浅谈直接蒸发冷却通风降温术语及其应用

   随着国民经济的发展，人民的物质文化生活水平不断提高，居民建筑室内舒适性，特别是大型工业企业对室内温、湿度要求也会有很大的提高。采用什么方式进行通风、降温将直接影响居民的身心健康以及企业的经济效益，进而影响整个社会的发展，所以本文就以直接蒸发冷却通风降温两种系统术语解读为切入点，规范这种技术术语表达，使之能广泛使用，为社会带来其应有的价值。

1 直接蒸发冷却通风降温的重要性

   随着全球气候变暖和旅游事业的发展，许多宾馆、办公室乃至寻常百姓家，都安装了空调，空调给人们带来舒爽的同时，也会带来一种“疾病”。长时间在空调环境下工作学习的人，因空气不流通，环境得不到改善，会出现鼻塞、头昏、打喷嚏、记忆力减退等症状，以及一些皮肤过敏的症状，如皮肤发紧发干、易过敏、皮肤变差等等，这类现象在现代医学上称之为“空调综合症”或“空调病”。

   综上所述，室内空气品质已严重恶化，已到了必须及时、及早彻底治理的时候了。那么治理室内空气污染、改善室内空气品质需要从何做起呢？我们不难看出，室内空气污染主要是室内的密闭性提高所造成的。2003 年春，SARS 疫情在全国迅速漫延，由于SARS 病菌主要靠空气传播，因此使我们对于加强室内外通风换气有新的、更加深刻的认识。使我们深刻认识到：预防SARS 的传播、彻底改善室内空气品质，必须采取强制通风手段，一方面把室内的污浊空气排到室外去，与此同时把室外的新鲜空气送入室内。我们还记得在SARS 疫情时期，经常听到的一句口号，就是“加强室内外通风换气比消毒更重要”。

   因此，寻找一种节能、环保、高效的冷却方法，可以在降温的同时进行通风，来改善传统空调的种种弊端，而蒸发冷却技术就是其中之一。近年来蒸发冷却技术在空调中的应用越来越受到各行各业研究者的重视，在理论上和研究上开展了大量的工作，而且在空调系统中采用这一技术后，取得了极为明显的节能效果。但在蒸发冷却技术术语这一方面的研究甚少，随着各种标准的陆续出台，相信蒸发冷却术语的标准化研究也指日可待。

2 通风及直接蒸发冷却通风降温术语诠释

   通风是指为改善生活和生产条件，采用自然或机械方法，对某一空间进行换气，以造成卫生、安全等适宜空气环境的技术。按通风的动力设备分为自然通风和机械通风两大类。自然通风是指在室内外空气温差、密度差和风压作用下实现室内换气的通风方式。自然通风不需要动力，是一种经济的通风方式，但是由于进风不能进行预处理，对于洁净度要求高的作业环境，通常满足不了洁净要求，而排风也不能进行净化，污染周围环境，对于产生毒性较大的作业场所，对周围大气的影响更为严重，而且自然通风降温效果不理想，降温只能接近室外温度，很难满足炎热夏季工人劳动环境要求。此外，自然通风依靠自然风压和热压来通风，这些风压是不稳定的，因此，自然通风通风效果也是不稳定的。机械通风是指利用通风机械实现换气的通风方式。虽然对进风和排风都可进行处理，能对空气进行加热、冷却、加湿、净化处理，而且能保证通风效果，广泛应用于各类厂房车间的通风，但通风系统较复杂，投资费和运行管理费用大，同时也浪费了宝贵的电力资源。

   直接蒸发冷却通风降温是指利用滴水填料式直接蒸发冷却或喷淋式直接蒸发冷却原理，将室外空气直接蒸发冷却到机器露点。这种方式不但对空气能起到通风、降温、加湿的效果，而且对空气能起到过滤净化的作用。在卫生方面，直接蒸发冷却通风降温系统可以加大厂房内新风的供给，改善劳动环境，空气品质高，减少空调病的发生；在经济方面，其结构简单，投资少，运行费用低，节能效果明显；在环保方面，蒸发冷却通风降温系统在对空气的降温、通风、加湿、净化过程中，直接使用水作为制冷剂，而不是使用 CFCs，因而对大气环境无污染。除此之外，由于其没有冷凝器，不向环境排放热量，因而不存在“热岛效应”。而且当蒸发冷却技术与通风相结合时，对于室内环境要求不高，如一些工业厂房、高温车间等，设计参数采用通风干球温度，而对于室内环境温度要求严格，设计参数则采用空调干球温度。

