xiàng)特性，以及在加熱/冷卻、加濕/去濕過程中它們是如何變化的。圖中展示的變量有：干球溫度、濕球溫度、相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度和焓值，其中焓值是用來衡量單位體積的空氣中所含的熱量，以Btu/lb-dry表示。采用懸掛式干濕計(jì)很容易就能測出空氣的干濕球溫度。某溫度下，單位體積的空氣能儲(chǔ)存一定量的水分。早晨的濕度是很高，隨著時(shí)間推移，溫度上升，相對(duì)濕度自然降低。一天當(dāng)中的濕度差取決于氣候類型及鄰近的大片水域?？諝鉁囟让可?0°，其儲(chǔ)水能力增加一倍。舉例：早晨5點(diǎn)，空氣溫度為70°F，相對(duì)濕度為100%；中午，溫度升高到90°F，則空氣的出水量是原來的兩倍。這就造成儲(chǔ)水量僅為儲(chǔ)水能力的一半，即相對(duì)濕度降到50%。溫度越高，空氣越干燥，由水蒸發(fā)產(chǎn)生的冷卻效果就越明顯。當(dāng)溫度高到一定程度需要制冷時(shí)，空氣的相對(duì)濕度比早晨就低的多了，這提高了水蒸發(fā)制冷的效率。蒸發(fā)制冷過程并不改變空氣的總能量?？諝饬鹘?jīng)蒸發(fā)表面，其顯熱用來蒸發(fā)水分，并轉(zhuǎn)化成潛熱，造成溫度下降。圖13顯示了濕空氣中的顯熱如何轉(zhuǎn)化成潛熱。圖14.簡明的空氣蒸發(fā)調(diào)節(jié)過程空氣的儲(chǔ)水能力也受大氣壓力影響，這跟海拔高度有關(guān)系。焓濕圖根據(jù)不同海拔高度而不同。分析阿爾伯克基和圣達(dá)非兩個(gè)城市的蒸發(fā)冷卻特性時(shí)，注意兩個(gè)城市的海拔高度分別為5000英尺和7000英尺?？匆慌_(tái)蒸發(fā)冷卻設(shè)備的性能如何，主要是看在給定相對(duì)濕度條件下，蒸發(fā)或冷卻水的能力。效率不高的EAC設(shè)備只在空氣相對(duì)濕度低時(shí)有效，而高效的剛性介質(zhì)EAC在相對(duì)濕度高時(shí)也能達(dá)到有效制冷。焓值標(biāo)在焓濕圖的左側(cè)邊框，在加粗曲線或飽和曲線的左側(cè)。等焓線（近似濕球溫度值）是從左上方的邊界曲線引向右下方并截止到水平軸的對(duì)角線。等焓即絕熱，表示一個(gè)熱量不增不減（或Btu/lb-air沒有變化）的過程。等焓線近似等濕球溫度線。直接蒸發(fā)冷卻過程基本遵循焓濕圖的等焓線，因此可看做絕熱冷卻過程。原理是，空氣利用自身熱量來蒸發(fā)水，造成干球溫度下降。蒸發(fā)65°F的水需要的潛熱為1057Btu/lb，換句話說，每小時(shí)蒸發(fā)一磅水能提供0.09tons冷負(fù)荷，借助這一自然規(guī)律，有利于增加蒸發(fā)冷卻設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，圖14.絕熱冷卻過程圖14所示的是直接蒸發(fā)冷卻過程的焓濕框架圖，當(dāng)干球溫度和濕球溫度相等，從交點(diǎn)沿等焓線的平行線向飽和曲線方向引一直線，表示直接蒸發(fā)冷卻的過程。但事實(shí)上，不可能完全到達(dá)飽和狀態(tài)，飽和效率一般在0.65到0.95之間，是指干濕球溫度線的交點(diǎn)到飽和曲線的線段的長度百分比，第二個(gè)點(diǎn)（即該線段與飽和曲線的交點(diǎn)）很重要，從第二點(diǎn)向下引一條垂線與水平干球溫度線交于第三點(diǎn)，這一點(diǎn)坐標(biāo)值為預(yù)計(jì)的EAC出風(fēng)溫度。圖15,EAC冷卻圖15同樣是EAC絕熱冷卻的例子，但展示了更多細(xì)節(jié)。手搖干濕計(jì)測得點(diǎn)#1的干球溫度為86°F，濕球溫度為60°F；點(diǎn)#1到等濕度線與飽和曲線交點(diǎn)的線段上，取9:1的分割點(diǎn)，為點(diǎn)#2。由點(diǎn)#2引向下垂線交于水平軸，則預(yù)計(jì)出風(fēng)溫度為65°F。右邊的坐標(biāo)值大，說明空氣中的濕氣加重，1磅干空氣里有0.00545磅濕空氣。圖16.等濕冷卻過程類似地，圖16表示的是等濕加熱或等濕冷卻過程，水平等濕度線從右向左移動(dòng)（濕球溫度減?。┐砹说葷窭鋮s過程。向右移動(dòng)為等濕加熱過程（含濕量不變）。IEAC不對(duì)空氣進(jìn)行加濕，因此等濕冷卻過程必須從干濕球溫度相等的點(diǎn)開始，水平向左移動(dòng)。同理制冷劑制冷過程。注意，此類冷卻過程，絕對(duì)濕度不變，即縱坐標(biāo)的值不變。下面的圖17和圖18用圖解進(jìn)行演示，按如下網(wǎng)址，網(wǎng)站上有完整的說明和其他例子。圖表分12個(gè)區(qū)域，以不同月份展示了焓濕圖的舒適帶（見空氣質(zhì)量部分的ASHRAE舒適帶），僅以環(huán)境干球溫度和對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度表示。舒適帶右邊的陰影區(qū)域表示這部分的舒適度可能還受其他條件的影響，例如遮光物（樹木）、風(fēng)、環(huán)境絕對(duì)濕度等等。