建筑能源应用技术-课件 第1、2章 绪论、空气能利用技术

第1章绪论发展背景·技术概述·发展趋势本章核心建立建筑能源应用技术的课程总体框架。01第1章绪论｜课程导入学习目标1了解能源与环境之间的关系；2了解我国建筑能耗的特点；3掌握建筑能源应用技术的发展趋势。02第1章绪论｜课程导入本章主要内容031.1发展背景能源与环境危机建筑与建筑能耗国家政策推动回答：为什么必须转型？1.2技术概述建筑能源的分类建筑能源应用技术回答：能源和技术有哪些？1.3发展趋势多能互补低碳与可持续智能化与信息化回答：未来向哪里发展？2.11.1建筑能源应用技术发展背景能源利用为何带来环境压力？建筑为什么是重要用能领域？政策如何推动建筑节能降碳？04第1章绪论

建筑能源应用技术不是孤立的设备知识，而是对环境约束、建筑需求和政策目标的系统回应。第1章绪论051.1.1能源与环境危机定义能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源。人类社会生存的基础社会发展的动力能源的开发和利用推动人类社会发展；

能源开发利用水平，也是社会文明程度的重要标志之一。第1章绪论061.1.1能源与环境危机能源利用方式不断演进123人力、畜力、水力、柴薪煤、石油、天然气核能与各种新能源能源利用极大促进了社会发展，但能源的生产与利用也与环境污染、公众健康和全球环境变化密切相关。因此，能源利用技术本身非常重要。第1章绪论071.1.1能源与环境危机能源环境问题具有复杂性和累积性化石能源仍占主体，污染物长期累积使环境问题在全球凸显。当前能源消费持续增长，供需矛盾进一步加剧，化石能源仍占世界能源消费主体。全球能源环境问题不仅具有跨区域影响，还具有污染物长期累积与生态系统逐渐破坏的特点。短期应控制化石能源开发利用并发展低碳经济；长期应发展新能源和可再生能源。能源、建筑与环境的关系第1章绪论081.1.2建筑与建筑能耗建筑是人为创造的一种环境，是人们从事各种活动的场所。建筑具有五类基本属性时空性功能性技术经济性文化性艺术性建筑能源技术服务于健康、舒适和生产工艺要求。传统建筑对环境的适应第1章绪论091.1.2建筑与建筑能耗建筑能耗包括全过程能耗与运行能耗广义建筑能耗从建筑材料制造、建筑施工，

一直到建筑使用的全过程能耗。关注范围：材料—施工—使用狭义建筑能耗：运行能耗供暖、空调、照明、炊事、

电梯等日常运行过程的能耗。是建筑能耗中的主导部分。随着生活质量提高，空调、通风、供暖和热水等运行能耗将继续增长。第1章绪论101.1.2建筑与建筑能耗室内环境需求转化为建筑运行能耗建筑运行能耗本质上来自维持室内环境和建筑功能的需要。供暖空调通风照明热水电梯不同系统共同构成建筑日常运行用能。工业建筑的环境控制需求运行能耗增长，既与建筑规模有关，也与室内环境品质要求提高有关。第1章绪论111.1.2建筑与建筑能耗2023年建筑运行商品能耗约占全国能源消费总量的20%建筑运行能耗规模大，电力已成为重要能源形式。11.7亿tce建筑运行商品能耗约占全国能源消费总量20%2023年中国建筑运行能耗计入生物质能后的总量12.2亿tce建筑用电量25048亿kW·h其中生物质能耗约0.5亿tce数据来源：教材表1.1，援引《中国建筑节能年度发展研究报告2024（农村住宅专题）》。第1章绪论121.1.2建筑与建筑能耗建筑能耗总量与用电量总体增长图1.1中国建筑运行折合的一次能耗总量和总用电量（2010—2023年）[1]2020年建筑用电增速放缓，2021年后明显回升。2023年建筑用电量超过2.5万亿kW·h，约占全社会用电量27%。第1章绪论131.1.2建筑与建筑能耗公共建筑与北方城镇供暖的能耗强度较高图1.2中国建筑运行能耗（2023）[1]从面积与能耗强度同时观察①城镇住宅和农村住宅面积最大；②北方城镇供暖面积约占总量1/4；③公共建筑面积约占总量1/5；④公共建筑与北方城镇供暖的能耗强度较高。公共建筑能耗已成为比例最大的一部分。第1章绪论141.1.3国家政策推动建筑是节能潜力较大的领域，政策推动其用能方式向低碳转型。资源节约型社会节约能源是重要组成部分建筑应作为节能工作重点政策推动的三类行动统筹规划可再生能源建筑应用推进地热、太阳能、生物质能与余热利用研发超低能耗、近零能耗、低碳和零碳建筑第1章绪论151.1.3国家政策推动“双碳”目标明确建筑低碳转型方向2030年前碳达峰温室气体排放达到最高峰值后，

