淺談直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫術(shù)語及其應(yīng)用

   隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的物質(zhì)文化生活水平不斷提高，居民建筑室內(nèi)舒適性，特別是大型工業(yè)企業(yè)對(duì)室內(nèi)溫、濕度要求也會(huì)有很大的提高。采用什么方式進(jìn)行通風(fēng)、降溫將直接影響居民的身心健康以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而影響整個(gè)社會(huì)的發(fā)展，所以本文就以直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫兩種系統(tǒng)術(shù)語解讀為切入點(diǎn)，規(guī)范這種技術(shù)術(shù)語表達(dá)，使之能廣泛使用，為社會(huì)帶來其應(yīng)有的價(jià)值。

1 直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫的重要性

   隨著全球氣候變暖和旅游事業(yè)的發(fā)展，許多賓館、辦公室乃至尋常百姓家，都安裝了空調(diào)，空調(diào)給人們帶來舒爽的同時(shí)，也會(huì)帶來一種“疾病”。長(zhǎng)時(shí)間在空調(diào)環(huán)境下工作學(xué)習(xí)的人，因空氣不流通，環(huán)境得不到改善，會(huì)出現(xiàn)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(fā)緊發(fā)干、易過敏、皮膚變差等等，這類現(xiàn)象在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上稱之為“空調(diào)綜合癥”或“空調(diào)病”。

   綜上所述，室內(nèi)空氣品質(zhì)已嚴(yán)重惡化，已到了必須及時(shí)、及早徹底治理的時(shí)候了。那么治理室內(nèi)空氣污染、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)需要從何做起呢？我們不難看出，室內(nèi)空氣污染主要是室內(nèi)的密閉性提高所造成的。2003 年春，SARS 疫情在全國(guó)迅速漫延，由于SARS 病菌主要靠空氣傳播，因此使我們對(duì)于加強(qiáng)室內(nèi)外通風(fēng)換氣有新的、更加深刻的認(rèn)識(shí)。使我們深刻認(rèn)識(shí)到：預(yù)防SARS 的傳播、徹底改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，必須采取強(qiáng)制通風(fēng)手段，一方面把室內(nèi)的污濁空氣排到室外去，與此同時(shí)把室外的新鮮空氣送入室內(nèi)。我們還記得在SARS 疫情時(shí)期，經(jīng)常聽到的一句口號(hào)，就是“加強(qiáng)室內(nèi)外通風(fēng)換氣比消毒更重要”。

   因此，尋找一種節(jié)能、環(huán)保、高效的冷卻方法，可以在降溫的同時(shí)進(jìn)行通風(fēng)，來改善傳統(tǒng)空調(diào)的種種弊端，而蒸發(fā)冷卻技術(shù)就是其中之一。近年來蒸發(fā)冷卻技術(shù)在空調(diào)中的應(yīng)用越來越受到各行各業(yè)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(diào)系統(tǒng)中采用這一技術(shù)后，取得了極為明顯的節(jié)能效果。但在蒸發(fā)冷卻技術(shù)術(shù)語這一方面的研究甚少，隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺(tái)，相信蒸發(fā)冷卻術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)化研究也指日可待。

2 通風(fēng)及直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫術(shù)語詮釋

   通風(fēng)是指為改善生活和生產(chǎn)條件，采用自然或機(jī)械方法，對(duì)某一空間進(jìn)行換氣，以造成衛(wèi)生、安全等適宜空氣環(huán)境的技術(shù)。按通風(fēng)的動(dòng)力設(shè)備分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩大類。自然通風(fēng)是指在室內(nèi)外空氣溫差、密度差和風(fēng)壓作用下實(shí)現(xiàn)室內(nèi)換氣的通風(fēng)方式。自然通風(fēng)不需要?jiǎng)恿Γ且环N經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)方式，但是由于進(jìn)風(fēng)不能進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)于潔凈度要求高的作業(yè)環(huán)境，通常滿足不了潔凈要求，而排風(fēng)也不能進(jìn)行凈化，污染周圍環(huán)境，對(duì)于產(chǎn)生毒性較大的作業(yè)場(chǎng)所，對(duì)周圍大氣的影響更為嚴(yán)重，而且自然通風(fēng)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(dòng)環(huán)境要求。此外，自然通風(fēng)依靠自然風(fēng)壓和熱壓來通風(fēng)，這些風(fēng)壓是不穩(wěn)定的，因此，自然通風(fēng)通風(fēng)效果也是不穩(wěn)定的。機(jī)械通風(fēng)是指利用通風(fēng)機(jī)械實(shí)現(xiàn)換氣的通風(fēng)方式。雖然對(duì)進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)都可進(jìn)行處理，能對(duì)空氣進(jìn)行加熱、冷卻、加濕、凈化處理，而且能保證通風(fēng)效果，廣泛應(yīng)用于各類廠房車間的通風(fēng)，但通風(fēng)系統(tǒng)較復(fù)雜，投資費(fèi)和運(yùn)行管理費(fèi)用大，同時(shí)也浪費(fèi)了寶貴的電力資源。

