在常温下，空气的显热为1.02kJ/kg·℃,水的显热为4.2kJ/kg·℃,水的潜热为2500kJ/kg。所以只要有少量水蒸发，就可以大大降低水和空气的温度。蒸发冷却技术就是利用水的蒸发潜热进行制冷。传统的冷冻水系统中，温差5℃，每kg的水能提供21kJ的冷量，而在蒸发冷却过程中，每kg的水完全蒸发后可以提供2500kJ的冷量，潜热能提供的换热量是显热的120倍。
蒸发冷却依据的原理就是将潜热转变为显热。将未饱和空气暴露在自由的、温度较低的水表面中，并且水和空气都影响，可以冷却未饱和空气。一部分空气显热转移到水中，并通过一部分的水的蒸发变为潜热。潜热随水蒸气扩散到空气中，如果该过程是绝热的，则没有热交换，使空气由于其显热转变为潜热而温度降低，增加的水蒸气和潜热提高了空气的湿度和焓值。显热和潜热的转换会一直持续进行下去直到空气饱和，因为没有涉及外部热量，而是纯通过空气中显热的转变达到饱和，这被称为“绝热饱和”。绝热饱和获得的冷却是有限的。除去的显热不能超过用水蒸气使空气饱和所需的潜热。例如：相对湿度50%的湿空气所能吸收的蒸气和潜热比干空气少，因此能转变为潜热的显热也就少，绝热饱和的制冷潜力与将要被冷却的空气湿度成反比。所以蒸发冷却更适用于空气干燥的地区。该过程越接近饱和，其冷却空气的能力就越强，最终蒸发冷却的平衡温度的极限就是空气的湿球温度。
空气干、湿球温差称为湿球温降，空气越干，这个温差越大，利用这个蒸发冷却后的温降，可以充分降低室外空气的温度，然后利用其冷却数据中心内部的热空气，实现对数据中心的制冷。
蒸发冷却焓湿图
干空气在室外点1处被加湿冷却到室外点2，室外点1的干球温度是35℃，含湿量是12.5g/kg，焓值67.4kJ/kg，室外点2的干球温度是22.6℃，含湿量是17.5g/kg，焓值67.4kJ/kg，空气被冷却了12.4℃，含湿量增加了5 g/kg。
基于这个工况，10000m3/h的空气可以提供42kW的制冷量，需要蒸发60kg/h的水。
这是理论值，实际中的蒸发冷却过程，空气无法冷却到湿球温度，较充分的蒸发冷却，可以将干空气加湿到90%-95%的相对湿度。
一、蒸发冷却技术的分类
蒸发冷却技术主要分为直接蒸发冷却和间接蒸发冷却，以及两者结合方式及其与机械制冷的结合方式，参见下表。
蒸发冷却空调技术分类
直接蒸发冷却技术
间接蒸发冷却技术
间接 直接蒸发冷却技术
蒸发冷却 机械制冷技术
直接蒸发冷却是指空气与水大面积的直接接触，由于水的蒸发使空气和水的温度都降低，此过程中空气的含湿量有所增加，空气的显热转化为潜热，这是一个绝热降温加湿过程。整个蒸发冷却过程通常在冷却塔、喷水室或其他绝热加湿设备内实现。直接蒸发冷却可以和直接自然冷方案结合使用，进一步提高自然冷应用时间，降低能耗。本白皮书对直接蒸发冷却不做详细讨论。
直接蒸发冷却
间接蒸发冷却是指把直接蒸发冷却过程中降温后的空气和水通过非接触式换热器冷却待处理的空气，那么就可以得到温度降低而含湿量不变的送风空气，此过程为等湿冷却过程。若把直接蒸发冷却中用的空气称二次空气，待处理的空气称一次空气，则可得到用间接蒸发冷却装置原理图：
间接蒸发冷却
二、间接蒸发冷却用于数据中心的冷却原理
间接蒸发冷却是指数据中心机房室内送风与室外新风间接接触进行显热量的交换，而在室外新风侧，其需要与直接蒸发冷却填料或者换热器壁面的水膜以及由高压喷头将水流雾化形成的小水滴直接接触，进行充分的热湿交换。利用通过蒸发加湿得到的室外侧空气湿球温度和数据中心内部的回风温度的温差，通过管壁的热传导将服务器的热量传递给室外侧空气的过程，从而达到冷却数据中心的目的。
（内容节选自《数据中心间接蒸发冷却技术白皮书》）
本站仅提供存储服务，所有内容均由用户发布，如发现有害或侵权内容，请
点击举报。