不再继续增长。2060年前碳中和通过减排、碳汇、碳捕集和封存等，

实现排放与吸收抵消。持续减排第1章绪论161.1.3国家政策推动政策要求落实到供能结构与建筑技术①因地制宜发展建筑光伏；②推进地热能、生物质能和太阳能供热；③利用火电、工业和核电等余热；④研发超低能耗、近零能耗、低碳和零碳建筑；⑤推动成熟技术、工艺与设备集成应用。核心：同时降低需求、优化供给并提升系统效率。减少化石能源依赖的技术方向2.11.2建筑能源应用技术概述从能源来源到建筑所需的冷、热和电17第1章绪论能源分类转换与存储建筑需求第1章绪论181.2.1建筑能源的分类常规能源已经广泛应用，利用技术较成熟。煤炭、石油、天然气、生物能等。新能源近年来被认识和应用，利用技术与方式

仍需改进和完善。核能、沼气能、氢能、海洋能、页岩气、可燃冰等。新能源与可再生能源概念存在交叉，但是二者并不等同。第1章绪论191.2.1建筑能源的分类常规能源长期支撑建筑供暖、热水与备用电源煤炭多用于北方集中供暖的燃煤锅炉；成本较低，但燃烧会产生多种污染物。石油可用于燃油锅炉、柴油发电机、供暖、生活热水和建筑备用电源。天然气可用于燃气锅炉、燃气灶具和冷热电三联供；污染物排放较少，但需要管网。局限：高碳排放、能源利用率偏低和环境污染等问题制约可持续发展。第1章绪论201.2.1建筑能源的分类建筑可利用太阳能、风能、生物质能与地热能太阳能光伏发电与光热利用风能小型风力发电设备生物质能转化为热能或电能地热能地源热泵供冷供热可再生能源在建筑中的应用第1章绪论211.2.2建筑能源应用技术能源输入常规能源／新能源转换与冷热源生产建筑所需冷、热、电建筑需求室内环境与建筑功能能源存储协调供给时间与需求时间理解建筑能源技术，应始终把设备放回完整能源系统中。三类技术共同完成能量生产、转换、输送与时间调节。第1章绪论221.2.2建筑能源应用技术1）冷热源技术冷源／热源设备冷媒／热媒制冷剂、水、盐水／水、蒸汽换热器或末端装置把冷量或热量送入室内夏季需要低温介质移走室内多余热量或湿量；冬季需要较高温度介质向室内输入热量，从而维持所需温湿度。建筑冷热源与末端系统第1章绪论231.2.2建筑能源应用技术2）能源转换与利用技术热电联产与三联供在发电的同时回收余热，

余热可用于建筑供暖

或制冷。热泵技术热泵通过消耗驱动功，在建筑与空气、水体或岩土之间转移热量，实现供冷或供热。能量梯级利用按能源品位安排发电、

制冷、供暖和生活热水

等不同用途。共同目标：满足冷、热、电需求，同时减少能量损失和碳排放。决定建筑能源利用效率第1章绪论241.2.2建筑能源应用技术3）能源存储电化学储能用于储存建筑光伏系统