   直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫是指利用滴水填料式直接蒸發(fā)冷卻或噴淋式直接蒸發(fā)冷卻原理，將室外空氣直接蒸發(fā)冷卻到機(jī)器露點(diǎn)。這種方式不但對(duì)空氣能起到通風(fēng)、降溫、加濕的效果，而且對(duì)空氣能起到過濾凈化的作用。在衛(wèi)生方面，直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫系統(tǒng)可以加大廠房?jī)?nèi)新風(fēng)的供給，改善勞動(dòng)環(huán)境，空氣品質(zhì)高，減少空調(diào)病的發(fā)生；在經(jīng)濟(jì)方面，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能效果明顯；在環(huán)保方面，蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫系統(tǒng)在對(duì)空氣的降溫、通風(fēng)、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(duì)大氣環(huán)境無污染。除此之外，由于其沒有冷凝器，不向環(huán)境排放熱量，因而不存在“熱島效應(yīng)”。而且當(dāng)蒸發(fā)冷卻技術(shù)與通風(fēng)相結(jié)合時(shí)，對(duì)于室內(nèi)環(huán)境要求不高，如一些工業(yè)廠房、高溫車間等，設(shè)計(jì)參數(shù)采用通風(fēng)干球溫度，而對(duì)于室內(nèi)環(huán)境溫度要求嚴(yán)格，設(shè)計(jì)參數(shù)則采用空調(diào)干球溫度。

3 蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)分類

   蒸發(fā)冷卻主要分為直接蒸發(fā)冷卻（英文名稱：Direct Evaporative Cooling,簡(jiǎn)稱DEC）和間接蒸發(fā)冷卻（英文名稱：Idirect Evaporative Cooling,簡(jiǎn)稱 IE C ））。直接蒸發(fā)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(shè)備）直接與待處理的空氣接觸來冷卻空氣的。這時(shí)由于水的蒸發(fā)，空氣將會(huì)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(zhuǎn)化為潛熱，空氣既得以降溫，又實(shí)現(xiàn)了含濕量的增加，這是一個(gè)絕熱、降溫、加濕過程。

3.1 直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)分類

   目前，直接蒸發(fā)冷卻分為“填料式”直接蒸發(fā)冷卻和“噴淋式（即無填料式）”直接蒸發(fā)冷卻。其中，“填料式”直接蒸發(fā)冷卻器主要由填料、循環(huán)水泵、布水器系統(tǒng)以及風(fēng)機(jī)等組成。循環(huán)水泵不間斷地把水箱內(nèi)的水送至填料頂部的布水系統(tǒng)，均勻噴淋在填料表面上，淋水依靠重力下流濕潤(rùn)整個(gè)填料表面，被處理的空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)吸入，在填料表面與水進(jìn)行充分的熱濕交換?！疤盍鲜健敝苯诱舭l(fā)冷卻的正確術(shù)語名稱應(yīng)稱為“滴水填料式直接蒸發(fā)冷卻”。而“噴淋式（即無填料式）”直接蒸發(fā)冷卻主要利用噴水室（冷卻塔或是其它絕熱降溫加濕設(shè)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(jìn)行充分的熱濕交換，可實(shí)現(xiàn)多種空氣熱濕處理過程?！皣娏苁剑礋o填料式）”直接蒸發(fā)冷卻的正確術(shù)語名稱應(yīng)稱為“噴淋式直接蒸發(fā)冷卻”。

3.1.1 滴水填料式直接蒸發(fā)冷卻

   填料是直接蒸發(fā)冷卻裝置的核心部件，目前常用的填料有有機(jī)填料、無機(jī)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(jī)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(jīng)濟(jì)性等，無機(jī)填料之中金屬填料性能最好，因此在工程中應(yīng)用最廣。

  “滴水填料式直接蒸發(fā)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(shí)現(xiàn)熱濕交換處理過程。

3.1.2 噴淋式直接蒸發(fā)冷卻

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

   噴嘴是噴淋式直接蒸發(fā)冷卻的關(guān)鍵設(shè)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(guān)，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(fā)冷卻和高壓微霧直接蒸發(fā)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(fā)冷卻。不同之處在于高壓噴霧（微霧）直接蒸發(fā)冷卻通過噴射超細(xì)粒水霧與空氣直接接觸，而噴淋式直接蒸發(fā)冷卻噴出的是細(xì)小的水滴，同樣實(shí)現(xiàn)的都是等焓冷卻過程。

