淺談直接蒸發冷卻通風降溫術語及其應用

   隨著國民經濟的發展，人民的物質文化生活水平不斷提高，居民建筑室內舒適性，特別是大型工業企業對室內溫、濕度要求也會有很大的提高。采用什么方式進行通風、降溫將直接影響居民的身心健康以及企業的經濟效益，進而影響整個社會的發展，所以本文就以直接蒸發冷卻通風降溫兩種系統術語解讀為切入點，規范這種技術術語表達，使之能廣泛使用，為社會帶來其應有的價值。

1 直接蒸發冷卻通風降溫的重要性

   隨著全球氣候變暖和旅游事業的發展，許多賓館、辦公室乃至尋常百姓家，都安裝了空調，空調給人們帶來舒爽的同時，也會帶來一種“疾病”。長時間在空調環境下工作學習的人，因空氣不流通，環境得不到改善，會出現鼻塞、頭昏、打噴嚏、記憶力減退等癥狀，以及一些皮膚過敏的癥狀，如皮膚發緊發干、易過敏、皮膚變差等等，這類現象在現代醫學上稱之為“空調綜合癥”或“空調病”。

   綜上所述，室內空氣品質已嚴重惡化，已到了必須及時、及早徹底治理的時候了。那么治理室內空氣污染、改善室內空氣品質需要從何做起呢？我們不難看出，室內空氣污染主要是室內的密閉性提高所造成的。2003 年春，SARS 疫情在全國迅速漫延，由于SARS 病菌主要靠空氣傳播，因此使我們對于加強室內外通風換氣有新的、更加深刻的認識。使我們深刻認識到：預防SARS 的傳播、徹底改善室內空氣品質，必須采取強制通風手段，一方面把室內的污濁空氣排到室外去，與此同時把室外的新鮮空氣送入室內。我們還記得在SARS 疫情時期，經常聽到的一句口號，就是“加強室內外通風換氣比消毒更重要”。

   因此，尋找一種節能、環保、高效的冷卻方法，可以在降溫的同時進行通風，來改善傳統空調的種種弊端，而蒸發冷卻技術就是其中之一。近年來蒸發冷卻技術在空調中的應用越來越受到各行各業研究者的重視，在理論上和研究上開展了大量的工作，而且在空調系統中采用這一技術后，取得了極為明顯的節能效果。但在蒸發冷卻技術術語這一方面的研究甚少，隨著各種標準的陸續出臺，相信蒸發冷卻術語的標準化研究也指日可待。

2 通風及直接蒸發冷卻通風降溫術語詮釋

   通風是指為改善生活和生產條件，采用自然或機械方法，對某一空間進行換氣，以造成衛生、安全等適宜空氣環境的技術。按通風的動力設備分為自然通風和機械通風兩大類。自然通風是指在室內外空氣溫差、密度差和風壓作用下實現室內換氣的通風方式。自然通風不需要動力，是一種經濟的通風方式，但是由于進風不能進行預處理，對于潔凈度要求高的作業環境，通常滿足不了潔凈要求，而排風也不能進行凈化，污染周圍環境，對于產生毒性較大的作業場所，對周圍大氣的影響更為嚴重，而且自然通風降溫效果不理想，降溫只能接近室外溫度，很難滿足炎熱夏季工人勞動環境要求。此外，自然通風依靠自然風壓和熱壓來通風，這些風壓是不穩定的，因此，自然通風通風效果也是不穩定的。機械通風是指利用通風機械實現換氣的通風方式。雖然對進風和排風都可進行處理，能對空氣進行加熱、冷卻、加濕、凈化處理，而且能保證通風效果，廣泛應用于各類廠房車間的通風，但通風系統較復雜，投資費和運行管理費用大，同時也浪費了寶貴的電力資源。

   直接蒸發冷卻通風降溫是指利用滴水填料式直接蒸發冷卻或噴淋式直接蒸發冷卻原理，將室外空氣直接蒸發冷卻到機器露點。這種方式不但對空氣能起到通風、降溫、加濕的效果，而且對空氣能起到過濾凈化的作用。在衛生方面，直接蒸發冷卻通風降溫系統可以加大廠房內新風的供給，改善勞動環境，空氣品質高，減少空調病的發生；在經濟方面，其結構簡單，投資少，運行費用低，節能效果明顯；在環保方面，蒸發冷卻通風降溫系統在對空氣的降溫、通風、加濕、凈化過程中，直接使用水作為制冷劑，而不是使用 CFCs，因而對大氣環境無污染。除此之外，由于其沒有冷凝器，不向環境排放熱量，因而不存在“熱島效應”。而且當蒸發冷卻技術與通風相結合時，對于室內環境要求不高，如一些工業廠房、高溫車間等，設計參數采用通風干球溫度，而對于室內環境溫度要求嚴格，設計參數則采用空調干球溫度。