产生的余电。热储能显热储能利用水、岩石；

潜热储能利用相变材料。氢储能可与光伏制氢结合，

燃料电池可作备用电源。储能缓解可再生能源间歇性，并提高建筑能源韧性。从“即时耗能”转向“灵活调控”2.11.3建筑能源应用技术发展趋势多能互补与能源综合利用低碳与可持续发展智能化与信息化25第1章绪论共同目标：高效利用、深度减碳、智慧调控。第1章绪论261.3.1多能互补与能源综合利用建筑负荷太阳能地热能天然气储能多能互补的三项作用①降低单一能源供应中断对建筑使用的影响；②推动不同品位能源的梯级利用；③利用储能进行调峰，协调供给与需求。常见系统：冷热电联产、光伏直柔系统。第1章绪论271.3.2低碳与可持续发展低碳建筑需要同时降低负荷、优化供能并促进资源循环。第一步降低建筑冷热负荷优化朝向、自然采光通风、围护结构和遮阳。第二步扩大可再生能源应用减少传统能源依赖，拓展建筑产能空间。第三步促进碳抵消与资源循环结合碳汇、碳捕集与建筑材料循环利用。绿色低碳建筑技术第1章绪论281.3.3智能化与信息化数据与模型使系统从被动运行转向实时感知和主动优化。实时监测负荷预测策略优化建筑能源管理系统、数字孪生、大数据与机器学习节能技术与系统优化智能化的价值：让不同设备和能源在统一数据基础上协同运行。本章知识总结：29第1章绪论为什么转型？能源环境危机

建筑能耗增长

国家政策推动用什么技术？冷热源技术

能源转换利用

能源存储技术向哪里发展？多能互补

低碳可持续

智能化信息化建筑能源应用技术回答三个基本问题。课后思考1我国建筑能耗有哪些特点？2试探讨建筑能源应用技术的发展趋势。请用本章“背景—技术—趋势”的框架组织完整回答。30第1章绪论第2章空气能利用技术空气源热泵系统供冷供热·蒸发冷却技术本章核心两类以环境空气为能量载体的建筑能源利用技术：（1）空气源热泵通过制冷剂循环搬运热量；（2）蒸发冷却则利用水蒸发吸热实现空气或水的降温。01第2章空气能利用技术｜课程导入学习目标1了解空气源热泵和蒸发冷却技术的适用性；2掌握空气源热泵和蒸发冷却的原理；3掌握空气源热泵机组和蒸发冷却空调机组在建筑中的应用原理和形式。02第2章空气能利用技术｜课程导入本章主要内容2.1空气源热泵①原理及特点

②系统形式

③气候适应性

④运行与除霜

⑤寒冷地区应用学习重点：热量搬运、低温性能与运行控制2.2蒸发冷却①原理与技术分类

②蒸发冷却空调机组

③蒸发冷却冷水机组

④居住建筑应用学习重点：湿球温度、热湿交换与设备组合学习顺序：能量转换机理→气候适用性→设备与建筑应用032.12.1空气源热泵系统供冷供热实质：从空气中获取低品位热能，经电力做功输出可用热能

空气源热泵以室外空气为低温热源，通过制冷剂循环和压缩机做功，将热量传递至建筑供暖、供冷或热水系统。是一种高效的建筑冷热源技术。本节内容：原理与特点｜系统形式｜适应性｜运行｜寒冷地区应用04第2章空气能利用技术空气源热泵是一种能从自然界空气中获取

低品位热能，经过电力做功，输出可用高

品位热能的设备。它的核心作用不是直接用电发热，而是利用

电功推动热量由低温侧向高温侧转移。室外空气低品位热＋电功压缩机→建筑用热高品位热应用场景包括大型社区、办公建筑和养殖业等中大型供暖场景。空气源热泵的本质是“用少量电功搬运环境热量”。052.1.1空气源热泵的原理及特点第2章空气能利用技术蒸发器从室外空气吸热→压缩机做功、升压、升温→冷凝器向水或室内侧放热→膨胀阀节流、降压、降温制冷剂经过膨胀阀后重新进入蒸发器吸热，形成连续循环。

四个部件并不是彼此独立的设备，而是共同完成吸热、升压、放热和降压过程。记忆顺序：蒸发吸热→压缩升温→冷凝放热→节流降压2.1.1空气源热泵的原理及特点061）原理概述第2章空气能利用技术图2.1逆卡诺循环逆卡诺循环通过外界做功，使热量由低温热源流向高温热源。制冷剂从空气中吸热，

