CN105485804A - 地铁通道式制冷系统 - Google Patents

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Abstract

一种地铁通道式制冷系统，以有效克服决冷却塔在地铁工程建设中难于设置的技术难题，充分利用地铁排风隧道的空间和排风流向，有效降低地铁制冷系统的生产、建设和运行成本。本发明的地铁通道式制冷系统，包括连接组合式空调机组、蒸发器的冷冻水循环回路。它还包括固定设置在地铁排风隧道内的蒸发冷凝器，该蒸发冷凝器通过制冷剂循环回路连接蒸发器；所述蒸发冷凝器具有平行间隔设置的蒸发冷凝板，各蒸发冷凝板板面与地铁排风隧道气流方向相平行；所述蒸发冷凝器上设置有向各蒸发冷凝板板面布水的周期性重力布水装置。

Description

地铁通道式制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷系统，特别涉及一种地铁通道式制冷系统。
背景技术
为了满足建筑物内部的环境温度需求，现代建筑物通常通过空调制冷系统将内部的热量转移到外界，当热量向室外环境空气转移时，冷却塔是实现热量转移过程中最常见的终端设备。
随着现代城市建设的发展，大量的建筑物都有控制内部的环境温度实际需求。因此，为内部空调制冷系统在建筑物顶部外置冷却塔已是常见的现象。但当建筑物处于地下环境时，外置冷却塔于附近地面则需要解决城市地面用地以及与周边环境的协调问题；即使有条件将冷却塔置于其他建筑物的顶部，则由于高扬程和远距离输送冷却循环水，需要消耗大量的能源。
这种现象比较典型的表现在地铁建设工程中，为了保障地铁内部环境的而设立的空调制冷系统，冷却塔作为制冷系统一个末端换热设备是必不可少的。地铁的车站位置总是设在人口密度较高的市区环境，而在“寸土寸金”的闹市环境中寻求一个“既要满足冷却塔的设置要求，又要适应车站周边建筑景观需求”的位置存在着相当的难度。事实上，已有相当数量的地铁工程为此改变制冷系统的设计方案。例如，设立集中制冷站，将冷源通过远距离(一公里以上甚至数公里)输送到各个车站为空调所用；或设立集中冷却站，通过远距离输送将各个车站需要降温的冷却水集中冷却。客观上，不得已而为之的“远距离输送”，不仅需要占用更多的地下空间资源，也使得系统能耗增大、冷源利用率下降、运行成本增高、日常维护工作量增大，形成众多不可避免的负面影响。同时，其工程初期需要的投入成本也有显著的增长。
在实际进行的地铁建设工程中，为外置冷却塔的选址、拆迁、与周边建筑的协调等相关问题，已经成为客观上影响地铁车站建设的症结。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种地铁通道式制冷系统，以有效克服决冷却塔在地铁工程建设中难于设置的技术难题，充分利用地铁排风隧道的空间和排风流向，有效降低地铁制冷系统的生产、建设和运行成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明的地铁通道式制冷系统，包括连接组合式空调机组、蒸发器的冷冻水循环回路，其特征是：它还包括固定设置在地铁排风隧道内的蒸发冷凝器，该蒸发冷凝器通过制冷剂循环回路连接蒸发器；所述蒸发冷凝器具有平行间隔设置的蒸发冷凝板，各蒸发冷凝板板面与地铁排风隧道气流方向相平行；所述蒸发冷凝器上设置有向各蒸发冷凝板板面布水的周期性重力布水装置。
