0 引言
纺织厂空气含尘量较大，生产工艺对空气相对湿度要求较高，纺织厂空气调节一般采用空调室内喷水，利用水滴与空气直接接触的方法来处理空气，实现对空气的加湿、冷却、除尘、净化等多种处理。另外，纺织厂有大量吸排风(工艺排风)，排风量随着室外温度的升高逐渐增大，为了保持车间风量平衡，需向车间补充相同量的室外新风。在使用制冷的情况下增加了空调系统的能耗。没有制冷的情况下，夏季单独使用喷水室进行的等焓加湿过程，达不到生产工艺及人体健康的温湿度要求。
蒸发冷却技术是已知最早的冷却方式，由于采用全新风调节，节能环保，结构简单，近年来引起人们的普遍关注。其工作原理主要是利用自然环境中湿空气的干湿球温度差而获得冷却效果，干湿球温差越大，冷却的效果越显著。蒸发冷却主要有直接蒸发冷却(DEC)、间接蒸发冷却(IEC)及与其他冷却形式的多级组合应用方式。纺织厂是最早应用蒸发冷却技术的行业，纺织厂空调所使用的喷水室就是直接蒸发冷却的一种形式。间接蒸发冷却技术直接从自然环境中获取冷量，其制冷的COP值很高。其独特的工作原理使得蒸发冷却适用更广的地区，提供舒适的空调环境。
在充分利用现有喷水室作为直接蒸发冷却器的基础上，在其前端加上间接蒸发冷却器，对进回风进行预冷，尽量减少制冷负荷，以增大送风温差，从而使车间温湿度在不利的气象条件下达到生产要求，提高产品质量和生产效率。因此，加快推广间接蒸发冷却技术在纺织厂的应用就显得尤为必要和迫切。
1 间接蒸发冷却形式及原理
间接蒸发冷却技术是20世纪30年代发展起来的一种新型空调制冷技术，它能从自然环境中获取冷量，制冷的COP值很高，现场实测和试验结果表明，与一般常规制冷相比，在炎热干燥地区可节能80％～90％，在炎热潮湿地区可节能20%～25％，在中湿度地区可节能40％。总体上来说COP可提高2．5倍～5倍，从而大大降低空调制冷能耗。
1．1 结构形式
间接蒸发冷却形式目前主要有板式间接蒸发冷却器和管式间接蒸发冷却器两种形式。
1．1．1 板式间接蒸发冷却器的特点
板式间接蒸发冷却器优点是换热效率高，制造工艺比较成熟，目前应用较多。存在的主要问题是流道窄小，容易堵塞，尤其是空气含尘大的场合，随着运行时间的增加，换热效率急剧降低，流动阻力大，布水不均匀、浸润能力较差。同时使用的金属材料被腐蚀，造成结垢、维护困难等。
1．1．2管式间接蒸发冷却器特点
管式间接蒸发冷却器优点是布水均匀，容易形成稳定水膜，有利于蒸发冷却的进行。且空气流道较宽，不会产生堵塞，因而流动阻力小，且二次空气流道和风机便于布置。存在的主要问题是占地空间较大。
总体上管式间接蒸发冷却器比板式间接蒸发冷却器的综合效果好，是以后研究和推广应用的重点。
1．2工作原理
目前应用较普遍的间接蒸发冷却设备由一系列平行板组成，在板的一边平行流着被冷却的空气(一次空气)，在板的另一侧流动着与水膜直接接触的二次空气，二次空气由下向上流动，水由布水器自上向下喷淋，二次空气和水在此通道内发生热质交换。一次空气没有和水膜接触但被平板侧所冷却，因此一次空气实现等湿降温，含湿量不变。目前，间接蒸发冷却的设计要使之具有更高的传热传质效率和较低的压降，从而使间接蒸发冷却器能够获得更高的换热效率和紧凑的结构。
2棉纺织厂应用的可行性分析
在纺织厂车间尤其是细纱车间和转杯纺车间内，设备发热量比较大，生产工艺对车间内温湿度要求高，因此，必须对车间内环境进行人为调节。在过渡季节，我们可以利用喷水室进行直接蒸发冷却制冷，但是在夏季，单纯使用喷水室对空气进行等焓加湿达不到要求。这时可以在喷水室前端加一个间接蒸发冷却器，根据细纱断头吸棉排风和车肚吸排风以及转杯纺纺杯排风的气流高温干燥的特性，利用间接蒸发冷却器对工艺排风进行预冷，在降低喷水室制冷负荷的同时，可以增大送风温差，使车间温湿度达到生产工艺的要求。