经压缩机升压升温，在冷凝器侧放热，再经节流降压回到蒸发器。图中的q₁、q₂、

Wnet和熵变符号用于描述循环的能量与状态变化。07原理概述：逆卡诺循环2.1.1空气源热泵的原理及特点第2章空气能利用技术空气源热泵的三个主要特点（1）室外空气状态随地区和季节而变化气温降低时，热泵供热量减少，而建筑耗热量增加。（2）冬季室外空气温度很低时，室外换热器中制冷剂蒸发温度随之降低，换热器可能结霜霜层增加热阻和空气阻力，使供热能力与可靠性下降。（3）空气比热容小，要获得足够的热量时，需要较大空气流量风机风量较大，设备布置还需考虑进排风条件与噪声。这三个特点共同决定空气源热泵的选型、辅助热源和运行控制。082.1.1空气源热泵的原理及特点2）空气源热泵的特点第2章空气能利用技术室外温度降低↓建筑物耗热量增加

热泵供热量减少

制热性能系数下降供热需求与设备能力方向相反冬季越冷，建筑越需要热量；但空气源热泵

从室外空气获取热量越困难，能够提供的供

热量反而减少。因此，需要利用平衡点温度判断机组调节和

辅助热源的配置。工程问题：建筑最需要供热时，热泵往往最难提供足够热量。09关于特点（1）的理解：室外温度变化造成供需矛盾2）空气源热泵的特点2.1.1空气源热泵的原理及特点特点（1）：室外空气状态随地区和季节而变化第2章空气能利用技术图2.2空气源热泵供热系统特性怎样读图？AB线表示建筑物耗热特性；CD线表示空气源

热泵供热特性，两条曲线变化趋势相反。交点O′表示供热量与耗热量相等，其对应的

室外温度tO′称为平衡点温度。平衡点是运行控制的分界线高于它进行能量调节；低于它考虑辅助热源。10关于特点（1）的理解：热泵供热量与建筑耗热量的平衡点2）空气源热泵的特点2.1.1空气源热泵的原理及特点第2章空气能利用技术室外温度高于tO′热泵供热量＞建筑耗热量。

此时重点是避免供热过剩，可通过容量调节或运行控制，使实际供热量与建筑需求相匹配。策略：调节热泵输出室外温度低于tO′热泵供热量＜建筑耗热量。

此时需要辅助热源补足缺口，辅助供热量等于建筑耗热量与热泵供热量之差。策略：启用辅助热源设计关键：合理确定平衡点温度，并选择辅助热源及热泵调节方式。11关于特点（1）的理解：平衡点两侧采用不同运行策略2）空气源热泵的特点2.1.1空气源热泵的原理及特点第2章空气能利用技术结霜条件室外换热器表面温度低于周围空气露点温度，并且低于0℃。霜层形成覆盖换热器表面→热阻增加空气阻力同时增加→换热恶化供热能力与COP下降→运行受限严重时停止运行因此，结霜检测、除霜控制和换热器布置直接影响机组的供热稳定性。12关于特点（2）的理解：低温环境下室外换热器结霜2）空气源热泵的特点2.1.1空气源热泵的原理及特点特点（2）：冬季室外空气温度很低时，室外换热器中制冷剂蒸发温度也随之降低，换热器可能结霜第2章空气能利用技术从空气中吸收1kW的热能约需360m³/h的空气流量较大空气量带来的工程影响空气侧换热器需要足够的迎风面积；

风机需要输送较大的空气量；

设备进、排风位置不能相互干扰；

较大风量还可能带来明显噪声。设备选址不仅要考虑热工性能，也要考虑风道组织和声环境。13关于特点（3）的理解：空气比热容小，要获得足够的热量时，需要较大空气流量2）空气源热泵的特点2.1.1空气源热泵的原理及特点第2章空气能利用技术系统形式的选择，实质上是对低温适应性、制热能力、能效与设备复杂度的综合权衡。本节依次介绍：常规系统、补气增焓系统、双级压缩系统和单—双级耦合系统。142.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术图2.3常规空气源热泵系统示意图工作特征制热时，制冷剂在室外换热器中吸收空气热量；