3 蒸发冷却系统分类

   蒸发冷却主要分为直接蒸发冷却（英文名称：Direct Evaporative Cooling,简称DEC）和间接蒸发冷却（英文名称：Idirect Evaporative Cooling,简称 IE C ））。直接蒸发冷却是利用淋水填料层（喷水室喷水、冷却塔喷水或其它绝热加湿设备）直接与待处理的空气接触来冷却空气的。这时由于水的蒸发，空气将会因不断地把自身的显热传递给水而得以降温，空气的显热转化为潜热，空气既得以降温，又实现了含湿量的增加，这是一个绝热、降温、加湿过程。

3.1 直接蒸发冷却系统分类

   目前，直接蒸发冷却分为“填料式”直接蒸发冷却和“喷淋式（即无填料式）”直接蒸发冷却。其中，“填料式”直接蒸发冷却器主要由填料、循环水泵、布水器系统以及风机等组成。循环水泵不间断地把水箱内的水送至填料顶部的布水系统，均匀喷淋在填料表面上，淋水依靠重力下流湿润整个填料表面，被处理的空气经过风机吸入，在填料表面与水进行充分的热湿交换。“填料式”直接蒸发冷却的正确术语名称应称为“滴水填料式直接蒸发冷却”。而“喷淋式（即无填料式）”直接蒸发冷却主要利用喷水室（冷却塔或是其它绝热降温加湿设备）将不同温度的水喷成雾滴，然后与被处理的空气直接接触，进行充分的热湿交换，可实现多种空气热湿处理过程。“喷淋式（即无填料式）”直接蒸发冷却的正确术语名称应称为“喷淋式直接蒸发冷却”。

3.1.1 滴水填料式直接蒸发冷却

   填料是直接蒸发冷却装置的核心部件，目前常用的填料有有机填料、无机填料和金属填料 3种。从填料的热工性能看，3 种填料中无机填料最好，但是综合考虑填料的防腐耐久性、防火性、除尘性及经济性等，无机填料之中金属填料性能最好，因此在工程中应用最广。

  “滴水填料式直接蒸发冷却”即将水淋到填料上，使空气与填料层表面形成的水膜直接接触，实现热湿交换处理过程。

3.1.2 喷淋式直接蒸发冷却

   喷淋式直接蒸发冷却是利用喷水室（冷却塔或是其它绝热、降温、加湿设备）将不同温度的水通过水泵送至喷嘴，经过喷嘴的雾化作用，将水分解成细小的液滴。同时空气均匀流过喷水室（冷却塔或是其它绝热、降温、加湿设备），与水直接接触实现热湿交换处理过程。

   喷嘴是喷淋式直接蒸发冷却的关键设备，作用是使喷出的水雾化，增加水与空气的接触面积。喷嘴的雾化效果与喷水压力有关，同一类型的喷嘴，喷嘴前水压越高，则雾化效果越好。高压喷雾直接蒸发冷却和高压微雾直接蒸发冷却就是喷嘴前水压力不同，水雾化效果不同的两种特殊形式的喷淋式直接蒸发冷却。不同之处在于高压喷雾（微雾）直接蒸发冷却通过喷射超细粒水雾与空气直接接触，而喷淋式直接蒸发冷却喷出的是细小的水滴，同样实现的都是等焓冷却过程。

4 直接蒸发冷却通风降温设备

   直接蒸发冷却设备使用的制冷剂是水，对大气环境无污染，而且可直接采用全新风，不需要消耗压缩功，所以它的 COP 值高于常规空调，约为常规机械制冷的 2.5 倍 ~5 倍，且具有加湿功能。

