间接蒸发冷却常用术语诠释
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间接蒸发冷却常用术语诠释
夏青 黄翔 殷清海
(中国制冷学会,北京 100063)
摘 要 间接蒸发冷却技术是蒸发冷却技术的核心,是蒸发冷却技术中的一种基本形式。间
接蒸发冷却器按结构形式主要有板翅式、管式、热管式、露点式四种,另外还有一种介于直
接与间接之间的新技术,即半间接式蒸发冷却。本文的主要目的是为间接蒸发冷却和半间接
蒸发冷却在蒸发冷却中使用提供一些基本的诠释。该文介绍了板翅式间接蒸发冷却、管式间
接蒸发冷却、热管式间接蒸发冷却、露点式间接蒸发冷却以及半间接蒸发冷却各自的术语定
义、结构及工作原理等。间接蒸发冷却技术的发展仍处在初级阶段,本文的介绍希望能够起
到一个抛砖引玉的作用,同时也能促进下一步的发展。
关键词 间接蒸发冷却术语 板翅式间接蒸发冷却 管式间接蒸发冷却 热管式间接蒸发冷却
露点式间接蒸发冷却 半间接蒸发冷却 术语
INTERPRETATION OF THE TERMS COMMONLY USED IN THE
DIRECT EVAPORATIVE COOLING
Xia Qing,Huang Xiang,Yin Qinghai
(Institute of Refrigeration and Cryogenics, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030)
Abstract Indirect evaporative cooling technology is the core of the evaporative cooling
technology and is a basic form of the evaporative cooling technology. Indirect evaporative cooler
in the form of the four structure are mainly plate-fin type and tube type, heat pipe type, dew point
type,there is also a new technology between the direct and indirect, namely semi-indirect
evaporative cooling .The main purpose of this paper is to provide some basic interpretation for
indirect evaporative cooling and semi-indirect evaporative cooling in the use of evaporative
cooling. This paper introduces the term definition, the structure and the working principle, etc. of
the plate-fin type indirect evaporative cooling、tube type indirect evaporative cooling、heat pipe
indirect evaporative cooling、dew point indirect evaporative cooling and semi-indirect evaporative
cooling respectively. The development of indirect evaporative cooling technique is still in the
primary stage, the introduction in this paper hopes to play a role, meanwhile also can promote
the development of the next step.
Keywords Indirect evaporative cooling term; Plate-fin type indirect evaporative cooling; Tube
type indirect evaporative cooling; Heat pipe type indirect evaporative cooling; Dew point indirect
evaporative cooling; semi-indirect evaporative cooling;term.
作者简介:夏青,(1987- ),女,在读硕士 0 前言
蒸发冷却技术早在20世纪60年代已引起
国内学者的关注,用于作为自然冷源替代人
工冷源[1]。直到进入21世纪,西安工程大
学对蒸发冷却技术开展了大量的研究和推
广应用工作,取得了可喜的成果[2]。随着近
年来蒸发冷却空调技术的发展,蒸发冷却空
调技术作为一种环保、高效、经济的冷却方
式,备受社会各界人士的青睐,随着蒸发冷
却空调产品的大量出现,产生了一些新的技
术术语。但人们对蒸发冷却空调的理解仍存
在种种分歧,从某种程度上说,这些分歧的
产生是与蒸发冷却空调概念本身的多样性
有关的。因而,为了建构更加科学合理的蒸
发冷却空调体系,有必要对这一概念进行诠
释与重构。
术语标准是制定其他标准的基础,开展任
何一项新领域的标准化工作,首先就应从制
定该领域的术语标准开始。同样对蒸发冷却