本发明的有益效果是，与现有地铁制冷系统相比较，本发明省去了冷却塔、冷却水泵及相应的冷却水循环系统，有效克服冷却塔在地铁工程建设中难于设置的技术难题；以蒸发冷凝器替代蒸发器，并从一体化的制冷机组中独立出来，设置在地铁排风隧道内，充分利用地铁排风隧道的空间和排风流向，有效降低地铁制冷系统的生产、建设和运行成本；该蒸发冷凝器配置周期性重力布水装置，对板面进行扫描式周期布水，水流依靠自身重力由板面上端向下端流动，在水流与板面之间的粘滞及水流表面张力的作用下，在水流通过的板面上形成极薄的水膜，产生持续蒸发，使得蒸发冷凝换热效果逼近最高值，有效提高了换热效果，相对于传统的以水换热方式和传统的喷淋蒸发方式更为高效、节能；周期性重力布水可使蒸发空间内保持最少的多余水分，最大程度地降低对周围空气湿度的影响，有利于持续保持高效蒸发。
附图说明
本说明书包括如下十二幅附图：
图1是现有地铁制冷系统的构成示意图；
图2是本发明地铁通道式制冷系统的构成示意图；
图3是本发明地铁通道式制冷系统中蒸发冷凝器的布置方式示意图；
图4是本发明地铁通道式制冷系统中蒸发冷凝器的结构示意图；
图5是本发明地铁通道式制冷系统中走架的结构示意图；
图6是图3中A局部的放大示意图；
图7是本发明地铁通道式制冷系统中传动系统的结构示意图；
图8是本发明地铁通道式制冷系统中水路系统的结构示意图；
图9是本发明地铁通道式制冷系统中水流换向装置的结构示意图；
图10是本发明地铁通道式制冷系统中蒸发冷凝板的结构及安装方式示意图；
图11是本发明地铁通道式制冷系统中周期性重力布水装置的结构示意图；
图12是本发明地铁通道式制冷系统的一种布水方式示意图。
图中零部件、部位及编号：组合式空调机组10、冷冻水循环回路11、蒸发器12、冷凝器13、制冷剂循环回路14、冷却水循环回路15、冷却塔16、蒸发冷凝器17、地铁排风隧道18、蒸发冷凝板20、基板21、制冷剂进口管22、制冷剂出口管23、制冷剂支管24、上横梁25、下横梁26、周期性重力布水装置30、机架40、储水箱41、导轨42、架体上横梁43、架体下横梁44、走架50、前横梁51、后横梁52、滚轮53、前喷头组54、后喷头组55、碰块56、水流换向装置60、进水口61、出水口62、回水口63、导向杆64、前碰撞位64a、后碰撞位64b、水路系统70、进水管路71、回水管路72、喷水管路73、传动系统80、电机与减速器81、链条传动装置82、支臂83、支架90、偏心水槽91。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，现有地铁制冷系统包括组合式空调机组10、由蒸发器12和冷凝器13构成的制冷机组、冷却塔16，冷冻水循环回路11连接组合式空调机组10和蒸发器12，制冷剂循环回路14连接蒸发器12和冷凝器13，冷却水循环回路15连接冷凝器13和冷却塔16。冷冻水循环回路11将12℃的冷冻回水送入蒸发器12，产生7℃的冷冻回水，制冷剂循环回路14对制冷剂进行冷却，冷却水循环回路15将37℃的冷却供水送入冷却塔16，产生32℃的冷却回水。
参照图2和图3，本发明的地铁通道式制冷系统，包括连接组合式空调机组10、蒸发器12的冷冻水循环回路11，它还包括固定设置在地铁排风隧道18内的蒸发冷凝器17，该蒸发冷凝器17通过制冷剂循环回路14连接蒸发器12。所述蒸发冷凝器17具有平行间隔设置的蒸发冷凝板20，各蒸发冷凝板20板面与地铁排风隧道18气流方向相平行。所述蒸发冷凝器17上设置有向各蒸发冷凝板20板面布水的周期性重力布水装置30。
