CN102353108B - 基于分体式热管的蒸发冷却冷水机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开的基于分体式热管的蒸发冷却冷水机组，由空气冷却器、分体式热管、直接蒸发冷却器以及之间连接的管网复合而成，包括机组壳体内设置的直接蒸发冷却器，直接蒸发冷却器的两侧、对称设置有结构相同的冷却装置，该冷却装置的结构为：包括一分体式热管，分体式热管的两端分别为热管蒸发端和热管冷凝端，热管冷凝端设置在相应侧的排风机和挡水板之间，热管蒸发端的上部分别设置有空气冷却器和过滤器。本发明的冷水机组，减少了热湿交换的不可逆损失，提高了热湿交换效率与干空气能的利用率。

Description

基于分体式热管的蒸发冷却冷水机组

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，具体涉及一种由分体式热管、空气冷却器和直接蒸发冷却器组成的蒸发冷却冷水机组。

背景技术

目前蒸发冷却高温冷水机组的结构形式多是将管式间接蒸发冷却器或空气冷却器与直接蒸发冷却器复合而成。而管式间接蒸发冷却器与直接蒸发冷却器的效率随着室外气象条件变化，影响制取高温冷水的稳定性。再者喷淋水直接在填料段与空气进行热湿处理后，温度较低的排风直接排到大气当中，没有得到合理利用。单独采用直接蒸发冷却技术制备冷水，制取的高温冷媒水一般高于室外空气的湿球温度，不能满足显热末端的要求，而且热湿交换效率低，不可逆损失较大，对干空气能没有充分利用，也没有很好的利用自身制备的冷量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分体式热管的蒸发冷却冷水机组，采用分体式热管对经空气冷却器一次预冷的空气进行二次预冷，使进入直接蒸发冷却器的空气温度降低后再与喷淋水进行热湿交换；采用分体式热管对蒸发式冷水机组排风冷量进行回收，对热管冷凝端进行散热；该冷水机组进一步提高了能量的利用率，制取的高温冷媒水温度介于室外空气湿球与露点之间。

本发明所采用的技术方案是，基于分体式热管的蒸发冷却冷水机组，由空气冷却器、分体式热管、直接蒸发冷却器以及之间连接的管网复合而成，包括机组壳体内设置的直接蒸发冷却器，该直接蒸发冷却器由填料、填料下部的水箱、填料上部的布水器和挡水板组成，布水器由左右两段组成，挡水板上部并排布置有两个排风机，与两个排风机相对应的机组壳体壁上分别开有两个排风口，直接蒸发冷却器的两侧、对称设置有结构相同的冷却装置，该冷却装置的结构为：包括一分体式热管，分体式热管的两端分别为热管蒸发端和热管冷凝端，热管冷凝端设置在相应侧的排风机和挡水板之间，热管蒸发端的上部分别设置有空气冷却器和过滤器，与过滤器对应的机组壳体壁上分别设置有进风口。

本发明的特点还在于，

其中的管网连接为：水箱通过管道与机组外的显热末端连接，显热末端通过管道分别与两侧冷却装置中空气冷却器的进水口连接，两侧空气冷却器的出水口分别与各自侧的布水器相连接。

水箱与显热末端连接的管道上设置有水泵。

其中的管网连接为：水箱的连接管道分为两支路，一支路与机组外的显热末端连接，另一支路分别与两侧冷却装置中空气冷却器的进水口连接，两侧空气冷却器出水口的连接管道与各自侧显热末端引出的管道相汇通后，分别再与各自侧的布水器相连接。

水箱与显热末端连接的管道上设置有水泵。

本发明的有益效果是：

1)室外空气先经空气冷却器进行一次预冷再经分体式热管二次预冷，相对于其它间接蒸发冷却器提高了对空气的预冷程度。空气冷却器中通的水为经过显热末端利用后的水，实现冷量回收，充分利用了冷水机组自身制取的冷量。

2)采用分体式热管，灵活布置热管的蒸发端与冷凝端，装置的受热段和放热段可视现场情况而分开布置，可实现远距离传热，这就给工艺设计带来了较大的灵活性，也给装置的大型化、热能的综合利用以及热能利用系统的优化创造了良好的条件。工作介质的循环是依靠冷凝液的位差和密度差的作用，不需要外加动力，无机械运行部件，增加了设备的可靠性，也极大地减少了运营费用。

3)该冷水机组结构紧凑巧妙的利用了热管的换热特性与冷水机组进排风的位置设置使得对室外空气进行预冷的同时利用排风对冷凝端进行散热；

4)采用了一种新的空气与水热交换循环回路，通过合理的风路与水路设计，对室外空气进行两次预冷；使冷水机组制备的高温冷媒水更加接近室外空气的露点温度；机组产生的冷水通过水泵送往空调用户显热末端，显热末端中的冷水吸收完热量温度上升后相对于室外空气干球温度还较低，因此利用剩余的冷量通过空气冷却器对室外空气进行预冷，提高热湿交换效率及对干空气能的利用率。

