引言

      建筑行业与能源和环境密切相关，而空调系统的能耗在整个建筑能耗中所占比例很大,且随着社会的进步和人民生活水平的不断提高而迅猛增长。建筑领域的温室气体排放约占全世界总排放量的30%～40%，并且具有大范围、长周期的特点，以及与人类的生活、社会的可持续发展密切相关的原因，日益受到世界各国的关注。建筑领域有着巨大的减排潜力。根据IPCC工作组第四次评估报告，在调查80多个国家的基础上，得出结论：建筑节能潜力为到2020年居住建筑和公共建筑可以在现有的指标上节能29%，到2030年可实现节能31%。纵观所有的行业，建筑行业降低二氧化碳排放的成本是最低的。美国绿色建筑委员会（USGBC）的绿色建筑评估体系LEED(ND)的能源部分就规定建筑的现场产能中至少5％的总负荷或至少5％的全年电力和热力消耗应是在现场生产的，且每kWh电的碳排放小于0.7kg，每GJ热的碳排放小于62.4kg。因此，发展低碳技术，创造低碳建筑必将成为暖通空调发展的一大趋势。 蒸发冷却技术是人类最早采用的冷却方式之一。这项技术自上个世纪80年代以来，引起了众多学者的关注。尤其是进入21世纪的近十年来，现代蒸发冷却空调技术得到了迅速发展和推广应用。目前，全世界正在使用的蒸发冷却器超过两千万台，而我国蒸发冷却空调的市场年销售量也达到了几十万台。该技术以其节能、环保、经济及改善室内空气品质等优势，在低碳经济下的暖通空调发展方向有着广阔的应用前景。

      1、蒸发冷却空调技术的适用性

      从宏观方面说，蒸发冷却空调技术是一种以水为制冷剂，利用水分蒸发从空气中吸收汽化潜热，从而使空气降温的节能、环保、经济的冷却方式。从微观方面说，蒸发冷却技术是一个同时存在流动、传热和相变传质等多个传递过程耦合并相互交叉影响的复杂的不可逆热力过程。[14]其中，直接蒸发冷却空调系统实际上是一种直流式（全新风）空调系统，它主要由空气蒸发冷却器与空气输送及分配系统所构成，具有设备成本低，能耗小，能有效减少温室气体和CFCS的排放量等优点，且在降低空气温度的同时，实现了加湿，适用于低湿度地区。而以“干空气能”作为驱动势的间接蒸发冷却空调系统借助于环境空气中的干球温度与露点温度差，通过水与空气之间的热湿交换来获取冷量，较传统的空调可节能约70%，且不存在传统空调所引发的室内污染问题。 国外学者James Bond指出：“尽管蒸发冷却技术不适合于全球所有国家，但遗憾的是，在那些本来可以适用蒸发冷却的地方却没有被推广使用。对那些可使用蒸发冷却的潜在用户、国家和全球环境而言，这是很不幸的”。 [20] 我国清华大学江亿院士也指出：“在节能和碳减排已经成为影响人类未来的关键之一的今天，蒸发冷却空调应该成为全球40%的地区的空调的主导方式，是这些地区空调的未来”。

      目前，蒸发冷却在技术上已有单独直接蒸发冷却的一级系统，发展到间接与直接蒸发冷却相结合的二级系统，以及两级间接蒸发与直接蒸发冷却相结合的三级系统甚至四级系统。直接蒸发冷却技术适用于海拉尔-锡林浩特-呼和浩特-西宁-兰州-甘孜一线以西的干燥地区[9]，面积约占国土的2/5；多级蒸发冷却适用于哈尔滨-太原-天水-西昌-昆明一线以西的西北地区[13]，面积约占国土的2/3。

      2、蒸发冷却空调技术的节能性

      利用蒸发冷却技术在西北地区能满足传统空调系统14~18℃的送风温度和产生16~18℃左右的高温冷水。尤其是露点蒸发冷却器以空气的干球温度与露点温度差为驱动势，可以使处理后的温度接近露点温度，实现更大的温降。

      根据文献[10]对我国四个应用区域177个城市中的代表城市的能耗分析对比，得出蒸发冷却空调系统的初投资约为机械制冷的63%，性能系数COP值约为机械制冷的5倍，耗电量为约为机械制冷的20%，维修保养费约为传统空调的30~40%。同时，蒸发冷却空调系统形式的多样性进一步推动了蒸发冷却空调的节能性。文献[16]经过研究发现蒸发冷却+干式风机盘管空调系统比全新风二级蒸发空调系统节能22.3%；蒸发冷却的辐射供冷加置换通风复合系统较常规的全空气蒸发冷却空调系统节能28.6%，较半集中式的蒸发冷却空调系统节能11.8%。