注意：一、該例中舒適帶不包含的月份是指開設(shè)暑期課程的月份，二、在傳統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)的例子里，當(dāng)環(huán)境濕度很高，舒適度就會(huì)打折扣，這主要因?yàn)楦邼摕峄蚋哂酀駹顟B(tài)下，空氣等濕冷卻的能力大大削弱。圖17.標(biāo)準(zhǔn)的蒸發(fā)冷卻舒適帶及每月舒適區(qū)域圖18.標(biāo)準(zhǔn)的制冷劑冷卻舒適帶及每月舒適區(qū)域§1.8環(huán)境的注意事項(xiàng)本節(jié)內(nèi)容將比較蒸發(fā)冷卻和制冷劑冷卻對(duì)環(huán)境的影響有何不同。工作流體不同，EAC使用水作為冷卻劑，而制冷劑制冷設(shè)備（以蒸汽壓縮循環(huán)為原理）使用多種氟利昂有機(jī)物作為冷卻劑。蒸汽壓縮循環(huán)是指利用封閉的導(dǎo)氣管和氣冷盤管內(nèi)部的冷卻劑先冷凝，再壓縮，最后蒸發(fā)來達(dá)到制冷的效果。當(dāng)AHU盤管內(nèi)部的冷卻劑蒸發(fā)時(shí)，吸收了室內(nèi)空氣中的熱量。然后，冷卻劑又回到液態(tài)，室內(nèi)熱量被排出室外，這里散熱片裝置就相當(dāng)于冷凝器或冷卻塔的作用，有些類似于冷凍機(jī)外部的盤管。這些制冷劑的工作流體也叫做CFC（氯氟化碳）和HCFC（氫氯氟碳化合物）。使用EAC可減少CO2氣體及其他動(dòng)力裝置氣體的排放，還可減少破壞大氣臭氧層的CFC、HCFC物質(zhì)的排放，這兩個(gè)關(guān)于環(huán)境的考慮是讓EAC占優(yōu)勢的主要原因?！芭e個(gè)例子，現(xiàn)美國在使用的400萬套EAC設(shè)備每年節(jié)約近1200萬桶油的能源，每年減少近54億磅CO2氣體的排放，且每年平均避免使用近2400萬磅傳統(tǒng)家用VAC系統(tǒng)用制冷劑”。聯(lián)邦條例規(guī)定：制冷劑制冷設(shè)備的維護(hù)人員必須訓(xùn)練上崗，具備相應(yīng)的合格證，對(duì)制冷劑的處理負(fù)責(zé)，以避免其排放物到達(dá)大氣中。當(dāng)壓縮機(jī)及需要維護(hù)時(shí)，必須對(duì)所有用過的制冷劑進(jìn)行收集并回用。對(duì)所有向大氣排放制冷劑的單位或個(gè)人進(jìn)行象征性的罰款。欲了解更多信息，請(qǐng)看維護(hù)的注意事項(xiàng)部分，或經(jīng)濟(jì)性能部分?！?.9EAC的耗水量在新墨西哥州西南部，天氣炎熱干燥，EAC系統(tǒng)如何進(jìn)行水的利用，是關(guān)乎環(huán)境的重要考慮因素。縱觀水的利用，學(xué)校用水主要在以下幾個(gè)方面：公共洗手間、淋浴室、房屋清潔、餐廳、沖洗及冷卻。據(jù)美國新墨西哥州州立工程師辦公室估算，按設(shè)備情況不同，學(xué)校每年人均水消耗量在15到25加侖不等。除上述用水情況外，發(fā)電過程也需要用水，且耗水量不盡相同，消耗量最大的是散熱用的蒸發(fā)冷卻塔。因此，統(tǒng)計(jì)輸送天然氣的泵或水泵的用電量時(shí)，常常忽略水的消耗量，而這部分水的費(fèi)用包含在水電賬單中。當(dāng)我們看到每月的水費(fèi)賬單，僅會(huì)想到基礎(chǔ)層面的用水，而要進(jìn)行全方位的節(jié)約用水，就必須考慮使環(huán)境達(dá)到預(yù)期效果的所有用水量。發(fā)電站電力設(shè)施的發(fā)電過程對(duì)蒸發(fā)冷凝器和蒸發(fā)冷冷卻塔的散熱用水量有所要求。同樣的制冷效果，制冷劑制冷器比EAC的耗電量大，制冷過程中水的費(fèi)用通常比電便宜，但是；兩個(gè)過程都要用到水。系統(tǒng)不同，用水情況不同。影響用水的因素主要為：氣候、媒介效率、EAC過簾風(fēng)速、布水系統(tǒng)和泄流速度。筆者以三種典型系統(tǒng)對(duì)同一所學(xué)校的用水情況進(jìn)行了研究，總風(fēng)量為17000cfm，三種系統(tǒng)分別為：DEAC、DEAC+IEAC、DX+IEAC。研究結(jié)果如表2所示。采用間歇性集水裝置能節(jié)約用水，泄流速度由可用來控制濕簾表面的顆粒物聚積，它由當(dāng)?shù)貧夂驐l件決定，只有水質(zhì)狀況惡劣時(shí)，才要求泄流快速、連續(xù)。有些客戶選用相對(duì)廉價(jià)的楊木纖維濕簾，每季度更換一到兩次，而不選擇連續(xù)泄流。表2、EAC用水情況的模型如采用制冷劑制冷設(shè)備，要達(dá)到同樣的制冷效果，其耗電量的發(fā)電用水量是多少呢？對(duì)照如下數(shù)據(jù)，PNM圣胡安發(fā)電站平均每年用于蒸發(fā)冷卻或其他的水量為500加侖/MWH或0.5加侖/KWH（核電站），夏季高溫時(shí)，數(shù)值會(huì)增加到0.95加侖/KWH（核電站），這里面不包括開采、加工、傳送燃煤的耗水量。電力傳送中的固定效率使得15%到30%的電量在傳送過程中因局部阻力而損失。供制冷劑制冷機(jī)組工作的耗電發(fā)電用水量最高可達(dá)到18.5加侖/小時(shí)，這個(gè)數(shù)值適用于設(shè)計(jì)制冷量為6500cfm，EER為10的制冷劑制冷設(shè)備。這與蒸發(fā)冷卻設(shè)備的耗水量有一定的可比性，見圖3。