家用中央空調蒸發冷卻的應用探索

摘要：結合家用中央空調的運行特點，針對夏季空調耗電量大的問題，采用理論分析、對比分析等方法，探討蒸發冷凝技術在家用空調系統中應用的可能性與經濟性。結果表明，通過引入蒸發冷凝設備構件，可以提升空調機組的運行效率、降低運行費用，表現出優異的節能特性。

關鍵詞：蒸發冷卻；中央空調；高效換熱

隨著社會的不斷發展、能源不斷的開發，全球的溫室效應正在逐年積累，地球系統吸收和發射的輻射能量明顯不平衡，從而導致氣溫上升，全球氣候變暖。據報道：今年夏季全國平均氣溫是1961年以來最高的，全國平均最低氣溫也是1961年以來最高的，這也意味著，夜間不返涼，加重了炎熱程度。人們的生活需求也從“需要空調提供舒適”發展成“必需空調保證生存”。而炎炎夏日，空調的耗電量已經成為建筑能耗的用電大戶，那么如何使空調系統更加節能，已經成為行業內值得研究和探索的問題。

1. 蒸發冷卻空調特點

1.1蒸發冷卻原理[1]：蒸發冷卻是以水和空氣作為冷卻介質，利用水的蒸發帶走汽態制冷劑的冷凝熱量。

1.2 蒸發冷卻式家用中央空調簡介

蒸發冷卻試家用中央空調實際上是將傳統的風冷式冷凝器改裝成蒸發冷卻試冷凝器，也可以稱為蒸發冷凝式中央空調。蒸發式冷凝器按空氣流動方式分為吸風式和送風式[2]。傳統的蒸發冷凝器是將冷卻水通過水泵引致冷凝管組的正上方，均勻的噴灑在冷凝排管的表面，形成薄水膜進行換熱，由于進入冷凝排管的制冷劑為高溫氣態，與薄水膜進行高效換熱后，使薄水膜一部分氣化成水蒸氣，另一部分以水滴狀態滴入冷凝器下部的接水盤中。另外，風機強迫空氣以3～5m/s的速度吹過冷凝排管，加強冷凝管與水膜的換熱，并使下落的水滴被空氣冷卻。

1.3 節約能耗、結構緊湊

蒸發冷卻式空調的冷凝溫度僅比濕球溫度高8 ～ 15℃，較風冷冷水機組的冷凝溫度低得多，同樣冷量可節能30%～40%[3]。與風冷式家用中央空調相比，蒸發冷卻式空調利用水膜蒸發的潛熱對冷凝器進行降溫，比風冷式對流換熱的換熱量增加了許多，這意味著同樣制冷量的主機，蒸發冷卻式會比傳統風冷式緊湊許多，這對于大戶型家用中央空調室外機的放置安排是有巨大益處的。

2. 家用中央空調應用蒸發冷卻技術的可行性分析

2.1 冷卻水系統結構改造

由于傳統的蒸發冷卻技術多數采用的是將自來水作為冷卻水，這樣冷凝器的換熱效率很大程度上受制于地區水質的影響，即使在空調系統中添加了水處理設備，仍然無法避免換熱排管結垢的問題；而且自來水的水溫也隨季節而變化，夏季水溫偏高，換熱效率比低水溫冷卻水要低很多。本文通過理論分析，在空調系統中引入室內冷凝水回收部件，將回收的低溫冷凝水作為冷卻水，經過處理后通過水泵引入冷凝器，這不僅與家用中央空調冷凝水管路異曲同工，而且可以充分借助冷凝水的低溫條件，這樣就可以達到節水節能的效果。

2.2 冷凝器構造優化

為了使冷卻水更充分的蒸發氣化，從而提升與冷凝排管的換熱效率，將傳統蒸發冷凝器中添加冷卻水霧化裝置，霧化裝置可以將冷卻水霧化成為體積微小的水滴，微小水滴噴射口放置在冷凝器的底部，方位朝上進行噴射。由于霧化裝置的耗電量底、霧化水源為冷凝水（水質有保證），進而提升了換熱效率，優化了結構。

2.3 冷凝器氣流組織

由于霧化裝置位于蒸發冷凝器最下端，本文提出采用強化吸風式對流換熱，與霧化裝置相鄰的冷凝器面板采用格柵加濾網的構造以保護冷凝排管，在惡劣環境下也可以保證機組正常運行。

3. 問題反思

根據已有蒸發式冷卻空調的應用分析，仍然存在許多問題亟待解決，例如冷凝水水量不穩定、噪音過大、維修維保困難等。本文將傳統風冷式中央空調與蒸發冷卻式中央空調進行對比，可以發現仍然存在以下問題。

3.1 蒸發冷卻式中央空調能夠達到效率較高的制冷效果，但在冬季需要利用空調進行制熱的地區無法發揮制熱的功能，雖然可以引入防凍劑在系統中，但在北方地區仍然無法保證制熱效率，仍然需要引入電輔熱或者采用市政集中供暖。

3.2 目前蒸發冷卻式中央空調的生產廠家主要集中在大型工業設備生產廠家，例如廣州華德工業有限公司、重慶重通智遠空調設備有限公司、臺佳空調等生產廠家，而這些生產廠家在小面積的家用中央空調的設計、施工、應用方面的產品研究幾乎沒有，也缺少該領域的設備生產線及生產經驗，家用蒸發式中央空調的發展離不開設備廠家的重視。

3.3 目前生產廠家對蒸發式冷卻空調的生產原理，多借鑒傳統空調主機的規范與標準，并結合自主研發的專利。隨著蒸發冷卻式中央空調的應用面擴大，行業內更加需要標準化的規范、標準的出臺，這樣可以對各種空調系統提供技術上的保障。

3.4 蒸發冷卻式空調機組目前市場價格普遍較高，而且由于生產廠家數量有限沒有形成健康的市場競爭機制，導致用戶在設備選用上存在一定的困惑。

4. 結語

蒸發式冷凝器較風冷冷凝器能效比高，與水冷冷凝器相比省去了冷卻塔，用戶使用方便。蒸發冷凝式家用中央空調作為家用中央空調的一員結構獨特，同時 高效節能，隨著國家節能政策的進一步實施，蒸發冷凝式家用中央空調有著很好 的市場前景。

參考文獻

[1] 梁艷，唐春華.地鐵車站空調系統冷卻塔設置方式對地面環境影響分析[J].隧道建設，2014，（3）：254-258.

[2] 張祉祐.制冷原理與設備.北京：機械工業出版社.

[3] 劉紀華，任守宇，焉麗霞. 蒸發冷凝式家用中央空調的應用[J].制冷與空調，2006，（6）：93-94.