CN101329097A - 三级蒸发冷却空气降温方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种三级蒸发冷却空气降温方法和装置，该方法包括步骤：(1)使欲降温的空气先通过网状填料，该网状填料空隙由水沁润；(2)从网状填料出来的空气再通过经过雾化喷头所形成的雾化区；(3)通过雾化区的空气最后通过由水沁润的湿帘填料。空气流过这三级装置已经使干球温度降低，可以作为空气降温装置使用。同时可以再进入制冷设备空调设备的风冷冷凝器区作为散热介质去冷凝散热。所述装置由网状填料，雾化喷头和湿帘填料组成，雾化喷头位于网状填料和湿帘填料之间，雾化喷头在自来水正常压力范围内形成水雾，在网状填料和湿帘填料之间形成水雾区。本发明可以作为独立的空气冷却装置或作为制冷设备空调设备的风冷冷凝器的附加装置，提高空调制冷设备制冷量并降低能耗。

Description

三级蒸发冷却空气降温方法及装置

技术领域

本发明属于制冷空调技术领域，尤其是涉及利用水蒸发冷却技术的空气降温方法及设备；同时可作为各种风冷制冷及空调设备的风冷冷凝器的空气预冷器。

背景技术

目前蒸发冷却技术的应用相当广泛，该项技术对大气环境无污染，而且可直接采用全新风，极大地改善了室内的空气品质。通常的机械制冷原理是由制冷剂的蒸发而提供冷量，但是对蒸发冷却来说，是利用水的蒸发取得能量，它不必将蒸发后的水蒸汽进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发。因此与机械制冷相比，蒸发冷却制冷不需要消耗压缩功。最早应用蒸发冷却技术是在气候温暖但比较干燥的地区，蒸发冷却空调在该地区得到广泛应用，宾馆、办公室、餐饮、娱乐、体育馆、影剧院等公共场所和一些工业建筑中已广泛应用蒸发冷却技术，我国仅在新疆地区完成的蒸发冷却工程项目已有近百个。

蒸发冷却技术常用形式有：

(1)间接蒸发冷却：由于一次气流中绝对湿度没有增加，间接蒸发冷却可以很好地应用于进入空调设备冷却盘管空气的预先冷却。

(2)直接蒸发冷却：它利用本身具有的直接蒸发作用降低空气的送风温度，节省机械制冷能耗(尤其在干燥地区，直接蒸发冷却可以代替常规的机械制冷)，又可以在冬季作为加湿器使用。

(3)双级、三级蒸发冷却：将间接蒸发冷却与直接蒸发冷却串联组合的机组称为双级蒸发冷却，如果再加上辅助制冷冷却盘管则称为三级蒸发冷却。在一些湿度温度较高的地区或室内舒适度要求较高的场合，采用双级或三级蒸发冷却能满足办公室、学校、体育馆、宾馆、商场以及其它类型的建筑物的空调要求。

目前国内外蒸发冷却技术的成熟技术包括：

常规型湿帘蒸发冷却器，其原理是强迫高温空调通过有水沁润的固体填料介质，空气通过时水吸热蒸发使通过的空气温度下降湿度升高，从而达到降温的目的，为了保证填料可靠的被水沁润。需要布水器和循环水泵以及水管路及补水箱等组成系统使用，详见附图1。如图1所示，常规型湿帘蒸发冷却器包括湿帘填料1、布水器2和水盘6组成的湿帘，由水泵3、过滤器4和水箱5构成供水系统。补水器2对填料1进行可靠的沁润，热空气通过沁润的湿帘填料1达到降温的目的。这样的产品目前广泛用于花市、养鸡场、一些纺织厂等环境，增加此装置目的是作为空气处理机处理室内空气。使室内空气降温加湿。

滤网填料型湿帘蒸发冷却器，其原理是强迫高温空调通过有水沁润的网状填料介质，空气通过时水吸热蒸发使通过的空气温度下降湿度升高，从而达到降温的目的，为了保证填料可靠的被水沁润，需使用雾化喷头和可靠的水源，详见附图2。在塑料网7的背面设置雾化喷头8，沁润网状填料介质，空气通过网状填料以后。还会通过雾化区域，进一步降温。该蒸发冷却技术的空气的降温区是在整个水雾区。使用此装置的目的既有为室内空气降温和增湿，也有为室外设备冷却降温使用的。

上述装置所采用的技术主要包括：

其一，利用高压水通过极细小的喷头产生水雾从而蒸发降温。这一方法关键是利用精密的制造技术，生产出符合流体力学原理的喷头，同时通过高压泵产生高压水，经耐压的管道系统通达喷头，喷出细小的水雾。因为压力的提高必然使得制造成本提高，因此这一系统较为复杂，喷头制造需要较高的技术，系统需要较高的造价。目前这一技术在美国、以色列、英国、德国等国家较为发达，其喷头的材质也有工程塑料、铜、不锈钢等多种。近年来国内一些企业开始仿制其喷头，但因喷头的制造需要很高的技术含量，十分讲究流体力学，因此虽然防制了外形，但无论是材质还是工艺均无法消化国外技术，因此使用效果根本无法与进口产品相比。所以这一技术因进口造价高，国内生产没有过关，且使用中喷头容易堵塞，故障率较高，需要经常维护，因而使应用受到很大限制。