经压缩机升压升温后，在室内侧放出热量；

节流后返回低压状态，循环继续。其系统简单、应用广泛，但低温工况下制热能力与能效会下降。15（1）常规空气源热泵系统2.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术主回路压缩中间压力补入

制冷剂蒸气提高低温制热能力补气增焓系统在常规循环基础上设置经济器或闪蒸器，并采用带补气口的压缩机。

部分制冷剂在中间压力下形成蒸气，经补气口进入压缩过程，从而增加循环质量流量。

教材强调：这种形式可改善低温工况下的制热性能，但系统与控制均比常规形式复杂。16（2）补气增焓型空气源热泵系统2.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术低压级压缩中间冷却

降低排气温度高压级压缩当蒸发温度较低、冷凝温度较高时，单级压缩比增大，排气温度也随之升高。

双级压缩把总压缩比分配给低压级和高压级，并在两级之间进行冷却。

其目的在于改善压缩机工作条件，增强严寒工况下的运行可靠性和供热能力。172.1.2空气源热泵系统形式（3）双级压缩空气源热泵系统第2章空气能利用技术室外温度较高：单级运行以较简洁的循环满足负荷；

避免在非必要工况下增加系统损耗；

兼顾部分负荷效率。室外温度较低：双级运行通过两级压缩承担较大压比；

改善排气温度与运行可靠性；

补偿低温制热能力衰减。耦合系统根据室外气象条件和供热需求切换运行级数。

控制策略的核心是：在安全运行的前提下，使系统形式与实时负荷相匹配。18（4）单、双级耦合空气源热泵系统2.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术系统形式主要措施主要作用系统特点常规系统单级蒸气压缩循环实现基本制冷与制热结构较简单补气增焓中间压力补入蒸气增强低温制热能力控制较复杂双级压缩分两级承担总压比改善压缩工作条件部件较多单—双级耦合随工况切换运行级数兼顾效率与低温能力策略要求较高19四种系统形式比较2.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术空气—空气热泵室外空气为低位热源；

室内空气为供冷供热对象；

典型设备为空调器。空气—水热泵从空气中吸收热量；

向水系统放热或从水取热；

可服务空调与生活热水。热水机组按使用规模可分为：

家用热水器；

商用热水机组。分类依据不同，名称也不同；阅读设备名称时，应同时识别热源、供能对象和使用规模。202）空气源热泵的应用分类2.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术图2.4家用空气源热泵热水器设备与使用特点以室外空气作为热源，把热量传递给生活热水；

通常由热泵主机、储热水箱与控制装置组成；

储水可缓冲热泵制热量与用水负荷之间的时间差；

安装时应保证进、排风通畅，并考虑噪声和冷凝水排放。21（1）家用空气源热泵热水器2）空气源热泵的应用分类2.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术图2.5商用空气源热泵热水机组应用要点面向较大、较集中的热水负荷；

可采用多台机组并联与集中储水；

系统设计需要协调产热、储热与用水规律；

室外机布置应兼顾气流组织、检修和噪声控制。22（2）商用空气源热泵热水机组2）空气源热泵的应用分类2.1.2空气源热泵系统形式第2章空气能利用技术第2章空气能利用技术2.1.3空气源热泵的适应性判断是否适用，不能只看设备额定参数，还要结合建筑所在气候区和设计工况。重点关注：室外温度、空气湿度、建筑负荷特征以及结霜风险。23气候区主要气候特征建筑热工要求严寒地区冬季漫长严寒，采暖期长必须充分保温，防止冷风渗透寒冷地区冬季寒冷，夏季部分地区较热冬季保温，部分地区兼顾夏季防热夏热冬冷地区夏季炎热，冬季湿冷夏季防热，冬季保温24夏热冬暖地区夏季炎热，冬季温和夏季防热、遮阳、通风温和地区全年气候相对温和部分地区兼顾冬季保温建筑热工设计一级区划情况第2章空气能利用技术2.1.3空气源热泵的适应性来源：教材表2.125关于建筑热工设计一级区划情况的说明根据《民用建筑热工设计规范》（GB50176-2016）建筑热工设计区划分为两级，建筑热工设计以及区划情况见前面的表格。其他内容请参考《建筑节能与可再生能源利用通用规范》（GB55015-2021）；气候区划是设备选择的背景条件，不等同于某一种设备的直接适用结论。

