CN101737888A - 一种蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组 - Google Patents

Abstract

一种蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组，包括相连接的蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组，蒸发冷却冷水机组包括相并联的两级空气冷却器和相并联的两级直接蒸发冷却器，以及进风口a、排风机和排风口a，风冷式冷水机组包括构成闭合回路的蒸发器、压缩机和冷凝器。本发明复合冷水机组由空气冷却器、直接蒸发冷却器双并联风、水过滤的蒸发冷却冷水机组与风冷式冷水机组串、并联组成，利用运行成本较低的蒸发冷却技术对水温进行大幅度的粗调节，利用运行成本的较高的机械制冷小范围的微调节水温。达到了水温温降幅度要求，控制了水温精度要求，具有较高的节能潜力和大幅度提高冷水机组的性能系数的特点。

Description

一种蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，具体涉及一种由蒸发式高温冷水机组和机械制冷冷水机组组成的复合冷水机组。

背景技术

蒸发冷却空调技术是利用干燥空气自然湿能可再生能源，借助于环境空气中的干球温度与露点温度差，通过水与空气之间的热湿交换来获取冷风和冷水的一种环保高效且经济的冷却方式。

采用蒸发冷却空调技术制取高温冷水具有显著的节能效果，然而，蒸发冷却空调毕竟受室外气候条件的影响和限制，所制取的高温冷水的温度很难稳定和达到规定的要求。因此，目前的蒸发冷却冷水机组多使用在干燥地区，在中湿度或高湿度地区的使用受到限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组，使制取的高温或低温冷水温度稳定和得到保证，并具有明显的节能效果。

本发明所采用的技术方案是，一种蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组，包括相连接的蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组，

蒸发冷却冷水机组，包括相并联的第一级空气冷却器和第二级空气冷却器，以及相并联的第一级直接蒸发冷却器和第二级直接蒸发冷却器，还包括机组上方设置的进风口a、排风机和排风口a，第一级直接蒸发冷却器包括从上到下依次设置的喷嘴a、填料a和集水器a，集水器a中设置有水过滤器a，水过滤器a通过循环水泵a和管道依次与第二级空气冷却器和喷嘴a相连接，第二级直接蒸发冷却器包括从上到下依次设置的喷嘴b、填料b和集水器b，集水器b中设置有水过滤器b，水过滤器b通过循环水泵b和管道依次与第一级空气冷却器和喷嘴b相连接；

风冷式冷水机组，包括构成闭合回路的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机。

本发明的特点还在于，

进风口a处设置有风过滤器。

风过滤器采用袋式过滤器，包括吸尘器、套在吸尘器上的布袋和集尘器组成。

水过滤器a采用主动式过滤方式，包括回转式转笼及回转式转笼表面设置的过滤网，还包括与回转式转笼相接触的反冲管和刺毛辊，回转式转笼的一侧、与反冲管和刺毛辊相邻近处设置有集污槽。

水过滤器b采用主动式过滤方式，包括回转式转笼及回转式转笼表面设置的过滤网，还包括与回转式转笼相接触的反冲管和刺毛辊，回转式转笼的一侧、与反冲管和刺毛辊相邻近处设置有集污槽。

蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组布置于一个机组壳体内，冷凝器设置于排风机进风方向的前部，蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道相连通后通入用户，该出水管道上设置有阀门a和阀门b，从用户进入的回水管道进入蒸发冷却冷水机组，进入蒸发冷却冷水机组的回水管道上设置有阀门d，进入风冷式冷水机组的回水管道与阀门a和阀门b之间的管道相连通，进入风冷式冷水机组的回水管道上设置有阀门c，进入风冷式冷水机组的回水管道还通过阀门e与进入蒸发冷却冷水机组的回水管道相连通。

蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组分别独立设置，蒸发冷却冷水机组的排风口通过管道与风冷式冷水机组的进风口相连通，蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道相连通后通入用户，该出水管道上设置有阀门a和阀门b，从用户进入的回水管道进入蒸发冷却冷水机组，进入蒸发冷却冷水机组的回水管道上设置有阀门d，进入风冷式冷水机组的回水管道与阀门a和阀门b之间的管道相连通，进入风冷式冷水机组的回水管道上设置有阀门c，进入风冷式冷水机组的回水管道还通过阀门e与进入蒸发冷却冷水机组的回水管道相连通。

蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组分别独立设置，蒸发冷却冷水机组的排风口通过管道与风冷式冷水机组的进风口相连通，蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道分别与集水器相连通，蒸发冷却冷水机组和冷水机组的回水管道分别与分水器相连通。

本发明的复合冷水机组，将蒸发冷却高温冷水机组与机械制冷冷水机组组合，水系统采用串联或并联的连接方式，亦可实现二者单独使用的功能。采用蒸发冷却高温冷水机组利用室外空气和循环水进行热湿交换制取高温冷水，对水温进行粗调节；采用机械制冷冷水机组制取低温冷水，对水温进行微调节。既发挥了蒸发冷却冷水机组的节能优势，又确保了冷水机组水温度的温降幅度。使制取的高温或低温冷水温度稳定和得到保证，提高了蒸发冷却冷水机组的温降幅度，并具有更明显的节能效果，是一项节能、经济、环保、性能系数高的冷水制取技术。使蒸发冷却冷水机组不但可在干燥地区使用，而且可广泛应用于中湿度或高湿度地区，并在对现有空调系统中冷水机组的节能改造中，具有广阔的应用领域和巨大的节能潜力。

本发明的蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组具有如下特点：

1)采用两级并联空气冷却器和两级并联直接蒸发冷却器双并联风过滤、水过滤的蒸发冷却冷水机组。采用空气冷却器和直接蒸发冷却器双并联的方式制取水温介于湿球温度和露点温度之间的高温冷水，并采用风、水同时过滤的过滤装置，发挥了蒸发冷却冷水机组的节能潜力，确保了水温温降，并保证了水质要求。

2)采用风冷式冷水机组，将蒸发冷却冷水机组的排风送入到风冷式冷水机组中，采用蒸发冷却冷水机组排风较低的温度带走风冷式冷水机组冷凝器的热量，充分利用了蒸发冷却冷水机组温度较低的排风，提高了风冷式冷水机组的效率。

3)设置了灵活的水系统，可实现蒸发冷却冷水机组与机械制冷冷水机组的串联、并联，亦可实现蒸发冷却冷水机组或机械制冷冷水机组单独使用。能满足不同情况的需求，充分发挥蒸发冷却冷水机组的节能潜力和实现了机械制冷作为辅助制冷的手段或蒸发冷却作为辅助制冷的手段。可实现对现有空调系统冷水机组的节能改造，是一项容易实现、节能潜力大、具有市场前景的节能改造技术。

4)设置的蒸发冷却冷水机组与机械制冷冷水机组的串联、并联的水系统方式可实现对水温的粗调节和微调节。由于蒸发冷却冷水机组能制取水温介于露点温度和湿球温度之间的高温冷水，采用蒸发冷却冷水机组较低的运行成本对水温进行大幅度的粗调节，而采用运行成本相对较高的机械制冷冷水机组对水温进行小幅度的微调节。达到了水温温降幅度要求，控制了水温精度要求，具有较高的节能潜力和大幅度提高冷水机组的性能系数的特点。