12500cfm的超大風(fēng)量明確地顯示了，要達(dá)到同樣的制冷效果，蒸發(fā)冷卻設(shè)備需要的氣流量比制冷劑制冷的6500cfm大得多。表3.EAC用水概算蒸發(fā)冷卻設(shè)備用水節(jié)約，它利用水來營造一個(gè)更加舒適，更加幸福的環(huán)境，且有助于提高生產(chǎn)效率。水可作為天然氣、煤炭之外的又一種發(fā)電燃料，抽送及處理水的費(fèi)用（除了基礎(chǔ)設(shè)施和日常管理）占水費(fèi)的三分之一，我們?cè)谘芯康臅r(shí)候會(huì)全盤考慮所有花費(fèi)。當(dāng)燃料及水沒有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的作用時(shí)，就造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)。舉個(gè)例子，沖一次馬桶需要用3加侖的水，這時(shí)，水是發(fā)生了作用的，但是同樣的設(shè)備，如果沒有維護(hù)好，就成了資源浪費(fèi)的罪魁禍?zhǔn)?。新墨西哥州水?wù)設(shè)施協(xié)會(huì)引文說：單單一個(gè)漏水的馬桶一天可造成200加侖水的浪費(fèi)。樹木可遮蔽建筑，降低了建筑內(nèi)部的制冷要求，而且蒸發(fā)蒸騰作用能帶來一種有益的制冷效果。然而，大量的樹木一天內(nèi)用于蒸發(fā)蒸騰的用水量為300加侖?！?.10系統(tǒng)故障及解決方法EAC碰到的操作故障大多可歸咎為最初的安裝不當(dāng)、總風(fēng)量設(shè)計(jì)不當(dāng)、維護(hù)保養(yǎng)不足或通風(fēng)條件不良。人們時(shí)常會(huì)感覺EAC的制冷能力是不是有問題了，因?yàn)橐恍┚用窳?xí)慣了“換擋”這個(gè)操作以讓環(huán)境隨時(shí)隨地處于舒適狀態(tài)，而對(duì)于EAC或大部分制冷劑制冷設(shè)備，這是行不通的（在設(shè)備性能部分講到）。西南部炎熱氣候下，要么接受低能耗的一般制冷系統(tǒng)，要么接受空氣質(zhì)量好，污染少的制冷系統(tǒng)。表格M1總結(jié)了大部分EAC操作維護(hù)過程中會(huì)遇到的共同問題：第二部分講的是系統(tǒng)故障及解決方法，初步意念單獨(dú)與設(shè)備的操作維護(hù)放在一起。該部分還列舉了設(shè)備維護(hù)的具體責(zé)任，以及建議的維護(hù)頻率。§1.11應(yīng)用§1.11.1舒適制冷“人體舒適”由很多因素決定，包括：溫度、濕度、空氣流動(dòng)、穿衣打扮，文化氛圍等等。同一個(gè)社會(huì)體下，讓你舒服的東西可能會(huì)讓別人不舒服。長期不在冷氣環(huán)境下生活的人可能會(huì)覺得那樣的環(huán)境不自然，也不舒服；而長期呆在家或工作室吹空調(diào)的人，往往在天氣炎熱時(shí)不想外出。§1.11.2住宅應(yīng)用在西南部炎熱干燥地區(qū)，住宅用EAC基本類似。住宅用EAC系統(tǒng)相對(duì)商用來說，體型要小，但基本的部件沒太大出入，包括：送風(fēng)風(fēng)機(jī)、水泵、集水池泵、布水器噴頭以及剛性介質(zhì)濕簾。很多居民選擇EAC系統(tǒng)，不過聯(lián)合IEAC的系統(tǒng)也越來越受一部分人歡迎，這部分用戶偏愛更低的出風(fēng)溫度，以及更長的制冷時(shí)間。蒸發(fā)冷卻協(xié)會(huì)報(bào)告說：在新墨西哥州，90%以上的居民和40%以上的商業(yè)建筑都是采用的蒸發(fā)冷卻設(shè)備?！?.11.3學(xué)校應(yīng)用根據(jù)1995年9月頒發(fā)的《公立學(xué)校建筑物的能源效率標(biāo)準(zhǔn)及建筑物改建程序》要求，學(xué)校一方必須在設(shè)計(jì)階段對(duì)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)作出評(píng)價(jià)。該文件允許EAC與IEAC或制冷劑制冷設(shè)備混合搭配；或在已有制冷劑制冷的情況下附加其他設(shè)備；或用于制冷時(shí)間短但制冷負(fù)擔(dān)重的場所，如禮堂。以上應(yīng)用需在如下情況作出：1、制冷劑制冷設(shè)備的安裝費(fèi)用比蒸發(fā)冷卻設(shè)備低；2、蒸發(fā)冷卻設(shè)備的使用壽命不超過10年。所有判斷必須經(jīng)計(jì)算得出。處在炎熱干燥地區(qū)的學(xué)校得益于其環(huán)境優(yōu)勢，水電用量較少，且100%室外新風(fēng)增強(qiáng)了室內(nèi)的舒適度。此外，一年中最濕熱的時(shí)候，學(xué)校大都不開課，所以EAC系統(tǒng)對(duì)于新墨西哥州的學(xué)校來說真的是不二之選。反之，如果學(xué)期延伸到7、8月，則會(huì)大大增加能源消耗量，降低室內(nèi)舒適度。學(xué)校是高密度的人口聚居地。國家公認(rèn)的《ASHRAE通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)》62號(hào)文件規(guī)定，學(xué)校正常開課時(shí)，系統(tǒng)必須能提供人均15cfm的通風(fēng)量來保證室內(nèi)空氣的質(zhì)量。