其二，利用湿帘表面蒸发技术降温。这一方法是利用水流经介质极大的蒸发面积，提高蒸发量从而降低温度。近年来较为常用的介质是用纸经过树脂处理，使其达到一定的技术指标，如吸水性、湿挺度、收缩率等。经过压楞、粘接等工艺，制造出类似瓦楞纸形式的纸帘，因此蒸发面积极大地提高。当使用时水自上而下流过纸帘，同时提高流经蒸发面积表面的风速，从而加大蒸发量降低温度。近年来国内一些企业比较成功地开发出湿帘生产技术，在一些行业推广应用。但该系统存在以下缺点：降温速度较慢，风阻较大、需要匹配较多组通风机，造价较高，系统较复杂，需要对车间等使用场所做较大改造，不能应用于开放的场所、使得使用范围受到较大的局限。

目前在蒸发冷却技术的专利大部分针对特定空调机，无法对目前已经生产或使用的制冷空调多种设备进行加装改造，使原来设备节能。而且都需要水泵来不断循环使湿帘保持水分，增加了水泵的耗功，同时水泵是运动部件，增加设备的故障点。

发明内容

本发明的目的是为了在不增加耗电部件前提下有效降空气温度，同时在降低水的消耗量的条件下，处理目前需要使用空调来处理空气的场所从而达到降低空气干球温度，同时增加湿度的效果。

本发明的另一个目是将本发明的装置既可以使用在各种风冷制冷设备和空调设备的风冷冷凝器上作为预冷装置，以提高上述设备的制冷量，降低了电功率输入，又可以作为独立空气降温装置使用，从而达到良好的制冷节能效果。

本发明的目的由下述方法和装置实现，本发明提出一种三级蒸发冷却空气降温方法，应用于各种风冷制冷设备和空调设备的风冷冷凝器上作为预冷装置或独立空气降温装置，包括以下步骤：

(1)使欲降温的空气先通过网状填料，该网状填料空隙由水沁润；

(2)从网状填料出来的空气再通过经过雾化喷头所形成的雾化区；

(3)通过雾化区的空气最后通过由水沁润的湿帘填料；

(4)空气流过这三级装置使干球温度降低，作为空气降温装置使用或进入制冷设备空调设备的风冷冷凝器区作为散热介质去冷凝散热。

在步骤3沁润所述湿帘填料时，初始设计的喷水量低于所述湿帘填料完全沁润的水量。

在步骤1使用的网状填料为塑料网、尼龙网或金属网制成；在步骤3使用的湿帘填料是无机填料、有机填料、金属填料、木丝填料或无纺布填料。

所述的雾化喷头的水质和压力是在满足自来水压国家标准压力范围内压力及自来水水质。

本发明还提出一种三级蒸发冷却空气降温装置，该装置包括：

一网状填料，该网状填料由塑料网、尼龙网或金属网制成；

一雾化喷头，该喷头与自来水管线接通；

一湿帘填料，该湿帘填料为无机填料、有机填料、金属填料、木丝填料或无纺布填料；

其中，所述的雾化喷头位于网状填料和湿帘填料之间，并在网状填料和湿帘填料之间形成水雾区。

所述网状填料外敷一层防太阳辐射网或采用表面具有防太阳辐射功效的网料。

所述构成湿帘填料的所述的无机填料是玻璃纤维；所述的有机填料是植物纤维；所述的金属填料是铝片或不锈钢片；所述的木丝填料是白杨树纤维。

本技术方案是将目前国内外很成熟的两种不同填料的湿帘技术合理组合同时将使用对象和使用目的作了合理的调整。

本发明属于三级直接蒸发冷却的组合技术，蒸发冷却技术产品的市场范围很大，可以应用于生产厂房，体育馆、展览馆、花房、花卉市场、猪舍、养鸡场、纺织车间，作为独立的空气冷却装置使用；同时，本发明另一个很广泛的适用范围是为所有风冷空调设备及制冷设备的室外风冷冷凝器的附加装置，使空气在经过需要冷凝散热的冷凝器前先降温，从而提高空调制冷设备制冷量降低能耗。

附图说明

图1是现有常规型湿帘蒸发冷却器示意图；

图2是现有网状填料型湿帘蒸发冷却器示意图；

图3是本发明三级蒸发冷却空气降温器示意图。

图中

1湿帘填料               6水盘

2布水器                 7网状填料

3水泵                   8雾化喷头

4过滤器                 9电动阀

5水箱

具体实施方式

本发明的技术方案如下：

本发明可以作为独立的空气冷却装置使用；同时，又可以作为各种风冷空调设备、制冷设备的室外风冷冷凝器的附加装置，外界空气在进入制冷空调设备冷凝器前先通过本装置降温。图3所示为本发明三级蒸发冷却空气降温器示意图。