3 蒸發冷卻系統分類

   蒸發冷卻主要分為直接蒸發冷卻（英文名稱：Direct Evaporative Cooling,簡稱DEC）和間接蒸發冷卻（英文名稱：Idirect Evaporative Cooling,簡稱 IE C ））。直接蒸發冷卻是利用淋水填料層（噴水室噴水、冷卻塔噴水或其它絕熱加濕設備）直接與待處理的空氣接觸來冷卻空氣的。這時由于水的蒸發，空氣將會因不斷地把自身的顯熱傳遞給水而得以降溫，空氣的顯熱轉化為潛熱，空氣既得以降溫，又實現了含濕量的增加，這是一個絕熱、降溫、加濕過程。

3.1 直接蒸發冷卻系統分類

   目前，直接蒸發冷卻分為“填料式”直接蒸發冷卻和“噴淋式（即無填料式）”直接蒸發冷卻。其中，“填料式”直接蒸發冷卻器主要由填料、循環水泵、布水器系統以及風機等組成。循環水泵不間斷地把水箱內的水送至填料頂部的布水系統，均勻噴淋在填料表面上，淋水依靠重力下流濕潤整個填料表面，被處理的空氣經過風機吸入，在填料表面與水進行充分的熱濕交換。“填料式”直接蒸發冷卻的正確術語名稱應稱為“滴水填料式直接蒸發冷卻”。而“噴淋式（即無填料式）”直接蒸發冷卻主要利用噴水室（冷卻塔或是其它絕熱降溫加濕設備）將不同溫度的水噴成霧滴，然后與被處理的空氣直接接觸，進行充分的熱濕交換，可實現多種空氣熱濕處理過程。“噴淋式（即無填料式）”直接蒸發冷卻的正確術語名稱應稱為“噴淋式直接蒸發冷卻”。

3.1.1 滴水填料式直接蒸發冷卻

   填料是直接蒸發冷卻裝置的核心部件，目前常用的填料有有機填料、無機填料和金屬填料 3種。從填料的熱工性能看，3 種填料中無機填料最好，但是綜合考慮填料的防腐耐久性、防火性、除塵性及經濟性等，無機填料之中金屬填料性能最好，因此在工程中應用最廣。

  “滴水填料式直接蒸發冷卻”即將水淋到填料上，使空氣與填料層表面形成的水膜直接接觸，實現熱濕交換處理過程。

3.1.2 噴淋式直接蒸發冷卻

   噴淋式直接蒸發冷卻是利用噴水室（冷卻塔或是其它絕熱、降溫、加濕設備）將不同溫度的水通過水泵送至噴嘴，經過噴嘴的霧化作用，將水分解成細小的液滴。同時空氣均勻流過噴水室（冷卻塔或是其它絕熱、降溫、加濕設備），與水直接接觸實現熱濕交換處理過程。

   噴嘴是噴淋式直接蒸發冷卻的關鍵設備，作用是使噴出的水霧化，增加水與空氣的接觸面積。噴嘴的霧化效果與噴水壓力有關，同一類型的噴嘴，噴嘴前水壓越高，則霧化效果越好。高壓噴霧直接蒸發冷卻和高壓微霧直接蒸發冷卻就是噴嘴前水壓力不同，水霧化效果不同的兩種特殊形式的噴淋式直接蒸發冷卻。不同之處在于高壓噴霧（微霧）直接蒸發冷卻通過噴射超細粒水霧與空氣直接接觸，而噴淋式直接蒸發冷卻噴出的是細小的水滴，同樣實現的都是等焓冷卻過程。

4 直接蒸發冷卻通風降溫設備

   直接蒸發冷卻設備使用的制冷劑是水，對大氣環境無污染，而且可直接采用全新風，不需要消耗壓縮功，所以它的 COP 值高于常規空調，約為常規機械制冷的 2.5 倍 ~5 倍，且具有加濕功能。

