摘要:近年来，我国对直接蒸发式冷却空调相关的研究和应用比较关注，它具有的经济、节能、环保等优点，广泛受到建筑热湿环境保障领域的青睐。本文通过对直接蒸发式冷却空调技术的介绍，分析了直接蒸发式冷却空调在我国西北干旱地区的应用。
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引言：目前，直接蒸发式冷却空调的应用在社会总能耗中所占的比例越来越大，根据相关统计，在2004年，我国的建筑总能耗超过社会总能耗的四分之一。但是在西北地区，还有人对它的认识停留在档次低和效果差上，只能使用在要求不高的大空间公共场所，而不能使用在民用建筑内，使直接蒸发式冷却空调的使用范围受到了限制。
一、对直接蒸发式冷却空调技术的介绍
1、蒸发冷却技术的特点
蒸发式冷却空调技术是利用水作为制冷剂，通过水分的蒸发吸热制冷，这项技术不但具有经济、节能环保的特点，而且能够调节空气的温度和相对温度，满足居住者对舒适性的要求以及生产工艺性的要求，被广泛应用于民用建筑和工业中，并取得了良好的效果。它除了消耗水泵和风机的能耗外，不需要输入其他的动力，所以它的COP值是传统机械制冷的2.5~5倍左右，而且在制冷的过程中，不会产生氯氟烷类有害气体，从而减少对大气层的伤害，而且可以使温室内的气体排放量减少。它符合国家节能减排工作的要求，也可以满足人们用电高峰期对电能的需求。目前。蒸发冷却技术已经在我国的东南沿海部分地区和西北地区使用，在西北干旱地无，尤其是在新疆地区的多项工程中应用，例如工厂、办公楼、体育馆等工业建筑。
2、蒸发冷却系统的形式
通过对蒸发冷却空调系统热湿负荷介质的分类，可以把它们分为空气—水式蒸发冷却半集中式空调系统和蒸发冷却全空气式空调系统。按照机组的结构形式分类，蒸发冷却全空气式空调系统又分为一级蒸发冷却、二级蒸发冷却和多级蒸发冷却，这种空调的形式应用的是全新风直流式运行，虽然空气的品质很高，但是风管所占用的空间多，尺寸也大，不容易分时分室进行控制。目前，半集中式空调系统主要的形式分为蒸发冷却新风机组和干工况风机盘管、辐射末端两种类型，系统在运行时，不会受到空气蒸发冷却系统风管布置的影响，能够满足各个小空间的需要。
3、蒸发冷却系统的运行调节
蒸发冷却式空调是直流式空调系统，在运行的过程中，它控制的方式不能采用关停机。需要从两个方面考虑，一是减少能源消耗，二是降低噪声，变风量控制系统是一个合理的控制方式。在室内温度的设置上，因为蒸发冷却式在设计上，它送温的温度差比较小，如果设置的温度比较低，房间的湿度就会变大，所以在设置房间的温度时，不能设置的太低，应该保证室内设置的温度与室外的温度差不低于3.2摄氏度。因此，对蒸发冷却式空调来说，设备选型不能选择的规格太大，如果在运行时温度设定的太低，就会使投资和运行的费用增加，还会使室内的湿度超出允许的范围。
二、西北地区气候特点
西北地区的大部分都属于干旱和半干旱地区，在夏季，空气调节室外计算温球的湿度一般不低于23摄氏度，如下表1所示。空气的露点温度和干球温度的差比较大，而且年降水量比较少，所以空气一般都是炎热干燥，而且蒸发冷却的能力也很强。在冬季大多数都是干冷的气候，如果室内设置采暖时，空气的相对湿度一般不超过20%，因此需要进行加湿处理，在这种气候条件下，蒸发冷却技术得到了很好的发挥。
地区甘肃宁夏新疆青海
兰州张掖固原盐池乌鲁木齐克拉玛依西宁格尔木
干球温度(℃)
湿球温度(℃)31.3
20.130.4
19.527.7
1931.8
20.233.4
18.336.4
19.826.4
16.327
16.6
表1 夏季空气调节室外计算参数
三、蒸发冷却空调技术在西北地区的应用分析