4.1 分类

   目前，直接蒸发冷却通风降温设备主要有两种类型：一类是将直接蒸发冷却装置与风机组合在一起，称为单元式直接蒸发冷却器（也称蒸发式冷气机）；另一类是将直接蒸发冷却装置设在组合式空气处理机组内作为直接蒸发冷却功能段。

4.2 单元式直接蒸发冷却设备

   单元式直接蒸发冷却设备通常由填料、离心（或轴流）风机、水泵、集水箱及供水系统组成，如图1所示。它被制成一个完整的单元，填料和集水箱都可以随时取出进行检修和清洗，而单元式直接蒸发冷却设备使用的风机一般采用前向叶型离心式风机，电机采用防水型全封闭或半封闭式电机。这些单元式直接蒸发冷却设备通常安装于室外，室外全新风经过单元式直接蒸发冷却设备冷却后由风道送入室内。

4.3 相关标准的出台

   随着单元式直接蒸发冷却设备大量的应用和推广，且形成了一定的产业规模，产品已形成系列化，我国先后颁布了相关的标准与规范，以此来指导蒸发冷却空调技术向标准化、系列化和专业化方向发展，使蒸发冷却产品成为主流空调设备中的定型系列产品。

   目前，我国在 2 0 0 9 年 1 1 月 1 日发布了GB/T23333-2009《蒸发式冷风扇》标准，蒸发式冷风扇是利用直接蒸发冷却的原理使空气温度降低的一种空气调节装置。而于2011 年1 月正式发布的 GB/T25860-2010《蒸发式冷气机》国家标准，将于2011 年 10 月1 日起正式实施。蒸发式冷气机是一种通过风机使空气与淋水填料层直接接触，把空气的显热传递给水而实现增湿降温，由风机、水循环分布系统、电气控制系统、填料及外壳等部件组成的机组。

5 直接蒸发冷却通风降温设备应用

   对于一些大型的工业企业，内部散热量大且温度场分布复杂，仅靠加强自然通风很难满足部分工作区的降温要求。而为了既能达到降温、又能达到通风的使用要求，采用传统机械制冷的方法则存在着能耗大、卫生状况差等缺点。由此，提出应用蒸发冷却技术来降低此类区域的温度，能够达到较好的降温效果，而且对空气还能起到加湿、过滤净化的作用。

5.1 适用场合

   在以显热散热量为主的大空间工业厂房、高温车间等产生工艺余热的场所，如电子包装车间、喷油车间、纺织车间、注塑厂、超市、食堂等，由于其发热量大、散发粉尘多、气味大或是生产过程中常常产生一些有毒、有害气体等特点，只是采用天窗、换气扇、气楼、排气风帽等通风降温措施，远远不能满足工艺要求。而采用直接蒸发冷却空调能起到降温、除尘、驱散异味、加强通风与换气的作用。与传统机械制冷空调相比，设备整体投资少、运行费用低、具有较大的经济效益。

5.2 适用性分析

   直接蒸发冷却空调的降温能力在中等湿度地区、高湿度地区受室外空气状态限制，而且直接蒸发冷却设备运行后，室内湿度往往高达80% 以上，这样远远不能达到室内温、湿度标准，进而不能满足人体舒适性要求。但是自从 2002 年开始，单元式蒸发冷却空调机在广东地区大量用于大空间工业厂房作为通风降温设备使用时，明显改善了室内环境，这足以证明直接蒸发冷却空调设备可以作为一种节能的通风降温设备使用。

   直接蒸发冷却空调设备在高温车间及工业厂房使用时，厂房大门和窗户全部打开，采用全新风

系统，使得厂房内一直保持正压，室外新风不断将室内污浊的、有污染的气体有效排除，改善室内卫生状况，同时又可以降低室内的温度。所以直接蒸发冷却空调设备应用于大空间工业厂房、高温车间等产生工艺余热的场所进行通风降温有着广阔的应用前景。

6 结语

   通过本文所述，直接蒸发冷却设备是一种节能的通风降温设备，在以存在内热源的大空间工业厂房、高温车间等产生以显热散热量为主的场所有着广阔的应用前景。希望通过解读直接蒸发冷却通风降温以及两种通风降温系统形式术语，规范该技术的术语表达，以此来引导产品更好、更健康地发展。