這是制冷劑制冷設(shè)備所需通風(fēng)量的20%~40%。室外空氣的溫度由原先的90’s°F到50’s°F，經(jīng)室內(nèi)一次，最后排出室外。這樣的通風(fēng)要求比制冷劑制冷設(shè)備要高得多，也昂貴得多。學(xué)校的某些地方如廚房、餐廳、健身房、更衣間、禮堂等需要大量通風(fēng)的地方，裝EAC就很劃算。這些地方有著很高的冷熱負(fù)荷及高度的通風(fēng)要求，100%室外新風(fēng)的EAC系統(tǒng)顯得很適合，DX+EAC的組合系統(tǒng)也不錯(cuò)。為了降低初次成本額，方便安裝，簡化控制及操作過程，夏季制冷時(shí)，很多學(xué)校都選擇在每個(gè)房間安裝傳統(tǒng)的楊木纖維濕簾制冷器。然而，由于機(jī)組過多，蒸發(fā)冷卻效率低，頂部滲漏嚴(yán)重以及蒸發(fā)媒介壽命短等因素，導(dǎo)致了小型EAC的維護(hù)要求更嚴(yán)格更繁瑣。無論用在IEAC或是別的什么系統(tǒng)中，剛性介質(zhì)都可以增強(qiáng)舒適度。帶剛性介質(zhì)的系統(tǒng)適用于大空間，也適用于小空間。由于其相對(duì)小容量的楊木纖維濕簾制冷器所需的機(jī)組數(shù)量少，所以需要的維護(hù)時(shí)間短，且介質(zhì)壽命長；由于其比表面積大，所以制冷效率高（這一點(diǎn)在前面的蒸發(fā)介質(zhì)類型部分就已經(jīng)講到）。另外還有制冷劑制冷設(shè)備與蒸發(fā)冷卻設(shè)備的結(jié)合應(yīng)用，一個(gè)普遍的例子是利用IEAC（不對(duì)空氣加濕）作為冷卻盤管的預(yù)冷卻器，該組合系統(tǒng)將室內(nèi)空氣循環(huán)通過蒸發(fā)冷卻器。另一個(gè)例子，是利用蒸發(fā)冷卻的原理幫助制冷劑制冷設(shè)備的冷凝器更加有效地工作，但是這樣并不能縮短壓縮機(jī)的工作時(shí)間。這種在冷凝器前利用蒸發(fā)原理預(yù)冷空氣的方法可以節(jié)約能源，但是增加了系統(tǒng)維護(hù)的花費(fèi)。不過，從另外一個(gè)角度來說，又減少了壓縮機(jī)的維護(hù)要求，因?yàn)闇囟冉档?，壓縮機(jī)的工作負(fù)擔(dān)變輕。再舉一個(gè)現(xiàn)在流行的應(yīng)用實(shí)例，EAC、IEAC與冷凝盤管組合，外加排風(fēng)中的熱回收系統(tǒng)。新墨西哥州RioRancho高級(jí)中學(xué)已成功地運(yùn)用了這一組合系統(tǒng)。他們用一臺(tái)電子微處理控制器監(jiān)控屋頂上的35套機(jī)組，以及35套機(jī)組各自調(diào)節(jié)的房間溫度，并隨時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)。大樓維修管理人員強(qiáng)調(diào)說，在積極主動(dòng)的保養(yǎng)下，機(jī)組工作7年了都沒有換過介質(zhì)。新建大樓總會(huì)有這樣那樣的室內(nèi)空氣問題，但是至今沒有人向他抱怨過空氣質(zhì)量不好。附錄A里介紹了大樓建筑總工程師對(duì)于該系統(tǒng)的設(shè)備及舒適度的具體評(píng)論。該組合系統(tǒng)將EAC控制點(diǎn)與制冷劑制冷設(shè)備控制點(diǎn)整合在一起，使得在大部分天氣狀況下，控制器都能自動(dòng)將室內(nèi)調(diào)節(jié)成舒適狀態(tài)。微處理控制器同時(shí)監(jiān)控室外空氣、回風(fēng)及送風(fēng)溫濕度，能自動(dòng)調(diào)控EAC、IEAC、冷凝盤管以及節(jié)氣門，以便從中選擇最有效的組合調(diào)節(jié)辦法。系統(tǒng)不工作時(shí)，節(jié)氣門全部關(guān)閉。理所當(dāng)然地，這種功能全面的系統(tǒng)比一般EAC系統(tǒng)花費(fèi)要多，需要的維護(hù)人員也更專業(yè)。但是，它的生命周期成本卻比普通系統(tǒng)少，預(yù)先在提高能源利用效率上的投資會(huì)讓整棟建筑終身受用。據(jù)估算，對(duì)于一棟建筑物來說，空氣調(diào)節(jié)器的運(yùn)營費(fèi)用大約是一次投資的35倍?！?.11.4商業(yè)建筑應(yīng)用蒸發(fā)冷卻器是人們熟知的空氣調(diào)節(jié)器，服務(wù)于新墨西哥州40%以上的辦公室、商店、倉庫、洗衣房、廚房及很多公共廁所。大部分公共廁所采用流行的厚度為12英寸的剛性介質(zhì)機(jī)組，有些為了更好的制冷效果還結(jié)合了IEAC。這些系統(tǒng)通常都會(huì)裝恒溫控制器以便進(jìn)一步節(jié)約能源。公共廁所往往需要嚴(yán)格控制室內(nèi)溫度，所以會(huì)采用IEAC預(yù)冷空氣，再經(jīng)過冷凝盤管處理。蒸發(fā)作用在商業(yè)建筑中的另一個(gè)應(yīng)用是蒸發(fā)冷卻塔和蒸發(fā)冷凝器，他們是用于冷凍機(jī)的排熱。蒸發(fā)過程的潛熱會(huì)大大增加排熱裝置的傳熱速率?！?.11.5工藝?yán)鋮s工藝?yán)鋮s普遍應(yīng)用于廚房（烹飪工具上方的排風(fēng)扇把室內(nèi)空氣全部排出室外）、溫室、專業(yè)洗衣房、工廠、倉庫及畜舍中。