關(guān)鍵詞:通風(fēng)降溫設(shè)備 廠房降溫水簾 水冷空調(diào) 負(fù)壓風(fēng)機 時間表:2012.5.5  來源:aw000.cn
一、前言
　　
　　每年夏季來臨時，總有媒體宣傳一種節(jié)能型空調(diào)水空調(diào)，說它的耗電量僅相當(dāng)于一臺電風(fēng)扇，但工作效果不比普通電空調(diào)差。水空調(diào)是如何實現(xiàn)制冷的？它真的節(jié)能么？在哪些場合適合使用？長期使用是否有損人的健康？本文將一一解決這些問題。
　　目前，人們使用的水空調(diào)主要有兩種形式：風(fēng)機盤管水空調(diào)和直接蒸發(fā)水空調(diào)。
　　
　　二、風(fēng)機盤管水空調(diào)
　　
　　風(fēng)機盤管水空調(diào)是目前應(yīng)用最多的也是應(yīng)用最早的水空調(diào)。它主要是利用風(fēng)機盤管將周圍環(huán)境的天然冷源所蘊含的冷量送到空調(diào)房間。天然冷源可以是井水，山澗水，江河湖水，海水等，因為它們的溫度在夏天都比較低。當(dāng)它們的溫度比人們要求的室內(nèi)溫度低時，就可以通過不同的形式吸收室內(nèi)空氣的熱量，使室內(nèi)空氣降溫，所以稱它們?yōu)樘烊焕湓础?
　　風(fēng)機盤管的主要組成部分是風(fēng)機和盤管。工作時用水泵將天然冷源水送入盤管，使盤管具有較低的表面溫度，而風(fēng)機的任務(wù)是循環(huán)室內(nèi)空氣，強制空氣流經(jīng)并沖刷盤管表面，從而將天然冷源水所蘊含的冷量轉(zhuǎn)移至室內(nèi)空氣，實現(xiàn)對房間的空調(diào)降溫。其工作原理如下圖： 
　　                             
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　　如前所述，天然冷源可以是井水，山澗水，江河湖水，海水等。山澗水受到地理條件的限制，江河湖水以及海水的溫度大多隨環(huán)境氣溫改變較大，用得最多的還是井水，因為井水隨處可取。我國大部分地區(qū)地下水的水溫常年在20℃以下，江南地區(qū)的地下水水溫常年在18~20℃左右，再加上地下水位較高，井水可以輕易獲得，所以井水經(jīng)常被選做水空調(diào)的天然冷源。
　　當(dāng)然也有特殊情況，如有些建筑物臨近水庫或深湖水，其水溫常年較低，也是很好的水空調(diào)天然冷源。另外，新疆吐魯番地區(qū)的坎兒井系統(tǒng)，利用暗渠將天山上融化的雪水引至山腳下供人們生活、生產(chǎn)、灌溉農(nóng)作物使用。多數(shù)井水溫度常年在10℃以下，而當(dāng)?shù)叵募練鉁赜趾芨?，直接使用低溫井水會有各種負(fù)面影響，一般還要將井水提升至地面，讓太陽暴曬一段時間，水溫有所升高后再使用。其實這是對資源的浪費，10℃以下的井水是非常好的水空調(diào)冷源（中央空調(diào)的冷凍水溫度是7~12℃），井水經(jīng)過風(fēng)機盤管機組后，水溫會升高幾度，然后再做生活、生產(chǎn)、灌溉農(nóng)田等使用是兩全其美的選擇。
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　　風(fēng)機盤管機組的主要組成部分是風(fēng)機和盤管。風(fēng)機一般采用離心式風(fēng)機，盤管大多是銅管，為了提高換熱效果，一般會采用銅管鋁翅片來加大換熱面積。目前國內(nèi)的風(fēng)機盤管機組有兩排管、三排管和四排管等結(jié)構(gòu)形式，其中以三盤管居多。其實，盤管的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、換熱原理等都和家用空調(diào)室內(nèi)機的蒸發(fā)器、室外機的冷凝器是一樣的。風(fēng)機盤管的工作任務(wù)是將天然冷源帶來的冷量通過盤管表面換至空氣，從而對空調(diào)房間降溫。
　　除了兩大主要組成部分外，機組還有過濾網(wǎng)、集水盤、外殼等。
　　風(fēng)機盤管的外觀形式很多，有壁掛式、立柜式、天花板嵌入式、落地式等。作為水空調(diào)的主機，風(fēng)機盤管一般以壁掛式和立柜式出現(xiàn)。
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　　水泵選用離心式清水泵，管路選用鍍鋅鋼管或塑料管，有時候受條件限制甚至可以采用橡膠的軟管。工作是水泵推動水，把水經(jīng)管道送往室內(nèi)的盤管，也就是將天然冷源送達(dá)室內(nèi)。
