浅谈蒸发冷却与辐射供冷复合式空调系统

汪洋

【摘 要】本文介绍了蒸发冷却与辐射供冷复合式空调系统的特点及应用优势，将两者结合起来的复合空调系统是一种节能、环保的新型空调系统，具有广阔的应用前景。

【关键词】蒸发冷却；辐射供冷；复合

引言

近年来，蒸发冷却作为一种绿色环保的冷却技术，越来越受到人们的关注。蒸发冷却是一种环保高效且经济的冷却方式。蒸发冷却可以降低干球温度，给居住者提供一个较舒适的环境，在传统的工业领域如纺织厂，面粉厂，铸造车间，动力发电厂等工业建筑中也能提高工作人员的舒适性。

蒸发冷却空调系统多采用全新风直流式系统，这种系统室内品质较好，但是却又能耗高，风管的尺寸大，占用空间等缺点。文献[1]提出了一种蒸发冷却与干式风机盘管结合的空调系统形式，这种系统是蒸发冷却采用全新风、能耗大，采用风机盘管具有噪音大，维修不方便，积水盘污染循环空气等缺点。蒸发冷却与辐射供冷复合式空调系统具备了蒸发冷却空调的优点，同时避免了使用风机盘管的弊端，是一种新型、环保、节能的空调系统。

1 毛细管辐射供冷系统的特点

毛细管辐射供冷空调系统是二十世纪九十年代开始兴起的一种供冷技术，主要以辐射板作为显热末端进行热交换，利用水作为介质，克服了使用常规空调引发空调病的弊端。辐射板表面及室内温度分布均匀、垂直温差梯度小、没有风机噪音、不产生吹风感，并且毛细管辐射供冷造价对于传统的空调系统，近年来得到了业界的高度关注，是国际上公认的室内舒适程度最高的空调末端系统。此外，毛细管辐射供冷避免使用风机盘管，节省了建筑空间；并且每个房间采用单独循环结构，便于分户控制。

毛细管网辐射供冷空调系统与常规空调系统相比具有许多优点，如有良好的热舒适性、高效节能、节省建筑物室内空间等。其缺点是，制冷能力受空气露点温度限制，当辐射板表面温度低于空气露点温度时，会产生结露现象，影响卫生条件；无新风，空气品质不佳等。因此毛细管网辐射供冷空调系统多与新风空调系统相结合，由新风来承担全部的潜热负荷以及部分的显热负荷。

2 蒸发冷却的特点

蒸发冷却是以水作为制冷剂，以空气的干球温度和湿球温度差来获取冷量。蒸发冷却分为直接蒸发冷却和简洁蒸发冷却。直接蒸发冷却是一种绝热加湿过程，对空气进行降温加湿；间接蒸发冷却是一种等湿温冷却过程，通过水和空气的间接接触，降低空气的温度，不改变空气的含湿量。蒸发冷却制冷以水作为制冷剂，避免了氟利昂对环境的破坏和温室效应。直接蒸发冷却可以应用在干燥、炎热地区；间接蒸发冷却通常应用在不需要改变空气湿度的制冷系统中。

蒸发冷却系统具有初投资低，耗电量小，节能环保，室内空气品质高的优点被广泛应用。尤其是在我国西北已经得到了广泛的应用，特别是在新疆地区，已经得到了普遍的推广，迄今为止，新疆地区已经有二百多个工程实例。

3 蒸发冷却与辐射供冷结合的复合式空调系统

3.1 复合系统的形式 所示是蒸发冷却与辐射供冷结合的复合式空调系统，此系统采用新风+毛细管辐射末端来消除室内的热、湿负荷。新风系统采用蒸发冷却空调机组，此机组由过滤段、表冷段、间接蒸发冷却段、直接蒸发冷却段组成，送风温度可以达到15℃～20℃之间。高效板式换热器能够有效阻止杂质进入毛细管而堵塞系统，冷却水进入板式换热器进行换热，冷却毛细管系统的回水，使回水温度达到末端所需温度，进入毛细管末端进行供冷。

3.2 复合系统的特点

①解决了新风问题。单独使用毛细管辐射系统供冷，没有新风，无法保证室内空气品质。蒸发冷却制冷机组与辐射供冷系统相结合，满足了室内新风风量要求，改善了室内空气品质，维持室内健康环境，而且蒸发冷却系统对新风还具有洁净的功能，也可以改善新风的洁净度；

②复合式系统有效地避免了供冷结露的问题。采用毛细管辐射供冷，如果供水温度低于空气的露点温度，就会出现结露的现象，影响室内环境，而且结露也会造成辐射系统承担冷负荷的能力下降。潮湿地区，对新风进行干燥送风，可有效避免辐射表面结露问题；干燥地区的空气含湿量较低，不需要去湿，可通过置换通风或者混合通风直接将室外空气送入室内，不会出现辐射表面结露的现象；

③增大了辐射供冷的应用场合，单独使用毛细管辐射供冷，受到空气露点温度的限制，毛细管的辐射能力有限，一般不超过70W/m2，不适用于冷负荷较大的场所。蒸发冷却与毛细管相结合的供冷方式中，蒸发冷却新风机组承担了新风负荷，所有的湿负荷，也可以再承担一部分室内负荷，能够满足较大负荷的场所，扩大了毛细管辐射供冷的应用范围。

4蒸發冷却与毛细管辐射供冷结合的复合式空调系统技术的应用

蒸发冷却技术现如今已在我国西北地区得到了广泛的应用，但是蒸发冷却空调系统大多采用直流式全空气系统，这种空调系统便于管理，使用寿命长，维修简单，但是风管尺寸较大，占据较大空间，也不能够实现分室控制。

蒸发冷却与毛细管辐射供冷系统中，毛细管承担了部分或者全部室内的显热负荷，减少了蒸发冷却新风机组的负荷承担量，从而减少了风管的尺寸，减少了空间的占用。毛细管辐射末端系统可实现分室控制，根据室内要求来调节、关启末端供冷，节约了能耗。

综上所述：蒸发冷却是一种新型、环保、节能的制冷方式，用蒸发冷却新风机组来承担部分负荷，毛细管末端承担室内显热负荷，兼备了两者的优点。根据不同的气候及不同的建筑用途，我们可以采用多样式的联合空调系统。如除湿与蒸发冷却联合空调系统、冷却与置换通风相结合的空调系统，由于蒸发冷却系统可以与多种空调方式灵活组合这一特点，越来越受到人们的关注和欢迎。尤其在干燥气候环境中，蒸发冷却系统的大湿度对人体热舒适影响较小。因此，蒸发冷却系统在我国西北地区具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]李银明，黄翔.蒸发冷却与冷却吊顶相结合的半集中式空调系统的探讨[J].流体机械，2005，33（1）：56-59.

[2]闫振华，黄翔，宣永梅，等.蒸发冷却与毛细管辐射供冷复合式空调[J].建筑热能通风空调，2008，27（4）：23-25.

[3]汪明，李永安.平面辐射空调系统免费冷源的研究[J].制冷与空调，2011，25（1）：36-39.

[4]王子介.低温辐射供暖与辐射供冷[M]. 北京： 机械工业出版社，2004.

[5]王子介，李先中.地板供冷研究和认识的新进展[A].见： 江苏省2003暖通年会论文集[C].南京：2003，234-236

[6]张毓斌.地板供冷在西北地区实施的可行性[J].建筑设计，2006，35（3）：116-171.