实际设计还应核对当地室外计算参数、系统末端形式和建筑负荷。2.1.3空气源热泵的适应性第2章空气能利用技术温度条件温度越低：

蒸发压力越低；

制热能力下降；

压缩比增大。湿度条件换热器表面低于

露点且低于0℃时，

可能结霜，

增加传热与通风阻力。负荷条件低温时建筑热负荷

往往增加，

需要校核平衡点及

辅助热源容量。结论：空气源热泵的适用性应由气候条件、机组性能曲线和建筑负荷共同判断。26建筑热工区（或称为建筑气候区）与空气源热泵适用性:第2章空气能利用技术2.1.3空气源热泵的适应性2.1.4空气源热泵系统运行运行方式取决于热泵容量、建筑负荷和是否配置辅助热源。控制目标是保证室内热环境，同时减少不必要的高品位能源消耗。27第2章空气能利用技术运行方式：方式一：热泵单独运行机组容量按设计热负荷配置；

在适用气候条件下独立承担供热；

系统组成相对简单；

需校核低温工况能力。方式二：热泵与电加热串联水或空气先经热泵预热；

不足部分由电加热补足；

控制直观、供热可靠；

应控制直接电加热能耗。容量配置与控制顺序决定了热泵承担负荷的比例。282.1.4空气源热泵系统运行第2章空气能利用技术方式三：双热源并联运行热泵优先承担基础负荷；

辅助热源在负荷较大时投入；

两种热源共同供热；

需合理设定启停边界。方式四：双热源交替运行较温和工况由热泵运行；

极端低温时切换至辅助热源；

避免热泵在不利工况运行；

切换点应结合经济性确定。双热源系统的关键不是“有没有备用”，而是“何时投入、投入多少”。29运行方式：2.1.4空气源热泵系统运行第2章空气能利用技术霜层形成传热热阻增加风量下降能力与

能效下降除霜思路逆循环除霜：切换制冷剂流向，利用系统热量融霜；

热气旁通除霜：将压缩机排气引向室外换热器；

其他辅助方式：通过电加热等手段提供融霜热量。30除霜问题：为什么必须及时处理？2.1.4空气源热泵系统运行第2章空气能利用技术图2.6吸收式空气源热泵原理示意图理解重点以吸收式循环提升空气中的低品位热能；

循环由发生、吸收、冷凝和蒸发等过程构成；

驱动能源与压缩式热泵不同；

读图时应沿工质与溶液回路识别能量传递。31吸收式空气源热泵2.1.4空气源热泵系统运行第2章空气能利用技术图2.7无霜型空气源热泵原理示意图通过改变室外空气侧的换热与传质过程，降低换热器结霜风险；

目标是减少周期性除霜造成的供热中断和能耗波动；

系统评价仍应同时关注能效、复杂度和维护要求。32无霜型空气源热泵2.1.4空气源热泵系统运行第2章空气能利用技术2.1.5寒冷地区的应用寒冷地区应用的核心问题：室外温度降低时，建筑供热需求增加，而热泵制热能力下降。33第2章空气能利用技术问题一：制热量不足与可靠性下降室外温度降低蒸发压力降低

压缩比增大制热量下降

排气温度与运行风险上升工程应对根据低温性能曲线校核机组容量，而不是只采用名义工况参数；

采用补气增焓、双级压缩或耦合系统改善低温能力；

必要时设置辅助热源，保证极端工况下的供热可靠性。342.1.5寒冷地区的应用第2章空气能利用技术问题二：低温工况下能效下降−5℃室外空气温度50℃供水温度COP≈1.5能效比低温热源与较高供水温度共同扩大温升，压缩机耗功增加，系统能效降低。