      3、蒸发冷却空调技术的减碳性

      蒸发冷却技术主要通过节电来间接实现节煤和减少CO2的排放，是一种很好的低碳技术。蒸发型空调设备中除了所需风机和水泵动力外,无需输入能量,因此性能系数高，运行能耗和运行时所排放的 CO2较传统的机械制冷少很多。根据文献[4],到2003年，全世界使用的两千多万台户式蒸发冷却空调器，至少直接减少了一亿一千八百万磅（折合53572吨）HCFC-22的使用量；在使用机械制冷空调系统的场所，这些蒸发冷却空调器每年大约节省六百万桶原油并减少二百七十亿磅（折合122.58万吨）CO2的排放。另据文献[20]介绍，美国有400万台蒸发冷却空调设备在运行，每年可为国家节省1200万桶石油，减少2500万吨的CO2排放量，比传统的家用机械制冷空调系统节省1.1万吨的制冷剂。 目前，蒸发冷却技术在我国的应用主要集中在西北地区（尤其是新疆），已经有200多个项目投入使用。此外直接蒸发冷却器（蒸发式冷气机）已广泛应用于江苏、浙江、福建和广东等沿海地区的企业厂房。[5]据统计，我国目前安装的蒸发冷却空调（包括组合式蒸发冷却机组）台数大约在50万台左右，参照美国的节能减排量计算，则我国的蒸发冷却技术每年可以为国家节省150万桶石油，减少312万吨的CO2排放量。

      根据文献[22]对工程实际计算可以得出，一级蒸发冷却与机械制冷相结合的集中式空调系统与一次回风系统相比能够减少机械制冷量的7.5%左右，每平方米空调面积可节约冷水机组装机冷量8w；而两级蒸发冷却与机械制冷相结合的集中式空调系统时可以将减少的制冷量提高至10%左右，整个空调季节（按照150天计算）可节约能耗52%，每平方米空调面积可节省标准煤4.08kg（电力折算为标煤时的折算系数按3.27吨/万千瓦时计算），减少CO2排放15kg。一级蒸发冷却新风机组与湿式盘管相结合的空调系统，比传统新风机组减少机械制冷量的23%左右，整个空调季（按照150天计算）可为新风机组节约能耗的55%左右，每平方米空调面积可节约运行费用3元，每平方米空调面积可节省标准煤1.4kg，减少CO2排放5.14kg；而一级蒸发冷却新风机组与干式盘管相结合的空调系统每平方米空调面积可节省的标准煤和减少得CO2排放量可提高一倍。当然，若采用多级蒸发冷却与风机盘管相结合的半集中式空调系统则节能减排的效果更好。

      另外，根据文献[22]的计算可以得到燃气式直燃机、燃油式直燃机、活塞机、螺杆机、涡旋机与蒸发冷却空调生产单位冷量时其燃料耗量对应一次能源所能产生的CO2量（如图1所示）。从图中可以看出蒸发冷却空调是各种空调形式中碳排放量最小的。

      另外，若以地下深井水来作为蒸发冷却器的冷源或者将蒸发冷却技术与太阳能光伏光热建筑一体化技术化(BIPV/T)结合起来，使光伏发电中的一小部分用于提供蒸发冷却空调设备中风机和水泵所需的动力，则可以实现建筑在光伏发电的同时能够生产生活热水并制取冷量，做到冷热电三联供，则使其在减碳上的优势更大，成为真正的“零碳”技术。

      4、蒸发冷却技术在碳交易中的作用

      碳交易是为全球CO2等温室气体的减排所采用的市场机制，它把二氧化碳排放权作为一种商品，从而形成了二氧化碳排放权的交易。通俗地讲，就是合同的一方通过支付另一方获得温室气体减排额，买方可以将购得的减排额用于减缓温室效应从而实现其减排的目标。

      目前，国际上的碳交易的价格和成交额的增长非常迅速。2002年，荷兰和世界银行首先开始碳交易时，碳排放的价格为每吨5欧元左右，此后开始上扬。2004年达到6欧元，到2008年4月上旬，每吨价格超过了31欧元。2007年全球碳交易市场价值达400亿欧元，比2006年的220亿欧元上升了81.8％。根据联合国和世界银行预测，2008~2012年间，全球碳交易市场规模每年可达600亿美元，2012年全球碳交易市场将达到1500亿美元，有望超过石油市场成为世界第一大市场。如此巨大的市场给中国提供了巨大的商机。

      目前，我国还没有承担碳减排义务，大约提供全球三分之一碳减排量交易，从碳交易中收益很大。同时，国内的碳交易市场也正在逐渐开始活跃起来。但是，国际上对中国的碳减排的压力很大，履行减排义务也是必然趋势。一旦国内企业有碳减排义务，那么空调市场对于低碳空调的需求就会马上起来。这时，蒸发冷却空调在碳交易上的优势就会突显出来。按照金融危机前国内碳交易价格在11欧元/吨左右计算，结合前面对蒸发冷却空调所能减少的碳排放量312万吨的估计，则蒸发冷却可产生的碳交易额达3.432亿欧元，约合人民币34亿元。

      5、结论

      （1） 蒸发冷却空调技术能够在不提高建筑成本、不降低生活质量的前提下有效实现二氧化碳减排，是一项节能环保的可再生能源技术。

      （2）蒸发冷却空调与其它空调形式相比，碳排放量非常小，在碳交易中具有明显优势。

      （3）随着技术的进步，蒸发冷却技术必将为我国的节能减碳事业做出更大的贡献。

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