蒸發(fā)冷卻的經(jīng)濟(jì)性使其具有很大的吸引力，特別是對(duì)于那些室外空氣需求量大、熱負(fù)荷高且使用水冷工藝設(shè)備的制程來說更為顯著。很多高熱負(fù)荷的工藝過程采用EAC系統(tǒng)，用蒸發(fā)冷卻過的新鮮空氣將室內(nèi)熱空氣沖出室外，如焊接、銑削和鍛造工藝。在大型的工廠、發(fā)電站、加工車間及電子裝配線上，EAC僅用于局部冷卻。蒸發(fā)冷卻空氣的一個(gè)有效運(yùn)用是將空氣預(yù)冷卻后，再通過發(fā)電機(jī)的煤氣渦輪引擎。低溫、高濕、高密度的空氣會(huì)大大提高機(jī)組的工作性能?！?.11.6加濕系統(tǒng)用于生產(chǎn)、裝配、實(shí)驗(yàn)等工藝流程的建筑物內(nèi)部，往往需要對(duì)空氣加濕，以控制靜電效應(yīng)的產(chǎn)生及維持一定的舒適度。蒸發(fā)過程可滿足濕度調(diào)節(jié)的需求，而且又比蒸汽、空氣壓縮再霧化等其他方法更為節(jié)能。一般EAC能完成這一過程，也可通過管道離心空氣霧化器來實(shí)現(xiàn)。集水池和霧化器的操作由空氣調(diào)節(jié)間的恒濕器來控制。注意，供暖季節(jié)，蒸發(fā)加濕過程可能會(huì)需要額外的熱量來補(bǔ)償蒸發(fā)冷卻作用所需的熱量。§1.12性能及能耗在新墨西哥州大多數(shù)城市里，人們會(huì)把能源效率和舒適度二者同時(shí)進(jìn)行分析。從一所學(xué)校安裝了制冷設(shè)備起，其能源損耗量上限就基本確定了。初次成本和運(yùn)行成本為兩個(gè)獨(dú)立的預(yù)算項(xiàng)目，所以在設(shè)計(jì)和建造工作開展之前，有必要計(jì)算好各種類型的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的年度能源損耗量?？照{(diào)安裝后，其生命周期成本是安裝費(fèi)用的2-3倍，有時(shí)會(huì)顯得經(jīng)濟(jì)不可行。把一套EAC系統(tǒng)改裝成制冷劑制冷系統(tǒng)需要添加大量的管道，并對(duì)電氣設(shè)備做大量調(diào)整。制冷劑制冷設(shè)備比EAC耗電多，一般是3-5kW對(duì)應(yīng)0.5-1.5kW，所以要對(duì)電線及其他電路元件進(jìn)行升級(jí)。除了以度繳納的電費(fèi)外，還需繳納一項(xiàng)用電高峰日的用電服務(wù)費(fèi)，高峰用電量為某特殊月份的最大耗電值。另外，很多公用事業(yè)遵循棘輪條款，即，用電高峰的電費(fèi)（一般出現(xiàn)在夏季空氣調(diào)節(jié)時(shí)）會(huì)影響接下來3-6個(gè)月的基本電費(fèi)（由具體的服務(wù)協(xié)議決定）。這些基本電費(fèi)構(gòu)成了每月電費(fèi)的絕大部分，用電高峰段的電量主要是啟動(dòng)制冷壓縮機(jī)時(shí)消耗。EAC系統(tǒng)沒有壓縮機(jī)，但需要大型風(fēng)機(jī)、大型、水泵、照明等，這些部件同時(shí)使用會(huì)讓EAC耗電量達(dá)到最大?！?.13空氣的蒸發(fā)冷卻EAC的使用功率相當(dāng)于一盞電燈泡，其電路部件為：送風(fēng)風(fēng)機(jī)的馬達(dá)（根據(jù)空氣流速不同，大概在1/3到50馬力之間），小型集水池（通常是分馬力）和低壓控制恒溫器。當(dāng)EAC系統(tǒng)工作時(shí)，其功率保持不變，除非風(fēng)機(jī)馬達(dá)是雙速或變速型的。要了解蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，不妨把空氣當(dāng)成某種海綿。當(dāng)空氣與水接觸時(shí)，空氣會(huì)像海綿一樣吸收水分。能吸收多少水分取決于空氣的含水量，就如同，用一塊海綿清除溢出的水時(shí)，海綿越干燥，清除工作越容易。“濕度”一詞是用來解釋空氣中的含水量多少。如果含水量為最大儲(chǔ)水量的20%，則其濕度為20%；如果濕度為100%，說明空氣中儲(chǔ)水量已經(jīng)達(dá)到最大?？傊?，空氣濕度越低，吸水量越大，蒸發(fā)作用越明顯。表示空氣中含水量時(shí)，我們用相對(duì)濕度比較多，因?yàn)榭諝獾奈詴?huì)隨溫度變化而變化。溫度越高，吸水性越強(qiáng)，儲(chǔ)水量越大。所以，我們?cè)诿枋隹諝獾南鄬?duì)濕度時(shí)，要保證吸水性相同。確認(rèn)到底是50度的海綿還是80度的海綿，后者比前者的吸水能力大一半?！?.14制冷劑制冷冷負(fù)荷超過5tons（1ton=12000Btu/hr）的制冷劑制冷設(shè)備，其額定功率是依照SEER或EER確定的。標(biāo)準(zhǔn)的制冷劑制冷設(shè)備的EER在10到14之間，EER等于冷負(fù)荷與設(shè)備總功率的比值。不管是EER還是SEER，數(shù)值越大，制冷效果越好。還有一個(gè)說明EER的等式為12/EER=Kw/ton，這也是制冷能量要求的普遍標(biāo)準(zhǔn)。