宋祥龙，陈一强，黄亚川，王一飞，黄 翔，刘移山

(1.西安航空学院 能源与建筑学院，西安710077；2.西安工程大学 城市规划与市政工程学院，西安710048；3.上海恒爱节能环保科技有限公司，上海200000)

0 前言

蒸发式冷气机作为直接蒸发冷却的降温净化设备，凭借其结构简单紧凑、布置灵活、安装便捷等优势，已经在农业、工业以及家庭等领域得到广泛应用，发挥着良好的节能、健康、绿色、低碳的作用[1]。然而伴随着用户群体的不断扩大，传统的蒸发式冷气机由于其温降有限，在一些场所已经难以满足用户要求，因此限制了其在更大范围内的推广使用。传统的单级、多级蒸发冷却空调机组，可以实现间接蒸发冷却、直接蒸发冷却等多种空气处理过程，出风温度可接近室外空气的露点温度，但由于机组占地面积较大、难以灵活布置，传统蒸发冷却空调机组在民用及公共建筑、工业车间等场合的应用受到一定空间限制[2-4]。因此，针对现有蒸发冷却空调的应用现状，模块化管式间接与直接蒸发式冷气机应运而生。该空调机组既能对空气进行多级蒸发冷却处理，同时结构简单紧凑，可灵活布置。

1 模块化管式间接与直接蒸发式冷气机概况

模块化管式间接与直接蒸发式冷气机共包括三个模块：管式间接+直接蒸发冷却模块A、直接蒸发冷却模块B、风机箱模块C，三个模块可实现不同组合。各个模块的结构如图1所示。

1-二次排风机 2-挡水板a 3-管式间接蒸发冷却器 4-循环水箱a 5-单板式直接蒸发冷却填料

模块A包括管式间接蒸发冷器与单板式直接蒸发冷却填料，模块B包括六棱体式直接蒸发冷却填料以及送风机，模块C为风机箱，A、B、C三种模块间不同的组合形式，可以实现多种空气处理过程。

与传统椭圆管式间接蒸发冷却器相比，该模块化管式间接与直接蒸发式冷气机的管式间接蒸发冷却器采用圆管、小管径，并增加换热管数，因此，其间接蒸发冷却器的换热面积增大，相同处理风量下的设备体积减小，便于运输与灵活安装[5]。同时，该管式间接蒸发冷却器与传统热管式、转轮式、露点式间接蒸发冷却器相比，在相同的风量工况下，阻力并无明显增大[6-7]。经测量，处理风量均为2000m3/h时，管式间接蒸发冷却器与传统间接蒸发冷却设备阻力对比如图2所示。

该模块化管式间接与直接蒸发式冷气机，其直接蒸发冷却模块B中的填料布置采用六棱体式布置，与传统蒸发式冷气机的四面进风相比，六面进风使空气流经填料时气流分布更加均匀，提高填料的使用效率以及直接蒸发冷却效率。

模块化管式间接与直接蒸发式冷气机实物如图3所示。

2 模块化管式间接与直接蒸发式冷气机运行模式分析

根据室外气象参数变化以及空调房间不同的送风状态点要求，该模块化管式间接与直接蒸发式冷气机具有不同的模块组合形式：

2.1 模块B单独运行

对于舒适性空调的过渡季节，以及空气温湿度要求不高的部分工业车间，可采用单独运行模块B进行直接蒸发冷却的送风模式，在保证空调区域温湿度要求的前提下，可不开启模块A的水泵及二次风机，与传统蒸发冷却空调机组全年全动力开启相比，减少动力设备开启，降低电耗。

2.2 模块A+模块B

当一级直接蒸发冷却已无法满足送风要求，如夏季或室外空气相对湿度较大时，应采取模块A+模块B的组合形式，进行间接+直接两级蒸发冷却处理来增大空气处理温降，将送风温度处理到室外空气的亚湿球温度，从而满足送风参数要求。与此同时，该种组合形式还可以通过控制模块A的启停，实现间接+直接两级蒸发冷却与一级直接蒸发冷却两种空气处理模式间的切换，从而根据室外空气参数的变化进行灵活调节。

2.3 模块A+模块C

对于高湿度地区以及空气湿度较大的部分工业车间，在过渡季节以及夏季，仅单独进行直接蒸发冷却均无法满足送风要求，此时应采用管式间接+直接蒸发冷却模块A，并连接风机箱模块C或并入带有动力设备的风管系统的组合形式，全年进行间接+直接两级蒸发冷却。

该模块化管式间接与直接蒸发式冷气机不同组合形式的适用工况及空气处理焓湿图，如表1所示。

表1 不同组合形式的使用工况及空气处理过程

*注：W-室外状态点；N-室内状态点；O-送风状态点；M-模块A出风状态点；△t-空气处理温降；ε-热湿比线

3 结语

模块化管式间接与直接蒸发式冷气机的设计要点：管式间接蒸发冷却器的换热管采用小管径、圆管，并增加换热管数量提高换热面积，从而减小换热器体积，便于运输与灵活安装；直接蒸发冷却填料采用六棱体式布置，使填料断面上的进风更加均匀，提高填料使用效率与直接蒸发冷却效率。该模块化管式间接与直接蒸发式冷气机可根据使用地区不同、空调区域性质不同以及季节的不同来进行不同模块的灵活组合，在满足送风区参数要求的前提下，达到最优的运行方案，节省运行能耗，解决了传统蒸发式冷气机空气处理温降小以及蒸发冷却空调机组体积庞大，处理工艺难以灵活调节的不足[8]。

在环境与能源持续热点以及国家节能减排政策的推动下，模块化管式间接与直接蒸发式冷气机，系针对传统蒸发式冷气机以及蒸发冷却空调机组所存在的不足提出的蒸发冷却模块化组合运行方案，通过合理的组合方式达到最低的运行能耗，值得推广与应用。