一、什麽是間接蒸發冷卻技術？

數據中心對（duì）製冷係統的要求相對較為特殊，今天我們就來探討一下，什麽是間接蒸（zhēng）發冷卻技術？

數據中心對（duì）環境要（yào）求

數據中心（xīn）對環境（jìng）的要求，國標（biāo）GB 50174—2017《數據（jù）中心設計規範》中對主機房的環境要求給（gěi）出了（le）允許值和（hé）推薦值（zhí）。

表1 數據中心主機房環境的要求環境要求

ASHRAE TC 9.9 2008版中擴（kuò）大了2004版（bǎn）中熱環境參數推薦（jiàn）的（de）包（bāo）絡區。如下表。

表2 ASHRAE TC 9.9 2004版與2008版熱（rè）環境包絡區推薦數據比較

什麽是間接蒸發冷（lěng）卻技術？

蒸發冷卻技術是一項利用水蒸發吸熱製冷的（de）綠色節能（néng）技術。

原理：

• 利用空氣與水的（de）直接接觸（chù），並利用水的蒸發潛熱進行製冷。

• 間接蒸發冷卻相對於直接蒸發冷卻來講的，它是工作（zuò）空氣與循環水在濕通道側直（zhí）接接（jiē）觸等焓降溫後再間接的通過換熱器（qì）帶走使用空氣中的熱量，從而達到對使用（yòng）空氣進行等濕降溫的（de）效果。

• 工作空氣多為（wéi）室（shì）外新（xīn）風，使用（yòng）空氣多（duō）為機房內的熱回（huí）風（fēng），以兩者（zhě）的顯熱溫（wēn）差為驅動力，通過管壁的熱傳導將服務器的熱量傳遞給室外側空氣，從而達到冷卻數據中心回風（fēng）的目的。

• 
  

結構（gòu）：

間接蒸發冷卻（què）技（jì）術的核心是（shì）間接蒸發冷卻熱交換（huàn）芯（xīn）體，按照熱交換芯（xīn）體內部空氣（qì）走向不同以及（jí）流（liú）道分布結構形式不同，芯體（tǐ）大致可分為：板翅式間接蒸發冷卻芯體、管式間接蒸發冷卻芯體、板管式間接蒸發冷卻芯體。

3種換熱器形（xíng）式內都設置有兩個互不連通的空氣通道，兩股空氣通過換（huàn）熱（rè）器間壁間接接觸進行換（huàn）熱（rè）。

板翅式間接（jiē）蒸發冷卻芯體工作原理，如圖（tú）2（a）所示。

管式間接蒸發冷卻（què），如圖2（b）所示。

板管（guǎn）式間接蒸（zhēng）發冷卻與管式間接蒸發冷卻運行原理相同，不同（tóng）的是相較於管式，板管式（shì）管內流道更大，且不易（yì）堵塞（sāi）。

間接蒸發冷（lěng）卻技術應用於數據中心的（de）模式

間接蒸發冷卻技術應用於數據中心時常以機械製冷設備作為輔（fǔ）助。根據（jù）室（shì）外氣象參數不同，機組對應3種運（yùn）行（háng）模式：幹模式、濕模式、混合模式進（jìn）行切換。

3.1 先來看3種模式（shì）判別依據

對於上（shàng）述3種（zhǒng）運行模式切（qiē）換取決於室外空氣的幹球溫度和濕球（qiú）溫度（dù），而室外幹濕球溫度判（pàn）定的界限又（yòu）取決於數據中心機房送、回風溫度與間接蒸發冷卻換熱芯體的換熱效率。根據GB 50174—2017《數據（jù）中心設計規範》，A級機房對（duì）送風參數要求如（rú）表3所示。

表3 數據中心送風參數的要求

設定室內送風溫度選取24 ℃，目前國內大部分機（jī）房送回（huí）風溫差選取12 ℃，故回風溫度確定為36 ℃。對3種模式進（jìn）行（háng）計算。

3.2 幹模（mó）式

在冬季，當室外幹球溫度（dù）較（jiào）低時，機組（zǔ）開啟幹模式。此時噴淋蒸發係統和機械製冷係統都不運行，室（shì）外的低溫空（kōng）氣從二次進（jìn）風口進入，進（jìn）入間接蒸發（fā）冷卻換熱芯（xīn）體內進（jìn）行換熱，後經二次排風機排出；數據（jù）中心高溫的回風通過一（yī）次進風口進入機組，流經間（jiān）接蒸發冷卻換熱芯體被室（shì）外低溫空氣直接冷卻後，由一（yī）次送風機送入數據機房。

