CN105157142A - 基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统 - Google Patents

基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开的基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统,由通过导线连接的光伏发电装置和蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组组成。本发明的复合式蒸发冷却空调系统集太阳能供电、蒸发冷却制冷、循环冷却水处理设备于一体,是一种高效、节能、环保的高度集成化的空调系统。

Description

基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统
技术领域
[0001] 本发明属于空调系统技术领域,具体涉及一种基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统。
背景技术
[0002] 蒸发冷却技术是一项集环保、节能及高效于一体的新型冷却技术,其应用遍布各个重要领域,如:发电厂、数据中心、地铁机房、纺织厂、温室大棚等。然而,现有的基于蒸发冷却的空调装置在实际运行过程中,其内部的水系统大多具有开式特性,这就导致其中的循环水容易产生结垢及菌藻丛生的现象,最终会腐蚀管路,影响蒸发冷却效果,所以需要定期对循环水进行处理,才能保证循环水的水质。
[0003]目前,对蒸发冷却空调装置中循环水进行处理的方法主要有化学加药法和电磁场处理法。虽然采用化学加药法处理循环水的效果比较明显,但是需要耗费一定量的化学药剂且处理后的水具有污染性,会对环境产生污染。电磁场处理法是近年来较为常用的方法,该方法的优点是能有效净化水质且不会造成环境污染,但是该方法存在的最大问题在于:需要消耗一定量的电能且设备的体积比较大。
[0004] 在现今能源供应严重不足的情况下,将自然界存在的可再生清洁能源一太阳能回收利用后进行发电,将产生的电能供给蒸发冷却空调机组运行,这样就能在更大程度上降低蒸发冷却空调机组的运行能耗,产生的电能同时也能供给循环水处理装置处理蒸发冷却空调机组内的循环水,不仅保证了循环水的水质,还延长了机组的使用寿命。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统,将光伏发电装置与蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组结合,不仅能够减少机组的运行能耗,而且实现了对空气的降温和循环水的有效处理。
[0006] 本发明所采用的技术方案是,基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统,由通过导线连接的光伏发电装置和蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组组成。
[0007] 本发明的特点还在于:
[0008] 光伏发电装置由通过导线连接的太阳能光伏电池板和控制储能柜组成。
[0009] 控制储能柜,包括有柜体,柜体内分成上、下两层,上层设置有光伏控制器,下层设置有蓄电池组,光伏控制器通过导线与蓄电池组连接;蓄电池组由多个蓄电池通过导线依次串联构成;光伏控制器还分别与太阳能光伏电池板、蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组连接。
[0010] 蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组,包括有机组壳体,机组壳体的外壁上分别设置有动力系统电源接口、电解水处理单元电源接口,动力系统电源接口与电解水处理单元电源接口分别通过导线与光伏控制器连接;机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口、送风口,机组壳体内按空气流动方向依次设置有过滤单元、间接蒸发冷却单元、直接蒸发冷却-循环水净化复合单元;间接蒸发冷却单元上方对应的机组壳体顶壁上设置有二次风口。
[0011] 二次风口设置有多个,且每个二次风口内均设置有二次风机。
[0012]间接蒸发冷却单元,包括有换热管组,换热管组的上方设置有布水管a,布水管a上均匀设置有多个面向换热管组喷淋的喷嘴;换热管组的下方设置有循环水箱,循环水箱通过供水管与布水管a连接。
[0013] 换热管组由多根水平设置的换热管组成;供水管上设置有循环水栗a。
