数据中心间接蒸发冷却技术原理是什么？

蒸发冷却工艺是一种使用水作为制冷剂的冷却技术，这是一个显着的优势，使其环境友好。

蒸发冷却的工作原理是水的蒸发。 水从进入的空气中吸收热量并蒸发。 蒸发使空气冷却并增加其湿度。 由于能耗低，这种冷却方法在炎热干燥的气候中非常流行。

人体汗液的分泌和蒸发导致的身体冷却是蒸发冷却的一个例子。 这种控制体温的自然现象在所有哺乳动物中都很普遍。

在蒸发冷却过程，风扇或鼓风机用于从外部吸入热空气，并通过湿垫，为水蒸发提供足够的表面积。 垫子通常由诸如白杨木羊毛或纸赛璐珞垫之类的材料制成。

蒸发冷却工艺

垫子材料：阿斯彭羊毛纤维。

垫子材料：纸赛璐珞垫

与传统空调系统一样，蒸发冷却器也可以作为独立机器安装或通过管道安装。 蒸发冷却器可以安装在屋顶、窗户安装或地面安装。 当安装管道系统时，屋顶安装是首选。

由于系统在不断蒸发时需要不断补充水，因此水的质量至关重要。 如果使用硬水，会导致金属部件结垢。 水垢沉积也发生在垫中并且经过一段时间。 这会导致水在垫上的分布不均匀，从而导致热点和由此产生的有效冷却。 为了解决再循环水中矿物质含量高的问题，安装了排水管以连续/间歇地排出部分水。

蒸发器的其他应用之一冷却，在工业冷却塔中大规模使用。 在冷却塔中，通过热交换器从工业系统/过程中吸收热量的循环水被排放到大气中。

散热过程是通过水分配喷嘴和管道系统在大面积上喷洒水来实现的，并将水收集在下面的水池中。 根据冷却塔的设计，水的蒸发是通过自然对流或引风机引起的。 取决于流入水和大气温度之间的差值以及相对湿度，在冷却塔中可以实现6-10°C的温降。

什么是蒸发冷却？

蒸发冷却可以使用比典型制冷过程少得多的能量来降低空气温度。

在这个过程中，水在空气流中蒸发，并从液相变为气相。 来自周围空气的显热在该过程中用作蒸发水所需的潜热——空气中的能量损失导致空气温度降低。

这种冷却技术既节能又具有高度可持续性，可确保在办公楼、生产或配送中心内营造勤劳、舒适和卫生的工作环境。 与另一种机械冷却系统相比，蒸发冷却方法使用的能量要少得多，但与传统冷却方法相比，其冷却能力相同或更有效。

蒸发冷却系统不使用受污染的温暖室内空气，从而在房间或建筑物内产生 100% 新鲜和无污染的空气。

然而，蒸发冷却有其缺点，主要是当大气湿度高时效率降低。 在高湿度条件下，或当相对湿度由于大气已经被水分饱和，接近 100% 的水分蒸发变得困难。

因此，冷却能力急剧下降。 更重要的是，当在炎热潮湿条件下的住宅区使用蒸发冷却器时，由此产生的空气中较高的水分含量会使环境更不适合人类居住。 保持持续的高湿度水平也会导致家居用品中形成霉菌。

蒸发冷却系统

蒸发冷却的不同技术是 (1) 直接、(2) 间接和 (3) 直接/间接或两级蒸发冷却。

什么是直接蒸发冷却系统？

直接蒸发冷却被定义为系统，其中传入的外部空气吹过加湿器，在加湿器中添加水分以降低其温度。

在这个冷却系统中，外部空气吹过潮湿的表面，通常是纤维素蜂蜜冷却垫。 表面上的水分蒸发并降低空气温度。 在鼓风机的帮助下，冷却空气在所需空间内循环。

直接蒸发冷却系统

在直接冷却中，通过水蒸发实现的所有冷却效果都转移到被冷却的空间。 实际上没有冷却负荷的损失。 考虑到 1000 Kg 水需要大约 680 KW 的能量才能将其从液相转化为气相，所达到的冷却效果是显着的。

然而，该系统有其局限性，因为冷却效率会随着进入空气湿度的增加而急剧降低。 这是因为如果进入的空气已经饱和了水分，则添加额外水分的可能性会降低，因此会产生冷却效果。

直接蒸发冷却原理？

直接蒸发冷却或单级冷却会增加气流的水分含量，直至达到饱和点。

一个工作的细节直接蒸发冷却系统如下：

• 从结构上看，它非常简单，由风扇、厚垫、蓄水池等组成。

• 在一个大风扇的帮助下，来自外面的空气被吸入厚厚的海绵状湿垫。

• 厚垫的主要功能是吸水，并且这些垫的大量层增加了表面积。这种厚垫也称为加湿器单元。 热空气蒸发加湿器垫提供的大表面积上的水分子，结果加湿器内的空气温度下降。 温降取决于进入空气的湿度或水分含量，如果空气又热又干，温降最高可达 20°C。