幹模式：幹（gàn）模式下間接蒸發冷卻芯體換熱效率一般可達到60%。

式（1）中：η 為間接蒸發冷卻芯體的換熱效率；tg1為（wéi）數據中心內熱（rè）回風幹球溫度（dù）（℃）；t ′g1為室外空氣幹球溫度（℃）；tg2為數（shù）據（jù）中心送風（fēng）幹球溫（wēn）度（℃）。

將設定（dìng）值η ≤60%，tg1=36 ℃，tg2=24 ℃帶入，求得t ′g1：

求得（dé）t ′g1≤16 ℃，即在室（shì）外（wài）幹球溫度≤16 ℃時，機組運行幹模式。

3.3 濕模式

在春秋過（guò）渡季節，當外界環境溫度較（jiào）溫和且相對濕度不高時，機組運行濕模式。此時噴淋蒸發係統運轉，而機械製冷係統仍然不運行。芯體上部的布水器向芯體的濕通（tōng）道布水，室外新風進入芯體後（hòu）在濕通道內表麵進行直接蒸發（fā）冷卻等焓降溫後與機房回風間接接觸帶走其熱量（liàng），最後從二次排風（fēng）口排出。數（shù）據中心（xīn）較高溫度的回風先通過一次進風（fēng）口流經板翅式間接蒸發冷卻器與室（shì）外經過直接蒸發冷卻處（chù）理後的新風（fēng）進行換熱，被冷卻後的數據中心回風由一次送風機送入數（shù）據機房。

濕模式：濕模式下間接蒸發冷卻芯體換熱（rè）效率一般可達到70%。

式（3）中：η 為間接蒸發冷卻芯體的換熱效率；tg1為數據中心內熱回風幹球溫度（℃）；ts1為室外空氣濕球溫度（℃）；tg2為數據中心送風幹球溫度（℃）。

將（jiāng）設定值（zhí）η≤70%，tg1=36 ℃，tg2=24 ℃帶入，求得ts1：

求得ts1≤19 ℃，即在室外（wài）幹球（qiú）溫度＞16 ℃且濕球溫度≤19 ℃時（shí），機組運行濕模式。結合幹模式（shì）與濕（shī）模式得出在室外幹球溫度≤16 ℃或濕球溫度≤19 ℃時，僅利用間接蒸發冷卻技術便可滿足數據中心要（yào）求的送風條件。

3.4 混合模式

在炎熱（rè）的夏季，當室（shì）外幹溫球溫度較高，僅（jǐn）開（kāi）啟蒸發冷卻段無法滿足冷量要求時，機組運行混合模式。此時，噴淋蒸發係統和機械（xiè）製（zhì）冷係統同時運行，共同來達（dá）到需（xū）要的製冷量。芯體上部的布水器向芯體的濕通道布（bù）水，室（shì）外新風進入芯體後在濕通道內表麵進行直接蒸發冷卻等焓降溫後與機（jī）房回風間接接觸（chù）帶走其熱量，最後從二次排（pái）風口排（pái）出。數據中心較高溫（wēn）度的回風先通（tōng）過一（yī）次（cì）進風口（kǒu）流經板翅式（shì）間接蒸發冷卻（què）器與室（shì）外（wài）經過直接蒸發冷卻處理（lǐ）後的新風進行換熱，對數據中心回風進行預冷，再（zài）被蒸（zhēng）發器冷卻，被冷卻後的數據中心回風（fēng），由一次送風機送入數據機房，如此循環（huán）。

混合模式：在室外空氣濕球溫度大於19 ℃時，開啟機械製冷進行輔助。

綜上分析，室內送風溫度選取24 ℃，室內回風溫度選取36 ℃，間接蒸發冷卻（què）空（kōng）調換熱芯體在幹工況下換熱效率取60%，在濕工況下換熱效率取70%，計（jì）算求得機組3種工況切換判定值如表4所示（shì）。

表4 機組3種工況切換判定值

相同的計算過程，當（dāng）室內送風溫度選（xuǎn）取（qǔ）25 ℃，室內回風溫度選取35 ℃，間接蒸發冷（lěng）卻（què）空調空-空換熱器在幹工況下換熱效率取58%，在濕工況下換熱效率取68%，求得機（jī）組3種工（gōng）況切換判定值如表5所示。