西北地区的干热气候条件为蒸发冷却提供了有利的自然条件，在这种环境下，把蒸发冷却技术替代传统的机械制冷空调方式，从而节约能源，减少运行的费用，还要保证室内热湿环境，这就需要根据当地的气候条件和建筑的负荷因素的决定，下面我们针对这些要求提出两个方案。
方案一：蒸发冷却半集中式系统
一般而言，在开阔的地方和办公室中，比较适合使用蒸发冷却半集中式系统，这种系统是利用新风机组的形式，使用辐射供冷暖加蒸发冷却的方式对空气进行处理。与传统的新风机组相比，这种新风机组有表冷器，还有送风器。在西北干旱地区，相对来说，蒸发冷却置换通风的方式对能耗使用的更低，目前，在我国的新疆地区有使用，大多数都是应用与体育馆等民用建筑。在夏季时，使用这种方案，可以把蒸发冷却新风机组处理过的空气，以置换通风的方式输入到室内。但是辐射的末端需要一定的冷水，可以在蒸发式冷却机组上加入一定温度的冷水。辐射末端的应用可以结合实际的情况进行选择，可以是地板辐射，也可以是侧墙辐射和吊顶辐射。如果要在候车室中应用，可以采取地板加侧墙辐射末端的方式。在这个系统中，蒸发新风机组需要承担许多的负荷，例如新风负荷、室内部分显热负荷和全部潜热负荷，但是辐射末端只承受室内剩余的显热负荷。辐射负荷诸多的优点可以使它在夏季供冷，冬季供暖，从而使送风管道的尺寸减小，以达到进步节能的效果和保证全年正常运行的需要成为可能。
这个方案主要考虑了3个方面的因素：①在辐射末端供冷时，是否会出现结露的问题;②蒸发冷却半集中式系统是否能够满足室内温度和湿度的舒适要求;③在蒸发冷却新风组的末端，置换通风是否能够顺利实行。在蒸发冷却的辐射供冷系统下，如果充分利用西北地区干燥的空气，进行蒸发冷却，就不需要除湿， 只需向室内输入一些干燥的空气就可以达到效果，这样不仅可以改善室内空气的质量，还可以降低室内露点的温度，使辐射末端供水的温度更加降低，这样就可以解决辐射末端的结露问题。
方案二：蒸发冷却全空气系统
把蒸发冷却全空气系统应用于大空间中，通过集中的方式，对室外的空气进行处理。对于上部夹层的空间，送风方式最好采用旋流风口顶;对于大空间区域，可以利用小间布置喷口，采用侧送风方式。在特殊的条件下，建筑的配合设置要把送风柱隐蔽起来，采取集中的方式进行机械排风。对于办公室和功能性的房间，由于室内的人员不多，可以使用分体式空调。像这样的成功案例在新疆有很多，新疆师大体育馆就是一个很好的例子。通过实际的工作经验，我们可以了解，对于大空间属性的要求，蒸发冷却全空气系统完全可以满足。与传统的低速单风管全空气系统相比，这种系统的节能效果更加明显。如果要想提高空气的质量，因为传统的空调需要加大室内的空气的换气频率，导致需要的能耗较多，但是蒸发冷却全空气系统在换气的频率上需要的能耗相对较少，由于这种空调可以在风运行的过程中改善室内的空气，因而受到许多用户的认可。
这种蒸发冷却全空气处理机组的主要功能包括，直接蒸发冷却段、间接蒸发冷却段、过滤段、风机段和加热段。它只需要风机和水泵的动力，而不需要机械制冷冷水机组，可以随着室外的空气状况进行调节，由于各个功能段之间的运行，所以它的操作比较简单，能够满足西北干旱地区不同季节运行状况的需要，具有明显的节能优势。经过在新疆等地工程中的应用表明，它的节能能够达到70%以上。
四、结语
对于西北干旱地区的气候，采用蒸发冷却全空气系统具有较高的可行性，因为它可以解决风管尺寸及风管布置的问题。在使用半集中式空调系统时，如果向室内输入一些干燥的新风，辐射末端易结露的问题就可以迎刃而解，舒适度也可以提高，而且在送风的过程中，对于所需承担的潜热负荷和显热负荷，可以很好的摆脱辐射末端供冷的束缚。
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