世界气象组织馆喷雾系统节能实测案例

  • 项目概况
    • 该建筑立意为“云中水滴”，整体是由4个白色扁圆球体相互融合而成，其造型类似一朵云。建筑设计从气象概念出发，契合国家气象局云造型标志。当阳光高度角小于42°时，在步行广场背对太阳面向气象馆的观众可看到建筑周围的彩虹，使建筑也成为展览一部分。建筑膜结构外壳上布满喷头，间距约1.5m，喷头分喷雾直径1 - 10μm形成云雾和喷水珠直径0.5mm左右折射彩虹两种类型。喷雾系统循环水量173m³/h，其中雾化喷头循环水量10m³/h（约1600只），珠状喷头循环水量163m³/h（约280只），平均补水量5m³/h1。

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  • 喷雾系统对节能的影响
    • 改变外部小环境
      • 原理：水雾喷出后，建筑外部小环境空气失去显热热量，温度降低，水蒸气进入空气使湿度增加、潜热量增加，但空气焓值基本不变。这是基于水的蒸发能力，水与空气热湿交换过程中，空气传递显热给水，水蒸发时水蒸气带回汽化潜热，水温稳定于空气湿球温度，就像水直接蒸发式空调原理。喷雾过程中，室外大环境空气与水热湿交换后，温度下降、含湿量增加，沿绝热线变化，水温也下降。蒸发冷却技术属于低品位能源利用技术，基本不消耗或消耗极少量能源，且对环境无破坏作用1。
      • 量化分析
        • 水分蒸发带走气化潜热Q：喷雾过程中，水的损失包括蒸发、吹散、排污，其中蒸发仅占损失水量的12% - 25%。已知平均补水量为5m³/h，可算出每小时蒸发水量约为600 - 1250kg，进而得出Qmin = 600kg×676W/1000 = 405.6kW1。
    • 对室内空调能耗的潜在影响：展馆仅夏季设空调，参观区域采用立式风机盘管，下送下回送风方式，人员活动处于空调服务范围，热空气聚于馆内上部空间。喷雾系统营造的外部小环境可能降低了室内空调负荷，减少了能源消耗，但文档未给出具体室内空调能耗因喷雾系统而减少的数据，只是从理论上分析喷雾系统对建筑围护结构能耗降低有帮助，从而达到节能目的1。

中央空调喷雾降温设备实测案例

  • 系统组成与原理：中央空调喷雾降温系统由水处理系统、高压泵站、精密雾化喷嘴组成。水处理系统过滤精度达5 - 0.01微米，可过滤自来水中泥沙、钙镁铁离子等杂质。高压泵站加压后的水经精密喷嘴雾化成微米级雾滴，雾滴蒸发时吸收周围热量，降低局部环境温度。这可缓解中央空调机组工作压力，减少能源使用，提高工作效率并延长压缩机寿命3。
  • 节能效果：专家测量研究数据表明，凉爽气候下空调冷却系统效率高于炎热气候。喷雾降温系统可调节空调机组局部小环境温度，虽未给出确切节能数据，但从原理上阐述了通过降低局部温度，可提高空调冷却系统效率，进而实现节能的可能性。
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