[0014] 直接蒸发冷却-循环水净化复合单元,包括有填料,填料的上方设置有布水管b,布水管b上均匀设置有多个面向填料喷淋的喷头;填料下方设置有水箱,水箱内倾斜设置有滤水板,滤水板将水箱分隔成污泥沉淀槽和集水槽,污泥沉淀槽的侧壁上设置有排泥口,集水槽通过进水管依次与进水阀、循环水栗b及电解水处理单元连接,电解水处理单元通过出水管与布水管b连接。
[0015] 电解水处理单元,包括有反应室,反应室外壁上分别设置有连接翼、氮气反冲洗装置、进水口、出水口 ;反应室的底部设置有排污口 ;氮气反冲洗装置内设置有压差自动监控装置,氮气反冲洗装置通过管道与进气口连接,进水口与进水管连接,出水口与出水管连接;反应室内围绕反应室的内壁设置有一圈不锈钢过滤网,反应室内还设置有多个电解电化元件。
[0016] 氮气反冲洗装置还外接有压力表;管道上设置有进气阀。
[0017] 本发明的有益效果在于:
[0018] (I)本发明的复合式蒸发冷却空调系统,将光伏发电分别用于蒸发冷却空调机组内的动力部件和电解水处理单元,极高效地对太阳能进行综合利用;其中通过太阳能光伏板发出的电分为两路:一路供给动力部件,驱动风机和水栗运转;另一路与电解水处理单元相连,驱动电解水处理单元对蒸发冷却循环水进行水质净化处理;本发明的复合式蒸发冷却空调系统在运行过程中对环境无二次污染,具有节能及环保的特点,而且能在很大程度上降低蒸发冷却空调机组运行的成本。
[0019] (2)本发明的复合式蒸发冷却空调系统,利用电解水处理单元对直接蒸发冷却单元运行过程中的循环水进行净化处理,非常适合对开式系统的循环水进行处理;电解水处理单元内的电解电化元件能对循环水进行电解电离,可达到除垢、防垢并抑制水管腐蚀的效果,电场作用还能杀灭循环水中的细菌及藻类等物质。
[0020] (3)本发明的复合式蒸发冷却空调系统,将电解水处理单元与直接蒸发冷却单元联合,电解水处理单元不单独占据空间,有效的减小了空调系统的占地面积。
[0021] (4)本发明的复合式蒸发冷却空调系统还在电解水处理单元上添加了氮气反吹冲洗装置,氮气反冲洗装置中带有压差监控的功能,可根据其进出水口压差实现反冲洗滤网,及时排污并复位。
[0022] (5)本发明的复合式蒸发冷却空调系统集太阳能供电、蒸发冷却制冷、循环水处理设备于一体,是一种高效、节能、环保的高度集成化的空调系统。
附图说明
[0023]图1是本发明复合式蒸发冷却空调系统的结构示意图;
[0024]图2是本发明复合式蒸发冷却空调系统内电解水处理单元正常进水状态的示意图;
[0025]图3是本发明复合式蒸发冷却空调系统内电解水处理单元反冲洗状态的示意图。
[0026] 图中,1.太阳能光伏电池板,2.控制储能柜,3.光伏控制器,4.蓄电池,5.进风口,
6.动力系统电源接口,7.过滤单元,8.间接蒸发冷却单元,9.循环水箱,10.循环水栗a,11.布水管a,12.换热管,13.二次风机,14.直接蒸发冷却-循环水净化复合单元,15.排泥口,16.滤水板,17.进水阀,18.循环水栗b,19.电解水处理单元电源接口,20.电解水处理单元,21.布水管b,22.填料,23.送风机,24.进水管,25.连接翼,26.电解电化元件,27.排污口,28.反应室,29.不锈钢过滤网,30.氮气反冲洗装置,31.压差自动监控装置,32.压力表,33.进气阀,34.供水管,35.送风口,36.管道,37.进气口,38.出水管。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0028] 本发明基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统,其结构如图1所示,由通过导线连接的光伏发电装置和蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组组成。
[0029] 光伏发电装置由通过导线连接的太阳能光伏电池板I和控制储能柜2组成。
[0030] 太阳能光伏电池板I由多块太阳能光伏电池组成;太阳能光伏电池采用单晶硅太阳能电池。
[0031] 控制储能柜2,包括有柜体,柜体内分成上、下两层,上层设置有光伏控制器3,下层设置有蓄电池组,光伏控制器3通过导线与蓄电池组连接;光伏控制器3还分别与太阳能光伏电池板1、蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组连接;蓄电池组由多个蓄电池4通过导线依次串联构成。