因此，末端所需水温越高，越应重视热泵低温性能和系统匹配。352.1.5寒冷地区的应用举例说明：第2章空气能利用技术图2.8双级耦合热泵供暖系统读图顺序先识别低温级与高温级；

再沿制冷剂与水路观察能量传递；

最后判断不同室外温度下的运行组合。系统以耦合运行增强寒冷工况适应性。36双级耦合热泵供暖系统2.1.5寒冷地区的应用第2章空气能利用技术建筑室内围护结构传热与渗透室外环境空气接收建筑散失的热量热泵蒸发器从空气吸取热量空气中存在可被热泵再次利用的低品位热能。

但热泵仍需消耗驱动功，并受到温差、换热和设备效率的限制。37建筑热损失最终进入环境空气2.1.5寒冷地区的应用第2章空气能利用技术原理消耗驱动功，把空气中的低品位热量提升后供给建筑。矛盾低温时负荷增加，热泵能力和能效下降。技术补气增焓、双级压缩、耦合运行与及时除霜。设计结合当地气象、性能曲线和负荷校核适用性。38空气源热泵：从原理到应用判断2.1.5寒冷地区的应用第2章空气能利用技术2.2蒸发冷却技术水蒸发需要吸收汽化潜热，蒸发冷却正是利用这一过程降低空气或水的温度。其效果与空气干湿程度密切相关，干燥地区通常具有更大的蒸发冷却潜力。39第2章空气能利用技术蒸发冷却的基本原理水蒸发吸热→空气显热减少→空气温度降低在理想绝热过程中，空气与水之间交换显热和潜热，过程近似等焓。影响冷却效果的主要条件空气越干燥，干球温度与湿球温度之差越大，蒸发冷却潜力越大；

水与空气接触面积、接触时间和传质强度会影响实际降温幅度；

直接与间接蒸发冷却的区别，在于送风是否直接与水接触。402.2.1蒸发冷却原理及技术分类第2章空气能利用技术2.2.1蒸发冷却原理及技术分类图2.9直接蒸发冷却原理空气状态变化空气直接与水接触；

水蒸发吸收空气显热；

空气干球温度降低、含湿量增加；

理想极限接近空气湿球温度。适合允许送风增湿的场合。41（1）直接蒸发冷却1）蒸发冷却原理第2章空气能利用技术图2.10间接蒸发冷却原理两股空气的分工工作空气侧通过水蒸发获得冷却；

产出空气通过换热壁面被显热冷却；

两股空气不直接混合；

产出空气温度下降而含湿量基本不变。适合需要控制送风含湿量的场合。42（2）间接蒸发冷却2.2.1蒸发冷却原理及技术分类1）蒸发冷却原理第2章空气能利用技术图2.11间接—直接蒸发冷却过程分级处理过程第一步：间接蒸发冷却，先降低空气干球温度，含湿量基本不变；

第二步：直接蒸发冷却，继续降温，同时增加空气含湿量；

多级组合可获得比单级更低的送风温度。43（3）间接—直接多级蒸发冷却2.2.1蒸发冷却原理及技术分类1）蒸发冷却原理第2章空气能利用技术蒸发冷却技术直接蒸发冷却降温并增湿

极限接近湿球温度间接蒸发冷却显热降温

含湿量基本不变多级蒸发冷却组合不同过程

获得更低送风温度442）蒸发冷却技术分类2.2.1蒸发冷却原理及技术分类第2章空气能利用技术2.2.2蒸发冷却空调机组机组把蒸发冷却过程落实为设备：风机组织气流，水系统形成湿表面，换热器完成热湿交换。本节按直接、间接、二级和三级等形式，逐步说明设备组成和空气处理流程。45第2章空气能利用技术图2.12直接蒸发冷却空调机组室外空气进入机组；

通过被水润湿的填料；

空气降温并增湿；

风机将处理后的空气送入室内。46（1）直接蒸发冷却空调机组1）单级蒸发冷却空调机组2.2.2蒸发冷却空调机组第2章空气能利用技术（2）间接蒸发冷却空调机组图2.13间接蒸发冷却空调机组工作空气侧发生蒸发冷却；

