西北地区应用蒸发冷却空调的节能分析与研究

【摘要】：蒸发冷却技术作为一种节能、环保的空调技术，符合国家现如今提出的节能减排的要求。我国西部地区干热的气候条件决定了运用蒸发冷却空调系统的优势，为此，本文以我国西部干热地区、中湿度地区选取的五个典型城市（西宁、兰州、乌鲁木齐、银川、西安）为研究对象，分析其运用蒸发冷却空调系统的能耗和舒适性情况，为蒸发冷却技术的推广应用提出了指导。 本文以温频法（BIN）为理论基础，首先对计算方法中的日射负荷部分进行了改进并构建建筑模型，根据建筑所处城市的建筑气候分区，确定围护结构的热工性能，计算了我国西部地区西宁、兰州、乌鲁木齐、银川、西安五个城市的制冷期空调负荷。运用我国研发的建筑能耗模拟软件DEST对五个城市模拟计算负荷，并与温频法（BIN）计算结果进行对比。 介绍蒸发冷却空调系统的设计原则，提出以该设计原则结合温频法（BIN）为理论基础对蒸发冷却空调系统季节运行控制的相关理论。根据相关知识计算制冷期蒸发冷却变风量空调系统能耗和其季节能耗比（SEER），并与蒸发冷却定风量空调系统进行对比。 对于本文研究的西部五个典型城市中，西宁、兰州、乌鲁木齐、银川属于干热地区，分析了以温频法（BIN）统计的室外空气状态参数后，得出该四个城市可完全使用蒸发冷却空调系统；并从计算分析结果看出，对于整个制冷期，蒸发冷却机组直接段运行时间远大于间接段的运行时间，并且四个城市采用蒸发冷却空调系统的季节能耗比（SEER）较大，系统节能性能好。西安作为中湿度地区，不能单纯用蒸发冷却空调系统，必须结合机械制冷；能耗计算结果表明，运用蒸发冷却技术可以减少整个制冷期机械制冷运行时间，大大节约了机械制冷能耗，并且在开启机械制冷时采用蒸发冷却进行预冷，可减少机械制冷机组容量。 本文以TRNSYS平台来模拟运用蒸发冷却空调系统的热舒适性，采用气象数据读取模块（.epw格式气象文件）、DEC模块、IEC模块、建筑热过程模块，将根据以温频法（BIN）数据设计的蒸发冷却机组相关数据输入到各个模块中进行模拟，结果得出处于干燥地区的西宁、兰州、乌鲁木齐、银川四个城市运用蒸发冷却空调具有较好的降温效果，夏季室内PMV均在1.5以下，热舒适性较好；而西安处于中湿度地区，由于其运用蒸发冷却技术的局限性，降温效果有限。 【关键词】：温频法（BIN） 蒸发冷却空调系统运行控制 季节能耗比（SEER） TRNSYS 热舒适性
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 选题依据和背景8-9
• 1.2 课题研究现状9-10
• 1.2.1 国外蒸发冷却空调能耗研究和舒适性分析发展情况9
• 1.2.2 国内蒸发冷却空调能耗研究和舒适性分析发展情况9-10
• 1.3 本文研究内容及研究方法10-12
• 2 能耗计算12-31
• 2.1 能耗计算方法12
• 2.2 温频法（BIN）介绍12-13
• 2.3 温频数据的验证13-14
• 2.4 模型的建立14-15
• 2.4.1 建筑尺寸14-15
• 2.4.2 围护结构的热工性能15
• 2.4.3 夏季室内设计参数15
• 2.4.4 室内负荷参数15
• 2.5 温频法（BIN）的改进15-17
• 2.5.1 日射负荷的改进15-16
• 2.5.2 建筑朝向分区16-17
• 2.6 负荷计算17-31
• 2.6.1 传热负荷表达式计算17-26
• 2.6.2 温频法（BIN）数据获得26-27
• 2.6.3 能耗计算27-28
• 2.6.4 DEST 负荷计算28-30
• 2.6.5 总结30-31
• 3 蒸发冷却空调系统设计及季节能耗计算31-40
• 3.1 蒸发冷却空调系统的设计原则31-32
