蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)

1、蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)一 原理介紹蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一項利用水蒸發(fā)吸熱制冷的技術(shù)。水在空氣中具有蒸發(fā)能力。在沒有別的熱源的條件下，水與空氣間的熱濕交換過程是空氣將顯熱傳遞給水，使空氣的溫度下降。而由于水的蒸發(fā)，空氣的含濕量不但要增加，而且進(jìn)入空氣的水蒸氣帶回一些汽化潛熱。當(dāng)這兩種熱量相等時，水溫達(dá)到空氣的濕球溫度。只要空氣不是飽和的，利用循環(huán)水直接（或通過填料層）噴淋空氣就可獲得降溫的效果。在條件允許時，可以將降溫后的空氣作為送風(fēng)以降低室溫，這種處理空氣的方法稱為蒸發(fā)冷卻空調(diào)。蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)的冷卻方式。二 形式分類蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的形式，可分為全空氣式和空氣-水式蒸發(fā)冷卻空調(diào)

2、系統(tǒng)兩種形式，當(dāng)通過蒸發(fā)冷切處理后的空氣，能承擔(dān)空調(diào)區(qū)的全部顯熱負(fù)荷和散濕量時，系統(tǒng)應(yīng)選全空氣式系統(tǒng)；當(dāng)通過蒸發(fā)冷卻處理后的空氣僅承擔(dān)空調(diào)區(qū)的全部散濕量和部分顯熱負(fù)荷，而剩余部分顯熱負(fù)荷由冷水系統(tǒng)承擔(dān)時，系統(tǒng)應(yīng)選空氣-水式系統(tǒng)。空氣-水式系統(tǒng)中，水系統(tǒng)的末端設(shè)備可選用輻射板、干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組等。全空氣蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)空氣的處理方式，可采用直接蒸發(fā)冷卻、間接蒸發(fā)冷卻和組合式蒸發(fā)冷卻（直接蒸發(fā)冷卻與間接蒸發(fā)冷卻混合的蒸發(fā)冷卻方式）。三 技術(shù)分析1直接蒸發(fā)冷卻直接蒸發(fā)冷卻(簡稱DEC)是指空氣與水大面積的直接接觸，由于水的蒸發(fā)使空氣和水的溫度都降低，此過程中而空氣的含濕量有所增加，空氣的顯熱轉(zhuǎn)

3、化為潛熱，這是一個絕熱加濕過程。整個蒸發(fā)冷卻過程要在冷卻塔、噴水室或其他絕熱加濕設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)。目前，直接蒸發(fā)冷卻器主要有兩種類型：一類是將直接蒸發(fā)冷卻裝置與風(fēng)機(jī)組合在一起，成為單元式空氣蒸發(fā)冷卻器；另一類是將直接蒸發(fā)冷卻裝置設(shè)在組合式空氣處理機(jī)組內(nèi)作為直接蒸發(fā)冷卻段。填料或介質(zhì)是直接蒸發(fā)冷卻器的核心部件。目前，填料主要有木絲填料、剛性填料和合成填料三種。適宜的填料不僅能提高冷卻效果，還具有過濾功能。黃翔1總結(jié)了國內(nèi)外直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)研究進(jìn)展，從填料的傳熱傳質(zhì)性能、填料的凈化性能、直接蒸發(fā)冷卻器的應(yīng)用三個方面作了敘述。2間接蒸發(fā)冷卻間接蒸發(fā)冷卻(簡稱IEC)是指把直接蒸發(fā)冷卻過程中降溫后的空氣和水

4、通過非接觸式換熱器冷卻待處理的空氣，那么就可以得到溫度降低而含濕量不變的送風(fēng)空氣，此過程為等濕冷卻過程。若把直接蒸發(fā)冷卻中用的空氣稱二次空氣，待處理的空氣稱一次空氣，則可得到用間接蒸發(fā)冷卻裝置。間接蒸發(fā)冷卻器的核心部件是空氣-空氣換熱器，目前間接蒸發(fā)冷卻器主要有板翅式、管式和熱管式三種，不論是哪種換熱器都具有兩個互不相通的空氣通道。循環(huán)水和二次空氣接觸產(chǎn)生蒸發(fā)冷卻的是濕通道（濕側(cè)），一次空氣通過的是干通道（干側(cè)）。借助兩個通道的間壁，一次空氣得到冷卻。黃翔2 簡單的介紹了國內(nèi)外板翅式間接蒸發(fā)冷卻器、管式間接蒸發(fā)冷卻器、熱管式間接蒸發(fā)冷卻器和露點(diǎn)式間接蒸發(fā)冷卻器的發(fā)展現(xiàn)狀。3 組合式蒸發(fā)冷卻組合

