蒸發(fā)冷卻利用水的蒸發(fā)潛熱達(dá)到給建筑物和空氣降溫的目的，設(shè)計(jì)合理的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，有著很好的節(jié)能潛力。所以蒸發(fā)冷卻的節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在建筑熱濕環(huán)境保障領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。直接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)機(jī)就是一種利用水蒸發(fā)而使空氣得到冷卻的空調(diào)設(shè)備。它主要由水泵、填料和風(fēng)機(jī)等組成。同傳統(tǒng)的使用氟利昂制冷劑的空調(diào)機(jī)相比，它沒有環(huán)境污染,?所消耗的能耗只有水泵和風(fēng)機(jī)的功耗，同時(shí)是一種全新風(fēng)送風(fēng)，因而這種類型的空調(diào)機(jī)還具有有效改善空氣品質(zhì)、防止病毒交叉感染的功能。隨著蒸發(fā)冷卻技術(shù)的發(fā)展，目前眾多學(xué)著針對(duì)不同氣候、不同功能的建筑物使用該技術(shù)開展了大量的研究工作。通過在高濕度地區(qū)一般建筑的模擬來研究分析在高濕度地區(qū)核電站應(yīng)用的直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)的性能。

1?核電機(jī)房環(huán)境特點(diǎn)及空調(diào)形式

核電站機(jī)房?jī)?nèi)的環(huán)境條件：主要以設(shè)備的散熱量為主，熱負(fù)荷變化和設(shè)備工作狀態(tài)有關(guān)（隨機(jī)性較大），與季節(jié)無關(guān)，機(jī)房?jī)?nèi)散熱量中95%?以上為顯熱，熱濕比近似無窮大；同時(shí)由于機(jī)房?jī)?nèi)沒有特定的濕源，濕量主要來自工作人員及滲入的室外空氣，因此散濕量很小。所以降溫是機(jī)房空調(diào)的主要目的。采用蒸發(fā)冷卻空調(diào)完全可以消除這些設(shè)備產(chǎn)生的大量顯熱。

蒸發(fā)冷卻式空調(diào)的降溫幅度△T?與設(shè)備的蒸發(fā)效率η和干濕球溫度差（tw?ts）相關(guān)。即：△T=η×（tw?ts）。由于干濕球溫差越大，降溫幅度就越大，即環(huán)境相對(duì)濕度越小蒸發(fā)冷卻空調(diào)的降溫效果就越好。在高濕度地區(qū)雖然空氣中的相對(duì)濕度較大，但是空氣仍然未達(dá)到飽和，即使在炎熱季節(jié)，其干濕球溫差仍然存在，恰好蒸發(fā)冷卻空調(diào)就是利用空氣的干濕球溫差來發(fā)揮其奇妙的作用。

核電機(jī)房屬于三類機(jī)房，對(duì)空氣的潔凈度要求較高。一般使用粒子檢測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)灰塵粒子濃度，室內(nèi)灰塵粒子濃度應(yīng)滿足直徑大于0.5μm的灰塵粒子濃度≤?18000?粒?/L，直徑大于?5?μm?的灰塵粒子濃度≤?300?粒?/L?的要求。而蒸發(fā)冷卻空調(diào)對(duì)空氣的過濾潔凈作用完全滿足其要求。

2?實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2.1?實(shí)驗(yàn)機(jī)組的形式及基本參數(shù)

本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試的蒸發(fā)冷卻空調(diào)組成如圖1所示。由于核電站的要求，所以對(duì)機(jī)組設(shè)置兩級(jí)過濾。一級(jí)粗效采用波紋過濾器，二級(jí)中效采用袋式過濾器，填料采用日本濕王的填料，其布水方式采用上下分層單獨(dú)淋水。

本次測(cè)試的機(jī)組的外形尺寸：（長）8 m?×（高）4.8 m×（寬）5.2 m。額定風(fēng)量為?215000m3/h，機(jī)組的全壓為?1420 Pa，要求機(jī)外余壓為?850Pa，功率為?132 kW。填料為親水性高分子纖維材料，厚度為?100 mm。模擬的室外氣象條件為：干球溫度?tw=31℃，濕球溫度?ts=27.5℃，相對(duì)濕度為?69%。

2.2?實(shí)驗(yàn)方法、儀器及測(cè)試參數(shù)

實(shí)驗(yàn)的方法是利用干濕球溫度計(jì)、溫濕度自記儀和畢托管?–?數(shù)字微壓計(jì)來測(cè)量室外新風(fēng)經(jīng)過不同功能段后的阻力變化和溫濕度變化；利用U型微壓計(jì)和風(fēng)速儀測(cè)量機(jī)組的風(fēng)量能否滿足設(shè)計(jì)要求。主要的測(cè)試儀器有：干濕球溫度計(jì)、Testo的溫濕度自記儀、畢托管?-數(shù)字微壓計(jì)、U?型微壓計(jì)、水銀溫度計(jì)、轉(zhuǎn)輪和熱球風(fēng)速儀。主要測(cè)試參數(shù)有：機(jī)組的總風(fēng)量、機(jī)組總阻力、室外空氣的干濕球溫度、填料入口空氣的干濕球溫度和迎面風(fēng)速、填料出口的干球溫度和相對(duì)濕度、出風(fēng)口的干濕球溫度。（www.gxshunjiang.com）