空气进入本装置是依次通过网状(塑料、尼龙、金属)填料、水雾区、最后经过湿帘(无机、有机、金属)填料，在此过程中空气干球温度降低。降温后的空气在进入制冷空调设备去吸热排放到大气中。

外界空气在经过网状填料7时，由于喷雾头8喷水，网状填料7的空隙有水与流过的空气接触，部分水蒸发，蒸发时吸收了空气携带的热量，而是空气温度降低；空气经过雾化喷头8所形成的雾化区时，水雾与空气接触使水蒸发，蒸发时吸收空气携带的热量，因此空气温度再次降低；空气最后经过湿帘填料1，湿帘填料1其含水分量是水雾飘落和空气里的携带未完全蒸发的水雾提供，这部份水蒸发也是吸收空气里面的热量，会使空气温度进一步降低。

湿帘填料所用材料目前常用填料形式大的分类是：无机填料(玻璃纤维)、有机填料(植物纤维)、金属填料(铝片或不锈钢片)、木丝填料(白杨树纤维)和无纺布填料等。

而网状填料7的材料主要是塑料网、尼龙网、金属网等。

本发明对欲雾化的水直接采用自来水，利用自来水的压力，喷头喷雾的压力要求为0.16-0.30mpa。市政管网压力国家标准规定为自来水压力标准是用户管道压力不低于0.16MPa(民用住宅)，因此不需要水泵是完全可以实现的。本发明的雾化喷头8，分别对网状填料7和湿帘填料1进行沁润，并在中间形成有效雾化区，

为了保证消耗水量不高而将常规使用的完全沁润湿帘降温幅度分级到三段，从而避免了湿帘完全沁润湿会造成的飘水现象，飘水现象是水从湿帘一侧飘到此装置外面，这部分水就浪费了。

本技术可以有效降低空气温度这个效果是一个已被证实的事实，不需要水泵而采用喷雾喷头，利用的市政管网的正常压力而减少了水泵的耗电，同时排除了水泵可能故障带来的不可靠性。

Claims (9)

1.一种三级蒸发冷却空气降温方法，应用于各种风冷制冷设备和空调设备的风冷冷凝器上作为预冷装置或独立空气降温装置，其特征在于包括步骤：

(1)使欲冷却的空气先通过网状填料，该网状填料空隙由水沁润；

(2)从网状填料出来的空气再通过经过雾化喷头所形成的雾化区；

(3)通过雾化区的空气最后通过由水沁润的湿帘填料；

(4)空气流过这三级装置使干球温度降低，作为空气降温装置使用

或进入制冷设备空调设备的风冷冷凝器区作为散热介质去冷凝散热。

2.根据权利要求1的空气降温方法，其特征在于，在步骤3沁润所述湿帘填料时，初始设计的喷水量远低于所述湿帘填料完全沁润的水量。

3.根据权利要求1的空气降温方法，其特征在于，在步骤1使用的网状填料为塑料网、尼龙网或金属网；在步骤3使用的湿帘填料是无机填料、有机填料、金属填料、木丝填料或无纺布填料。

4.根据权利要求1的空气降温方法，其特征在于，所述的雾化喷头的水源和压力是由自来水提供。

5.一种三级蒸发冷却空气降温装置，其特征在于包括：

一网状填料，该网状填料由塑料网、尼龙网或金属网构成；

一雾化喷头，该喷头与自来水管线接通；

一湿帘填料，该湿帘填料为无机填料、有机填料、金属填料、木丝填料或无纺布填料；

其中，所述的雾化喷头位于网状填料和湿帘填料之间，所述雾化喷头的水源为自来水，水压力在国家标准规定正常自来水范围内形成水雾，分别沁润网状填料和湿帘填料，并在网状填料和湿帘填料之间形成水雾区。

6.根据权利要求5所述的空气降温装置，其特征在于，所述网状填料外敷一层防太阳辐射网或网的表面具有防太阳辐射功效。

7.根据权利要求5所述的空气降温装置，其特征在于，所述构成湿帘填料的所述的无机填料是玻璃纤维；所述的有机填料是植物纤维；所述的金属填料是铝片或不锈钢片；所述的木丝填料是白杨树纤维。

8.根据权利要求5的空气降温装置，其特征在于，在所述湿帘填料后再加一级雾化喷头。

9.根据权利要求5的空气降温装置，其特征在于，所述位于网状填料和湿帘填料之间的雾化喷头对着网状填料的背面；所述湿帘填料的沁润采用布水器和水盘结构，所述雾化喷头和布水器的水源和水压由自来水和水泵提供。

Images