• 它是可用的最简单和最受欢迎的冷却系统，可用作满足空调要求的最经济的替代方案，尤其是在某些气候条件下。

• 提供开窗以循环冷空气。 也可以使用通向通风阁楼的天花板通风口。

可以实现的冷却量可以根据进入空气的干湿球温度计算。 在心理测量图表的帮助下，需要这些温度来计算进入空气的湿度。 如上图所示，蓝点表示干球温度为25.4°C，湿球温度为23.5°C。

这两个温度之间的低差异表明通过蒸发冷却进入的空气的冷却潜力较低。 因此这点位于 80% 相对湿度以上曲线。 另一方面，红点表示进入空气的蒸发冷却潜力较高，干球和湿球温度分别为 42° 和 23.5° C。可以理解的是，特定湿度位于较低范围内（低于 20% 曲线）。

什么是间接蒸发冷却系统？

在间接蒸发冷却系统中，空气流被供应到冷却空间并且不与水接触。

该过程实现了热回收单元，其中被冷却的空气与在金属表面的另一侧蒸发的水进行热交换。 由于不与水直接接触，因此空气在不添加任何水分的情况下被冷却。

间接蒸发冷却

间接蒸发冷却系统采用各种技术来实现水侧的蒸发冷却。 在一种类型中，要冷却的空气通过一系列喷有水的金属管。 来自热空气的热量使金属表面上的水蒸发，从而产生冷却效果。

间接蒸发冷却原理？

在间接蒸发散热器空气的过程湿度不会增加。

间接蒸发冷却器使用周围的空气来冷却内部温度，而不允许外部和内部气流直接混合。 蒸发冷却过程中产生的水分随废气一起排出，送入冷却空间的气流通过空对空换热器进行冷却。

基于上述概念的设计有多种变化。

间接蒸发冷却的工作原理

间接蒸发冷却系统的典型设置如上图所示。 在该系统中，入口空气被分成两部分。 一部分通过加湿器，然后通过热交换器排出。 进气流的另一部分在被供应到被冷却的空间之前与冷湿空气进行热交换。

间接蒸发冷却系统

在这种配置中，空气对空气热交换器由交替的湿管和干管组成。 入口空气进入干燥管，其中一部分被释放到被冷却的空间。 另一部分被推回湿管，在那里进行蒸发冷却。 潮湿的冷却排气与进入的热入口空气交换热量并提供冷却效果。

这种方法降低了干球和湿球温度，并且空气被冷却而不会增加任何额外的湿度。 因此，这种蒸发冷却方法适用于需要低湿度的服务。

如上面的心理测量图表所示，通过间接蒸发冷却，虽然干球和湿球温度都显着降低，但被冷却空气的特定湿度没有变化。

直接冷却和间接冷却有什么区别？

直接和间接冷却的有效性取决于干球温度超过送风湿球温度的极限。

直接和间接蒸发冷却之间的区别是：

这里干球代表在温度计的帮助下测量的环境或周围空气温度，而湿球是空气蒸发冷却后达到的最低空气温度水平。

直接和间接蒸发冷却

蒸发冷却示例

下面列出了蒸发冷却的某些示例：

• 在夏天，土锅里的水保持凉爽，因为锅里有细孔，锅里的水通过这些细孔蒸发。

• 当我们出汗时，我们体表的水颗粒会蒸发，我们会感到舒适的温度。

• 从海水中回收盐分也是通过自然蒸发过程进行的。

• 当我们在指甲上涂抹指甲油去除剂时，我们会感觉更冷，因为指甲油去除剂中的丙酮会从我们的身体吸收热量并蒸发。

蒸发冷却器的优点

蒸发冷却器或沼泽冷却器是一种广泛用于通过加湿降低环境温度的电器。

蒸发冷却器的主要优点是：

• 与通常的空调系统相比，更实惠，同时消耗的能源更少。

• 与空调相比，安装成本非常低，由于结构简单，维护成本非常低。 没有压缩机也没有制冷剂使用时，冷却器的主要部件是风扇和水泵。 在空调系统的情况下，不需要熟练或专业的服务提供商。

• 这些冷却器在干燥和沙漠地区工作得最好，因为它们会增加空气中的水分含量。 俗称沙漠冷却器。 由于使用蒸发冷却器，与干燥天气相关的一些健康问题如鼻衬、喉咙干燥等得到了解决。

• 保持对木制家具有益的自然湿度水平。

蒸发冷却器的缺点

蒸发冷却器不适合潮湿气候和雨季。

蒸发冷却器的缺点主要是由于过度加湿的负面影响。

• 长时间或在炎热潮湿的天气中使用冷却器会导致呼吸问题。

• 温度控制非常有限。 制冷效果不如空调。

• 由于湿度过大，容易滋生尘螨、霉菌等。

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