一种蒸发冷却置换通风装置及其参数确定方法技术领域
本发明属于通风换热装置技术领域，具体是涉及一种蒸发冷却置换通风装置及其
参数确定方法。
背景技术
热舒适性和空气质量对于室内的人来说是最重要的两个影响因素。当代社会的人
们大部分时间都是在室内度过的，实现较好的热舒适性和较高的空气品质就会导致更多的
空调能耗，因此，选择合理的制冷和通风系统是非常有必要的。置换通风作为一种高效可以
为室内提供新鲜空气的通风方式被广泛应用在办公建筑中，蒸发冷却空调技术具有高效、
节能的特点也同样在建筑中应用普遍。蒸发冷却技术和置换通风相结合既满足室内热舒适
性和空气品质，又可以减少建筑能耗。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，成本低且能够利用蒸发冷却
技术对室内排风进行处理，达到了“辐射供冷”的效果的蒸发冷却置换通风装置及其参数确
定方法。
本发明采用的技术方案是：一种蒸发冷却置换通风装置，包括蒸发冷却装置和排
风管道；蒸发冷却装置为一空心长方体结构，蒸发冷却装置的一侧壁采用的是绝热板，与绝
热板相对的侧壁采用的是导热板，蒸发冷却装置除导热板外其他侧面都是绝缘的；蒸发冷
却装置内平行于绝热板设有金属板，将空心长方体结构分成两个相连通的通风干通道和通
风湿通道；金属板和绝缘板面之间的通道为通风干通道；通风干通道的进口与空调房间连
通，通风湿通道的出口与排风管道连接，排风管道连接室外；通风湿通道中金属板和导热板
内表面上分别覆盖一层纯棉纤维层，在纯棉纤维层中镶嵌若干多孔软管，多孔软管分别连
接分流水管道，分流水管道连接主流水管道，主流水管道与储水箱连接；多孔软管与分流水
管道连接处安装有信号感应装置和开关阀，信号感应装置和开关阀分别通过感应信号电缆
连接电源控制器。
上述蒸发冷却置换通风装置中，通风湿通道入口处两侧分别设有一个排水管道。
上述蒸发冷却置换通风装置中，所述的导热板采用石膏板制成；金属板采用铝合
金制成；绝热板采用绝热保护层材质制成。
一种上述蒸发冷却置换通风装置的参数确定方法，包括如下步骤：
（1）确定决定蒸发冷却装置的具体形状的几个参数，分别是：通风干通道的入口和通风
湿通道的出口的尺寸，通风干通道和通风湿通道的宽度、长度、高度，金属板、导热板和纯棉
纤维层的厚度，主流水管道、分流水管道和多孔软管的尺寸及多孔软管的个数；
（2）根据房屋尺寸确定通风湿通道和通风干通道的高度和长度；根据热质交换和传热
学所学的能量守恒和质量守恒关系，以及蒸发冷却装置的通风干通道的长度和高度，确定
通风干通道和通风湿通道的宽度；根据装置通风干通道和通风湿通道的宽度和长度尺寸确
定通风干通道的入口和通风湿通道的出口的尺寸及数量；根据导热的性质确定金属板、导
热板和纯棉纤维层的厚度；根据纯棉纤维层的面积确定主分流水管道、分流水管道和多孔
软管的尺寸及多孔软管的个数；
上述的蒸发冷却置换通风装置的参数确定方法中，步骤（2）中还包括通风干通道和通
风湿通道的宽度参数的优化步骤，其具体操作如下：
根据给出的蒸发冷却装置的通风干通道和通风湿通道中的空气速度，不断改变通道的
宽度，设计多个蒸发冷却装置的模型，对每个模型进行数值模拟计算，选择冷却效果最好的
模型，从而确定通风干通道和通风湿通道的宽度。
上述的蒸发冷却置换通风装置的参数确定方法中，所述计算热值交换原理和传热
学分析的边界条件为：所述蒸发冷却装置的排风的整个过程采用的压力等于大气压力；金
属板、纯棉纤维层和导热板的水平方向热传导的影响忽略不计，通风湿通道中的湿空气焓
平衡能用显热平衡和潜热平衡独立的表达。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明的蒸发冷却装置包括通风干通道和通风湿通道，排风时，在干通道中，排风与
金属板发生热交换，此时金属板温度比排风温度低，排风中的热量会从空气传递到金属板，
导致空气温度会逐渐降低直至湿通道始端；在湿通道中，排风与含水棉纤维层发生热质交
换，含水棉纤维层中的水蒸气会进入排风空气中导致排风空气湿度增加，同时由于湿通道
排风空气的温度较低，湿通道中热量会从金属板与导热版经由含水棉纤维层进入到排风空
气中，金属板和导热版温度会降低；本发明利用蒸发冷却技术，对室内排风进行处理，达到
了“辐射供冷”的效果；使房间的舒适性更好。
2）本发明将置换通风和蒸发冷却相结合，保证了空调房间的舒适性和空气品质。
3）本发明有效地减少了空调机械耗能，节省了建筑能耗；本发明结构简单，成本