[0032] 蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组,包括有机组壳体,机组壳体的外壁上分别设置有动力系统电源接口 6、电解水处理单元电源接口 19,动力系统电源接口 6与电解水处理单元电源接口 19分别通过导线与光伏控制器3连接;机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口 5、送风口 35,机组壳体内按空气流动方向依次设置有过滤单元7、间接蒸发冷却单元8、直接蒸发冷却-循环水净化复合单元14 ;间接蒸发冷却单元8上方对应的机组壳体顶壁上设置有多个二次风口。
[0033] 每个二次风口内均设置有一个二次风机13。
[0034]间接蒸发冷却单元8,包括有换热管组,换热管组的上方设置有布水管all,布水管all上均匀设置有多个面向换热管组喷淋的喷嘴;换热管组的下方设置有循环水箱9 ;循环水箱9通过供水管34与布水管all连接,供水管34上设置有循环水栗alO。
[0035] 换热管组由多根水平设置的换热管12组成。
[0036] 直接蒸发冷却-循环水净化复合单元14,包括有填料22,填料22的上方设置有布水管b21,布水管b21上均匀设置有多个面向填料22喷淋的喷头;填料22下方设置有水箱,水箱内倾斜设置有滤水板16,滤水板16将水箱分隔成污泥沉淀槽和集水槽,污泥沉淀槽的侧壁上设置有排泥口 15,集水槽通过进水管24与电解水处理单元20连接,电解水处理单元20通过出水管38与布水管b21连接。
[0037] 进水管24上还分别设置有进水阀17及循环水栗bl8。
[0038] 排泥口 15连接有排泥管,排泥管上设置有排泥阀。
[0039] 电解水处理单元20,如图2及图3所示,包括有反应室28,反应室28外壁上分别设置有连接翼25、氮气反冲洗装置30、进水口、出水口 ;反应室28的底部设置有排污口 27 ;氮气反冲洗装置30内设置有压差自动监控装置31,氮气反冲洗装置30通过管道36与进气口 37连接,进水口与进水管24连接,出水口与出水管38连接;反应室28内围绕反应室28的内壁设置有一圈不锈钢过滤网29,反应室28内还设置有多个电解电化元件26。
[0040] 氮气反冲洗装置30还外接有压力表32。
[0041 ] 管道36上设置有进气阀33。
[0042] 本发明基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统中主要部件的作用如下:
[0043] (I)光伏发电装置:
[0044] 太阳能光伏电池板1:用于吸收太阳能,并将太阳能转化为电能;
[0045] 控制储能柜2:将太阳能光伏电池板I产生的电能储存于控制储能柜2中,控制储能柜2内设置有光伏控制器3和蓄电池组,光伏控制器3将电能供给蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组内的所有动力部件(如:循环水栗alO、循环水栗bl8,二次风机13、送风机23)及电解水处理单元,而多余的电能被存储于蓄电池组中备用;
[0046] 利用光伏发电装置驱动蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组运行,能从本质上提升蒸发冷却技术的节能性并能使蒸发冷却循环水达到较好的处理效果。
[0047] (2)蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组:
[0048] 过滤单元7:能有效过滤掉一次空气中的灰尘和杂质;
[0049] 间接蒸发冷却单元:用于对空气进行第一级的降温处理;
[0050] 直接蒸发冷却-循环水净化复合单元14:能实现对空气的二级降温及对循环水进行净化处理;此外,直接蒸发冷却-循环水净化复合单元14内设置有用于对循环水进行水质净化处理的电解水处理单元20 ;
[0051] 电解水处理单元20中各部件的作用如下:
[0052] 连接翼25:可以固定电解水处理单元20 ;
[0053] 不锈钢过滤网29:用于过滤掉水中较大的固体颗粒;
[0054] 电解电化元件26:用于以电解电离方式处理循环水;
[0055] 氮气反冲洗装置30:氮气反冲洗装置30内设置有压差自动监控装置31,与压力表32相互配合后,能使整个电解水处理单元20具有压差自动监控功能,当进水口和出水口压差达一定值时,可利用氮气反冲洗装置30实现氮气反冲洗不锈钢过滤网29 ;
[0056] 直接蒸发冷却-循环水净化复合单元14内采用的水箱不是普通的水箱:经过电解水处理单元20处理后的水经布水管b21和喷头喷淋在填料22上,与流经填料22处的空气进行热湿交换后返回水箱中,该水箱中设置有滤水板16,当水落入水箱中,水中的生物黏泥、水垢等物质会沉积到污泥沉淀槽内,然后通过排泥口 15经排泥管排出;集水槽内收集的上清液(水)又在循环水栗bl8的作用下经进水管24送入电解水处理单元20进一步处理后循环利用。