表（biǎo）5 機（jī）組3種工況切換判定值

綜合以上分析，得出間（jiān）接蒸發冷卻空調不（bú）同模式的（de）切換，取決於室外（wài）二次空氣的環境參數，而室外二（èr）次空氣環（huán）境參數的設（shè）定又受間接蒸發冷卻換熱芯體的換熱效率（影響因素（sù）：換熱器材質、結構（gòu）形式、風速、換（huàn）熱（rè）溫差、換熱（rè）麵積等）、數據機（jī）房室內側回風溫度、室內側送風溫度的影響，在設計切換模式的條件時應當充（chōng）分考（kǎo）慮（lǜ）上述因素（sù）。

二、7大蒸發冷卻冷凝技術

1、直接蒸發冷卻空調技術

空氣和水發（fā）生直接接觸時，空氣不（bú）斷地將顯熱傳遞給水降低自身溫度，同時水由於吸熱釋放出汽（qì）化潛熱，這種利用空氣的顯熱換得潛（qián）熱的過程（chéng）就是直接蒸（zhēng）發冷（lěng）卻過程。利用該（gāi）原理的直接（jiē）蒸發冷卻空調按照降溫形式可分為冷霧式直接蒸發冷卻空調和冷風式直接（jiē）蒸發冷卻空（kōng）調。

1.1 冷霧式直接蒸發冷卻空調（diào）

1.1.1 高壓微霧型（xíng）

圖1所（suǒ）示（shì）為高壓微（wēi）霧型冷霧式直接蒸發冷卻空調（diào）器，其工作原理是（shì）利用高壓柱塞泵將水壓提高至7 MPa，然（rán）後將加壓後的水經（jīng）耐高壓管線輸送至（zhì）專業（yè）噴嘴將其霧化，產生直徑為3~15 μm的微霧顆（kē）粒，使其能夠迅速從空氣中吸收熱（rè）量完成汽化並擴散，從而達（dá）到空氣加濕、降溫的目的。

高壓微霧型冷霧式直接蒸發冷卻空調器應用比較廣泛，不僅可以（yǐ）用於室內（nèi），戶外場（chǎng）所（suǒ）同樣適用，1992年西班牙塞維利（lì）亞世界博覽會歐洲（zhōu）大道上的噴霧塔內就設置了高壓（yā）霧化噴嘴（圖（tú）2）為遊客進行降溫，且（qiě）設（shè）計簡潔大方，與（yǔ）周圍建築相得（dé）益彰。

圖1 高壓微霧型冷（lěng）霧式直接蒸（zhēng）發冷卻空調器實物圖

圖2 塞維利亞世界博覽（lǎn）會歐洲大道噴霧塔

1.1.2 汽水混合

汽水混合型冷霧（wù）式直（zhí）接蒸發冷卻空調器的加濕過（guò）程可（kě）分為引射（shè）和霧化2個部分。具有一定壓力（0.1~1.0 MPa）的壓縮空氣通過特製的噴嘴腔，進行合理的配置（zhì）和導（dǎo）流，在（zài）噴嘴口形（xíng）成負壓區，由於負壓作用，集（jí）水器中的水連續不斷地被引射到噴嘴（zuǐ）腔內。被引射的水通過自（zì）動控水裝置集存於集水器內（nèi），為高壓空氣引射噴霧提供了無壓水源。壓縮空氣與被引射水的流速不同，2股流（liú）體在噴嘴腔內以設定的流量和流（liú）向有序地流（liú）動。

霧化過程中較高壓力的壓縮空氣（qì）能量傳遞給較低壓力的水，使水的能量增高。2股流體在噴嘴出口處混（hún）合噴出（chū），混合過程中高壓空氣與水流發生動（dòng）量交（jiāo）換，與水進行劇烈摩擦與碰撞，利用空化效應將水充分霧化成細小的水珠。當汽水混合流體從噴嘴高速噴出時，又與外界（jiè）大氣中的空氣進行摩擦接觸，從而將水滴進一步撕（sī）碎（suì），水滴的直徑可達5~10 μm，從而（ér）達到良好的霧化效果。圖（tú）3所示為汽水混合型冷霧式直接蒸發冷卻空調器。

