摘要：本文介紹蒸發(fā)冷卻空調(diào)的基本原理，從對蒸發(fā)冷卻技術(shù)的安全、健康、節(jié)能方面論述蒸發(fā)冷卻新風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，以及在蒸發(fā)冷卻空調(diào)中的技術(shù)難點(diǎn)提出的可行性分析

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)冷卻；新風(fēng)空調(diào)；集成系統(tǒng)

1蒸發(fā)冷卻技術(shù)原理

1.1直接蒸發(fā)冷卻

直接蒸發(fā)冷卻(簡稱DEC)是指空氣與大面積的水接觸，由于水的蒸發(fā)，空氣和水的溫度都降低，而空氣的含濕量有所增加，空氣的顯熱轉(zhuǎn)化為潛熱，這是一個(gè)絕熱加濕過程。它要以在冷卻塔、噴水室或其他絕熱加濕設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)，其裝置原理因式如圖1所示，對應(yīng)的蒸發(fā)冷卻過程在I-d圖上可表示為圖2。由圖可知，狀態(tài)1的室外空氣在接觸式換熱器內(nèi)與水進(jìn)行熱濕交換后，溫度下降，含濕量增加，沿絕熱線變化到狀態(tài)2，而水溫由tw2下降到tw1。

1.2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)冷卻過程中降低了溫度的空氣和水通過非接觸式換熱器冷卻待處理的空氣，那么就可以得到降低了溫度，但含濕量不增加的送風(fēng)空氣，此過程為一等濕冷卻過程。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，則可畫出利用間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)得到低溫的送風(fēng)空氣的裝置原理因式，如圖3所示。

間接蒸發(fā)冷卻過程在i-d圖上可表示為圖4，如果一次空氣和二次空氣都是室外空氣，則它們的初狀態(tài)w在圖中表示在同一位置上，當(dāng)二次空氣流經(jīng)直接蒸發(fā)冷卻裝置HUM時(shí)，空氣狀態(tài)從w變?yōu)?，一次空氣在空氣-空氣換熱器HX：內(nèi)與狀態(tài)1的空氣只進(jìn)行顯熱交換，狀態(tài)從w變?yōu)?，另一側(cè)的空氣從狀態(tài)1變?yōu)闋顟B(tài)E，然后被排出。從HX1裝置內(nèi)出來的一次空氣在水-空氣換熱器HX2內(nèi)被從HUM裝置內(nèi)流出的冷卻了的水(水溫tw1)再到HUM裝置，在那里借直接蒸發(fā)冷卻過程降溫，然后再返回HX2裝置，如此不斷循環(huán)。所以在間接蒸發(fā)冷卻過程中，一次空氣只可能等濕冷卻，即從tw降到to，對應(yīng)房間參數(shù)n，狀態(tài)o的空氣就已經(jīng)具備降溫降濕的作用了。

2.蒸發(fā)型空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

蒸發(fā)型空調(diào)與傳統(tǒng)的壓縮機(jī)型空調(diào)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)[5]，這也是促使我們不斷深入研究蒸發(fā)型空調(diào)技術(shù)的主要原因所在。

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(jià)為400元/m2左右，而蒸發(fā)型制冷系統(tǒng)為250元/m2左右，三年即可收回初投資。

耗電量僅為傳統(tǒng)空調(diào)的八分之一，運(yùn)行能耗約為傳統(tǒng)機(jī)械制冷的1/5；蒸發(fā)型空調(diào)設(shè)備中除了所需風(fēng)機(jī)和水泵動(dòng)力外，無需輸入能量，因此性能系數(shù)COP值很高（約為機(jī)械制冷的2.5~5倍），通常機(jī)械制冷系統(tǒng)的裝機(jī)功率為50W/m2左右，而蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)為10 W/m2左右，節(jié)電80%左右。

不斷輸入100%新鮮、健康的冷空氣，可使有害的空氣如：帶有病毒、煙味、異味的空氣排室外，保持室內(nèi)干凈；出于蒸發(fā)型空調(diào)設(shè)備采用全新風(fēng)，且具有空氣過濾器和加濕功能，對空氣進(jìn)行凈化和加濕處理，大大改善其室內(nèi)空氣品質(zhì)。