空调标准化来说也不例外,蒸发冷却空调术
语标准化是整个蒸发冷却空调标准化工作
的基础。
“间接蒸发冷却术语”是“蒸发冷却术语”
中的常用术语。随着能源短缺和环境问题的
日趋突出,间接蒸发冷却技术愈加引起很多
学者的关注,但由于蒸发冷却空调技术侧重
于工程,在理论上不作深入探究,故对其未
加详细说明或深入探讨,致使学习蒸发冷却
空调技术的人,甚至研究者都感到困惑,所
以有必要对间接蒸发冷却术语做进一步的
阐述。
1 间接蒸发冷却
从1906年最早出现蒸发冷却技术到今天,
蒸发冷却技术已经经历了100多年的发展过
程[3]。随着社会的发展,空调能耗在生活、
生产总能耗中占有相当大的比例,能源短缺
而空调能耗增长尤甚的矛盾日益增大,因此
具有节电、环保、高效等一系列优点的蒸发
冷却技术,受到越来越多的重视。准确地说,
蒸发式空气调节是通过水的蒸发来冷却空气。水蒸发冷却空气的同时也对其产生加湿
作用,这称为直接蒸发冷却,它是最古老也
是最常见的蒸发冷却形式[4]。创造和发明总
是“需要”的产物[5],蒸发冷却技术的发展
依赖于间接蒸发冷却技术的突破与进展。在
20世纪30年代发展起来的一种空调制冷技
术—间接蒸发冷却技术,由于其具有比直接
蒸发冷却技术更强大的功能,能克服其“降
温的同时又加湿”的缺点,在20世纪80年
代以来这项技术愈加引起很多学者的关注,
并被广泛用于我国西北部、北部及中部的干
热地区。
我国幅员辽阔,占国土面积一半以上的西
北地区处在干旱、半干旱地区,西北地区得
天独厚的干燥空气,其实对空调系统来说,
是非常宝贵的可再生能源,尤其适宜通过间
接蒸发冷却技术来实现空气的降温。一般单
级的直接蒸发冷却、间接加直接的两级蒸发
冷却以及两级间接加直接的三级蒸发冷却
空调形式完全满足西北等干热地区舒适性
空调要求。而在中等湿度地区的夏季,由于
蒸发冷却降温有限以及没有除湿功能,一般
要同机械制冷联合使用,所以,可以通过间
接蒸发冷却对机械制冷表冷器入口空气进
行预冷降温,减少显热负荷,达到节能的目
的。
间接蒸发冷却器是蒸发冷却技术应用于
空气处理的一种典型形式,是蒸发冷却空调
的核心装置,其主要的驱动势是自然环境空
气的干球温度和露点温度差,即是利用直接
蒸发冷却处理后的空气(称为二次空气或蒸
发冷却排风)或水,通过换热器间壁间接冷
却另一股空气(称为一次空气或被处理新
风、被处理混合风),其中一次空气(被处
理新风或被处理混合风)不与水直接接触,
其含湿量不变,这种等湿冷却过程称为间接
蒸发冷却[6]。间接蒸发冷却空气状态变化焓
湿图如图1所示。
2 间接蒸发冷却分类
间接蒸发冷却器的核心部件是空气—
空气换热器[7],按不同结构形式的换热器,目前,间接蒸发冷却器主要有板翅式、管式、
热管式、露点式四种。下面一一介绍各种结
构形式的间接蒸发冷却。
2.1 板翅式间接蒸发冷却
“板翅式间接蒸发冷却”目前是“间接蒸
发冷却”应用最多的一种形式。利用直接蒸
发冷却处理后的空气(称为二次空气或蒸发
冷却排风)或水,通过板翅式换热器间壁间
接冷却另一股空气(称为一次空气或被处理
新风、被处理混合风),其中一次空气(被
处理新风或被处理混合风)不与水直接接
触,其含湿量不变,这种等湿冷却过程称为
板翅式间接蒸发冷却。
板翅式间接蒸发冷却器的核心部件是板
翅式换热器,其结构示意图如图2所示。其
换热器由很多很薄的金属薄板(铝箔)或是
高分子材料(塑料等)薄板构成,在每一薄
板的两侧形成两组通道(一次空气通道和二
次空气通道),一次空气通道流过被处理空
气(一次空气),此通道中的空气不与水膜
相接触,通过薄板向温度较低的另一侧传
热,而湿度不变(在不发生冷凝的情况下);
另一侧空气(二次空气)流过二次空气通道
(二次空气可以100%来自于室外,也可来
自于室内排风),二次空气在这个通道中与
水膜相接触,借助水蒸发形成冷却的湿表
面,发生热质交换,二次空气湿度增加,温
度降低,这一过程为等焓降温过程,而板翅
式间接蒸发冷却空气状态变化焓湿图如图1
所示。
图1 (半)间接蒸发冷却空气状态变化焓湿图
图2 板翅式间接蒸发冷却器结构示意图
板翅式间接蒸发冷却器使用较多,由于板
翅式换热器体积小、结构紧凑以及传热效率
高,目前应用广泛。但是由于这种换热器流
道窄小,所以在流道内容易出现结垢及堵塞
的现象,尤其在空气含尘量大的场合,随着
运行时间的增加,使得流道内阻力增大,从
而使得换热器的换热效率降低[8],而且由于
加工精度低、有漏水现象及单位体积成本高
等缺点,所以应用范围受到限制。
2.2 管式间接蒸发冷却
“间接蒸发冷却”的另一种形式是“管式
间接蒸发冷却”。利用直接蒸发冷却处理后
的空气(称为二次空气或蒸发冷却排风)或
水,通过换热管间壁间接冷却另一股空气
(称为一次空气或被处理新风、被处理混合
风),其中一次空气(被处理新风或被处理
混合风)不与水直接接触,其含湿量不变,
这种等湿冷却过程称为管式间接蒸发冷却。
管式间接蒸发冷却器的核心部件是换热
管,换热管可以是聚氯乙烯等高分子材料或
铝箔等金属材料的圆管或椭圆管,其结构示
意图如图3所示。管式间接蒸发冷却器由一
组按一定方式排列的管束组成,被处理空气
(一次空气)和处理空气(二次空气)被换
热管隔开,一次空气在管内流过,经过热湿
交换后温度降低,再由一次风机送到所需的
场合。而在换热管束上方设置布水器,对管
束淋水,在管外壁形成水膜,二次空气掠过
换热管束,与换热管外水膜发生热、湿交换,
一次空气通过换热管、水膜,把热量传送给
二次空气,从而达到降温的目的,在此过程中,二次空气侧的情况和直接蒸发冷却相