[0057] 本发明基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统,其工作过程具体如下:
[0058] (I)光伏发电装置的工作过程如下:
[0059] 太阳能光伏电池板I接受太阳光的辐射,发生光伏效应产生直流电,经控制储能柜2内的光伏控制器3控制处理后将电能供给蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组运行,其中一部分电能接至动力系统电源接口 6,用于供给循环水栗alO、循环水栗bl8,二次风机13及送风机23运行;另一部分电能接至电解水处理单元电源接口 19,用于供给电解水处理单元20运行;
[0060] 当有多余电能时,蓄电池组将太阳能光伏电池板I所发出的电能储存起来;
[0061] 当阴雨天或电力不足时,储存在蓄电池组中的直流电通过光伏控制器3控制处理后供给蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组使用。
[0062] (2)蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组的工作过程如下:
[0063] 新风通过进风口 5送入机组壳体内,先经过滤单元7对新风进行净化处理,然后送入间接蒸发冷却单元8内,在间接蒸发冷却单元8内净化后的新风流经换热管组处,与喷嘴喷淋下来的水进行热湿交换,完成一级冷却,而二次空气在二次风机13的作用下经二次风口排出;经过一级冷却的新风流入直接蒸发冷却-循环水净化复合单元14内,在填料22处与喷淋水进行热湿交换,完成二级冷却,形成合适的冷风;最后冷风在送风机23的作用下由送风口 35送至空调区。
[0064] 在直接蒸发冷却-循环水净化复合单元14运行时,要开启进水阀17,此时水箱内的集水槽中蓄积有上清液,上清液在循环水栗bl8的作用下经进水管24送入电解水处理单元20内,由电解水处理单元20对上清液进行处理。
[0065] (3)电解水处理单元20的两种工作状态具体如下:
[0066] 第一种工作状态:
[0067] 如图2所示,电解水处理单元20处于正常工作时,由光伏发电装置发出的电能驱动电解水处理单元20处理蒸发冷却循环水:
[0068] 打开进水阀17,关闭进气阀33,在循环水栗bl8作用下,水箱内的上清液经进水管24送入电解水处理单元20内,通过不锈钢过滤网29先将较大的固体杂质过滤掉,然后水流通过电解电化元件26,电解电化元件26以碳铁两级元件作为阳极电解元件置于静电场中,使水分子的偶极矩增大,极性增强,以整个反应室28的内壁作为阴极提高了垢层附着面积,有利于成垢离子的析出和沉积;通过在电解电化元件26和反应室28的内壁之间施加直流电压,水在反应室28内会发生电解反应,其中阴极会发生还原反应,在反应室28的内壁附近形成高浓度的氢氧根离子,这种升高的PH环境(pH大约为13)让易结垢的钙镁离子预先结垢并从水中析出,附着在反应室28的内壁上,同时反应室28的内壁采用金属管壁作为阴极,电场产生的活性氧和氢氧根自由基等能与金属管壁反应,形成一层氧化保护膜,从而抑制了管道的腐蚀;而阳极发生氧化反应,生成活性氧及有效氯等氧化性物质,这些物质对水中的细菌藻类会产生持续的杀灭效果,同时结合安培电流、阴极高PH环境的和阳极低pH环境,进一步增强杀菌灭藻能力;此外电解作用能杀灭空调系统容易爆发的军团菌,有效过滤悬浮物、生物粘泥等微小颗粒,明显改善水质。
[0069] 第二种工作状态:
[0070] 如图3所示,氮气反冲洗装置30上带有压差监控功能,当不锈钢过滤网29表面的污垢越来越多,进水口和出水口间的压差会越来越大,一旦进出水口压差达到一定值时(进出水口压差通过压力表32反映),压差自动监控装置31发出信号使系统的进水阀17关闭,此时打开进气阀33和排污口 27,通入氮气,高压氮气推动腔内剩余液体高速反向冲洗粘附在不锈钢过滤网29网孔上的杂质,达到清洁不锈钢过滤网29的目的,清洗后的污水混合物由排污口 27排出;此后,进出口水压又恢复到原来的水平,排污阀关闭,循环水处理系统继续正常工作,如此循环往复。
[0071] 本发明基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统,集太阳能供电、蒸发冷却制冷、循环冷却水处理设备于一体,是一种高效、节能、环保的高度集成化的空调系统。

Claims (10)