附图说明

图1是本发明复合冷水机组第一种实施例的结构示意图；

图2是本发明复合冷水机组第二种实施例的结构示意图；

图3是本发明复合冷水机组第三种实施例的结构示意图；

图4是本发明复合冷水机组中风过滤器的结构示意图；

图5是本发明复合冷水机组中水过滤器的结构示意图。

图中，1进风口a，2风过滤器，3第一级空气冷却器，4循环水泵a，5水过滤器a，6填料a，7集水器a，8喷嘴a，9冷凝器，10压缩机，11排风机，12膨胀阀，13蒸发器，14阀门a，15阀门b，16阀门c，17阀门d，18阀门e，19排风口a，20进风口b，21排风口b，22集水器，23分水器，24喷嘴b，25第二级空气冷却器，26填料b，27第一级直接蒸发冷却器，28第二级直接蒸发冷却器，29水过滤器b，30集水器b，31循环水泵b，32吸尘器，33布袋，34集尘器，35回转式转笼，36过滤网，37刺毛辊，38反冲管，39集污槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的复合冷水机组以空气冷却器、直接蒸发冷却器双并联风过滤、水过滤的蒸发冷却高温冷水机组和风冷式冷水机组或其它冷水机组的冷却技术为核心。采用两级并联式空气冷却器对空气进行等湿冷却，采用两级并联式直接蒸发冷却器利用空气和水进行热湿交换通过空气带走热量，制取水温介于湿球温度和干球温度的高温冷水；利用蒸发冷却冷水机组排风的风冷式冷水机组或其它机械制冷冷水机组与蒸发冷却冷水机组串并联制取7-12℃的低温冷水。机组将风过滤器、两级并联式空气冷却器、两级并联式直接蒸发冷却器、水过滤器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、压缩机、排风机以及串并联水系统设置成蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组。

图1是本发明提供的将蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组布置于一个机组壳体内的实施例。

蒸发冷却冷水机组，包括相并联的第一级空气冷却器3和第二级空气冷却器25，以及相并联的第一级直接蒸发冷却器27和第二级直接蒸发冷却器28，在机组壳体上方的进风处设置进风口a1、风过滤器2，在机组壳体上方的出风口处设置排风机11和排风口a19。第一级直接蒸发冷却器27包括从上到下依次设置的喷嘴a8、填料a6和集水器a7，集水器a7中设置水过滤器a5，水过滤器a5通过循环水泵a4和管道依次与第二级空气冷却器25和喷嘴a8相连接，第二级直接蒸发冷却器28包括从上到下依次设置的喷嘴b24、填料b26和集水器b30，集水器b30中设置水过滤器b29，水过滤器b29通过循环水泵b31和管道依次与第一级空气冷却器3和喷嘴b24相连接；风冷式冷水机组包括构成闭合回路的冷凝器9、膨胀阀12、蒸发器13和压缩机10。冷凝器9设置于排风机11进风方向的前部，蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道相连通后通入用户，该出水管道上设置有阀门a14和阀门b15，从用户进入的回水管道进入蒸发冷却冷水机组，进入蒸发冷却冷水机组的回水管道上设置有阀门d17，进入风冷式冷水机组的回水管道与阀门a14和阀门b15之间的管道相连通，进入风冷式冷水机组的回水管道上设置有阀门c16，进入风冷式冷水机组的回水管道还通过阀门e18与进入蒸发冷却冷水机组的回水管道相连通。

风过滤器2采用袋式过滤器，其结构如图4所示，包括吸尘器32、套在吸尘器32上的布袋33和集尘器34组成。空气穿过袋式过滤器，得到过滤，空气中的灰尘停留在袋式过滤器的外表面上，通过吸嘴将灰尘吸到集尘袋中，定期清理。该风过滤除尘装置主动取收进入机组空气中的灰尘，并将吸收的灰尘集中在集尘器34中，有效地吸收了空气的灰尘，解决了西北等地区风沙大空气质量差的问题，确保了采用直接蒸发冷却开式水系统的效率和水质。集尘器34可定期清除灰尘，便于运行维护和检修。

水过滤器a5和水过滤器b29采用主动式过滤方式，其结构如图5所示，包括回转式转笼35及回转式转笼35表面设置的过滤网36，还包括与回转式转笼35相接触的反冲管38和刺毛辊37，回转式转笼35的一侧、与反冲管38和刺毛辊37相邻近处设置有集污槽39。通过旋转，污水穿过回转式转笼35得到过滤，污垢停留在转笼表面的过滤网36上，通过反冲管38和刺毛辊37将过滤网36上的污垢冲洗到集污槽39中，及时排走。

