通过整合被动式和主动式水回收技术，降低间接蒸发式空气冷却系统的水足迹

《Journal of Cleaner Production》：Reducing water footprint of indirect evaporative air-cooling systems through integration of passive and active water recovery techniques

间接蒸发空气冷却系统结合被动与主动水回收技术可显著降低水足迹和能耗，实验显示年水回收量达208.1-421.5 kg，能源效率比提升31.57-73.02，水足迹减少2.84-6.14 kg/h.ton，且成本效益优于传统系统。

　　随着全球城市化进程的加快，人们对于城市生活的需求日益增长，尤其是在新兴国家，热舒适性的需求也变得愈发重要。在这一背景下，间接蒸发冷却系统（IEAC）作为一种高效的空气冷却技术，因其在性能上的优势，成为满足热舒适性需求的重要手段。然而，传统的IEAC系统在运行过程中需要大量淡水作为冷却介质，这在水资源匮乏的地区构成了实施该技术的主要障碍。因此，如何在保持IEAC系统高效冷却性能的同时，有效减少对水资源的依赖，成为当前研究的重要方向。

本研究通过引入两种不同的水回收技术，即被动水回收技术（PWRT）和主动水回收技术（AWRT），对IEAC系统的性能进行了深入探讨。其中，PWRT主要利用高效率的疏水性材料，通过从处理后的空气或工作空气中回收水分来减少整体用水量。而AWRT则采用了一种包含冷热鳍片的除湿装置，能够更高效地从潮湿空气中提取水分。这两种技术的设计和应用，不仅有助于降低IEAC系统的水足迹，还显著提升了系统的能源效率。

研究结果表明，在实际气候条件下，采用PWRT和AWRT的IEAC系统能够实现每年208.1至421.5公斤的水分回收，这一数据在不同气候条件下表现出较大的波动性。同时，系统的能源效率比（EER）也得到了显著改善，达到了31.57至73.02的范围。此外，通过分析这两种技术的运行成本，发现其单位能耗成本远低于传统IEAC系统，分别为7.4×10??和3.8×10??美元/千瓦时。这表明，PWRT和AWRT不仅在水足迹的减少方面具有显著优势，还在能源效率和经济性方面表现优异。

除了关注水足迹的减少，本研究还对系统的碳排放进行了分析。结果表明，PWRT和AWRT在运行过程中产生的二氧化碳当量排放分别为162.35和184.86公斤/年。尽管两种技术的碳排放量存在差异，但整体而言，它们的排放水平仍然较低，表明这些技术在实现环境可持续性方面具有良好的潜力。通过将这些技术应用于实际的冷却系统，不仅可以满足城市居民和商业场所的冷却需求，还能在一定程度上缓解水资源短缺的问题。

此外，研究还探讨了IEAC系统与不同水回收技术的集成应用。例如，将IEAC系统与膜冷凝器结合，能够有效回收废气中的水分，提高系统的可持续性。另一项研究则展示了IEAC系统与湿热-干热脱水循环（HDH）的结合，这种系统不仅能够生产冷却空气，还能产生淡水，进一步提升了水资源的利用效率。通过这些技术的整合，研究人员发现，系统能够实现较高的淡水生产率和能源效率比，这为未来在水资源匮乏地区推广IEAC系统提供了重要的理论支持。

本研究还涉及了IEAC系统在不同应用场景中的表现。例如，在 poultry house（家禽舍）的冷却过程中，采用PWRT和AWRT的IEAC系统能够有效降低能耗和用水量，同时保持良好的冷却效果。这表明，这些技术不仅适用于传统的空气冷却需求，还能在农业、工业等其他领域发挥重要作用。此外，一些研究还探讨了IEAC系统在电动汽车和公共交通中的应用，例如通过氢燃料电池车辆的冷却系统，结合IEAC技术，可以提高冷却能力，同时利用回收的水分进行水生产，进一步优化了系统的整体性能。

随着全球对可持续发展的重视，IEAC系统作为一项节能且高效的冷却技术，其在减少水资源消耗方面的潜力引起了广泛关注。然而，目前的研究仍存在一定的局限性，特别是在如何在不同气候条件下优化IEAC系统的性能方面。因此，本研究通过引入两种不同的水回收技术，对IEAC系统的性能进行了实验分析，旨在为未来在水资源匮乏地区推广IEAC系统提供科学依据和技术支持。

在实验分析过程中，研究人员对不同的气候条件进行了模拟和测试，包括环境温度和相对湿度的变化。通过这些实验，研究人员发现，不同的气候条件对IEAC系统的性能有着显著影响。例如，在高温低湿的环境下，IEAC系统的冷却效果和水分回收效率更高，而在低温高湿的环境下，系统的性能则相对较低。因此，针对不同气候条件，需要对IEAC系统进行相应的优化设计，以确保其在各种环境下的稳定运行。

此外，研究还探讨了IEAC系统与水回收技术的结合对系统整体性能的影响。例如，在家禽舍的冷却过程中，结合PWRT和AWRT的IEAC系统不仅能够有效降低能耗和用水量，还能保持良好的冷却效果，为农业生产和环境保护提供了新的解决方案。而在城市交通系统中，IEAC系统的应用也表现出良好的前景，特别是在提高冷却能力和减少对水资源的依赖方面。

通过这些研究，可以看出，IEAC系统作为一种节能且高效的冷却技术，其在减少水资源消耗方面的潜力是巨大的。然而，要实现这一潜力，还需要进一步的技术创新和优化设计。因此，本研究通过引入两种不同的水回收技术，对IEAC系统的性能进行了实验分析，旨在为未来在水资源匮乏地区推广IEAC系统提供科学依据和技术支持。

在实际应用中，IEAC系统与水回收技术的结合不仅能够满足冷却需求，还能在一定程度上缓解水资源短缺的问题。因此，这种技术的应用具有重要的现实意义和推广价值。通过进一步的研究和实践，可以不断优化IEAC系统的性能，提高其在不同气候条件下的适应性，为实现能源和水资源的可持续利用提供更多的可能性。

综上所述，本研究通过引入两种不同的水回收技术，对IEAC系统的性能进行了深入分析，展示了其在减少水资源消耗和提升能源效率方面的显著优势。这些技术的应用不仅有助于满足城市居民和商业场所的冷却需求，还能在一定程度上缓解水资源短缺的问题，为实现能源和水资源的可持续利用提供了重要的理论支持和实践依据。