• 3.2 蒸发冷却空调系统夏季设计计算步骤32-33
• 3.3 蒸发冷却空调系统季节运行控制33-34
• 3.4 温频法（BIN）分析蒸发冷却空调系统的理论方法34-35
• 3.5 蒸发冷却变风量空调机组的能耗计算35-37
• 3.6 蒸发冷却变风量空调系统末端能耗计算37
• 3.7 蒸发冷却定风量空调系统能耗37
• 3.8 以温频法（BIN）理论计算季节能耗比（SEER）37-40
• 4 西部干热地区蒸发冷却空调系统的能耗40-59
• 4.1 西宁地区蒸发冷却空调系统能耗计算40-48
• 4.1.1 动态负荷计算40-41
• 4.1.2 蒸发冷却空调系统季节运行控制41-43
• 4.1.3 蒸发冷却空调机组的设计43-44
• 4.1.4 蒸发冷却变风量空调系统能耗计算44-47
• 4.1.5 蒸发冷却定风量空调系统能耗47
• 4.1.6 总结47-48
• 4.2 西部部分地区蒸发冷却空调系统能耗计算48-57
• 4.2.1 动态负荷计算48
• 4.2.2 温频法（BIN ）法动态负荷计算48-51
• 4.2.3 蒸发冷却空调系统制冷期运行控制51-54
• 4.2.4 蒸发冷却空调机组的设计54
• 4.2.5 蒸发冷却变风量空调系统能耗54-56
• 4.2.6 蒸发冷却定风量空调系统能耗56-57
• 4.2.7 总结57
• 4.3 蒸发冷却空调系统方式的选择57-59
• 5 中湿度地区蒸发冷却空调系统能耗计算59-73
• 5.1 动态负荷计算59
• 5.2 冷热源能耗计算方法59-60
• 5.3 机械制冷空调系统季节能耗60-64
• 5.3.1 空调系统动态负荷60-61
• 5.3.2 机械制冷空调系统冷源能耗61-62
• 5.3.3 机械制冷变风量空调系统变频风机能耗62-63
• 5.3.4 机械制冷变风量空调系统末端能耗63-64
• 5.3.5 机械制冷定风量空调系统能耗64
• 5.4 蒸发冷却 + 机械制冷空调系统季节能耗64-73
• 5.4.1 蒸发冷却空调系统选择64-65
• 5.4.2 蒸发冷却+ 机械制冷空调系统季节运行控制65-67
• 5.4.3 蒸发冷却+ 机械制冷空调系统机械制冷能耗67-68
• 5.4.4 蒸发冷却+ 机械制冷空调系统变频风机能耗68-70
• 5.4.5 蒸发冷却 +机械制冷空调系统机组各功能段能耗70
• 5.4.6 蒸发冷却+ 机械制冷空调系统变风量末端能耗70
• 5.4.7 蒸发冷却+ 机械制冷定风量空调系统季节能耗70
• 5.4.8 总结70-73
• 6 蒸发冷却空调系统 TRNSYS 仿真模拟73-83
• 6.1 TRNSYS 软件介绍73
• 6.2 蒸发冷却 TRNSYS 软件模块73-75
• 6.2.1 气象数据模块73-74
• 6.2.2 蒸发冷却模块74-75
• 6.2.3 建筑热过程模块75
• 6.3 模拟结果分析75-82
• 6.3.1 TRNSYS 软件参数输入75
• 6.3.2 舒适性分析75-76
• 6.3.3 模拟结果的确定76-77
• 6.3.4 西宁地区模拟结果77-78
• 6.3.5 兰州地区模拟结果78-79
• 6.3.6 乌鲁木齐地区模拟结果79-80
• 6.3.7 银川地区模拟结果80-81
• 6.3.8 西安地区模拟结果81-82
• 6.4 小结82-83
• 7 结论83-85
• 参考文献85-89
• 附录89-98
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录98-101
• 致谢101

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