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　　綜上所述，風(fēng)機盤管式的水空調(diào)在工作時，消耗電能的是水泵和風(fēng)機，功率都不大，相當(dāng)于1.5匹的水空調(diào)功率在300W以內(nèi)。而普通的1.5匹家用空調(diào)功率會在1000W左右，二者相比，水空調(diào)的節(jié)能效果是很明顯的。
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　　水空調(diào)的顯著節(jié)能效果是多數(shù)人選擇它的主要原因。地下水豐富的江南地區(qū)，城市的小店鋪以及農(nóng)村有很多的水空調(diào)在運行。這些水空調(diào)大多采用地下井水，從水空調(diào)出來的水還可以做生活用水使用。
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　　水空調(diào)在使用過程中，也存在隱患：如空調(diào)房間的濕度過大；地下井水的使用受到限制。
　　1．濕度。人的舒適感是由溫度、濕度、二氧化碳含量、氧氣的含量、空氣清新程度等共同決定的。其中溫度和濕度是最基本的。也就是說，空調(diào)最基本的任務(wù)是保證房間空氣溫度和濕度，夏季舒適的室內(nèi)空氣溫度是24~28℃，相對濕度也應(yīng)維持在40~60%。
　　風(fēng)機盤管式的水空調(diào)和普通家用空調(diào)相比，除濕能力要弱很多，水空調(diào)創(chuàng)造的室內(nèi)空氣環(huán)境濕度比普通空調(diào)高，較高的濕度會讓人產(chǎn)生不舒適感，也會對健康有影響。
　　為什么水空調(diào)的除濕能力比較低呢？這要從除濕原理講起。水空調(diào)和普通家用空調(diào)的除濕原理是一樣的，即冷凍除濕，也就是讓空氣中的水蒸氣在盤管表面結(jié)露。從工程熱力學(xué)上講當(dāng)盤管表面溫度低于空氣的露點溫度時，空氣流經(jīng)盤管表面時就會結(jié)露。這就相當(dāng)于從冰箱里拿出的玻璃瓶在空氣中放置一段時間后，其表面就會有很多露水，而且從冷凍室拿出的玻璃瓶表面結(jié)出的露水會更多，因為它的表面溫度更低。
　　前面講過，水空調(diào)大多采用地下井水，水溫在18~20℃左右，家用空調(diào)的室內(nèi)機蒸發(fā)器內(nèi)流經(jīng)的不是水而是制冷劑，它的溫度在2~3℃左右。因此，水空調(diào)的盤管表面比家用空調(diào)機的盤管表面溫度高十幾度，由此造成結(jié)露現(xiàn)象相差很多，除濕能力的差別也就顯而易見了。

                                                  
　　由于風(fēng)機盤管的除濕能力有限，使得使用水空調(diào)的房間空氣相對濕度過高，常常會偏離人的濕度舒適范圍。我國南方由于夏季空氣非常潮濕，使用水空氣造成的室內(nèi)濕度超標(biāo)現(xiàn)象更明顯。如果假定盤管的除濕過程很順利，即結(jié)露很完全，接觸溫差取3℃?，F(xiàn)查濕空氣焓濕圖并列表分析室內(nèi)空氣的相對濕度：見表一。
　　從上表可以看出，在潮濕的空氣環(huán)境中，水空調(diào)創(chuàng)造的室內(nèi)空氣濕度始終是超標(biāo)的。但如果外界空氣是比較干燥的，情況另當(dāng)別論。
　　在濕空氣焓濕圖上，25℃的溫度線與60%的相對濕度線相交，交點對應(yīng)的空氣含濕量為12g/kg(g)，可以得出：當(dāng)空氣的含濕量低于12g/kg(g)時較適宜采用水空調(diào)。文獻［3］給出了我國各地最濕月平均空氣含濕量分布圖（如下圖），其中的紅線為含濕量12g/kg(g)的分界線。在線的左側(cè)區(qū)域含濕量低于12g/kg(g)，較適合用水空調(diào)，右側(cè)區(qū)域含濕量高于12g/kg(g)不適宜用水空調(diào)。
　　                                          
　　前面講到，疆吐魯番地區(qū)的坎兒井系統(tǒng)，利用暗渠將天山上融化的雪水引至山腳下供人們使用，多數(shù)井水溫度常年在10℃以下；同時，夏季室外氣溫高，空氣非常干燥。該地區(qū)應(yīng)該是最適合采用風(fēng)機盤管式水空調(diào)的，既可適當(dāng)提高水溫以備后用，又能降低室內(nèi)空氣溫度，消耗電能也很少，值得提倡和推廣。
