CN102563983B - 空调蒸发式冷凝系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空调蒸发式冷凝系统及基于所述空调蒸发式冷凝系统的冷凝方法，所述空调蒸发式冷凝系统包括设有入风口和出风口的机壳、设于机壳内的冷凝器及用于冷却流动于冷凝器内的制冷剂的冷却液循环装置。冷却液循环装置包括套在冷凝器外部的换热器、设于机壳内用于汇集及存储冷却液并为换热器供应冷却液的容器、填充于入风口内的透气填料、与换热器出口端连接以向透气填料顶面喷淋冷却液的喷头组件及促使冷却液从容器流出并依次流经换热器和喷头组件的循环泵。本发明将换热器输出的冷却液喷淋于透气填料上形成湿帘，外界流经透气填料的空气对冷却液进行冷却，使冷却液始终保持较低温度，系统能耗低，能效比高。而且外排热风温度较低，更环保。

Description

空调蒸发式冷凝系统及方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调蒸发式冷凝系统及方法。

背景技术

空调系统需要用冷凝器对空调的制冷剂进行冷凝处理以便循环使用制冷剂。早期的冷凝方式是风冷式，即对冷凝器直接进行吹风，由高速流动的空气带走热量。在此方式中，向外界环境排放的热风温度较高，不利于环保；而且其冷却效率有限，用于大功率空调装置中，严重影响空调系统的效能。

此外，也有水冷式冷凝技术，其主要技术手段是用诸如水等常规冷却液流经冷凝器外壁，从而带走冷凝热量。然后，吸收了冷凝热量的冷却液经冷却塔降温后再循环使用。这种水冷式冷凝技术需要装设专门的冷却塔及其配套的冷却水泵及冷却塔风机等，不仅需占用很大空间，而且能耗较高。

目前，也有应用蒸发式冷凝技术，其将诸如水等常规冷却液喷淋于冷凝器表面而形成液膜，液体蒸发可吸收大量热量，从而提高冷却效率。但是，冷却液通常需循环使用，系统运行时，冷却液温度会逐渐升高而导致冷却效率下降。

中国实用新型200520053711.1号提供一种板片式换热器，包括板式换热管片、外部流体通道，外部流体通道位于板式换热管片外部，所述外部流体通道设置有填料。这种板片式换热器工作时，喷淋于板式换热管片上并流淌下来的冷却液由于吸收了板式换热管片内高温制冷剂的热量而具有较高的温度，但喷淋于外部流体通道的填料上并流淌下来的冷却液则由于经过空气的冷却而温度较低，两部分的冷却液混合后可在一定程度上降低冷却液的整体温度，以使冷却液对板式换热管片内的空调制冷剂始终保持一定的冷却效率，使换热器的作用保持稳定。然而，这种板式换热器的热交换效率仍有所不足，空调能效比仍有提升空间，而且排放的热风温度仍然较高，严重影响外部环境。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种空调蒸发式冷凝系统，以提升冷凝器的冷凝效率，降低水冷空调系统的总消耗功率。

本发明实施例另一个所要解决的技术问题在于，提供一种空调蒸发式冷凝方法，以提升冷凝器的冷凝效率，降低水冷空调系统的总消耗功率。

为解决上述技术问题，本发明首先提供如下技术方案：一种空调蒸发式冷凝系统，包括设有入风口和出风口的机壳、设于机壳内的冷凝器以及用于冷却流动于冷凝器内的制冷剂的冷却液循环装置。所述冷却液循环装置包括套在冷凝器外部以供流经的冷却液吸收冷凝器中制冷剂热量的换热器、设于机壳内用于汇集及存储冷却液并通过管路为换热器供应冷却液的容器、填充于入风口内的透气填料、通过管路与换热器出口端连接以向透气填料顶面喷淋冷却液的喷头组件以及促使冷却液从容器流出并沿相应管路依次流经换热器和喷头组件的循环泵。