3?測(cè)試結(jié)果及分析

本次測(cè)試在南通昆侖空調(diào)有限公司進(jìn)行，測(cè)試時(shí)室外空氣平均干球溫度?tg1=29.5℃，平均濕球溫度?ts=25.7℃，平均相對(duì)濕度為74%，針對(duì)海南高濕度地區(qū)核電站機(jī)房用蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的模擬測(cè)試，雖然地點(diǎn)不同，但是模擬測(cè)試時(shí)的這個(gè)室外氣象參數(shù)接近海南設(shè)計(jì)的室外氣象參數(shù)要求，所以此次測(cè)試的準(zhǔn)確性是可靠地。

通過表1測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算求得動(dòng)壓P?的平均值為14.22 mm?水柱，利用?P=?V2/2?得，V=9.5 m/s，斷面積?S=6.25 m2，Q=3600×V×S=3600×9.5×6.25=213700 m3/h。誤差為（215000-213700）/215000=0.6%<10%，因此，可以認(rèn)為該機(jī)組的風(fēng)量滿足要求。

機(jī)組按照建筑物環(huán)境的設(shè)計(jì)要求設(shè)置兩級(jí)過濾，雖然使得機(jī)組的阻力增加，但是可以保證不會(huì)有過多或是大的雜異物進(jìn)入填料段，造成在填料上形成污垢，而影響填料的效率。表2?顯示機(jī)組的總阻力為250 Pa，各段的阻力來看袋式過濾器的阻力最大為?160 Pa，機(jī)組的機(jī)外余壓?850 Pa，即使增加調(diào)風(fēng)風(fēng)閥，風(fēng)機(jī)的全壓完全可以滿足要求。

從表3?的測(cè)試結(jié)果來看，機(jī)組的降溫? Tw的平均值為?2.7℃，冷卻效率平均為?71.4%。造成效率較低的原因可能是：

（1）室外相對(duì)濕度較高，填料厚度不夠，造成室外空氣通過填料時(shí)熱交換不是很充分，進(jìn)而影響空氣溫降和效率。室外空氣經(jīng)過填料時(shí)，填料表面的空氣蒸發(fā)導(dǎo)致空氣的濕度加大，如果風(fēng)速過小這部分空氣不能迅速排出，后面的蒸發(fā)過程就會(huì)減慢，導(dǎo)致效率下降。而當(dāng)風(fēng)速過大時(shí)，空氣與水膜的接觸時(shí)間減少，熱濕交換不夠充分效率降低，而且此時(shí)在試驗(yàn)中觀察到明顯的送風(fēng)帶水的現(xiàn)象。

（2）由于實(shí)驗(yàn)時(shí)噴淋水采用的是直排水未采用循環(huán)水，所以其平均溫度為?28.64℃，而出風(fēng)口空氣的平均溫度為?26.8℃，水溫略高于出風(fēng)溫度。噴淋水的溫度保持在大于室外濕球溫度，因此空氣的處理過程并不是完全的絕熱冷卻降溫過程，而是增焓降溫加濕過程。同時(shí)強(qiáng)天偉等人研究表明，使用不循環(huán)噴淋水噴淋填料時(shí)直接蒸發(fā)冷卻器冷卻效率受噴淋水溫度影響較大，且只有當(dāng)不循環(huán)水溫度等于空氣濕球溫度時(shí)，其冷卻效率最高。

雖然機(jī)組溫降和效率不是很高，在南通模擬環(huán)境下能實(shí)現(xiàn)平均?2.7℃的降溫，效率達(dá)到平均為71.4%。所以可以肯定的是這種直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組在海南核電站機(jī)房這種高濕度地區(qū)以顯熱為主的建筑物種完全可以發(fā)揮其特點(diǎn)。同時(shí)通過測(cè)試也驗(yàn)證了進(jìn)口空氣相對(duì)濕度愈大，熱質(zhì)交換的動(dòng)力愈小，要達(dá)到相同的冷卻效果，填料的厚度隨進(jìn)口空氣相對(duì)濕度的增加而增大。填料段的厚度過小，而風(fēng)速過大，即使用一些高科技的親水性很強(qiáng)的高分子纖維材料，在室外空氣的相對(duì)濕度很大環(huán)境下，熱濕交換的效率也不是很高。

4?小結(jié)

通過本次對(duì)高濕度地區(qū)直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的測(cè)試，可以得出以下結(jié)論：

（1）在南通市一般建筑物模擬環(huán)境條件下，干球溫度平均?29.5℃，濕球溫度平均?25.7℃，雖然干濕球溫度差只有?3.8℃，而且相對(duì)濕度平均74.9%，測(cè)出的直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的平均效率可達(dá)71.4%，這足以說明此機(jī)組在高濕度地區(qū)核電站的適用性。

（2）對(duì)于有特殊要求的建筑物，直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組中使用多級(jí)過濾器，不但有利于室內(nèi)設(shè)備，同時(shí)有利于機(jī)組本身，可以防止結(jié)垢影響機(jī)組的效率。

（3）填料段的厚度過小，而風(fēng)速過大，即使用一些高科技的親水性很強(qiáng)的高分子纖維材料，在室外空氣的相對(duì)濕度很大環(huán)境下，熱濕交換的效率也不是很高。為了防止機(jī)組由于風(fēng)速大而導(dǎo)致的過水，以及提高機(jī)組的熱濕交換效率，填料的厚度必須增加，同時(shí)增加擋水填料。

（4）通過測(cè)試可以完全肯定直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組不僅能在干燥地區(qū)使用，在高濕度地區(qū)以顯熱為主的核電站建筑物通風(fēng)系統(tǒng)中也能發(fā)揮很好的作用。同時(shí)可以為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供相應(yīng)的參考。