圖3 汽水混合（hé）型冷霧式直（zhí）接蒸發冷卻空調器實物圖

1.2 冷風式直接蒸發冷卻空調

1.2.1 蒸發式（shì）冷氣機（冷風扇）

蒸發（fā）式冷氣機（jī）是利用淋水填料（liào）層直接與待處理的（de）室外空氣接觸，由於噴淋（lín）水的溫（wēn）度一般（bān）都低於待處理空（kōng）氣(即新風)的溫度，空氣不斷將自身顯熱傳遞給水而得（dé）以（yǐ）降溫；與此同時，部分噴淋水（循環水）會因不斷吸收空氣中（zhōng）的（de）熱量而蒸（zhēng）發，蒸發後的水蒸氣被氣（qì）流帶入室內，於是，新風既得以降溫，又實（shí）現（xiàn）了加濕。所以（yǐ），這種利用空（kōng）氣的顯熱換（huàn）得潛熱的處理過程，既可稱為空氣（qì）的直接蒸發冷卻，又（yòu）可稱為空氣的絕熱降溫加（jiā）濕。待處（chù）理空氣通過直接蒸發（fā）冷卻所實現的空氣處理過程為等焓加（jiā）濕降溫（wēn）過程，其極限溫度為空氣的濕球溫度。圖（tú）4和圖5所示分別為（wéi）蒸發式冷氣機（冷風扇）的原（yuán）理（lǐ）圖和實物圖。

圖4 蒸發式（shì）冷氣機工作原理圖

圖5 家用小風量蒸發式（shì）冷風扇

蒸發（fā）式冷氣機適用範圍：

1）在南方地區主要適用於紡織、服裝、製革、化工、冶金、食品等工廠以及一些有高溫熱（rè）源的生產場所；

2）在北方地區適用於商場、餐館、火（huǒ）鍋（guō）店、醫（yī）院門診（zhěn）大廳（tīng）、車站候車廳、機（jī）場、學校等人口密集需要通風降溫的公（gōng）共場所；

3）有汙染性氣體或散發粉塵及有害氣體的場所；

4）已安裝傳統空調但新風量或含氧量不足的場所；

5）通信基站、機房降溫設備的節能改造。

目前，單獨采用直接蒸發冷卻空調技術的蒸發式冷氣機主（zhǔ）要適用於允許室內溫度偏高、空氣流速大的場所。直接蒸發（fā）冷卻還可與崗位送風相結合，將冷風直接送至人員的工作區域，有利（lì）於提高工作效率。

1.2.2 窗式（shì）蒸發冷卻空調器

圖（tú）6所示為窗式蒸發冷卻空調器。隨著不斷地開發和完善（shàn），第二代窗式蒸發冷卻（què）空調器的外形和功能不（bú）斷改進，較（jiào）第一代更加美觀，還可以從房間內部拆卸外殼，檢修和更（gèng）換填料，為安裝和維護提供了方便（biàn）。圖7所示為第（dì）一代和第二（èr）代窗式蒸發冷卻空調器的對比圖（tú）。

圖6 窗式蒸發（fā）冷卻空調器（qì）實物圖（tú）

圖（tú）7 第一代和第（dì）二代窗式蒸發冷卻空調器（qì）對比圖

窗式蒸發冷卻空調器（qì）具有節能、環保、經濟、低碳、舒適等優點，近年來已經在我國廣大（dà）西北（běi）地區得到了推廣和應用（yòng），尤（yóu）其（qí）是（shì）在學（xué）生宿舍。學生宿舍多采用懸掛式（shì）電（diàn）風扇進（jìn）行降溫，少數采用機械壓縮式製冷空調進行降溫。窗式蒸發冷卻空（kōng）調器降溫效果雖不（bú）如機（jī）械壓縮式製冷空調，但其具有送風量大、全（quán）新風（fēng）運行的特點，可以滿足宿舍空間（jiān）的舒適性要求，且在過渡季節（jiē），窗式蒸發冷卻空調器僅（jǐn）作為通風（fēng）設備使用，可滿足室（shì）內的舒（shū）適性要（yào）求。使用窗式蒸發冷卻空調器（qì）能夠有效降低房間溫度，改善室內熱環（huán）境，送入宿舍的全新風改善了（le）室內空氣品質，但同時要做好排風係統，以達到良好的通風降溫目的，避免室內濕度過大。

2、間接蒸發（fā）冷卻空調技術

間接蒸發冷卻空（kōng）調技術，產出介（jiè）質（空氣或水）與工作介質（空氣和水）間接接觸進行熱濕交換，產出介質與（yǔ）工作介質之間不存在質（zhì）的交換，僅是顯熱的交換。作為間接（jiē）蒸發冷卻空調技（jì）術（shù）的特殊形式，露（lù）點式間接蒸發冷卻空（kōng）調技術是（shì）利用空氣的（de）幹球溫度與不（bú）斷降低的濕球溫度之差完成（chéng）換熱，這不同於一般間接蒸發冷卻空調技（jì）術（利用空氣的幹球溫度和（hé）固定的（de）濕球（qiú）溫度之差換熱）。

