國家“雙碳”目標的提出，促使我國制冷空調行業未來仍要朝著綠色、低碳、節能等方向發展。充分利用自然冷源是降低空調能耗的重要途徑之一，自然冷源是指利用自然界的天然冷源為空調系統提供冷量的冷源利用形式，包括蒸發冷卻技術、熱管冷卻技術、直接新風冷卻技術和氟泵冷卻技術等。

其中蒸發冷卻更是一種高效的自然冷卻技術，以水作為冷卻介質，利用空氣中的干濕球溫度差作為驅動勢，通過水分蒸發時吸收空氣的汽化潛熱從而使空氣降溫的制冷空調技術。蒸發冷卻空調技術無壓縮機、能效比高，節能效果顯著，以水作為冷卻介質，減少二氧化碳的排放。蒸發冷卻空調系統可以為建筑提供全新風，在新冠肺炎疫情防控期間更具優勢。

蒸發冷卻技術按照最終產出產品的不同分為風側蒸發冷卻、水側蒸發冷卻、氟側蒸發冷卻等。按照機組設備形式又可分為蒸發冷卻新風機組、蒸發冷卻空調機組、蒸發冷卻冷水機組、蒸發冷卻—機械制冷復合機組等。

蒸發冷卻技術之所以能夠受到如此重視，不僅是因為其工作原理簡單，而且還有較低的冷卻設備成本，初投資是傳統制冷空調的一半，能有效緩解夏季用電高峰的問題。以水為制冷介質，從而減少了傳統空調中對氟利昂的使用，能有效保護大氣環境，因此被稱為“零費用制冷技術”“綠色空調”和“仿生空調”，是一種真正意義上的節能環保和可持續發展的制冷空調技術。經過我國科技工作者的多年努力，目前已在我國工業建筑、發電廠（核電站）、公共建筑、軌道交通、數據中心及戶外場所等領域得到廣泛應用，取得了良好的成效和反饋。

工業建筑

工業建筑中蒸發冷卻技術的應用 黃 翔/供圖

節能與能源利用在工業建筑評價指標中占非常大的比例，能耗已經成為影響工業建筑綠色評價的最關鍵指標。創造一個既滿足生產工藝要求又滿足工人職業健康的工業建筑環境是綠色工業建筑評價的又一個重要指標。蒸發冷卻技術正是利用“干空氣能”可再生能源制冷的節能低碳可持續發展技術，符合工業建筑通風空調系統充分利用可再生能源的設計思路，同時將通風技術與蒸發冷卻技術有機結合。目前該技術在空調領域中日益普及。
公共建筑

醫院對建筑物室內的熱濕環境及潔凈度要求較高。隨著蒸發冷卻技術日趨成熟，目前在我國新疆等干燥地區已經有近百個醫院建筑采用蒸發冷卻技術作為夏季空調制冷的主要方式。干燥地區醫院內使用的蒸發冷卻空調系統主要有空氣—水溫濕度獨立控制系統和全空氣系統兩種形式。通常在大廳、理療室、病房、藥房等區域采用空氣—水溫濕度獨立控制系統，而在手術室采用全空氣系統。蒸發冷卻空調在新疆、青海等干燥地區的醫院應用較多，且平均溫降都在10℃以上，有的甚至高達15℃，制冷效果明顯，節能效果顯著，為蒸發冷卻技術在醫院中的應用提供有力保障。
發電廠（核電站）

在我國，三分之二以上的煤炭資源集中在西北地區，火力發電廠由于對資源的依賴，在該地區較為集中。電廠主廠房中的汽輪機等發電設備和變頻機房等電氣設備間中的附屬設備散發出大量顯熱，生產過程會產生大量余熱、煙氣和顆粒物，通常采用通風的方式來保證工藝生產和工人職業健康的要求。另外，西北地區沙塵暴嚴重。因此，將蒸發冷卻與機械通風相結合，既非常適合處理高顯熱又對灰塵具有濕式過濾作用，還可大大減小風管的斷面積。
軌道交通

軌道交通系統運行能耗巨大，通風空調系統的能耗已經占到了地鐵交通總能耗的40％左右；地鐵站空調系統只要減少耗能30％，就能減少整個地鐵交通系統12％的運行成本。隨著地鐵運營能力不斷提高，人員密集度越來越大，車站負荷持續增大，此時就需要不斷增大空調機組的裝機容量來對站廳站臺公共區進行降溫。因此，在確保地鐵站內公共區擁有足夠冷量的情況下，采用變頻風機及直接蒸發冷卻機組來調節送風溫濕度，同時應用智能化環境控制手段調控直接蒸發冷卻通風空調系統，能帶來明顯的經濟效益。

而直接蒸發冷卻技術就是利用不飽和空氣，對空氣進行等焓加濕降溫，使得空氣的干球溫度降低接近進口空氣的濕球溫度，具有良好的冷卻降溫效果，在地鐵站實際工程中采用直接蒸發冷卻通風降溫系統具有明顯的區域特色和經濟效益。
數據中心

新疆昌吉“一帶一路”數據中心使用的蒸發冷卻冷水機組 黃 翔/供圖

通信設備全年不間斷高負荷運行，空調負荷最顯著的特點就是高顯熱，為了保證通信設備的穩定運行，要求機房空調全年可靠穩定運行，空調用電占總用電量的40%以上，采用有效的空調方式，降低空調耗電量是降低數據中心PUE（電能利用效率）的一項重要措施?！稊祿行脑O計規范》（GB 50174—2017）中將機房熱濕環境要求改為：冷通道或機柜進風區域的溫度為18～27℃，露點溫度為5.5～15℃，同時相對濕度不大于60％；當IT設備對環境溫度和相對濕度可以放寬要求時，機房冷通道或機房進風區域的溫度允許擴大到15～32℃。所以對于數據中心而言其降溫需求與利用高效、綠色的自然蒸發冷卻制冷空調系統可制取的冷風或者冷水有著很好的匹配度。
戶外應用

夏天炎熱高溫天氣出現較多，且持續時間較長。戶外工作者和消費者的降溫問題亟待解決，如崗亭、報亭、公路收費站及戶外開放或半開放空間的餐飲業和公園等娛樂社交場所。目前，戶外降溫多采用高壓噴霧裝置。高壓噴霧直接蒸發冷卻用在降溫領域，最早源于國外，用來冷卻萵苣菜地、杏樹果園和葡萄園等。此項技術成功應用于美國、西班牙、日本世博會后，逐漸成為國際上較為成熟的室外降溫方法。

國內高壓噴霧直接蒸發冷卻在降溫領域的應用相對較晚，20世紀90年代人們開始嘗試使用，曾應用于北京奧運會、北京殘奧會、上海特奧會等。現已在上海世博會和西安世界園藝博覽會上成功應用且效果明顯，近年來全國各地有越來越多的地方使用高壓噴霧降溫裝置，例如上海某機場的出租車等車處、西安某交通崗亭、重慶某公交車站和成都某旅游街使用的高壓噴霧降溫裝置等，得到了戶外工作者和消費者的認同。

（作者系西安工程大學教授）