夏季车间设备发热量以及室外温度高于室内温度要求而引起的围护结构传热量都比较大，是否使用制冷，如何选择冷源，这关系到初次投资和运行费用等问题，各地区应根据自己的条件、要求、地理和气象参数综合选择。总体而言，使用间接蒸发冷却器后，干燥地区和中湿度地区在不使用制冷的情况下也可以满足车间的温湿度要求，在潮湿地区，使用间接蒸发冷却可以降低制冷量，达到节能的目的。全国范围内，棉纺织厂细纱车间和转杯纺车间推荐的温湿度控制范围见表1，西北地区可在此范围内偏下限进行控制。
2．1细纱车间应用分析
2．1．1 干燥地区
在新疆等干旱、半干旱地区，夏季虽然也比较炎热，但非常干燥，因而这导致室外焓值较低，有些地方甚至出现室外空气的焓值经常低于车间内空气焓值的情况。在这种特殊的地理环境下不能利用室内循环风，但同时也不能直接使用室外新风。这使得利用直接蒸发冷却、间接蒸发冷却这样的天然冷源成为必然。
在室外温度不是很高的情况下，可以使用喷水室直接蒸发冷却就能达到生产要求。过程为等焓加湿，如图1所示。
在夏季最炎热季节时，室外温度达到最高值，这时如果按照上述只使用喷水室等焓加湿的方法，在理论上是可以实现的，但要求喷水室的等焓加湿效率要提高。当等焓加湿效率不能进一步提高时，会导致车间内温度过高而不能满足生产要求。例如在图2中，不能将c点直接处理到K点。如果采用双级喷淋室以增大处理后空气的相对湿度，虽然可以将C点直接处理到K点，但会导致喷水室的长度增加，加大了占用面积。这时可以将新风经等湿降温后再和室内空气混合，然后经上述处理过程。具体处理过程如下：将新风W经间接蒸发冷却器等湿降温至W′点，再与回风N混合至C′点，然后经喷水室等焓加湿后到达送
风状态K点。由此可见，在不增加人工冷源的情况下，采用喷水室加间接蒸发冷却方式完全能满足生产要求。同时在实际改造中，由于场地的限制，选用间接蒸发冷却比增加双级喷水室更容易实现。
2．1．2潮湿地区
考虑一次回风的空气调节过程。在夏天，当车间的空气含热量低于室外空气含热量时，一般采用将室外空气与车间回风以一定比例混合，然后送入喷水室用水处理，以节约制冷量。如图3所示。
室外空气状态W和室内空气状态在喷水室前以一定比例混合，回风量不大于总风量的80％，C点为混合空气状态点，在喷水室与水进行热湿交换后，其状态点由C点变化至K′点，然后送入车间。
在夏天，当in
在使用一次回风的前提下，如果配合使用间接蒸发冷却器进行预冷，则更有利于节能。空气调节过程如图4所示。
室外新风首先经间接蒸发冷却器进行预冷，由W点等湿冷却到W′点，和车间回风的混合状态点为C点，之后经除湿冷却到送风状态点K′。由图4可以看出，在夏季采用间接蒸发冷却器，每千克空气节约的制冷量为iw-iw′，在使用回风的情况下可以进一步节约制冷量。由于间接蒸发冷却器初期投资少，运行费用较低，在部分替代制冷的情况下，一般在12个月～18个月即可收回投资费用。另外，在室外温度较高，甚至达到极端最高温度时，由于有较大的制冷余量(蒸发冷却+制冷)，可以起到保证车间降温的要求。
2．2转杯纺车间应用分析