雖然EER或SEER的數(shù)值可以引導(dǎo)預(yù)期的能源損耗量，但是有時(shí)也低估了新墨西哥州很多地方的能源消耗量。能源消耗總量與冷凝器溫度有關(guān)，冷凝器屬于制冷劑制冷設(shè)備的一部分，用來將室內(nèi)熱量排出室外。當(dāng)冷凝溫度大于95°F時(shí)（這對(duì)于新墨西哥州屋頂溫度來說很正常），其能源消耗量比按EER預(yù)期的要大。新墨西哥州海拔較高，這不利于冷凝器發(fā)揮作用。EER額定值是基于海平面計(jì)算的，而在海拔5200英尺時(shí)，由定速冷凝風(fēng)機(jī)（裝在室外的噪音較大的軸流通風(fēng)機(jī)）送往冷凝盤管的氣體分子數(shù)是海平面時(shí)的89%左右，所以單次排出的熱量減少，意味著設(shè)備需要更加賣力地工作，當(dāng)然耗能也就更多。見系統(tǒng)規(guī)模指定部分或其他影響制冷劑制冷設(shè)備性能的規(guī)模局限性。在估算制冷劑制冷系統(tǒng)的耗能時(shí)，還需考慮另外一個(gè)因素。即：室內(nèi)送風(fēng)風(fēng)機(jī)被占用時(shí)（如被蒸發(fā)冷卻設(shè)備占用），制冷劑壓縮機(jī)可在未滿載狀況下循環(huán)壓縮氣體，有時(shí)甚至可以把系統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)分段使用，調(diào)整或關(guān)閉一部分來嘗試滿足負(fù)載要求。壓縮機(jī)循環(huán)會(huì)導(dǎo)致機(jī)器部件的磨損，但是在未滿載狀況下可以節(jié)約能量。超過450tons的大容量冷氣機(jī)可放緩冷卻裝置的工作頻率，以降低未滿載狀況的冷負(fù)荷?！?.15EAC與制冷劑制冷設(shè)備的混合EAC的工作原理是：通過水的蒸發(fā)，向空氣中添加水分和潛熱，因?yàn)樵诮o定的溫度和大氣壓力下，空氣總能承載一定的水分。與IEAC或制冷劑制冷系統(tǒng)不同，EAC不能循環(huán)室內(nèi)空氣。所有冷卻后的氣體必須通過各種方法排出建筑。EAC最好不要與制冷劑制冷設(shè)備同時(shí)同房間使用，如果有臨近房間（如電腦房或辦公室）使用制冷劑制冷設(shè)備，那么中間連通的門一定要保持關(guān)閉，或裝有氣閥。這樣做的原因是：制冷劑制冷設(shè)備從空氣中抽離濕氣，而EAC卻向空氣中添加濕氣，兩種氣體混合后，制冷劑制冷設(shè)備會(huì)一個(gè)勁地除濕，而不是降低空氣的干球溫度，制冷的舒適性也大受影響。目前，還沒有廠家生產(chǎn)這種類型的組合設(shè)備?！?.16耗水量EAC系統(tǒng)中，水的用途有兩種。主要用途是作為EAC的工作流體，在蒸發(fā)過程中大量損耗，這時(shí)的耗水量隨蒸發(fā)介質(zhì)類型、送風(fēng)風(fēng)量、室外空氣的溫度和含濕量，以及操作時(shí)間等的改變而改變。如果室外炎熱干燥，則用水量更多，制冷效果更好。水的另一用途是控制水中自然積聚的沉降物。這種泄流方式可以稀釋集水池中的水，沖掉由于濕簾引起的灰塵或其他顆粒物的沉積，防止供水中含帶的固體物質(zhì)的積聚。在前面環(huán)境的注意事項(xiàng)中提到過EAC系統(tǒng)中耗水量的不確定性，導(dǎo)致水量不確定性的原因有：泄流系統(tǒng)的存在，泄流速度以及控制沉積物的方式。泄流系統(tǒng)包括以下三種選擇（按耗水量由少至多排列）：無泄流；間歇泄流；連續(xù)泄流。選項(xiàng)1適用于水中礦物質(zhì)含量少的地區(qū)、也適用于采用楊木纖維濕簾的EAC系統(tǒng)中或適用于那些遭遇干旱的地區(qū)。由于楊木纖維濕簾更換費(fèi)用不高，可根據(jù)水質(zhì)狀況定期更換濕簾。另外，如EAC濕簾介質(zhì)部分講到的，有些薄型濕簾可進(jìn)行洗滌的，也可采用選項(xiàng)1，不泄流。一個(gè)代替連續(xù)泄流，且可減少整個(gè)EAC系統(tǒng)用水量的慣用方法是額外添加一個(gè)集水池泵，定期開啟，并抽空集水池中的水。這樣做的好處是用完全新鮮的水代替了相對(duì)渾濁的水，而且能充分清理掉集水池中的聚集物。廠商申明：“采用并充分控制集水池泵這樣一個(gè)清洗裝置可比連續(xù)泄流系統(tǒng)省水70%”。還有一種相對(duì)昂貴的清理集水池水質(zhì)的方法，間歇使用一個(gè)電導(dǎo)傳感器來啟動(dòng)清理過程，可先設(shè)好預(yù)定值。連續(xù)泄流耗水最多，但也是管控固體沉淀最簡單的辦法。公認(rèn)的楊木纖維濕簾冷卻系統(tǒng)的泄流速度為12oz./min，被稱為“啤酒罐“方法。最后可以把水引到屋頂?shù)乃艹隹?，也可以引到景觀區(qū)域，這樣起到節(jié)水的功能。潔凈的集水池水質(zhì)可保證持續(xù)供冷、維持良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量，并且可以延長蒸發(fā)介質(zhì)的使用壽命，這些在維護(hù)部分有詳細(xì)說明。下面的用水量測試信息來自新墨西哥州，比較了7中不同系統(tǒng)的用水情況。蒸發(fā)冷卻介質(zhì)上的礦物質(zhì)聚積間接降低了介質(zhì)的壽命及飽和效率。很多冷卻器循環(huán)使用集水池中的水，這增大了水中熔融礦物質(zhì)的濃度。