进一步地，所述透气填料为无机材料制成的蜂窝板状透气填料。

进一步地，所述循环泵设于连接换热器与喷头组件的管路中。

进一步地，所述冷却液循环装置还包括有向容器内补充冷却液的补液管以及用于控制所述补液管启闭的补液控制阀。

进一步地，所述控制阀为浮球阀或电磁阀或电动阀或手动阀。

进一步地，所述冷却液循环装置还包括将容器内的冷却液排放出去的外排管及控制外排管启闭的外排控制阀，所述外排控制阀为电磁阀或电动阀或手动阀。

进一步地，所述机壳呈长方体状，机壳四个侧面均设有入风口，而所述出风口设于机壳顶面。

进一步地，所述出风口内设有风机。

进一步地，所述冷却液为水。

另一方面，本发明还提供一种基于以上任一项所述的空调蒸发式冷凝系统的空调蒸发式冷凝方法，包括如下步骤：

将空调运行时产生的高温制冷剂输入冷凝器；

由在冷却液循环装置中循环流动的冷却液对冷凝器进行冷却，促使冷凝器内的高温制冷剂降温液化以供循环使用；

将吸收了冷凝器中制冷剂热量的冷却液喷淋于入风口的透气填料顶部，使冷却液顺着透气填料流淌形成冷却液湿帘；

促使外界空气流经透气填料吸收冷却液的热量，然后再从出风口排出，而冷却液自透气填料流淌下来后汇集于容器内以供循环使用。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：本发明直接将吸收了冷凝器中制冷剂热量而升温的冷却液喷淋于入风口处的透气填料上形成冷却液湿帘，外界流经透气填料的空气对冷却液进行冷却，从而使再次汇集以备循环使用的冷却液始终保持较低温度，由于冷凝温度的降低可以降低制冷系统的冷凝压力和压缩机的排气压力，使压缩机达到更高的能效比，最大程度地减少压缩机的输入功率，使得本冷凝系统的能耗大大低于传统的同类系统。而且外排的热风温度较低，更加环保。

附图说明

图1是本发明空调蒸发式冷凝系统的立体图。

图2是本发明空调蒸发式冷凝系统的系统结构原理示意图。

图3是本发明空调蒸发式冷凝系统的结构透气填料填充示意图。

具体实施方式

请参考图1~图3所示的本发明的一个实施例，本发明提供一种空调蒸发式冷凝系统，包括设有机壳1、设于机壳1内的冷凝器2以及用于冷却流动于冷凝器2内的制冷剂的冷却液循环装置（图未标示）。

所述机壳1整体通常为长方体状，机壳1的四个侧面均设有入风口10，入风口10的外端口通常设有栅网以起保护作用；而机壳1的顶面设有出风口12，所述出风口12内设有风机14以促使外界的空气从入风口10进入机壳内再从出风口12排出。

所述冷凝器2是用于供空调的制冷剂进行热交换实现冷凝。

所述冷却液循环装置包括套在冷凝器2外部以供流经的冷却液吸收冷凝器2中制冷剂热量的换热器30、设于机壳1内用于汇集及存储冷却液并通过管路31为换热器30供应冷却液的容器32、填充于机壳1的入风口10内的透气填料33、通过管路34与换热器30出口端连接以向透气填料33顶面喷淋冷却液的喷头组件35以及促使冷却液从容器32流出并沿相应管路31、34依次流经换热器30和喷头组件35的循环泵36。所述透气填料33优选为无机材料制成的蜂窝板状透气填料。如图2所示，所述喷头组件35优选为开设有多个喷孔的喷淋管。所述循环泵36设于连接换热器30与喷头组件35的管路34中。所述冷却液循环装置3中循环使用的冷却液优选为水。

所述冷却液循环装置3还可进一步包括向容器32内补充冷却液的补液管37、用于控制所述补液管37启闭的补液控制阀370、用于将容器32内的冷却液排放出去的外排管38及控制所述外排管38启闭的外排控制阀380。所述补液控制阀370以及外排控制阀380均可选用浮球阀或电磁阀或电动阀或手动阀等常见的阀门组件，补液控制阀37优选采用浮球阀。

另一方面，本发明还提供一种基于上述空调蒸发式冷凝系统的空调蒸发式冷凝方法，包括如下步骤：

将空调运行时产生的高温制冷剂输入冷凝器2；

由在冷却液循环装置3中循环流动的冷却液对冷凝器2进行冷却，促使冷凝器2内的高温制冷剂降温液化以供循环使用；

将吸收了冷凝器2中制冷剂热量的冷却液喷淋于入风口10的透气填料33顶部，使冷却液顺着透气填料33流淌形成冷却液湿帘；

促使外界空气流经透气填料33吸收冷却液的热量，然后再从出风口12排出，而冷却液自透气填料流淌下来后汇集于容器32内以供循环使用。

本发明将冷却液均匀分布在透气填料表面，形成数百倍面积的液体薄膜的湿帘，风机驱动空气流掠过湿帘促使液体薄膜蒸发，从而可迅速降低冷却液温度。经测试，从换热器输出的冷却液温度约为45℃，而该冷却液流经透气填料33经蒸发冷却后，汇集于容器2中的冷却液的温度可降低至环境湿球温度，例如在室外干球温度为35℃、环境湿度为50%的情况下，湿球温度为25℃。