露點（diǎn）式間接蒸發冷卻器幹濕通道之間被打上小孔，進入幹通道的一次空氣被預冷後，流經小孔時一部分進入濕通道，作為二（èr）次空氣與濕通道的水（shuǐ）膜（mó）發生（shēng）熱濕交換，降低濕通道的溫度，拉大了（le）幹濕通道的換熱溫差，使得幹通道內的一次空氣降溫幅度增大。露點式間接（jiē）蒸（zhēng）發冷卻技術的驅動勢是一次（cì）空（kōng）氣的（de）幹球溫度與二次空氣的露點之差，送風溫度的極限是一次空氣（qì）的露點，因此，可以提供送風幹球溫度比室外濕（shī）球溫度低且接近露點的空氣，溫降較大。

2.1 露點式間接蒸發冷卻空調機組

露點式間接蒸發冷（lěng）卻空（kōng）調技術突破了（le）直接蒸發冷卻空（kōng）調（diào）技術受濕球（qiú）溫度的限製，在幹燥地區，露點式間（jiān）接蒸發冷卻（què）空調很接近傳（chuán）統機械壓縮式製冷空調的（de）送風溫度，相（xiàng）較於直（zhí）接蒸發冷卻空（kōng）調，舒（shū）適性得到提高（gāo）。高溫冷水+盤管（AWA）的降溫模式（shì）是以冷風先製取冷水，再用冷水製（zhì）取冷風，而（ér）露點式間（jiān）接蒸發冷卻空調機組（zǔ）（AA）是用冷風直接製取冷風，如（rú）圖（tú）8所示，省卻了能量轉換帶來的無（wú）謂損耗，工程造價大幅降（jiàng）低，無表冷器，因此冬季無須考慮防凍問題。機組利（lì）用露點與幹球溫度之間存在的溫差不斷對空氣進行冷卻，使送風逼近露點。

圖8 露（lù）點式間接蒸發冷卻空調機（jī）組與高溫冷水機組＋盤管送新風對比

圖9 露點式間接（jiē）蒸發冷卻空調機組實物圖

如圖10所（suǒ）示，工作氣（qì）流通過芯體下（xià）部的幹通道，被前一級濕側蒸發冷（lěng）卻帶走顯熱，焓值降低（dī），實現預（yù）冷後，經（jīng）過（guò）節流孔進入另（lìng）一側的濕通道進行等焓加濕。產出氣流通過芯（xīn）體（tǐ）上部的幹通道，絕（jué）對（duì）含濕量不變，幹球溫度被另一側交叉布置的（de）多級濕通道依（yī）次降低，然後送入室內。

圖10 露點式間接蒸發冷卻（què）芯體工作原理圖

2.2 露點式間接蒸（zhēng）發冷卻冷水機組

蒸發冷卻冷水機組與常規（guī）的蒸發（fā）冷卻空調技術製取冷風所獲得冷（lěng）量形式不同，是采用水側蒸發冷卻技術（shù）獲（huò）得冷水。機組由間接蒸發冷卻段、噴淋裝置、風機等組成。室外（wài）新風先經（jīng）過間（jiān）接蒸發冷卻（què）過程預冷，預冷後的空氣進入填料塔與填料表麵的水膜進行充（chōng）分的熱濕交換製備冷（lěng）水，然後空氣在排風機的作用（yòng）下被排出冷水機組。間接蒸發冷（lěng）卻段可以有多種形式，例如表冷式間接段、板翅式間接（jiē）段、管式間接段、露點式間接段等。

圖（tú）11所示為露點式間接（jiē）蒸發冷卻冷水（shuǐ）機組的實物（wù）圖和原理圖，圖（tú）12所示（shì）為表冷式間（jiān）接蒸發冷卻冷水機組的實物圖與原理圖。蒸發冷卻冷（lěng）水機組的出水溫度低於常（cháng）規冷卻塔的出水溫度，而又高於常規冷水機組的出水（shuǐ）溫度，因此，蒸發冷卻冷水機組的應用方式由其自身的性能特點及建築使用功能要求和空調（diào）對象的熱、濕負荷特點決定。