附图说明

图1是本发明冷水机组一种实施例的结构示意图；

图2是本发明冷水机组另一种实施例的结构示意图。

图中，1-1.热管蒸发端a，1-2.空气冷却器a，1-3.过滤器a，1-4.进风口a，1-5.分体式热管a，1-6.布水器a，1-7.热管冷凝端a，1-8.排风机a，1-9.排风口a；

2-1.热管蒸发端b，2-2.空气冷却器b，2-3.过滤器b，2-4.进风口b，2-5.分体式热管b，2-6.布水器b，2-7.热管冷凝端b，2-8.排风机b，2-9.排风口b；

10.显热末端，11.水箱，12.水泵，13.填料，14.直接蒸发冷却器，15.挡水板。

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。

本发明基于分体式热管的蒸发冷却冷水机组的结构，由空气冷却器、分体式热管和直接蒸发冷却器复合而成，并左右两侧结构以直接蒸发冷却器为中心完全对称。

图1所示为本发明提供的一种实施例，机组壳体内的直接蒸发冷却器14由填料13、填料13下部的水箱11、填料13上部的布水器和挡水板15组成，布水器分为左右两段布水器a1-6和布水器b2-6，挡水板15上部并排布置两个排风机：排风机a1-8、排风机b2-8，与两个排风机相对应的机组壳体壁上分别开有两个排风口：排风口a1-9、排风口b2-9。直接蒸发冷却器14的两侧、对称设置结构相同的冷却装置。如图1所示，左侧的冷却装置结构为：包括一分体式热管a1-5，分体式热管a1-5的两端分别为热管蒸发端a1-1和热管冷凝端a1-7，热管冷凝端a1-7设置在相应侧的排风机a1-8和挡水板15之间，热管蒸发端a1-1的上部分别设置有空气冷却器a1-2和过滤器a1-3，与过滤器a1-3对应的机组壳体壁上设置进风口a1-4；右侧的冷却装置结构为：包括分体式热管b2-5，分体式热管b2-5的两端分别为热管蒸发端b2-1和热管冷凝端b2-7，热管冷凝端b2-7设置在相应侧的排风机b2-8和挡水板15之间，热管蒸发端b2-1的上部分别设置有空气冷却器b2-2和过滤器b2-3，与过滤器b2-3对应的机组壳体壁上设置进风口b2-4。

管网连接为：水箱11通过管道与机组外的显热末端10连接，水箱11与显热末端10连接的管道上设置水泵12。显热末端10通过管道分别与空气冷却器a1-2、空气冷却器b2-2的进水口连接，两个空气冷却器a1-2、空气冷却器b2-2的出水口分别与布水器a1-6、布水器b2-6相连接。

图2所示的本发明的第二种实施例，管网连接方式与图1所示结构不同，其他结构相同。管网连接方式为：水箱11的连接管道分为两支路，一支路与机组外的显热末端10连接，水箱11与显热末端10连接的管道上设置水泵12；另一支路分别与空气冷却器a1-2、空气冷却器b2-2的进水口连接，两个空气冷却器a1-2、空气冷却器b2-2的出水口的连接管道与各自侧显热末端10引出的管道相汇通后，分别再与布水器a1-6、布水器b2-6相连接。

本发明中，分体式热管a1-5与分体式热管b2-5的设置使热管蒸发端a1-1与热管蒸发端b2-1分别位于空气冷却器a1-2、空气冷却器b2-2的下方，对室外空气进行二次预冷后(一次预冷在空气冷却器)，再通往直接蒸发冷却器14进行热湿交换；设置热管冷凝端a1-7与热管冷凝端b2-7位于直接蒸发冷却器14之上排风口a1-9与排风口b2-9之下，充分利用机组自身产生的较低温度的排风进行散热。

水箱11内的高温冷媒水通过管道输送到显热末端10承担室内显热负荷，然后通过管道输送到空气冷却器a1-2、b2-2对室外空气进行一次预冷，对空气进行预冷升温后的水回到布水器a1-6、布水器b2-6进行循环喷淋。

本发明蒸发冷却冷水机组的工作过程：

1、夏季运行时水系统的流程：

高温冷水机组制取的高温冷水由水箱11通过管道输送到显热末端10，然后经由显热末端10的回水通过管道连接到空气冷却器a1-2、b2-2进水口，对室外空气进行一级预冷，预冷升温后再输送到布水器a1-6、布水器b2-6进行喷淋，喷淋水在填料13与经过二级预冷的室外空气进行热湿交换，被冷却后回到水箱11；重复循环。该实施案例中水路循环在末端与空气冷却器中串联运行。