产出空气与工作空气隔开；

产出空气通过换热壁面降温；

送风含湿量基本保持不变。471）单级蒸发冷却空调机组2.2.2蒸发冷却空调机组第2章空气能利用技术图2.14板翅式间接-直接二级蒸发冷却机组两级处理第一级：板翅式间接蒸发冷却，先显热降温；

第二级：直接蒸发冷却，继续降温并增湿；

组合后送风温度低于单级设备。48（1）间接—直接二级蒸发冷却机组2）多级蒸发冷却空调机组2.2.2蒸发冷却空调机组第2章空气能利用技术图2.15管式间接-直接二级蒸发冷却机组设备特征以管式换热器实现间接冷却；

一次空气与二次空气在壁面两侧换热；

随后进入直接蒸发冷却段；

管束布置影响风阻、换热与清洗维护。49（1）间接—直接二级蒸发冷却机组2）多级蒸发冷却空调机组2.2.2蒸发冷却空调机组第2章空气能利用技术图2.16外冷式间接-直接二级蒸发冷却机组外部冷却过程先为间接段提供冷量；

产出空气经间接段预冷；

再进入直接蒸发段进一步降温；

水路与风路的匹配决定整体效果。502）多级蒸发冷却空调机组2.2.2蒸发冷却空调机组（1）间接—直接二级蒸发冷却机组第2章空气能利用技术图2.17不带冷却塔的三级蒸发冷却机组三级组合多级间接冷却逐步降低空气温度；

末级直接蒸发进一步逼近湿球温度；

不设置独立冷却塔，设备流程相对集中；

应关注各级风量与水量匹配。512）多级蒸发冷却空调机组2.2.2蒸发冷却空调机组（2）间接—间接—直接三级蒸发冷却机组第2章空气能利用技术图2.18带冷却塔的三级蒸发冷却机组冷却塔的作用冷却塔为水系统提供蒸发冷却；

冷水再用于空气的间接预冷；

后续级继续处理空气；

系统能力增强，但水系统和维护更复杂。522）多级蒸发冷却空调机组2.2.2蒸发冷却空调机组（2）间接—间接—直接三级蒸发冷却机组第2章空气能利用技术机组形式空气处理过程冷却能力系统复杂度单级直接或间接一种过程受单一过程极限约束较低二级间接预冷＋直接冷却低于单级送风温度中等三级多级间接＋直接冷却进一步增强冷却能力较高53单级、二级与三级蒸发冷却机组比较2.2.2蒸发冷却空调机组第2章空气能利用技术2.2.3蒸发冷却冷水机组蒸发冷却不仅可以直接处理空气，也可以参与冷水制备与制冷系统的冷凝散热。本节关注设备名称背后的换热对象：空气、水、制冷剂分别在哪里被冷却。54第2章空气能利用技术间接蒸发冷却机组利用蒸发冷却过程制取冷风或冷水，再服务建筑空气调节。阅读设备原理后依次回答以下问题：哪一股空气直接与水接触？哪一股空气或哪一路水被间接冷却？

冷量最终送往空气末端还是水系统？设备是否还包含机械制冷部件？552.2.3蒸发冷却冷水机组1）间接蒸发冷却冷水机组第2章空气能利用技术空气＋喷淋水

共同冷却冷凝器制冷剂冷凝

向环境放热蒸发器制取冷水蒸发冷凝把水的蒸发潜热与空气显热交换结合起来，强化制冷剂冷凝侧散热。

与单纯风冷相比，其冷凝温度可降低；与传统水冷系统相比，设备集成方式不同。

运行管理应关注水质、结垢、飘水和卫生维护。562）蒸发冷凝式冷水机组2.2.3蒸发冷却冷水机组第2章空气能利用技术3）磁悬浮蒸发自然冷机组机械制冷工况磁悬浮压缩机驱动制冷循环；

蒸发器制取冷水；

蒸发冷却过程帮助冷凝侧散热。自然冷工况室外条件合适时，减少或停止压缩机运行；

利用环境低温直接或间接制冷；

降低过渡季和冬季电耗。“自然冷”能否启用，取决于室