国家“双碳”目标的提出，促使我国制冷空调行业未来仍要朝着绿色、低碳、节能等方向发展。充分利用自然冷源是降低空调能耗的重要途径之一，自然冷源是指利用自然界的天然冷源为空调系统提供冷量的冷源利用形式，包括蒸发冷却技术、热管冷却技术、直接新风冷却技术和氟泵冷却技术等。

其中蒸发冷却更是一种高效的自然冷却技术，以水作为冷却介质，利用空气中的干湿球温度差作为驱动势，通过水分蒸发时吸收空气的汽化潜热从而使空气降温的制冷空调技术。蒸发冷却空调技术无压缩机、能效比高，节能效果显著，以水作为冷却介质，减少二氧化碳的排放。蒸发冷却空调系统可以为建筑提供全新风，在新冠肺炎疫情防控期间更具优势。

蒸发冷却技术按照最终产出产品的不同分为风侧蒸发冷却、水侧蒸发冷却、氟侧蒸发冷却等。按照机组设备形式又可分为蒸发冷却新风机组、蒸发冷却空调机组、蒸发冷却冷水机组、蒸发冷却—机械制冷复合机组等。

蒸发冷却技术之所以能够受到如此重视，不仅是因为其工作原理简单，而且还有较低的冷却设备成本，初投资是传统制冷空调的一半，能有效缓解夏季用电高峰的问题。以水为制冷介质，从而减少了传统空调中对氟利昂的使用，能有效保护大气环境，因此被称为“零费用制冷技术”“绿色空调”和“仿生空调”，是一种真正意义上的节能环保和可持续发展的制冷空调技术。经过我国科技工作者的多年努力，目前已在我国工业建筑、发电厂（核电站）、公共建筑、轨道交通、数据中心及户外场所等领域得到广泛应用，取得了良好的成效和反馈。

工业建筑

工业建筑中蒸发冷却技术的应用 黄 翔/供图

节能与能源利用在工业建筑评价指标中占非常大的比例，能耗已经成为影响工业建筑绿色评价的最关键指标。创造一个既满足生产工艺要求又满足工人职业健康的工业建筑环境是绿色工业建筑评价的又一个重要指标。蒸发冷却技术正是利用“干空气能”可再生能源制冷的节能低碳可持续发展技术，符合工业建筑通风空调系统充分利用可再生能源的设计思路，同时将通风技术与蒸发冷却技术有机结合。目前该技术在空调领域中日益普及。
公共建筑

医院对建筑物室内的热湿环境及洁净度要求较高。随着蒸发冷却技术日趋成熟，目前在我国新疆等干燥地区已经有近百个医院建筑采用蒸发冷却技术作为夏季空调制冷的主要方式。干燥地区医院内使用的蒸发冷却空调系统主要有空气—水温湿度独立控制系统和全空气系统两种形式。通常在大厅、理疗室、病房、药房等区域采用空气—水温湿度独立控制系统，而在手术室采用全空气系统。蒸发冷却空调在新疆、青海等干燥地区的医院应用较多，且平均温降都在10℃以上，有的甚至高达15℃，制冷效果明显，节能效果显著，为蒸发冷却技术在医院中的应用提供有力保障。
发电厂（核电站）

在我国，三分之二以上的煤炭资源集中在西北地区，火力发电厂由于对资源的依赖，在该地区较为集中。电厂主厂房中的汽轮机等发电设备和变频机房等电气设备间中的附属设备散发出大量显热，生产过程会产生大量余热、烟气和颗粒物，通常采用通风的方式来保证工艺生产和工人职业健康的要求。另外，西北地区沙尘暴严重。因此，将蒸发冷却与机械通风相结合，既非常适合处理高显热又对灰尘具有湿式过滤作用，还可大大减小风管的断面积。
轨道交通

轨道交通系统运行能耗巨大，通风空调系统的能耗已经占到了地铁交通总能耗的40％左右；地铁站空调系统只要减少耗能30％，就能减少整个地铁交通系统12％的运行成本。随着地铁运营能力不断提高，人员密集度越来越大，车站负荷持续增大，此时就需要不断增大空调机组的装机容量来对站厅站台公共区进行降温。因此，在确保地铁站内公共区拥有足够冷量的情况下，采用变频风机及直接蒸发冷却机组来调节送风温湿度，同时应用智能化环境控制手段调控直接蒸发冷却通风空调系统，能带来明显的经济效益。

而直接蒸发冷却技术就是利用不饱和空气，对空气进行等焓加湿降温，使得空气的干球温度降低接近进口空气的湿球温度，具有良好的冷却降温效果，在地铁站实际工程中采用直接蒸发冷却通风降温系统具有明显的区域特色和经济效益。
数据中心

新疆昌吉“一带一路”数据中心使用的蒸发冷却冷水机组 黄 翔/供图

通信设备全年不间断高负荷运行，空调负荷最显著的特点就是高显热，为了保证通信设备的稳定运行，要求机房空调全年可靠稳定运行，空调用电占总用电量的40%以上，采用有效的空调方式，降低空调耗电量是降低数据中心PUE（电能利用效率）的一项重要措施。《数据中心设计规范》（GB 50174—2017）中将机房热湿环境要求改为：冷通道或机柜进风区域的温度为18～27℃，露点温度为5.5～15℃，同时相对湿度不大于60％；当IT设备对环境温度和相对湿度可以放宽要求时，机房冷通道或机房进风区域的温度允许扩大到15～32℃。所以对于数据中心而言其降温需求与利用高效、绿色的自然蒸发冷却制冷空调系统可制取的冷风或者冷水有着很好的匹配度。
户外应用

夏天炎热高温天气出现较多，且持续时间较长。户外工作者和消费者的降温问题亟待解决，如岗亭、报亭、公路收费站及户外开放或半开放空间的餐饮业和公园等娱乐社交场所。目前，户外降温多采用高压喷雾装置。高压喷雾直接蒸发冷却用在降温领域，最早源于国外，用来冷却莴苣菜地、杏树果园和葡萄园等。此项技术成功应用于美国、西班牙、日本世博会后，逐渐成为国际上较为成熟的室外降温方法。

国内高压喷雾直接蒸发冷却在降温领域的应用相对较晚，20世纪90年代人们开始尝试使用，曾应用于北京奥运会、北京残奥会、上海特奥会等。现已在上海世博会和西安世界园艺博览会上成功应用且效果明显，近年来全国各地有越来越多的地方使用高压喷雾降温装置，例如上海某机场的出租车等车处、西安某交通岗亭、重庆某公交车站和成都某旅游街使用的高压喷雾降温装置等，得到了户外工作者和消费者的认同。

（作者系西安工程大学教授）