2、夏季运行时室外空气在该机组的流程：

室外空气分两侧进入机组内部，一侧室外空气经由进风口a1-4进入过滤器a1-3；经过滤后被输送到空气冷却器a1-2进行一次预冷，预冷后的空气再经过热管蒸发端a1-1进行二次预冷，被二次预冷后的空气湿球温度相比于室外空气湿球温度更低，此时输送到直接蒸发冷却器14的填料13处与喷淋水进行热湿交换冷却喷淋水，制备的冷水温度将更加接近室外空气的露点温度。绝热加湿后的空气输送到热管冷凝端a1-7带走热管冷凝端a1-7的热量后由排风机a1-8排至室外；另一侧室外空气经由进风口b2-4进入过滤器b2-3；经过过滤后被输送到空气冷却器b2-2进行一次预冷，预冷后的空气再经过热管蒸发端a2-1进行二次预冷，被二次预冷后的空气湿球温度相比于室外空气湿球温度更低，此时输送到直接蒸发冷却器14的填料13处与喷淋水进行热湿交换冷却喷淋水，制备的冷水温度将更加接近室外空气的露点温度。绝热加湿后的空气输送到热管冷凝端a2-7带走热管冷凝端a2-7的热量后由排风机b2-8排至室外；

如图2所示的实施例2，冷水机组制备的高温冷媒水按比例一部分通往空气冷却器对室外空气进行一级预冷，另一部分通往显热末端去除室内显热负荷；之后空气冷却器的回水与显热末端回水混合后通往直接蒸发冷却器的布水器进行循环喷淋。由于冷水机组制备的高温冷媒水部分直接通往空气冷却器预冷室外空气，该水温相对于末端回水温度更低进一步提升了对室外空气的预冷程度，使制取的高温冷水逼近室外空气的露点温度。该实施方案中水路循环在末端与空气冷却器中并联运行。

本发明的结构，在直接蒸发冷却器的左右方向对称设置分体式热管，空气冷却器，设置分体式热管的位置使其蒸发端正对直接蒸发冷却器的新风进风口，对室外空气进行二次预冷(一次预冷在空气冷却器)提高其预冷程度；分体式热管的冷凝端设置在直接蒸发冷却器的上方正对直接蒸发冷却器的排风口，充分利用经过热湿交换后温度较低的排风对热管冷凝端进行散热；该设置使蒸发冷却式冷水机组的结构进一步优化，进一步提高对室外空气的预冷程度提高喷淋水与湿空气的换热效率，并充分利用自身制取的冷量对冷凝端进行散热。空气冷却器中通的高温冷媒水来自冷水机组自身制取的高温冷水或经过显热末端利用后的水对空气进行一次预冷，实现冷量回收，提升对冷量的有效利用。

Claims (5)

1.基于分体式热管的蒸发冷却冷水机组，其特征在于，由空气冷却器、分体式热管、直接蒸发冷却器以及之间连接的管网复合而成，包括机组壳体内设置的直接蒸发冷却器(14)，该直接蒸发冷却器(14)由填料(13)、填料(13)下部的水箱(11)、填料(13)上部的布水器和挡水板(15)组成，所述的布水器由左右两段组成，挡水板(15)上部并排布置有两个排风机，与两个排风机相对应的机组壳体壁上分别开有两个排风口，所述直接蒸发冷却器(14)的两侧、对称设置有结构相同的冷却装置，该冷却装置的结构为：包括一分体式热管，分体式热管的两端分别为热管蒸发端和热管冷凝端，热管冷凝端设置在相应侧的排风机和挡水板(15)之间，热管蒸发端的上部分别设置有空气冷却器和过滤器，与过滤器对应的机组壳体壁上分别设置有进风口。

2.按照权利要求1所述的蒸发冷却冷水机组，其特征在于，所述的管网连接为：水箱(11)通过管道与机组外的显热末端(10)连接，显热末端(10)通过管道分别与两侧冷却装置中空气冷却器的进水口连接，两侧空气冷却器的出水口分别与各自侧的布水器相连接。

3.按照权利要求2所述的蒸发冷却冷水机组，其特征在于，所述的水箱(11)与显热末端连接的管道上设置有水泵(12)。

4.按照权利要求1所述的蒸发冷却冷水机组，其特征在于，所述的管网连接为：水箱(11)的连接管道分为两支路，一支路与机组外的显热末端连接，另一支路分别与两侧冷却装置中空气冷却器的进水口连接，两侧空气冷却器出水口的连接管道与各自侧显热末端引出的管道相汇通后，分别再与各自侧的布水器相连接。

5.按照权利要求4所述的蒸发冷却冷水机组，其特征在于，所述的水箱(11)与显热末端连接的管道上设置有水泵(12)。

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