5、式蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)是直接蒸發(fā)冷卻與間接蒸發(fā)冷卻相結(jié)合的二級或三級甚至四級冷卻方式，即組合式蒸發(fā)冷卻方式的二級蒸發(fā)冷卻是指在一個間接蒸發(fā)冷卻器后，再串聯(lián)一個直接蒸發(fā)冷卻器；三級蒸發(fā)冷卻是指在兩個間接蒸發(fā)冷卻器串聯(lián)后，再串聯(lián)一個直接蒸發(fā)冷卻器。黃翔3 介紹多級蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)、除濕與蒸發(fā)冷卻相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)、半集中式蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)、建筑物被動蒸發(fā)冷卻技術(shù)、蒸發(fā)冷卻自動控制系統(tǒng)及蒸發(fā)冷卻水質(zhì)處理的研究情況，給出了一些成功案例。四 優(yōu)缺點(diǎn)分析1 蒸發(fā)冷卻空調(diào)與傳統(tǒng)的壓縮機(jī)型空調(diào)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 初投資的成本低；約為傳統(tǒng)機(jī)械制冷的1/2，機(jī)械制冷系統(tǒng)的造價為400元/m2左右，而蒸發(fā)型制冷系統(tǒng)為2

6、50元/m2左右，一般三年即可收回初投資；2) 耗電量為傳統(tǒng)空調(diào)的1/8，蒸發(fā)型空調(diào)（蒸發(fā)式冷氣機(jī)）設(shè)備中所需的主要動力為風(fēng)機(jī)和水泵，無制冷壓縮機(jī)，能效比COP值很高，通常機(jī)械制冷系統(tǒng)的耗電為50W/m2左右，而蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)為10W/m2左右，節(jié)電80%左右；3) 蒸發(fā)型空調(diào)（蒸發(fā)式冷氣機(jī)）運(yùn)行方式為全新風(fēng)運(yùn)行，且具有空氣過濾和加濕功能，不斷輸入100%新鮮冷空氣，有效的正壓送風(fēng)可使有害的空氣排出室外，保持室內(nèi)潔凈，大大改善其室內(nèi)空氣品質(zhì)；4) 保護(hù)環(huán)境，零污染；由于蒸發(fā)型空調(diào)（蒸發(fā)式冷氣機(jī)）設(shè)備以水為制冷劑，不含氟里昂，對大氣無污染；5) 維護(hù)簡單、保養(yǎng)費(fèi)用低；傳統(tǒng)壓縮式空調(diào)機(jī)組一般需要冷

7、水機(jī)組、冷卻塔、冷卻水泵、末端裝置等復(fù)雜的成套設(shè)備，運(yùn)行、維護(hù)都麻煩，且需專業(yè)人員操作，耗資很大，而蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理方便，一般無須專業(yè)人員。2 蒸發(fā)冷卻空調(diào)同樣也有自己的弊端，具體表現(xiàn)在：如缺乏除濕功能，冷卻空氣的能力受外界氣候環(huán)境的影響嚴(yán)重，多級蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)控制較復(fù)雜等。當(dāng)僅靠蒸發(fā)冷卻不能達(dá)到制冷要求時，可啟動機(jī)械制冷進(jìn)行補(bǔ)償；想要提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，只能加大新風(fēng)量，但機(jī)械制冷能耗會大大增加，而蒸發(fā)冷卻空調(diào)卻可以實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行。因此，將機(jī)械制冷與蒸發(fā)冷卻相結(jié)合，既能滿足多種不同需求，又減少了能耗。五 適應(yīng)性分析我國幅員遼闊，地形地貌復(fù)雜多樣，氣候南北差異大。受海上風(fēng)及地理位置等因素的