在实际生产中，转杯纺车间或多或少都要使用车间内回风，这里回风是指车间内回风，与转杯纺工艺排风有本质的区别。转杯纺纱机上高速旋转的纺杯将车间内的大量空气吸入，并使空气温度剧增，相对湿度降低，直接回用必然使空调喷水室热湿负荷增大，结果是使车间温度超出规定范围，相对湿度达不到要求。在通常情况下，转杯纺车间的排风都被集中收集后排至室外，为了维持车间内的风量平衡，必须向车间内补充同量的新风。新风与车间回风通过由制冷设备制取冷水的喷水室进行冷却和(或)加湿处理后送入车间内。
在夏季潮湿地区最热月份，室外新风的焓值可能会接近转杯纺纱机所排出的空气焓值，这时空调系统的能耗达到最大值。为此，提出了采用间接蒸发冷却的空调系统，它适用于纺织厂转杯纺车间的空气冷却和调节系统。与传统的空调系统相比，该系统仅需要较少的制冷负荷就能达到所需的车问温湿度。间接蒸发冷却空调系统的设计思想是：根据纺杯排出的高温干燥空气的特性，利用水分蒸发冷却和传热的原理，在无需制冷设备的情况下，将转杯纺工艺排风集中回收后进行预冷处理，从而大大降低喷水室的制冷负荷。
从理论分析的角度来看，状态为Ⅳ的车间内空气在经过生产过程后是等湿加热到P状态被排出，如图5转杯纺车间工艺排风状态过程中，N-P线所示。且夏季工艺排风的含湿量dp往往是低于室外空气的含湿量dw，并且(dp=dn。实际上由于棉纤维在成纱过程中为吸湿过程，因此工艺排风中空气含湿量将会降低，状态变化为去湿升温过程，如图5中N-P′偏斜线所示。从图5中可以看出，夏季转杯纺车问排风的含湿量总是远远低于室外新风的含湿量，因此如果将新风引入车间，则必须先对其进行冷却去湿处理，而如果使用车间排风则只需进行等湿冷却处理。
图6为该系统的工作原理图，空气处理过程大致分为过滤段、第一级(间接蒸发冷却器)预冷段和第二级(喷水室)冷却段三个处理阶段。被转杯纺纱机加热后的空气经过滤器处理送往混风段，与室外新风按一定比例混合后送至间接蒸发冷却器，被等湿冷却(预冷)后送往喷水室，潮湿地区由制冷设备制取的冷水直接喷淋处理空气，干燥地区可直接使用深井水或地下水对空气进行热湿处理，使送风温度进一步降低到需要达到的机器露点温度范围。
以潮湿地区为例，利用间接蒸发冷却器处理转杯纺排风的过程见图7。N为车间空气状态点，经降湿升温达到P点，尸点排风与室外新风W以一定比例混合至C点，经过间接蒸发冷却器的处理，等湿降温(预冷)达到C′点，之后经除湿冷却到送风状态点K。从图7可以看出，ie′-ik与iw-ig之间的差值iw一ic′就是节约的能量。
3应重视的问题
间接蒸发冷却技术在纺织厂应用的关键问题是要保证纺织空调除尘的正常工作。目前，国内有相当多的纺织企业的除尘系统运行状况并不理想。因此，要使间接蒸发冷却技术在纺织厂顺利推广应用，需要解决好除尘问题，使车间空气保持一定的温度和相对湿度、流动速度和清洁度，除尘解决清洁度的问题，配合使用间接蒸发冷却技术，能更好地解决生产车间的温湿度问题，并能够实现节能降耗。
间接蒸发冷却作为蒸发冷却的一种独特的等湿降温方式，其本身就可以和直接蒸发冷却(喷水室)实现有机的结合。由于间接蒸发冷却技术具有节能、经济、环保的优点，各级部门尤其是纺织企业应加快应用这项技术的步伐。此外，纺织厂空调的正常运行除与设备性能有关外，与日常的运转调节也有密切关系，因此要加强空调的日常运行管理，加强纺织厂空调设备维修及运行人员的培训。
4 结语
当前国内外对蒸发冷却技术的应用越来越重视。蒸发冷却技术具有节能、经济、环保、改善室内空气品质的独特优点，是真正的绿色空调。加快间接蒸发冷却技术在纺织厂空气调节中的应用是必然的趋势，在更多的领域推广应用这项技术是摆在暖通空调研究工作者面前的重任。相信在不久的将来使用喷水室直接蒸发冷却与间接蒸发冷却技术联合的空调系统必将有着更加广阔的应用前景。