　　2．地下水的開采受限制。水空調(diào)雖然節(jié)能省電，但耗水量卻很大，一臺2匹的水空調(diào)耗水量是0.8 t/h。一個暑期以90天和每天10小時計算，一臺2匹的水空調(diào)將耗去720噸的地下水，所以有人稱之為“水老虎”。地下水的過度開采會造成地下水位下降、地表沉降，這是不爭的事實，因此各地都有對地下水使用的各項規(guī)定。這些規(guī)定在一定程度上限制了水空調(diào)的推廣和普及。
　　過度浪費水資源以及政府對地下水的限制開采使得水空調(diào)的生存受到考驗。有專家建議，可以為水空調(diào)加一個回灌系統(tǒng)。即用戶抽取地下水利用其攜帶的冷量，同時還要向地下回灌水，來平衡地下水量和水位。其實井水回灌系統(tǒng)由來已久，許多大量使用地下水的企業(yè)早就有深井回灌系統(tǒng)。

　　三、直接蒸發(fā)水空調(diào)
　　
　　直接蒸發(fā)水空調(diào)是利用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，蒸發(fā)冷卻技術(shù)是人類最古老的冷卻方法之一。蒸發(fā)冷卻從熱學(xué)原理上是利用水沸騰時所需的汽化潛熱帶走熱量。這類似于涂抹在皮膚表面的酒精揮發(fā)后，皮膚有較涼的感覺。水直接蒸發(fā)空調(diào)的工作原理是讓空氣通過水的表面，表面的水吸取空氣的熱量蒸發(fā)為水蒸氣，空氣失去熱量溫度降低，從而實現(xiàn)制冷。當(dāng)然空氣在獲得冷量降溫的同時，也將蒸發(fā)的水蒸氣一起帶走，濕度增加。
　　                                         

　　為了加速水的蒸發(fā)制冷，人們設(shè)法加大了水與空氣的接觸面積。比如可以讓空氣通過表面積很大的特種紙質(zhì)波紋蜂窩狀濕簾表面，迫使過簾空氣的干球溫度降至接近于機外空氣的濕球溫度，這種空調(diào)也稱濕簾冷風(fēng)機。濕簾冷風(fēng)機的四周裝有使用特種材料的蜂窩狀濕簾，具有很大的表面積，通過水循環(huán)系統(tǒng)對濕簾不斷增濕保證濕簾表面完全濕透；在濕簾冷風(fēng)機內(nèi)裝有高效低噪節(jié)能風(fēng)機，當(dāng)風(fēng)機運行時，濕簾冷風(fēng)機的產(chǎn)生負(fù)壓，使機外空氣流經(jīng)多孔濕潤的濕簾進入機內(nèi)，與濕簾表面的水分進行熱交換，濕簾上的水蒸發(fā)吸收熱量，使統(tǒng)經(jīng)濕簾的空氣降溫。同時由于濕簾上的水向流經(jīng)濕簾的空氣蒸發(fā)，增大了空氣的濕度，因此具有降溫增濕的雙重功能，其相對濕度可達(dá)75%左右。其工作原理如上圖：
　　或者直接把水霧化成小水滴噴向空氣，讓空氣與所有小水滴的外表面接觸增加換熱面積，從而加速對空氣的冷卻降溫。這種做法類似于工業(yè)空調(diào)的噴水室。
　　由于水的汽化潛熱（約2260×103kj/kg）要比水的比熱（約4.2×103kj/(kg·℃)大很多，所以蒸發(fā)冷卻的降溫效果比風(fēng)機盤管式水空調(diào)更為顯著。但因為直接蒸發(fā)水空調(diào)在工作時是以連續(xù)地對空氣加濕來使空氣降溫的，所以同樣存在空氣房間濕度過大的問題，而且更為嚴(yán)重。因此直接蒸發(fā)水空調(diào)僅限于工廠、車間的防暑降溫，不能在民用建筑中使用，在此不再多述。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　綜上所述，風(fēng)機盤管式水空調(diào)應(yīng)用比較廣泛，但水源一定要有保證，同時室外空氣的含濕量要低于12g/kg(g)，這樣才能在節(jié)能的同時創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境。如果水源采用地下井水，還要注意防止違規(guī)過度開采，盡量做到井水回灌，保護地下水資源。另外，空氣潮濕地區(qū)如果使用風(fēng)機盤管式水空調(diào)，不適宜人長時間停留的場所，僅作短時間的防暑降溫使用。
　　直接蒸發(fā)式水空調(diào)，因其加濕過程明顯，導(dǎo)致室內(nèi)濕度過高，故不適合民用建筑。但在工廠、車間可以大規(guī)模使用，尤其是生產(chǎn)工藝要求濕度較高的場合，既可降溫，又能加濕，而且節(jié)能效果顯著。