一般，連續(xù)泄流系統(tǒng)就是與這些冷卻器配合使用，除去它們積累的礦物質(zhì)。明顯地，這種組合也會(huì)使耗水量大大增加，某種程度上，增加用水量對(duì)除垢作用極小，我們的目標(biāo)只是利用盡可能少的水量來達(dá)到結(jié)垢控制的最優(yōu)化。1991年夏季，于新墨西哥州拉斯科盧塞斯市，西南技術(shù)發(fā)展研究所對(duì)7種不同的直接蒸發(fā)冷卻器供水系統(tǒng)進(jìn)行了測試與研究。測試的目的是確認(rèn)：在新墨西哥州的溫室或倉庫，同樣的環(huán)境氣候，正常操作條件下，不同泄流系統(tǒng)，其帶來的耗水量和濕簾結(jié)垢程度有何不同。報(bào)告中的數(shù)據(jù)顯示了7種不同的泄流系統(tǒng)在相似的條件下，耗水量和結(jié)垢程度的差異。圖3圖3展示了整個(gè)夏季泄流速度的抽樣檢查值，7號(hào)冷卻器的泄流速度呈逐漸增加的趨勢，而1號(hào)正好相反。兩種冷卻器的泄流系統(tǒng)遵守同樣的國際標(biāo)準(zhǔn)，卻顯示了根本性的差異。6號(hào)冷卻器無泄流裝置，圖上顯示的抽樣耗水率是電磁閥打開時(shí)從濕簾分離的水量。5號(hào)冷卻器同樣無泄流系統(tǒng)，4號(hào)冷卻器的沖洗速率未提及。保證有充分的水流經(jīng)蒸發(fā)濕簾，這是讓飽和效率最大化以及延長濕簾使用壽命的重要前提。如果水量不充分，則媒介上容易產(chǎn)生礦物質(zhì)沉淀，壽命也相對(duì)縮短。由于多個(gè)小型水泵的作用，流經(jīng)濕簾的水量是不斷變化的。過度濕潤輕微地增加了水泵的耗費(fèi)，但制冷效果大大改善，同時(shí)也能將濕簾上的灰塵沖洗到集水池。濕潤不足不僅降低飽和效率，且加快堵塞。參照說明，如果濕簾的蒸發(fā)速度比再濕潤速度快，則很容易結(jié)垢。雖然水泵基本連續(xù)工作，但因?yàn)檎舭l(fā)速度與送風(fēng)濕度成反比，所以不同季節(jié)，需要的水量也不同。最佳水流速度是指最干燥的天氣及最大通風(fēng)條件下，能將濕簾全部浸濕的最小水流速度，可通過一些簡單的測試得出。因?yàn)轱柡托视衫鋮s器的設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)及工作條件（非氣候條件）控制，如果在炎熱天氣下，飽和效率下降，說明濕簾有些地方?jīng)]有被浸濕，這可能是由水量不足或配水不均引起的，而水量不足或配水不均又是由水位下降、水槽過臟或集水池入口被碎片堵塞等導(dǎo)致；如果這些原因都不對(duì)，那么可能需要更換大一點(diǎn)的集水池了。一般來講，不管天氣情況和水流速度如何，長窄型濕簾總比寬型濕簾耗水量小。因此，要保證在任何極端天氣下都不會(huì)發(fā)生濕簾干燥的情況，泵流量至少要6000cfm或6.0gpm。流量近似為每磅空氣需要0.113磅水，這超過了正常的用量。但是這個(gè)水量必須保證能把濕簾上的灰塵沖洗干凈，且延緩碳酸鈣沉淀物逐漸形成的過程。這能使?jié)窈煹膲勖娱L一倍，防止粉塵進(jìn)入室內(nèi)，保證任意天氣狀況下（哪怕是最糟的天氣），都有最佳的制冷效果?！?.17舒適度與能源消耗的對(duì)照現(xiàn)在，工程師利用計(jì)算機(jī)來模擬建筑性能與能源消耗。這些建筑模擬程序涉及到氣候歷史，隔熱值，太陽能，室內(nèi)熱負(fù)荷，占用率和其他安排，HVAC系統(tǒng)平均每年運(yùn)行的時(shí)間為8760小時(shí)。用DOE-2計(jì)算機(jī)化模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M了4所新建中學(xué)，這4所中學(xué)分別位于新墨西哥州的4個(gè)城市。用不同的系統(tǒng)（EAC、IEAC、冷氣HVAC）分別進(jìn)行模擬，并對(duì)照舒適度水平和能源消耗量。表6中總結(jié)了阿爾伯克基城市的模擬結(jié)果，附錄A中列舉了幾個(gè)城市的舒適條件，具體的出風(fēng)溫度見附錄B。系統(tǒng)相對(duì)濕度超過60%的時(shí)間能量，以KWh/ton計(jì)功率，以KW/Ton計(jì)最低送風(fēng)溫度溫度維持的時(shí)間比率EAC125.000.19240.056666.494.7EAC+IEAC123.670.18710.072562.594.9DXR63.561.05251.175597DXR+IEAC63.561.04370.8735597.3表6.能量與舒適度對(duì)照表有趣的是，制冷劑制冷模型也不能持續(xù)保持設(shè)定的溫度，這一點(diǎn)我們已經(jīng)預(yù)料到了，因?yàn)槿粢环N機(jī)組，在最差天氣條件下也能滿足所有需求，其必定經(jīng)濟(jì)不可行。工程師通常根據(jù)ASHRAE基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的2%設(shè)計(jì)條件法則來計(jì)算冷負(fù)荷。這意味著制冷時(shí)間2%的時(shí)段里，設(shè)備不能滿足預(yù)期的負(fù)荷。新墨西哥州的海拔高度是另一個(gè)影響制冷機(jī)組制冷能力的因素，大多數(shù)現(xiàn)有的制冷劑制冷機(jī)組是設(shè)計(jì)在海平面高度使用的。