8、影響，形成濕熱、溫濕、干旱及半干旱等多樣的氣候條件，而蒸發(fā)冷卻空調(diào)的使用效果主要受氣候條件限制。多種多樣的氣候條件加上蒸發(fā)冷卻技術(shù)獨(dú)特的特點(diǎn)決定了蒸發(fā)冷卻空調(diào)在不同的地區(qū)有不同的適用性。狄育慧等人4 提出采用氣候分區(qū)來研究蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用，選擇了我國177個國家地面氣象觀測站作為氣象數(shù)據(jù)的來源臺站，氣象臺站的挑選盡量覆蓋全國各重要城市，同時兼顧氣象環(huán)境的代表性。因影響蒸發(fā)冷卻效果的主要因素是室外濕球溫度，空氣溫降主要取決于濕球溫度，因此狄育慧等人提出一種簡單的劃分方法，即以濕球溫度作為單一指標(biāo)進(jìn)行區(qū)域劃分。以夏季空調(diào)室外計算濕球溫度為20，23，28作為分區(qū)指標(biāo)的臨界值的劃分原則，將基本

9、覆蓋全國范圍的177個城市劃分為通風(fēng)區(qū)、高適應(yīng)區(qū)、適應(yīng)區(qū)及非適應(yīng)區(qū)四個設(shè)計區(qū)域。分區(qū)結(jié)果見表1。表1 四區(qū)劃分范圍設(shè)計分區(qū)分區(qū)指標(biāo)區(qū)域特點(diǎn)分區(qū)名稱設(shè)計一區(qū)ts20干燥涼爽通風(fēng)區(qū)設(shè)計二區(qū)20ts23干燥較熱高適應(yīng)區(qū)設(shè)計三區(qū)23ts28干燥炎熱適應(yīng)區(qū)設(shè)計四區(qū)ts28潮濕炎熱非適應(yīng)區(qū)具體每區(qū)包含哪些城市以及相關(guān)參數(shù)見參考文獻(xiàn)4。六 相關(guān)規(guī)范1 蒸發(fā)冷卻空調(diào)的系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)符合下列規(guī)定5：1) 空調(diào)系統(tǒng)形式，應(yīng)根據(jù)夏季空調(diào)室外計算濕球溫度和露點(diǎn)溫度以及空調(diào)區(qū)顯熱符合、散濕量等確定；2) 全空氣蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)夏季空調(diào)室外計算濕球溫度、空調(diào)區(qū)散濕量和送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)要求等，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。2 蒸發(fā)冷

10、卻冷水機(jī)組的系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)符合下列規(guī)定6：1) 蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組的供水溫度應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厥彝饪諝庥嬎銋?shù)、室內(nèi)冷負(fù)荷特性、末端設(shè)備的工作能力合理確定。直接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組設(shè)計供水溫度，宜高于夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度33.5;間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組設(shè)計供水溫度，宜高于夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度5;間接-直接復(fù)合蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組的設(shè)計供水溫度，宜在夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度和露點(diǎn)溫度之間。2） 蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組設(shè)計供回水溫差宜符合下列規(guī)定:大溫差型冷水機(jī)組宜小于或等于lO ；小溫差型冷水機(jī)組宜小于或等于5 。3）蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組采用小溫差供水方式時，空調(diào)末端宜并聯(lián)，蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組采用大溫差供水方

11、式時，空調(diào)末端宜串聯(lián)，且冷水宜先流經(jīng)顯熱末端，再流經(jīng)新風(fēng)機(jī)組。4）適宜的蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組形式應(yīng)根據(jù)室外空氣計算參數(shù)選用，判定條件應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2 適宜的蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組形式及其判定條件適宜的蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組形式直接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組或間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組間接-直接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組判定條件注：tw為夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度，ts為夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度，18、21為蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組出水溫度計算值。3 夏季室外空氣設(shè)計露點(diǎn)溫度較低的地區(qū)，宜采用間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源7。參考文獻(xiàn)1 黃翔.國內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究進(jìn)展(1)J.暖通空調(diào), 2007, 37(2): 2430.2 黃翔.國內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究進(jìn)展(2)J.暖通空調(diào), 2007, 37(3): 3253.3 黃翔.國內(nèi)外蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)研究進(jìn)展(3)J.暖通空調(diào), 2007, 37(4): 2429.4 狄育慧,劉加平,黃翔.蒸發(fā)冷卻空調(diào)應(yīng)用的氣候適應(yīng)性區(qū)域劃分