4.1 分類

   目前，直接蒸發冷卻通風降溫設備主要有兩種類型：一類是將直接蒸發冷卻裝置與風機組合在一起，稱為單元式直接蒸發冷卻器（也稱蒸發式冷氣機）；另一類是將直接蒸發冷卻裝置設在組合式空氣處理機組內作為直接蒸發冷卻功能段。

4.2 單元式直接蒸發冷卻設備

   單元式直接蒸發冷卻設備通常由填料、離心（或軸流）風機、水泵、集水箱及供水系統組成，如圖1所示。它被制成一個完整的單元，填料和集水箱都可以隨時取出進行檢修和清洗，而單元式直接蒸發冷卻設備使用的風機一般采用前向葉型離心式風機，電機采用防水型全封閉或半封閉式電機。這些單元式直接蒸發冷卻設備通常安裝于室外，室外全新風經過單元式直接蒸發冷卻設備冷卻后由風道送入室內。

4.3 相關標準的出臺

   隨著單元式直接蒸發冷卻設備大量的應用和推廣，且形成了一定的產業規模，產品已形成系列化，我國先后頒布了相關的標準與規范，以此來指導蒸發冷卻空調技術向標準化、系列化和專業化方向發展，使蒸發冷卻產品成為主流空調設備中的定型系列產品。

   目前，我國在 2 0 0 9 年 1 1 月 1 日發布了GB/T23333-2009《蒸發式冷風扇》標準，蒸發式冷風扇是利用直接蒸發冷卻的原理使空氣溫度降低的一種空氣調節裝置。而于2011 年1 月正式發布的 GB/T25860-2010《蒸發式冷氣機》國家標準，將于2011 年 10 月1 日起正式實施。蒸發式冷氣機是一種通過風機使空氣與淋水填料層直接接觸，把空氣的顯熱傳遞給水而實現增濕降溫，由風機、水循環分布系統、電氣控制系統、填料及外殼等部件組成的機組。

5 直接蒸發冷卻通風降溫設備應用

   對于一些大型的工業企業，內部散熱量大且溫度場分布復雜，僅靠加強自然通風很難滿足部分工作區的降溫要求。而為了既能達到降溫、又能達到通風的使用要求，采用傳統機械制冷的方法則存在著能耗大、衛生狀況差等缺點。由此，提出應用蒸發冷卻技術來降低此類區域的溫度，能夠達到較好的降溫效果，而且對空氣還能起到加濕、過濾凈化的作用。

5.1 適用場合

   在以顯熱散熱量為主的大空間工業廠房、高溫車間等產生工藝余熱的場所，如電子包裝車間、噴油車間、紡織車間、注塑廠、超市、食堂等，由于其發熱量大、散發粉塵多、氣味大或是生產過程中常常產生一些有毒、有害氣體等特點，只是采用天窗、換氣扇、氣樓、排氣風帽等通風降溫措施，遠遠不能滿足工藝要求。而采用直接蒸發冷卻空調能起到降溫、除塵、驅散異味、加強通風與換氣的作用。與傳統機械制冷空調相比，設備整體投資少、運行費用低、具有較大的經濟效益。

5.2 適用性分析

   直接蒸發冷卻空調的降溫能力在中等濕度地區、高濕度地區受室外空氣狀態限制，而且直接蒸發冷卻設備運行后，室內濕度往往高達80% 以上，這樣遠遠不能達到室內溫、濕度標準，進而不能滿足人體舒適性要求。但是自從 2002 年開始，單元式蒸發冷卻空調機在廣東地區大量用于大空間工業廠房作為通風降溫設備使用時，明顯改善了室內環境，這足以證明直接蒸發冷卻空調設備可以作為一種節能的通風降溫設備使用。

   直接蒸發冷卻空調設備在高溫車間及工業廠房使用時，廠房大門和窗戶全部打開，采用全新風

系統，使得廠房內一直保持正壓，室外新風不斷將室內污濁的、有污染的氣體有效排除，改善室內衛生狀況，同時又可以降低室內的溫度。所以直接蒸發冷卻空調設備應用于大空間工業廠房、高溫車間等產生工藝余熱的場所進行通風降溫有著廣闊的應用前景。

6 結語

   通過本文所述，直接蒸發冷卻設備是一種節能的通風降溫設備，在以存在內熱源的大空間工業廠房、高溫車間等產生以顯熱散熱量為主的場所有著廣闊的應用前景。希望通過解讀直接蒸發冷卻通風降溫以及兩種通風降溫系統形式術語，規范該技術的術語表達，以此來引導產品更好、更健康地發展。