冷凝温度的降低可以降低制冷系统的冷凝压力和压缩机的排气压力，使压缩机达到更高的能效比，最大程度地减少压缩机的输入功率。根据压缩机压焓图可知，冷凝温度每降低1℃，压缩机能效比可提高2.3%左右，采用传统冷凝系统的空调的冷凝温度为54.4℃，而使用了本发明冷凝系统的空调产品，在最严酷的情况下，也能将冷凝温度降至35℃，由此，压缩机能效比提高了48%以上，系统能效比提高了35%以上。在输出同等冷量的前提下，本发明冷凝系统所需的风机风量约为传统风冷式冷凝系统的1/4，而所需的循环冷却液量仅为传统水冷式冷凝系统的1/2，单位KW冷量的能耗仅为0.014KW。

采用本发明冷凝系统进行的检测试验中，在2300千克/平方米·小时的喷淋密度下，进风速度为1.5米/秒时，在标准工况下（环境干球温度：27℃，湿球温度：19.5℃），冷却液流经80cm×60cm×10cm的透气填料33后，温度可由45℃下降至30℃以内。

本发明使得空调制冷剂的热交换效率达到最高，而且与传统水冷中央空调相比，无需设置冷却塔和冷却水泵，结构更为紧凑，可大大减少了设备外形尺寸，提高设备空间使用率，而且蒸发式冷凝方式可将制冷剂温度降到接近环境湿球温度。

Claims (9)

1.一种空调蒸发式冷凝系统，包括设有入风口和出风口的机壳、设于机壳内的冷凝器以及用于冷却流动于冷凝器内的制冷剂的冷却液循环装置，其特征在于，所述冷却液循环装置包括套在冷凝器外部以供流经的冷却液吸收冷凝器中制冷剂热量的换热器、设于机壳内用于汇集及存储冷却液并通过管路为换热器供应冷却液的容器、填充于入风口内的透气填料、通过管路与换热器出口端连接以向透气填料顶面喷淋冷却液的喷头组件以及促使冷却液从容器流出并沿相应管路依次流经换热器和喷头组件的循环泵，喷头组件喷淋于透气填料顶面的冷却液流经透气填料后汇集于容器内，所述透气填料为无机材料制成的蜂窝板状透气填料。

2.如权利要求1所述的空调蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述循环泵设于连接换热器与喷头组件的管路中。

3.如权利要求1或2所述的空调蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述冷却液循环装置还包括有向容器内补充冷却液的补液管以及用于控制所述补液管启闭的补液控制阀。

4.如权利要求3所述的空调蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述控制阀为浮球阀或电磁阀或电动阀或手动阀。

5.如权利要求1所述的空调蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述冷却液循环装置还包括将容器内的冷却液排放出去的外排管及控制外排管启闭的外排控制阀，所述外排控制阀为电磁阀或电动阀或手动阀。

6.如权利要求1所述的空调蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述机壳呈长方体状，机壳四个侧面均设有入风口，而所述出风口设于机壳顶面。

7.如权利要求1或6所述的空调蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述出风口内设有风机。

8.如权利要求1所述的空调蒸发式冷凝系统，其特征在于，所述冷却液为水。

9.一种基于如权利要求1~8中任一项所述的空调蒸发式冷凝系统的空调蒸发式冷凝方法，其特征在于，包括如下步骤：

将空调运行时产生的高温制冷剂输入冷凝器；

由在冷却液循环装置中循环流动的冷却液对冷凝器进行冷却，促使冷凝器内的高温制冷剂降温液化以供循环使用；

将吸收了冷凝器中制冷剂热量的冷却液喷淋于入风口的透气填料顶部，使冷却液顺着透气填料流淌形成冷却液湿帘；

促使外界空气流经透气填料吸收冷却液的热量，然后再从出风口排出，而冷却液自透气填料流淌下来后汇集于容器内以供循环使用。

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