圖11 露點式間接蒸發冷（lěng）卻冷水機組實物圖和工作原理圖

圖12 表冷式間接蒸發冷卻冷水機組實物圖和工作原理（lǐ）圖

3、蒸發冷卻（què）與機械製冷複合空調技術

蒸（zhēng）發冷卻空調技術具有節能、低碳、經濟、健康的獨特優勢（shì），但單獨依靠該技術製取的冷風或冷水參數與室外空氣狀態緊密相關（guān），不易控製且具有不穩定性，自身性能有待提高。而機械製（zhì）冷技術（shù）可以製取溫度較穩定（dìng）的冷風或冷水，但相比（bǐ）而言耗能較大。

將蒸發冷卻與機械製冷有機（jī）結合（hé），可實現2種（zhǒng）技術的（de）協（xié）同運行與相互耦合，彌補（bǔ）單純采用其中一方（fāng）法所（suǒ）存在的（de）不足，有（yǒu）利（lì）於優化蒸發冷卻設備，拓寬其使用範圍，同時提高機械製冷性能，促進（jìn）節能減排，實現兩者優勢互（hù）補。圖13所示為（wéi）蒸發冷卻（què）＋機械製冷（直膨式）組合（hé）式空調機（jī）組（zǔ）實物圖和工作原理圖。

圖13 蒸發冷卻＋機械製冷（直膨式）組合式空調機組實物圖和工作原理圖

該組（zǔ）合式空調（diào）機組（zǔ）有2種（zhǒng）運行模式：①針對幹燥工況（kuàng），充分發（fā）揮蒸發冷卻空調技術的優勢進行（háng）自然冷卻，隻開啟直接蒸發冷卻段即可滿足設計要求，待處理空氣經由過濾段（duàn）進入直接蒸發冷卻段被等焓加濕降溫後由風機送入室內（nèi）；②針（zhēn）對高溫高濕工況，直接蒸發冷卻段關閉，開啟機械製冷段，室外空氣與室（shì）內回風進行混合，之（zhī）後由機械製冷循（xún）環蒸發器進行減濕冷卻後由風機送入室內。

4、數據中心用雙冷源（yuán）蒸發式冷（lěng）氣機

出於對（duì）高能（néng）效的追求，人們對蒸發冷卻這一節能環保技（jì）術的（de）接受度不斷增加，蒸發冷卻空（kōng）調技術廣泛地（dì）應用到數據中心領域，圖14所示為數據中心用（yòng）雙冷源蒸發式冷（lěng）氣機實物。

圖14 數據（jù）中心用雙冷（lěng）源蒸（zhēng）發式冷氣機實物圖

和工作原（yuán）理圖圖和工作原理圖，既可（kě）以采用自身的循環水對填料進行噴淋冷卻待處理空氣，還可以采（cǎi）用深井水將自然環境中蘊（yùn）含的豐富的冷源進（jìn）行有效（xiào）利用，從而有效降低運行功耗和費用。

5、閉式冷卻塔（tǎ）

5.1 多（duō）工（gōng）況複合閉（bì）式（shì）冷卻塔（tǎ）

圖15所示為多工況複合閉式（shì）冷卻塔，該冷（lěng）卻塔是在傳（chuán）統閉式塔的基礎上增加一套開式冷卻係統的冷卻設備，盤管和填料采（cǎi）用不同的回路，兼具填料水冷的高效性及空冷的大風量特（tè）性，在深秋（qiū）之時停止為填料供水，有效（xiào）避免填料被（bèi）冰凍，並針對我國華北及東（dōng）北地區夏季極熱、冬季極冷的氣候特性設計了4段式（shì）運行策略。

圖15 多工況（kuàng）複合閉式冷卻塔實物圖

1）夏季：同時開啟閉式和開式循環，開式循環製取的冷水供給閉式循環使用，以滿足極高熱負荷的（de）需求，如圖16（a）所示；

2）初秋：閉式塔不開機，開式塔全開，較夏季模式省電；

3）深秋：閉式塔全開，開（kāi）式塔全關，可在低溫時防止填料冰封以及管排凍結；

4）冬（dōng）季：閉式塔噴淋水關閉，隻開風機，開式塔全關，有利（lì）於（yú）節能節水，如圖16（b）所示。

圖16 複合閉式冷卻塔運行模式（shì）

5.2 閉式混合型冷卻塔

圖17所示為閉式混合（hé）型冷卻塔。該冷卻塔增加了與冷凝盤管串聯的翅片管，具有3種（zhǒng）運行模式，分別是幹/濕式聯合模式、絕熱模式以及幹式模式（見圖18），通過不同運行模式的（de）選擇，可適用於要求連續可靠運行、水價高的區域，以及供水受限或需要消除（chú）白霧的場合。