该复合冷水机组实施例结构的工作过程：

室外空气由进风口a1进入风过滤器2进行风系统过滤，经第一级空气冷却器3和第二级空气冷却器25进行两次预冷处理，经第一级直接蒸发冷却器27和第二级直接蒸发冷却器28与水进行热湿交换处理，再经冷凝器9带走冷凝器中的热量，由排风机11经排风口a19排出。

两级空气冷却器分别利用用户端的回水和第一级直接蒸发冷却器的供水对空气进行预冷，空气处理的过程是等湿冷却，降低直接蒸发冷却器入口处的空气的湿球温度，两级空气冷却器的出水直接进入到直接蒸发冷却器进行喷淋。

由喷嘴、填料、集水器组成的直接蒸发冷却器利用空气与水进行热湿交换，通过空气带走热量。

冷凝器9、膨胀阀12、蒸发器13和压缩机10组成的机械制冷冷水机组利用蒸发冷却冷水机组的排风带走冷凝器的热量对蒸发冷却冷水机组的出水进行进一步的降温。

水系统运行实施方式：

1)蒸发冷却冷水组与机械制冷串联：开启阀门a14，关闭阀门b15，开启阀门c16，关闭阀门e18，开启阀门d17；

2)蒸发冷却冷水机组单独开启使用：关闭阀门c16，开启阀门a14，开启阀门b15，开启阀门d17，关闭阀门e18；

3)机械制冷冷水机组单独开启使用：开启阀门e18，关闭阀门b15，关闭阀门c16。

图2是本发明提供的将蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组分别独立设置的实施例。

蒸发冷却冷水机组的排风口通过管道与风冷式冷水机组的进风口相连通，蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组的结构如实施例1，蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组的管道连接也同实施例1相同。

该复合冷水机组实施例的工作过程：

室外空气由进风口a1进入到蒸发冷却冷水机组中与水进行热湿交换处理，经排风口a19排出，再经进风口b20进入到风冷式冷水机组中，带走冷凝器中的热量，由排风口b21排出。

水系统运行实施方式：

1)蒸发冷却冷水组与机械制冷串联：开启阀门a14，关闭阀门b15，开启阀门c16，关闭阀门e18，开启阀门d17；

2)蒸发冷却冷水机组单独开启使用：关闭阀门c16，开启阀门a14，开启阀门b15，开启阀门d17，关闭阀门e18；

3)机械制冷冷水机组单独开启使用：开启阀门e18，关闭阀门b15，关闭阀门c16。

图3是本发明提供的将蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组分别独立设置、并联连接的结构实施例。

蒸发冷却冷水机组的排风口通过管道与风冷式冷水机组的进风口相连通，蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组的结构如实施例1，蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组之间的连接方式为：蒸发冷却冷水机组的排风口通过管道与风冷式冷水机组的进风口相连通，蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道分别与集水器22相连通，蒸发冷却冷水机组和冷水机组的回水管道分别与分水器23相连通。

该复合冷水机组实施例的工作过程：

室外空气由进风口a1进入到蒸发冷却冷水机组中与水进行热湿交换处理，经排风口a19排出，再经进风口b20进入到风冷式冷水机组中，带走冷凝器中的热量，由排风口b21排出。

水系统运行实施方式：

蒸发冷却冷水组与机械制冷并联：开启蒸发冷却冷水机组，开启机械制冷冷水机组，并在集水器22中调节水温。

本发明将空气冷却器、直接蒸发冷却器双并联风、水过滤的蒸发冷却高温冷水机组与风冷式冷水机组或其它冷水机组串、并联成一种蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组，利用运行成本较低的蒸发冷却技术对水温进行大幅度的粗调节，利用运行成本的较高的机械制冷小范围的微调节水温。达到了水温温降幅度要求，控制了水温精度要求，具有较高的节能潜力和性能系数。

Claims (8)

1.一种蒸发冷却与机械制冷复合冷水机组，其特征在于，包括相连接的蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组，