一年中最熱的時(shí)候，空氣流經(jīng)冷凝盤管，而沒有被完全冷凝，冷負(fù)荷不足，也就無法將室內(nèi)熱量交換出去。導(dǎo)致制冷劑制冷劑組的制冷能力和舒適度水平下降的原因不止這些，還有的將在性能與能源消耗部分闡述，下面列舉了幾個(gè)：》由機(jī)組進(jìn)口閥門控制的室外空氣進(jìn)氣量設(shè)置錯(cuò)誤；》環(huán)境濕度太高，導(dǎo)致絕熱冷卻加劇，而恒濕冷卻減緩；》門窗大開，導(dǎo)致室外熱空氣與室內(nèi)調(diào)節(jié)空氣混合；》設(shè)備維護(hù)不足，導(dǎo)致空氣過濾器堵塞，影響了經(jīng)過冷凝盤管的氣流量；》錯(cuò)誤的控制、感應(yīng)或校準(zhǔn)；》管道漏氣?！?.18蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的試運(yùn)行系統(tǒng)試運(yùn)行是很關(guān)鍵的工程階段，它可以改善新裝空調(diào)系統(tǒng)的性能和能源利用率。試運(yùn)行過程要確保系統(tǒng)是根據(jù)用戶實(shí)際需要設(shè)計(jì)、安裝、功能測試、操作并維護(hù)的，試運(yùn)行要求在新建建筑的工程規(guī)范或系統(tǒng)的改善設(shè)計(jì)規(guī)范里有具體陳述。符合規(guī)范的試運(yùn)行過程將帶來能源上的節(jié)約，溫濕度控制的改善，室內(nèi)空氣質(zhì)量和平衡的提高，以及使用者投訴的減少。它能幫助工程項(xiàng)目減少變更單，另外，還能增進(jìn)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與系統(tǒng)操作人員之間的溝通交流。建筑試運(yùn)行的信息可從一些個(gè)案研究中獲得，登陸美國能源部重建的相關(guān)網(wǎng)站可找到這些個(gè)案研究。試運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)的過程，理論上，從建筑改建工程的設(shè)計(jì)階段就已開始，直到工程竣工后一年結(jié)束。然而，商業(yè)建筑的試運(yùn)行隨時(shí)都可以進(jìn)行，現(xiàn)有的設(shè)備也可以加入到試運(yùn)行列表，以確認(rèn)其工作效率，及是否能滿足建筑所有人、使用者等的需求和期望。試運(yùn)行過程通常按建筑所有人的要求進(jìn)行，有時(shí)，所有人可雇用或指派代表，這個(gè)代表將作為代理人，領(lǐng)導(dǎo)整個(gè)工作的完成。為什么說試運(yùn)行很重要呢？擁有并運(yùn)營一棟商業(yè)建筑，大量的金融投資必不可少。建筑性能差，勢必導(dǎo)致其所有人虧錢。過多的修理替換費(fèi)用，員工經(jīng)常性無故曠工，室內(nèi)空氣質(zhì)量差以及承租人流動(dòng)率高等平均每年給建筑所有人及員工帶來數(shù)以百萬計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。建筑試運(yùn)行通過恢復(fù)系統(tǒng)及設(shè)備的高性能水平，減少了這一不必要的浪費(fèi)。試運(yùn)行過程保證設(shè)備或系統(tǒng)在生命初期就處在最佳操作狀態(tài)下，并提高了設(shè)備在生命周期內(nèi)維持這種水平的可能性。不能將試運(yùn)行過程與測試、調(diào)整、平衡及風(fēng)量、水量的衡量過程混為一談，試運(yùn)行的范圍很廣，包括功能測試和系統(tǒng)診斷。設(shè)備和系統(tǒng)的功能測試和診斷可判定建筑內(nèi)各項(xiàng)系統(tǒng)是否合作無間，還能判定設(shè)備是否滿足高效率高效能的操作指標(biāo)和需要。全面的試運(yùn)行過程能減少安裝變更，長久滿足承租人的需求，減少能源消耗，避免設(shè)備更換費(fèi)用，以及增加建筑所有人的利潤率。再介紹一個(gè)資料，西雅圖城市之光做了一份十頁的EAC試運(yùn)行報(bào)告《蒸發(fā)冷卻設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)試運(yùn)行程序》，其中含有案例。網(wǎng)址為http://www.ci.seattle.wa.us/light/conserve/business/BdgComA/bca4.rtf.附錄A有它的樣頁?！?.19制定EAC系統(tǒng)規(guī)模§1.19.1典型的EAC系統(tǒng)規(guī)模制定EAC制冷能力有不同的制定方法，工程師們最常用的方法是基于人工計(jì)算或計(jì)算機(jī)編程的建筑熱量平衡。算出太陽輻射、照明、計(jì)算機(jī)或其它辦公設(shè)備、人體以及建筑圍護(hù)等帶來的熱量總和，并求出排熱率，由此制定制冷設(shè)備的規(guī)模。太陽熱+設(shè)備和人體釋放的熱量=EAC排出的熱量熱平衡方程式的另一端由蒸發(fā)濕簾的種類決定，剛性介質(zhì)濕簾比楊木纖維濕簾更加有效，出風(fēng)溫度更低。這意味著，對(duì)于相等的熱量，前者需要的送風(fēng)量較