1.基于光伏驱动-循环水处理的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,由通过导线连接的光伏发电装置和蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组组成。
2.根据权利要求1所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述光伏发电装置由通过导线连接的太阳能光伏电池板(I)和控制储能柜(2)组成。
3.根据权利要求2所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述控制储能柜(2),包括有柜体,所述柜体内分成上、下两层,所述上层设置有光伏控制器(3),所述下层设置有蓄电池组,所述光伏控制器(3)通过导线与蓄电池组连接; 所述蓄电池组由多个蓄电池(4)通过导线依次串联构成; 所述光伏控制器(3)还分别与太阳能光伏电池板(I)、蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组连接。
4.根据权利要求1或3所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述蒸发冷却-循环水净化一体式空调机组,包括有机组壳体,所述机组壳体的外壁上分别设置有动力系统电源接口(6)、电解水处理单元电源接口(19),所述动力系统电源接口(6)与电解水处理单元电源接口(19)分别通过导线与光伏控制器(3)连接; 所述机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口(5)、送风口(35),所述机组壳体内按空气流动方向依次设置有过滤单元(7)、间接蒸发冷却单元(8)、直接蒸发冷却-循环水净化复合单元(14); 所述间接蒸发冷却单元(8)上方对应的机组壳体顶壁上设置有二次风口。
5.根据权利要求4所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述二次风口设置有多个,且每个二次风口内均设置有二次风机(13)。
6.根据权利要求4所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述间接蒸发冷却单元(8),包括有换热管组,所述换热管组的上方设置有布水管a (11),所述布水管a (I I)上均匀设置有多个面向换热管组喷淋的喷嘴; 所述换热管组的下方设置有循环水箱(9),所述循环水箱(9)通过供水管(34)与布水管a(ll)连接。
7.根据权利要求6所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述换热管组由多根水平设置的换热管(12)组成; 所述供水管(34)上设置有循环水栗a (10)。
8.根据权利要求4所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述直接蒸发冷却-循环水净化复合单元(14),包括有填料(22),所述填料(22)的上方设置有布水管b (21),所述布水管b (21)上均匀设置有多个面向填料(22)喷淋的喷头; 所述填料(22)下方设置有水箱,所述水箱内倾斜设置有滤水板(16),所述滤水板(16)将水箱分隔成污泥沉淀槽和集水槽,所述污泥沉淀槽的侧壁上设置有排泥口(15),所述集水槽通过进水管(24)依次与进水阀(17)、循环水栗b(18)及电解水处理单元(20)连接,所述电解水处理单元(20)通过出水管(38)与布水管b (21)连接。
9.根据权利要求8所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述电解水处理单元(20),包括有反应室(28),所述反应室(28)外壁上分别设置有连接翼(25)、氮气反冲洗装置(30)、进水口、出水口 ;所述反应室(28)的底部设置有排污口(27); 所述氮气反冲洗装置(30)内设置有压差自动监控装置(31),所述氮气反冲洗装置(30)通过管道(36)与进气口(37)连接,所述进水口与进水管(24)连接,所述出水口与出水管(38)连接; 所述反应室(28)内围绕反应室(28)的内壁设置有一圈不锈钢过滤网(29),反应室(28)内还设置有多个电解电化元件(26)。
10.根据权利要求9所述的复合式蒸发冷却空调系统,其特征在于,所述氮气反冲洗装置(30)还外接有压力表(32); 所述管道(36)上设置有进气阀(33)。
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