4 直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫設(shè)備

   直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備使用的制冷劑是水，對(duì)大氣環(huán)境無污染，而且可直接采用全新風(fēng)，不需要消耗壓縮功，所以它的 COP 值高于常規(guī)空調(diào)，約為常規(guī)機(jī)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(fā)冷卻通風(fēng)降溫設(shè)備主要有兩種類型：一類是將直接蒸發(fā)冷卻裝置與風(fēng)機(jī)組合在一起，稱為單元式直接蒸發(fā)冷卻器（也稱蒸發(fā)式冷氣機(jī)）；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)冷卻功能段。

4.2 單元式直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備

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

4.3 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)

   隨著單元式直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備大量的應(yīng)用和推廣，且形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，產(chǎn)品已形成系列化，我國(guó)先后頒布了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，以此來指導(dǎo)蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和專業(yè)化方向發(fā)展，使蒸發(fā)冷卻產(chǎn)品成為主流空調(diào)設(shè)備中的定型系列產(chǎn)品。

   目前，我國(guó)在 2 0 0 9 年 1 1 月 1 日發(fā)布了GB/T23333-2009《蒸發(fā)式冷風(fēng)扇》標(biāo)準(zhǔn)，蒸發(fā)式冷風(fēng)扇是利用直接蒸發(fā)冷卻的原理使空氣溫度降低的一種空氣調(diào)節(jié)裝置。而于2011 年1 月正式發(fā)布的 GB/T25860-2010《蒸發(fā)式冷氣機(jī)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將于2011 年 10 月1 日起正式實(shí)施。蒸發(fā)式冷氣機(jī)是一種通過風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)增濕降溫，由風(fēng)機(jī)、水循環(huán)分布系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、填料及外殼等部件組成的機(jī)組。

5 直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫設(shè)備應(yīng)用

   對(duì)于一些大型的工業(yè)企業(yè)，內(nèi)部散熱量大且溫度場(chǎng)分布復(fù)雜，僅靠加強(qiáng)自然通風(fēng)很難滿足部分工作區(qū)的降溫要求。而為了既能達(dá)到降溫、又能達(dá)到通風(fēng)的使用要求，采用傳統(tǒng)機(jī)械制冷的方法則存在著能耗大、衛(wèi)生狀況差等缺點(diǎn)。由此，提出應(yīng)用蒸發(fā)冷卻技術(shù)來降低此類區(qū)域的溫度，能夠達(dá)到較好的降溫效果，而且對(duì)空氣還能起到加濕、過濾凈化的作用。

5.1 適用場(chǎng)合

   在以顯熱散熱量為主的大空間工業(yè)廠房、高溫車間等產(chǎn)生工藝余熱的場(chǎng)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(fā)熱量大、散發(fā)粉塵多、氣味大或是生產(chǎn)過程中常常產(chǎn)生一些有毒、有害氣體等特點(diǎn)，只是采用天窗、換氣扇、氣樓、排氣風(fēng)帽等通風(fēng)降溫措施，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工藝要求。而采用直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)能起到降溫、除塵、驅(qū)散異味、加強(qiáng)通風(fēng)與換氣的作用。與傳統(tǒng)機(jī)械制冷空調(diào)相比，設(shè)備整體投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 適用性分析

   直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)的降溫能力在中等濕度地區(qū)、高濕度地區(qū)受室外空氣狀態(tài)限制，而且直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備運(yùn)行后，室內(nèi)濕度往往高達(dá)80% 以上，這樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到室內(nèi)溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)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(fā)冷卻空調(diào)機(jī)在廣東地區(qū)大量用于大空間工業(yè)廠房作為通風(fēng)降溫設(shè)備使用時(shí)，明顯改善了室內(nèi)環(huán)境，這足以證明直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)設(shè)備可以作為一種節(jié)能的通風(fēng)降溫設(shè)備使用。

   直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)設(shè)備在高溫車間及工業(yè)廠房使用時(shí)，廠房大門和窗戶全部打開，采用全新風(fēng)

系統(tǒng)，使得廠房?jī)?nèi)一直保持正壓，室外新風(fēng)不斷將室內(nèi)污濁的、有污染的氣體有效排除，改善室內(nèi)衛(wèi)生狀況，同時(shí)又可以降低室內(nèi)的溫度。所以直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)設(shè)備應(yīng)用于大空間工業(yè)廠房、高溫車間等產(chǎn)生工藝余熱的場(chǎng)所進(jìn)行通風(fēng)降溫有著廣闊的應(yīng)用前景。

6 結(jié)語

   通過本文所述，直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備是一種節(jié)能的通風(fēng)降溫設(shè)備，在以存在內(nèi)熱源的大空間工業(yè)廠房、高溫車間等產(chǎn)生以顯熱散熱量為主的場(chǎng)所有著廣闊的應(yīng)用前景。希望通過解讀直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)降溫以及兩種通風(fēng)降溫系統(tǒng)形式術(shù)語，規(guī)范該技術(shù)的術(shù)語表達(dá)，以此來引導(dǎo)產(chǎn)品更好、更健康地發(fā)展。