圖17 閉式混合型冷卻（què）塔

1）幹（gàn）/濕聯（lián）合運行模式（見圖18（a））

流體首先（xiān）進入翅片管進行冷卻，然後進入冷（lěng）凝盤管被進一步冷卻。噴（pēn）淋水從集水盤由循環水泵（bèng）送至（zhì）冷凝盤管上方的噴淋裝置。噴淋水潤濕冷凝盤管表（biǎo）麵，帶走管內流體熱量後下落至填料表麵，在填料內被進一步冷（lěng）卻後落入集（jí）水盤循環使（shǐ）用。空氣（qì）分別流過填料和（hé）冷凝（níng）盤管，吸收熱量達到飽（bǎo）和狀態後由軸流式風（fēng）機排出。此時排風溫度比較（jiào）低，安裝在軸（zhóu）流式風機上方的翅片管（guǎn）管內的流體（tǐ）能夠被排風顯著冷卻。

幹/濕聯合運行模式利用了顯熱及蒸發潛熱。相比於傳統的冷卻塔，在極端天氣下，白（bái）霧趨勢極大（dà）降低，還可以節省大量（liàng）的水。

2） 絕熱運行模（mó）式（見圖（tú）18（b））

在絕熱運行模式下，經翅片管冷（lěng）卻的流體被全部旁通排出（chū），冷凝盤管內無（wú）熱量交換，噴淋水僅用（yòng）來預冷（lěng）從外部進入的空氣。在大多數氣候條件下，周圍的空氣（qì）仍然（rán）具有相當大的潛力吸收水分，被絕熱冷卻的空氣溫度顯著降低，由軸流式風（fēng）機排出時對翅片管管內的流體進行（háng）預冷，保證設計流體所需的溫度，使（shǐ）係統效率最（zuì）大化。

3） 幹式運行模（mó）式（見圖18（c））

在幹式運行模式下，噴淋水係（xì）統關閉，節約（yuē）水（shuǐ）泵能耗。待冷卻的流體流（liú）經（jīng）翅片管進（jìn）入冷凝盤管，流量控製閥保持全開，以確保流體串聯流（liú）過2個盤管，最大限度地（dì）利用換熱麵積。在這（zhè）種模式下，沒有水（shuǐ）的蒸發消耗，並且完全沒有白霧產生。在（zài）幹式運行模式持續工作時間較長時，將集水（shuǐ）盤內的水排空（kōng），這樣不需（xū）要考慮防凍及水處理問題。

圖18 閉式混合型冷卻塔運行（háng）模式

6、蒸（zhēng）發式冷凝器

6.1 填料型蒸發式冷凝（níng）器

圖19所示為填料型蒸發式冷凝器實（shí）物圖和（hé）工（gōng）作原理圖，氣態製冷劑進入盤管將熱量通過盤管表麵（miàn）傳遞給（gěi）翅（chì）片。室外空氣被位於頂部的風機吸入機（jī）組，經過位於盤管（guǎn）一側的濕（shī）填料時被等焓冷卻。之後，被預冷的（de）空氣流過盤管和翅片表麵時帶走管內製冷劑的（de）熱量，使其冷凝為液態製冷劑。

圖19 填料型蒸發式冷凝器實物（wù）圖和工作原理圖

6.2 淋水型蒸發式冷凝器

淋水型蒸發式（shì）冷凝器主要（yào）是依靠水在空氣中蒸發吸熱（rè）帶（dài）走（zǒu）管內氣態製冷劑的熱量，使其冷凝（níng）為液（yè）態製冷劑。根據空氣流與噴淋水的方（fāng）向，分為順流（liú）式蒸發式冷凝（níng）器和逆流式蒸發式冷（lěng）凝器。

6.2.1 順流式蒸發式冷凝器

順流式蒸發式冷凝器(由（yóu）於部分空氣是由盤管上方進入，與（yǔ）噴淋水的方向一致，所（suǒ）以稱為順流式)內設有噴淋裝（zhuāng）置、冷凝盤（pán）管、填料、集水盤等。箱體外部設（shè）循環（huán）水泵（bèng）、冷凝盤管側（cè）麵（miàn）頂（dǐng）部（bù）裝有軸流式風機。運（yùn）行時，冷卻水（shuǐ）由循環水（shuǐ）泵送至冷（lěng）凝盤（pán）管上麵的噴淋（lín）裝置，均勻地噴淋在（zài）冷凝盤管的外表麵，形成很薄的一層水（shuǐ）膜。

