蒸发冷却技术在火力发电厂空调及降温通风中的应用分析

蒸发冷却技术在火力发电厂空调及降温通风中的应用分析
作者：丁广利
来源：《科学与信息化》2017年第26期
摘要近年来我国电力工业迅猛发展，技术水平显著提高，高效节能环保已成为发电厂建设的新理念。

蒸发冷却通风空调技术是一种环保、高效、经济的冷却方式。

不仅能大幅降低用电量，还能减少温室气体和CFC（氯氟烃）的排放量，目前，已在大部分地区得到推广应用。

本文主要对蒸发冷却技术在火力发电厂空调及降温通风中的应用进行了如下分析。

关键词蒸发冷却；高效节能环保；火力发电
1 蒸发冷却技术
蒸发冷却是有效利用干空气能的技术手段，即利用水在空气中具有蒸发能力。

水吸收空气的热量而蒸发为水蒸气空气失掉显热量，温度降低，水蒸气到空气中使含湿量增加，潜热量也增加。

由于空气失掉显热，得到潜热，因而空气焓值基本不变。

所以称此过程为等焓加湿过程。

由于此过程与外界没有热量交换，故又称为绝热加湿过程。

最终循环水温将稳定在空气的湿球温度上。

只要空气不是饱和的，利用循环水（或通过填料层）喷淋空气就可以获得降温的效果。

将冷却后的空气作为送风以降低室温，这种处理空气的方法称为蒸发冷却。

2 蒸发冷却分类
2.1 直接蒸发冷却
直接蒸发冷却（Direct Evaporative Cooling，简称DEC）：利用循环水在填料中直接与空气充分接触，由于填料中水膜表面的水蒸气分压力高于空气中的水蒸气分压力，这种自然的压力差成为水蒸发的动力。

水的蒸发使得空气和水的温度都降低，而空气的含湿量增加，空气的显热转化为潜热，是等焓降温过程。

2.2 间接蒸发冷却
间接蒸发冷却（Indirect Evaporative Cooling，简称IEC）是利用辅助空气先经过直接蒸发冷却，温度降低后再通过空气—空气换热器来冷却需冷却的空气。

通常把辅助空气成为二次空气，把需冷却空气成为一次空气。

一次空气通过间接蒸发冷却，实现减焓降温过程。

IEC为了克服DEC使空气湿度增加的问题，当室外空气湿度增加后，室内的湿度就会变得很高，让人感到不舒服。

因此在不允许室内湿度增加的场所，使用间接蒸发冷却可以达到很好的效果。

3 蒸发冷却空调系统简介
3.1 一级（直接）蒸发冷却空调系统
一级（直接）蒸发冷却系统蒸发冷却最常用的方式是由单元式空气蒸发冷却器或只有直接蒸发冷却段的组合式空气处理机组所组成的一级（直接）蒸发冷却系统。

DEC在低湿球温度地区，一般室外空气计算参数湿球温度≤18℃，经等焓冷却后，室外空气直接冷却到20℃以下，作为空调送风直接送入室内，能够满足室内空调温度（26℃～28℃）要求。

该系统相对电机械制冷，可节约能源60%～80%。

且空调系统为全新风系统，室内空气品质很好。

3.2 二级蒸发冷却空调系统（直接蒸发冷却与间接蒸发冷却的联合使用
二级蒸发冷却系统是由间接蒸发冷却和直接蒸发冷却组成。

由于一级（直接）蒸发冷却系统受气候和地域等条件的限制，如室外空气湿度偏大，温降有限，不能满足要求较高的场所使用等问题。

因此，将间接蒸发冷却与直接蒸发冷却复合，成为二级蒸发冷却系统。

间接蒸发冷却是一个等湿降温过程，不增加空调送风的含湿量，而间接+直接组成的两级蒸发冷却的两级总温（焓）降大于单级直接蒸发冷却。

一般室外空气计算参数湿球温度18℃～21℃，经等湿间接冷却及等焓冷却后，室外空气直接冷却到20℃以下，作为空调送风直接送入室内，能够满足室内空调温度（26℃-28℃）要求。

3.3 三级蒸发冷却空调系统（直接蒸发冷却与间接蒸发冷却的联合使用
对于一些地区，如果采用蒸发冷却降温空调系统，即使采用两级蒸发冷却空调系统，要达到室内状态点，需要的送风量较大，设备占地空间大，不经济。

因此，可以将两级间接蒸发冷却和一级直接蒸发冷却组合成为三级蒸发冷却空调系统。

一般室外空气计算参数湿球温度21℃～23℃，经两级等湿间接冷却及等焓冷却后，室外空气直接冷却到20℃以下，作为空调送风直接送入室内，能够满足室内空调温度（26℃-28℃）要求。

3.4 蒸发冷却机组在降温通风中的应用
降温通风是指为排除房间内热量，通过技术手段，将室外空气降低温度送入室内，将高温气体排走的通风方式。

运用蒸发冷却机组降低进风温度的应用范围较空调系统的应用广泛，根据降低进风温度值的需要，一般湿球温度低于24℃即可采用蒸发冷却机组进行降温通风。

运用蒸发冷却机组降低进风温度，加大送排风温差，减小通风量，从而达到节能要求。

4 蒸发降温空调设备的优缺点及结构形式
4.1 优点
经上述分析可以看出，在合适的气候条件下，采用蒸发冷却空调具有以下优点：
①节能，相同制冷量，耗电仅为传统电制冷机组的30%～50%，运行费用低。

②环保，以水作为制冷剂，无CFC等温室气体排放，保护环境。

③卫生，换热器干工况运行，表面无菌类生存繁衍环境。

④舒适，大量新风送入空调房间，空气清新。

4.2 缺点
①非干燥地区不能直接应用，应用范围有一定的限制；②直接蒸发冷却系统可能会导致室内湿度过高（75%）；③由于送风温差较小，系统风量大，风道占用空间较大。

4.3 蒸发冷却组合式空调机组结构图
①新风过滤段②新风预热段③管式间接段④直接蒸发冷却段⑤再热段⑥送风段
5 结束语
蒸发冷却技术是已知最早的冷却方式，由于采用全新风调节，节能环保，结构简单，近年来引起人们的普遍关注。

其工作原理主要是利用自然环境中湿空气的干湿球温度差而获得冷却效果，干湿球温差越大，冷却的效果越显著。

蒸发冷却主要有直接蒸发冷却（DEC）、间接蒸发冷却（IEC）及与其他冷却形式的多级组合应用方式。

纺织厂是最早应用直接蒸发冷却技术的行业，随着间接蒸发冷却技术的发展，制冷的COP值更高，其独特的工作原理使得蒸发冷却适用更广的地区，提供舒适的空调环境。

在气候条件适合的地区，应用蒸发冷却空调的行业越来越多，火力发电厂空调及降温通风设计中势必广泛采用蒸发冷却空调技术，为节能环保做出贡献。