蒸发制冷(DEC)空调机芯不同填料性能的对比分析

本文介绍了蒸发制冷（DEC）空调机用各种填料类型，从主要热工性能，防腐性能，除尘性能、防火性能等性能上做了比较。

关键词：填料 热工性能 比表面积、防腐性能，除尘性能、防火性能

我国西北地区气候干燥，夏季干热，空气一般需要加湿降温，方可达到使人体感觉舒适的室内空气环境。而同时西北地区夏季昼夜温差大，水的露点温度低。用水的这些特点作为冷源，通过空气与水的能量交换，即水在流动空气中蒸发，实现等焓冷却加湿空气处理过程的空调设备我们称为直接蒸发空调机组（以下称为DEC空调机）。

填料是DEC空调机的一个关键部件，其填充方式、比表面积（单位体积的热湿交换面积）、湿挺度（吸湿后的刚度）、阻燃性、清洁度、阻力以及防腐抗菌能力等特性直接影响到DEC空调机的外形尺寸，降温加湿能力，寿命及使用的安全性。

目前，DEC空调机选用的填料主要有：天然植物纤维填料（如木丝，麻绳，木屑）、无机填料（如瑞典Munters（蒙特）公司的GLASdek填料）、有机填料（蒙特公司的CELdek填料）、经特殊加工的金属填料（如金属片，波纹金属网，金属环）、塑料填料（塑料片，波纹塑料网）以及无纺布填料等。

以下就这几种填料分别从热工性能，防腐性能，除尘性能、防火性能以及物理性能这五个方面加以讨论。

1.热工性能

填料热工性能的优劣是影响填料总体性能的一个重要因素，它直接影响着DEC空调机的降温加湿效果，从而间接关系到DEC空调机的外形尺寸。

填料的热工性能与其结构、填充方式、吸湿能力、水在其表面的蒸发能力及比表面积（单位体积的外表面积）等因素有关。

无机填料GLASdok及有机填料CELdok在结构上都设计了特殊的波纹角度，可以控制水与空气交叉流动的方向，从而可以提供水流与空气之间最大的接触面积以及较小的流动阻力。GLASdek和CELdek都是由强吸水材料制成的，填料吸水并在材料内部扩散直至完全湿透，水蒸汽从填料表面上的微细孔蒸发出来，而后内部的水分又向微细孔补充，形成一动态平衡，1寸的GLASdek可吸水100kg[36]。

木丝填料为自由填充，比表面积大于GLASdek和CELdek，吸湿性好但阻力大。

金属填料材质的特殊性决定了其吸湿性远远落后于其他填料，但其结构上也设计有空气与水交叉流动的结构，阻力小。

无纺布填料属于自由填充，吸湿性好，比表面积大、热湿交换性能较好。

由此对比表可见，对于无机填料、有机填料和金属填料而言，无机填料的热工性能最好，有机填料次之，金属填料最差，

2.防腐性能

填料防腐性能的好坏是关系到DEC空调机能否健康使用，以及其使用寿命长短的一个关键因素。因而，有必要单独研究填料的防腐性能。

无机填料、金属填料具有良好的耐腐蚀性，且自身不会产生霉变。但霉菌有可能从外界直接附着在填料上，外界的有机物也有可能附着在湿材上，在暖湿的条件下生成霉菌，因而它们就有携带霉菌的可能。当然，一般填料的制作中都会加入抗菌剂以减少细菌的生成。

有机填料、木丝及无纺布填料自身的耐腐蚀性不好，它们自身有霉变的可能，也不排除外界带菌的可能。但一般都会经过抗腐浸渍处理，同样，它们的制作中也会加入抗菌剂加以处理。

我们知道，霉菌的生成需要有一定的条件，即温度为20～30C，相对湿度大于70%，风速小于1m/s。在此条件―F霉菌需要2―3天的时间生成，流动的水里不会产生霉菌。DEC空调机中的水是流动的，并且填料表面的风速一般大于1m/s，因而不利于霉菌的生成。

而且采用蒸发冷却加湿时，水分是通过蒸发而以气态形式离开DEC空调机的，这正如江河湖泊中水的蒸发一样。它不会产生随空气飘散的水滴（通常情况下，正是这些水滴才可能造成细菌如军团病菌的传播），更不会将细菌带入空气中。

此外，DEC空调机的填料一般可以方便地取下定期清洗，这都大大减少了其带菌的可能。中国预防医学科学院环境卫生监测所对无机填料的监测报告表明：含有抑菌剂的无机填料对细菌总数和白色念珠菌有抑菌作用，对白色念珠菌抑菌环直径为45～50mm，当菌浓度为8.0×103CFU/ml时，杀菌率为100%，细菌总数抑菌环直径为30～35mm，当菌浓度为7.0×103CFU/ml时，杀菌率为100%。

3.除尘性能

DEC空调机是作为空气的冷却加湿设备加以应用的，它并不是设计作为空气过滤器使用的，但山于填料表面的水膜具有除尘、脱臭的辅助作用，可以捕捉空气中的灰尘、臭氧及细菌等，并通过未蒸发掉的水分排出，所以使用DEC空调机还具有潜在的益处，即对尘埃的去除作用。

我们通常所指的除尘性能包括两个方面的内容，一是指填料的过滤性能，另一个是指填料的清灰性能。填料的吸水性能越强，其表面越能完全湿透，填料本身在自我清洗的同时，对空气中的粉尘也的洗涤作用也就越强。此外，填料的阻力也影响着填料除尘效果的好坏。可见，填料的除尘性能是与其吸湿性、比表面积及阻力密切联系的，所以就填料的吸湿性及阻力而言，无机填料及有机填料的除尘性能优于无纺布填料和金属填料，事实上，前两者对于大于10微米的粉尘具有非常好的过滤功能。

但是，由于金属填料的特殊材质，粉尘一般不易附着在其表面，因而金属填料较其它填料而言，更易于粉尘的清洗，也就是说金属填料虽然过滤性能弱于其它填料，但是其清灰性能却优于其它填料。另外，由于金属填料加工工艺的相对简单，其使用寿命长，使之成为现有蒸发制冷空调机的首选填料。

4.防火性能

填料的防火性能是与自身的材料密切相连的，它直接关系到DEC空调机使用的安全性。目前常用的填料中金属填料属于不燃性材料，无机填料属于阻燃性材料，而有机填料、木丝及无纺布填料都具有可燃性。

5.物理性能

填料的物理性能是影响其他各项性能的基本因素，填料的物理性能有很多，如密度、湿挺度及强度等，其中湿挺度是一个重要因素。GLASdek和CELdek两者的湿 挺度都很好，金属填料的材质决定了它的湿挺度最好。木丝填料的湿挺度最差，润湿后湿材明显下坠，空调机下部湿材密度高于上部，运行时相同迎面面积上空气冷却加湿效率及阻力有明显差异。纸质有机填料易撕破；无机填料发脆易碰碎；而金属填料的强度最好，经久耐用。

6.填料的性能对比

通过以上对各种填料不同性能的对比分析，将填料性能的对比结果列于表1―2，即可根据填料的性能做出需要选择。

参考文献

[1] 陈沛霖，蒸发冷却在空调中的应用，西安制冷，1999年第1期；

[2] 陈沛霖，间接蒸发冷却技术在我国适用性分析，暖通空调，1994年第5期：

[3]由世俊，直接蒸发冷却与加湿，全国暖通空调制冷1998年学术文集；

[4] 周其坤，逆流冷却塔的热工性能评定及预测，中国纺织大学学报，1993

[5] 陆亚俊、马最良等，《暖通空调》中国建筑工业出版社 2002年