經過軸流式風機的引風，空氣由盤管的上方和填料（liào）的側（cè）麵進入設備，強化了空氣流動，形成箱內（nèi）負壓，促（cù）使水的蒸發溫度降低，促進水膜蒸發，強化冷凝盤管的放熱。高溫氣態製冷劑從冷（lěng）凝（níng）盤管的上部進入（rù），被管外水膜冷凝後成為液態製冷（lěng）劑（jì），從冷凝盤管下（xià）部集管流（liú）出。水膜吸收製冷劑（jì）的熱量後，一部分蒸（zhēng）發變成水蒸氣被軸（zhóu）流式風機吸走排入大氣，其他經過填料時與（yǔ）空氣進行熱濕交換，隨後落入集水盤內（nèi）循環使用。圖20所示為順流式蒸發式冷凝（níng）器實物圖和工作原理圖。

圖20 順流式蒸發式冷凝器實物圖和工作原理圖

6.2.2 逆流式（shì）蒸發式冷凝器

逆流式蒸發式冷凝器（空氣與噴淋水的方向相反，稱（chēng）為（wéi）逆流式）運（yùn）行時，冷卻水由循環水泵送至噴淋裝置，在換熱盤管表麵（miàn）形成均勻的水膜。室外（wài）空（kōng）氣由下部進入設備，與水膜發生熱濕交換，促進水（shuǐ）膜蒸發（fā）速率，帶走換熱盤管內製冷劑的（de）熱量（liàng），使氣態（tài）製（zhì）冷劑冷凝（níng）為液態流出。圖21所示為逆流式蒸發式冷凝器實物圖和工作原理圖。

圖21 逆流式蒸發式冷凝器實物（wù）圖和工作原理圖

7、蒸發冷凝冷水機組/空調機組

7.1 蒸發（fā）冷磁懸浮機（jī）組

圖22所示為蒸發冷磁懸浮機組，該機組采（cǎi）用降膜式蒸發器、淋水型蒸發式冷凝器（qì）和創新控製（zhì）邏輯，實現機組一體化設計。

圖22 蒸發冷磁懸浮機組實物圖7蒸發（fā）冷凝冷（lěng）水機組/空調機組

製冷劑進（jìn）入降膜式蒸發器後，經過布液器中的噴嘴均勻地滴落到蒸發換熱管的外側，製冷劑在換熱管的（de）外（wài）表麵（miàn）呈膜狀流下，在換熱管的外側吸熱汽化，沿換熱管的周圍與換熱管內（nèi）的流體進行（háng）熱交換，所形成的氣態製（zhì）冷劑從換熱（rè）管的間隙由下向上（shàng）運動，從蒸發器的蒸氣（qì）出口離開蒸發（fā）器。

淋水型蒸發式冷（lěng）凝器將冷凝器（qì）與冷卻（què）塔（tǎ）兩者高度集成，以空氣和水作為冷卻（què）介質，利用水的汽化潛熱（rè）帶走製冷劑的凝結熱，實現（xiàn）製冷劑蒸氣的冷（lěng）凝，因此對水的需（xū）求量大大減少，能夠節水55%。

7.2 蒸發冷（lěng）凝式冷水機組（zǔ）

圖23所（suǒ）示（shì）為蒸發冷凝式冷水機（jī）組。蒸發冷凝式冷水機組是（shì）一（yī）種高能效的空調（diào）設備（bèi），目前已經在地鐵空調係統中得到應用，因（yīn）其避免了冷卻塔設置問題，布置較為靈活，在滿足溫濕度要求的（de）同時降低了係統能耗，對（duì）地鐵通風空調係統節能具有現實意義。

圖23 蒸（zhēng）發冷凝式冷水機組

圖24所示為板管式蒸（zhēng）發冷凝式冷水機組（zǔ）實物圖。板管式蒸發冷凝式冷水機組采用平麵液膜換熱技術，布水（shuǐ）均勻，換熱效率高。工作時，壓縮機吸（xī）入從蒸發器出來（lái）的高溫低壓的（de）製（zhì）冷劑蒸氣，使之壓力升高後送（sòng）入蒸發式冷凝器，在管外循環水及室外空氣共同作（zuò）用下被冷卻變為低溫高壓的製冷劑（jì）液體，再進入節流裝置變為低溫低壓的（de）製冷劑液體（tǐ）後送入蒸發器（qì）蒸發吸熱，冷卻高（gāo）溫冷凍水，變為高溫低壓的製冷劑蒸氣（qì），再進入壓（yā）縮機，完成一個（gè）循環。