保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少地球環(huán)境的污染；由于蒸發(fā)型空調(diào)設(shè)備以水而不是有環(huán)保公害的氟里昂為制冷劑，對大氣無污染。

維修簡便、費(fèi)用便宜；在安裝運(yùn)行操作、維護(hù)保養(yǎng)方面，傳統(tǒng)壓縮式空調(diào)機(jī)組一般需要冷水機(jī)組、冷卻塔、冷卻水泵、末端裝置等設(shè)備，系統(tǒng)復(fù)雜，安裝、運(yùn)行、維護(hù)都比較麻煩，需要專業(yè)人員操作，而且耗資大，而蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)安裝快捷，運(yùn)行操作管理方便，無須專業(yè)維護(hù)人員。

3 蒸發(fā)型空調(diào)技術(shù)的特點(diǎn)及其技術(shù)難點(diǎn)

技術(shù)特點(diǎn)

蒸發(fā)型空調(diào)的基本功能就是對空氣進(jìn)行熱濕處理，使空氣達(dá)到送風(fēng)的要求，滿足空氣調(diào)節(jié)空間的溫度、濕度、風(fēng)速和潔凈度等要求；其核心問題就是空氣和水的熱質(zhì)交換問題。從熱力學(xué)分析的角度看，無論是在直接蒸發(fā)冷卻還是間接蒸發(fā)冷卻的過程中，它是一個(gè)流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)同時(shí)發(fā)生，并且多個(gè)傳熱過程相互耦合、相互交叉影響的復(fù)雜不可逆熱力過程。又由于蒸發(fā)冷卻過程中的熱量、質(zhì)量傳遞推動(dòng)勢相對較小，因此蒸發(fā)型空調(diào)技術(shù)屬于低品位能源利用技術(shù)。同時(shí)，直接蒸發(fā)型空調(diào)可以直接利用自然環(huán)境空氣中的干濕球溫度差取得冷量，是蒸發(fā)型空調(diào)技術(shù)從自然環(huán)境中獲得冷量的主要手段，基本上不消耗或消耗極少一次能源且對環(huán)境無破壞作用。

技術(shù)難點(diǎn)

蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)中的熱和質(zhì)的交換問題，是傳熱界的一個(gè)主要研究方向。近年來國內(nèi)外仍有許多學(xué)者正對此問題進(jìn)行更深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，但從系統(tǒng)整體出發(fā)，綜合考慮各個(gè)部件的熱質(zhì)交換特性的還沒有；另一方面由于該問題自身的復(fù)雜性，水和空氣間熱質(zhì)交換過程表現(xiàn)出高度的時(shí)變和非線性特性，使得無論在物理模型的建立，還是在數(shù)學(xué)模型的求解上都非常困難，而且數(shù)學(xué)模型的建立都是基于一定的假設(shè)和理想條件之上的。

結(jié)論

蒸發(fā)冷卻新風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)是在除濕技術(shù)發(fā)展的前提下從新受到關(guān)注的，在前人研究的基礎(chǔ)上，采用蒸發(fā)冷卻新風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)可適應(yīng)任何氣候環(huán)境條件下的要求，把節(jié)能、健康的思路用于空調(diào)系統(tǒng)就出現(xiàn)了蒸發(fā)冷卻新風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)。

蒸發(fā)冷卻技術(shù)還有不足之處，需要與材料技術(shù)，填料技術(shù)，除濕劑再生問題結(jié)合使之成為應(yīng)用廣泛的空調(diào)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張登春 陳炔新 蒸發(fā)冷卻技術(shù)在我國干燥地區(qū)的應(yīng)用研究

[2]孫洲陽基于智能方法的蒸發(fā)型空調(diào)系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)與優(yōu)選研究

[3]黃翔蒸發(fā)冷卻新風(fēng)空調(diào)集成系統(tǒng)