蒸發冷卻

水蒸發吸熱，具有冷卻功能。這種物理現象早為人類所利用，例如在房間內潑點水，可以使室溫有所下降。

基本介紹

• 中文名：蒸發冷卻
• 外文名：evaporative cooling
• 方式：DEC、IEC

簡介

水蒸發吸熱，具有冷卻功能。這種物理現象早為人類所利用，例如在房間內潑點水，可以使室溫有所下降。目前國內常見的蒸發冷卻套用是：冷卻塔的冷卻水，水依靠自身一小部分在空氣中蒸發而被冷卻；紡織廠中要求空氣濕度大，常用噴淋循環水來冷卻空氣（溫度降低、含濕量增加）。蒸發冷卻需要消耗水，但耗量很小，蒸發1kg水大約有2500kJ的冷量。蒸發冷卻存在的問題是，用噴淋循環水來冷卻空氣，導致空氣濕度增大，從而限制了它的套用範圍，但是近代蒸發冷卻技術的發展已經擴展了它的套用範圍。

蒸發冷卻方式

乾熱氣候區（如西北部地區等），夏季空氣的幹球溫度高，含濕量低，其室外乾燥空氣不僅可直接利用來消除空調區的濕負荷，還可以通過間接蒸發冷卻等來消除空調區的熱負荷。在新疆、內蒙古、甘肅、寧夏、青海、西藏等地區，套用蒸發冷卻技術可大量節約空調系統的消耗。

蒸發冷卻分為直接蒸發冷卻（Direct Evaporative Cooling，縮寫為DEC）和間接蒸發冷卻（Indirect Evaporative Cooling，縮寫為IEC）。直接蒸發冷卻是指乾燥空氣和水直接接觸的冷卻過程，空氣處理過程中空氣和水之間的傳熱、傳質同時發生且相互影響，空氣處理過程為絕熱降溫加濕過程，其極限溫度能達到空氣的濕球溫度。

在某些情況下，當對處理空氣有進一步的要求，如要求較低含濕量或比焓時，就應採用間接蒸發冷卻。間接蒸發冷卻可避免傳熱、傳質的相互影響，空氣處理過程為等濕降溫過程，其極限溫度能達到空氣的露點溫度。間接蒸發冷卻又可分為兩類：（1）利用直接蒸發冷卻的二次空氣通過換熱器對一次空氣（被冷卻空氣）進行乾冷卻；（2）利用蒸發冷卻獲得的冷水通過換熱器對空氣進行冷卻。

蒸發冷卻設備

直接蒸發冷卻設備

直接蒸發冷卻設備有噴水室和淋水填料式兩種型式。

直接蒸發冷卻過程是接近等焓過程。用冷卻效率來評價直接蒸發的換熱效能，冷卻效率Ed的定義為：

（1）

間接蒸發冷卻器

間接蒸發冷卻器類似於空氣-空氣換熱器，換熱器換熱面的一側是被冷卻空氣（稱為一次空氣）；另一側是蒸發冷卻的空氣（稱二次空氣），在二次空氣通過的同時淋循環水。常用的間接蒸發冷卻器有兩類——板翅式和管式。

間接蒸發冷卻器換熱效能也用冷卻效率來評價，它定義為：

（2）

蒸發冷卻空調系統

全空氣蒸發冷卻空調系統

（1）一級蒸發冷卻系統

我國有一些地區夏季空調室外計算乾、濕球溫度不高，用直接蒸發對室外空氣進行冷卻，冷卻後的狀態可以達到一般舒適性空調的送風要求。

（2）兩級蒸發冷卻系統

室外空氣先經間接冷卻處理後在進行直接蒸發冷卻，以獲得溫度和含濕量均低的送風狀態。

（3）三級蒸發冷卻系統

第一級間接蒸發冷卻——室外空氣用冷卻塔的冷水通過空氣冷卻器來冷卻。第二級為間接蒸發冷卻。第三級為直接蒸發冷卻。

空氣-水系統中蒸發冷卻的套用

（1）冷卻新風

（2）製取空調冷水

蒸發冷卻空調適用性分析

Ⅰ區：室外焓值h₀和含濕量d₀均小於室內焓值h_R和含濕量d_R。適宜採用蒸發冷卻空調。Ⅱ區:h₀>h_R，而d₀<d_R，蒸發冷卻宜用於空氣-水系統中冷卻新風。Ⅲ區:h₀>h_R，d₀<d_R。當d₀靠近d_R時，蒸發冷卻可用於空氣水系統中冷卻新風；其餘地區只能用間接蒸發冷卻對新風進行預冷，並宜用室內空氣作二次空氣。Ⅳ區：這種氣候條件的地區很少。

蒸發冷卻空調的特點

蒸發冷卻空調的主要特點有：

（1）能耗低。

（2）全空氣蒸發冷卻空調系統是全新風系統。

（3）初投資少，維修保養費低。

（4）受氣候條件的制約，蒸發冷卻的套用場所，系統形式、地區均受到限制。

（5）蒸發冷卻都採用循環水噴淋，容易產生水垢；臨水填料層容易被灰塵所堵塞；集水盤等存水的地方也易滋生微生物。