所述的蒸发冷却冷水机组，包括相并联的第一级空气冷却器(3)和第二级空气冷却器(25)，以及相并联的第一级直接蒸发冷却器(27)和第二级直接蒸发冷却器(28)，还包括机组上方设置的进风口a(1)、排风机(11)和排风口a(19)，所述的第一级直接蒸发冷却器(27)包括从上到下依次设置的喷嘴a(8)、填料a(6)和集水器a(7)，集水器a(7)中设置有水过滤器a(5)，所述的水过滤器a(5)通过循环水泵a(4)和管道依次与第二级空气冷却器(25)和喷嘴a(8)相连接，所述的第二级直接蒸发冷却器(28)包括从上到下依次设置的喷嘴b(24)、填料b(26)和集水器b(30)，集水器b(30)中设置有水过滤器b(29)，所述的水过滤器b(29)通过循环水泵b(31)和管道依次与第一级空气冷却器(3)和喷嘴b(24)相连接；

所述的风冷式冷水机组，包括构成闭合回路的冷凝器(9)、膨胀阀(12)、蒸发器(13)和压缩机(10)。

2.按照权利要求1所述的复合冷水机组，其特征在于，所述的进风口a(1)处设置有风过滤器(2)。

3.按照权利要求2所述的复合冷水机组，其特征在于，所述的风过滤器(2)采用袋式过滤器，包括吸尘器(32)、套在吸尘器(32)上的布袋(33)和集尘器(34)组成。

4.按照权利要求1所述的复合冷水机组，其特征在于，所述的水过滤器a(5)采用主动式过滤方式，包括回转式转笼(35)及回转式转笼(35)表面设置的过滤网(36)，还包括与回转式转笼(35)相接触的反冲管(38)和刺毛辊(37)，回转式转笼(35)的一侧、与反冲管(38)和刺毛辊(37)相邻近处设置有集污槽(39)。

5.按照权利要求1所述的复合冷水机组，其特征在于，所述的水过滤器b(29)采用主动式过滤方式，包括回转式转笼(35)及回转式转笼(35)表面设置的过滤网(36)，还包括与回转式转笼(35)相接触的反冲管(38)和刺毛辊(37)，回转式转笼(35)的一侧、与反冲管(38)和刺毛辊(37)相邻近处设置有集污槽(39)。

6.按照权利要求1、2、4或5所述的复合冷水机组，其特征在于，所述的蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组布置于一个机组壳体内，冷凝器(9)设置于排风机(11)进风方向的前部，所述蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道相连通后通入用户，该出水管道上设置有阀门a(14)和阀门b(15)，从用户进入的回水管道进入蒸发冷却冷水机组，进入蒸发冷却冷水机组的回水管道上设置有阀门d(17)，进入风冷式冷水机组的回水管道与阀门a(14)和阀门b(15)之间的管道相连通，进入风冷式冷水机组的回水管道上设置有阀门c(16)，进入风冷式冷水机组的回水管道还通过阀门e(18)与进入蒸发冷却冷水机组的回水管道相连通。

7.按照权利要求1、2、4或5所述的复合冷水机组，其特征在于，所述的蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组分别独立设置，蒸发冷却冷水机组的排风口通过管道与风冷式冷水机组的进风口相连通，所述蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道相连通后通入用户，该出水管道上设置有阀门a(14)和阀门b(15)，从用户进入的回水管道进入蒸发冷却冷水机组，进入蒸发冷却冷水机组的回水管道上设置有阀门d(17)，进入风冷式冷水机组的回水管道与阀门a(14)和阀门b(15)之间的管道相连通，进入风冷式冷水机组的回水管道上设置有阀门c(16)，进入风冷式冷水机组的回水管道还通过阀门e(18)与进入蒸发冷却冷水机组的回水管道相连通。

8.按照权利要求1、2、4或5所述的复合冷水机组，其特征在于，所述的蒸发冷却冷水机组和风冷式冷水机组分别独立设置，蒸发冷却冷水机组的排风口通过管道与风冷式冷水机组的进风口相连通，所述蒸发冷却冷水机组和冷水机组的出水管道分别与集水器(22)相连通，所述蒸发冷却冷水机组和冷水机组的回水管道分别与分水器(23)相连通。

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