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直接蒸发冷却空调技术

1.1 蒸发冷却空调技术的发展及研究现状

蒸发冷却空调技术是一种环保、高效、节能的冷却技术。由于其无以伦比的优越性，引起了各国科学家对蒸发冷却技术研究工作的关注 。在我国，将蒸发冷却空调技术作为自然冷源替代人工冷源的研究早在20世纪60年代已引起国内学者的关注。20世纪80年代至90年代，我国对蒸发冷却技术的研究主要集中在同济大学、哈尔滨工业大学、天津大学等高校，主要研究蒸发冷却空调技术的传递过程理论分析、热湿交换计算、填料性能以及其他相关试验。与此同时，哈尔滨空调厂生产出首台填料蒸发式空气冷却机，新疆绿色使者有限公司开发出了亲水性铝填料直接蒸发冷却器等系列产品，福建奥蓝集团开发出了系列蒸发冷却机。进入21世纪，西安工程大学以黄翔老师为领头人的蒸发冷却团队对蒸发冷却空调技术进行了大量的实验研究和推广应用工作，并取得了可喜的成绩。目前，蒸发冷却空调技术已经在新疆、甘肃、宁夏、青海等西北地区以及广东、福建、浙江等沿海地区得到推广应用。

1.2 蒸发冷却空调技术概述

蒸发冷却空调技术是利用水的蒸发取得能量，不必将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发，一般可以直接补充水分来维持蒸发冷却过程的进行。由于是以水作为制冷剂的，不使用 CFC，所以不会对臭氧层造成破坏，无温室效应，对大气无污染，同时可以直接采用全新风，排走室内的有害物质，有一定的去除污染物的能力，可以改善室内空气品质。而且其制冷不需要消耗压缩功，所消耗的能量只有水泵和风机的能耗，COP 高于常规的机械制冷系统，因此非常节能。在经济方面，蒸发冷却系统设备简单，投资少，运行费用低且操作简单。被称为“零费用制冷技术”、“绿色空调”和“仿生空调”。表1 对蒸发冷却技术与常规的机械制冷技术进行了比较，可以看出，与机械制冷相比，蒸发冷却技术在节能、环保、经济及提高室内空气品质等方面具有明显的优势。但同时它也存在一些不足之处，如不具有除湿功能，冷却空气的能力受气候环境的影响等。所以，在应用中，可以将蒸发冷却技术与机械制冷有机地结合起来，相互取长补短，发挥各自的优点[10]。直接蒸发冷却是蒸发冷却技术的一种重要形式，是指空气与大面积的水直接接触，由于水的蒸发，空气与水的温度都降低，且空气的含湿量有所增加，空气的显热转化为潜热，这是一个绝热加湿过程。直接蒸发冷却空调机是一种新颖的空调设备，具有节能、环保、送风品质高等优点。该机组结构非常简单，如图 1 所示，主要由填料、水泵、风机、集水箱及供水系统组成。其工作原理如图2所示，它是利用循环水直接喷淋未饱和湿空气形成的降温、增湿、等焓过程，其变化过程。