低，易于维护。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的在空调房间内的安装结构图。
图3是本发明的蒸发冷却装置的端面结构图。
图4是本发明的纯棉纤维层的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明包括蒸发冷却装置和排风管道18；蒸发冷却装置为一空心长方
体结构，蒸发冷却装置的一侧壁采用的是绝热板8，与绝热板8相对的侧壁采用的是导热板
3。所述的导热板3采用导热性能优良的石膏板制成；绝热板8采用绝热保护层材质制成。蒸
发冷却装置除导热板3外其他侧面都是绝缘的。
蒸发冷却装置内平行于绝热板8设有金属板7，金属板采用铝合金制成，金属板7将
空心长方体结构分成两个相连通的通风干通道9和通风湿通道10；金属板7和绝缘板8之间
的通道为通风干通道9，另一通道为通风湿通道10。通风干通道9的进口2与空调房间连通，
通风湿通道10的出口11与排风管道18连接，排风管道18连接室外；通风湿通道10中金属板7
和导热板3内表面上分别覆盖一层吸水性较强的纯棉纤维层4。如图4所示，本发明的纯棉纤
维层4中镶嵌若干多孔软管5，纯棉纤维层4和多孔软管5用金属网栅栏6固定。
多孔软管5分别连接分流水管道13，分流水管道13连接主流水管道14，主流水管道
14与储水箱连接。多孔软管5与分流水管道13的连接处安装有信号感应装置16和开关阀12，
信号感应装置16和开关阀12分别通过感应信号电缆15连接电源控制器17，电源控制器17控
制水的补充。通风湿通道10入口处两侧分别设有一个排水管道1，用以排出多余的水。
如图2所示，本发明使用时，本发明的绝热板8紧贴空调房间的内壁。为了更好的发
挥本发明的作用，空调房间的进风口19设置在空间房间的下部，本发明安装在原理空调房
间进风口19的侧壁或/和天花板上。室外新风送风口19送入室内，室内排风通过通风干通道
9的入口2进入通风干通道，经过通风干通道9转入通风湿通道10，然后从通风湿通道的出口
11送入排风管道18，最后由排风管道18排到室外。
如图2所示，本发明工作原理如下：夏季房间空调运作时，室外新风由送风口19进
入室内，房间内空气的总体分布是热空气在上，冷空气在下，上方热空气由通风干通道的入
口2进入通风干通道9。在通风干通道9中，由于金属板7的温度较热空气低些，热空气与金属
铝板7之间会发生热交换，随着空气的流动，空气的温度会逐渐下降直至进入通风湿通道
10。在通风湿通道10中，空气的温度较低，空气会与上下两侧的含水纯棉纤维层4发生热质
交换，水膜中的水蒸气会进入空气中，同时金属板7和导热板3中的热量会经含水纯棉纤维
层4传入空气中，导致导热板3的温度会降低，从而对房间室内形成一个“辐射供冷”的效果，
人体上身部分的热舒适性会更好。
如图3所示，本发明的通风干通道9设有多个入口2，通风湿通道10设有多个出口
11，通风干通道9和通风湿通道10由金属板7隔开。
一种蒸发冷却置换通风装置的参数确定方法，包括如下步骤：
（1）确定决定蒸发冷却装置的具体形状的几个参数，分别是：通风干通道9的入口2和通
风湿通道10的出口11的尺寸，通风干通道9和通风湿通道10的宽度、长度、高度，金属板7、导
热板3和纯棉纤维层4的厚度，主流水管道14、分流水管道13和多孔软管5的尺寸及多孔软管
5的个数；
（2）根据房屋尺寸确定通风湿通道9和通风干通道10的高度和长度，根据热质交换和传
热学所学的能量守恒和质量守恒关系，以及蒸发冷却装置的通风干通道9和通风湿通道10
的长度，确定通风干通道9和通风湿通道10的宽度；宽度参数的优化操作如下：
根据给出的蒸发冷却装置的通风干通道9和通风湿通道10的长度和高度，及通风干通
道9和通风湿通道10内的空气速度，不断改变通风干通道9和通风湿通道10的宽度，设计多
个蒸发冷却装置的模型，对每个模型进行数值模拟计算，选择冷却效果最好的模型，从而确
定通风干通道9和通风湿通道10的宽度。
其计算热值交换原理和传热学分析的边界条件为：所述蒸发冷却装置的排风的整
个过程采用的压力等于大气压力；金属板7、纯棉纤维层4和导热板3的水平方向热传导的影
响忽略不计，通风湿通道10中的湿空气焓平衡能用显热平衡和潜热平衡独立的表达。
根据装置通风干通道9和通风湿通道10的宽度和长度尺寸确定通风干通道9的入
口2和通风湿通道10的出口11的尺寸及数量。根据导热的性质确定金属板7、导热板3和纯棉
纤维层4的厚度根据纯棉纤维层4的面积确定主分流水管道14、分流水管道13和多孔软管5
的尺寸及多孔软管5的个数。