与图1示出的现有地铁制冷系统相比较，本发明的地铁通道式制冷系统具有如下特点：省去了冷却塔16、冷却水泵及相应的冷却水循环系统，有效克服决冷却塔在地铁工程建设中难于设置的技术难题。以蒸发冷凝器17替代冷凝器13和现有制冷系统中的冷却塔16，并将冷凝器13从一体化的制冷机组中独立出来，设置在地铁排风隧道18内，充分利用地铁排风隧道18的空间和和排风流向，有效降低地铁制冷系统的生产、建设和运行成本；该蒸发冷凝器17配置周期性重力布水装置30，对蒸发冷凝板20板面进行扫描式周期布水，水流依靠自身重力由板面上端向下端流动，在水流与板面之间的粘滞及水流表面张力的作用下，在水流通过的板面上形成极薄的水膜，产生持续蒸发，使得蒸发冷凝的换热效果逼近最高值，有效提高了换热效果，相对于传统的以水换热方式和传统的喷淋蒸发方式更为高效、节能；周期性重力布水可使蒸发空间内保持最少的多余水分，最大程度地降低对周围空气湿度的影响，有利于保持持续性高效蒸发。
参照图4，所述蒸发冷凝器17包括机架40，各蒸发冷凝板20固定安装在机架40内。所述周期性重力布水装置30包括走架50、水路系统70和传动系统80，走架50设置于机架40上部，由传动系统80驱动沿蒸发冷凝板20的宽度方向直线往复移动。走架50上固定设置有与各蒸发冷凝板20板面上部相对应的至少两套喷水管路，各喷水管路与水路系统70相连接。所述机架40的底部设置有储水箱41。
各喷水管路沿蒸发冷凝板20的宽度方向间隔设置，实现周期性重力布水。在图5和图6示出的实施例中喷水管路为两套，即所述喷水管路包括为每一蒸发冷凝板20设置的前喷头组54、后喷头组55，前喷头组54、后喷头组55沿蒸发冷凝板20宽度方向间隔设置，前喷头组54、后喷头组55各包含分别指向蒸发冷凝板20前板面、后板面的两只喷头。所述走架50具有前横梁51、后横梁52，前喷头组54安装在前横梁51，后喷头组55安装在后横梁52上。所述机架40的上部固定设置有横向间隔的导轨42，走架50通过滚轮53安装在导轨42上。
参照图5和图6，在走架50正向移动行程中，由前喷头组54、后喷头组55中指向蒸发冷凝板20前板面的两只喷头向蒸发冷凝板20前板面喷水，在走架50反向移动时，由前喷头组54、后喷头组55中指向蒸发冷凝板20后板面的两只喷头向蒸发冷凝板20后板面喷水。在一个喷水周期内，前喷头组54、后喷头组55分别指向蒸发冷凝板20前板面、后板面的两只喷头对前板面、后板面实现全程扫描式喷水一次，且在一个周期内蒸发冷凝板20前板面、后板面获得的水量相同，在水流通过板面后使蒸发冷凝板20前板面、后板面形成的均匀而极薄的水膜，可有效提高换热效果，换热更为高效、节能。
所述传动系统80的作用是驱动走架50沿导轨42匀速往复运动，以保证走架上所布置的前喷头组54、后喷头组55能够对使蒸发冷凝板20进行周期性补水。所述传动系统80可以多种直线往复运动机构，图7示出的是一种结构较为简单、而且运行可靠的机构。参照图7，所述传动系统80包括固定设置在机架40横向一侧的电机与减速器81和由其驱动的链条传动装置82，链条传动装置82的链条上安装有滚轮，该滚轮位于固定设置在走架50的支臂83的纵向导向槽内。链条上滚轮随链条沿主动轮和从动轮的圆周切线作匀速运动，滚轮同时也在支臂82的纵向导向槽内作上下往复运动，进而实现走架50的往复动作。
参照图8，所述水路系统70包括进水管路71、回水管路72和喷水管路73，喷水管路73与各前喷头组54、后喷头组55相连接，喷水管路73与进水管路71、回水管路72之间设置水流换向装置60。
水路系统70还包括水泵、水管、水阀、压力表等。水泵安装于进水管路71中，进水管路71经水流换向装置60分流为两路(或多路)喷水管路73，喷水管路73设置有喷水管接头。当水流换向装置60进行位置切换时，布置于蒸发冷凝板20前板面、后板面的喷头进行喷水或关闭。流经蒸发冷凝板20板面多余的水量沿板面流入储水箱41进行再次循环使用。在进水管路71和回水管路72之间设置一旁管路，通过对进水管路71和旁通管路上两个截止阀进行调节，能够使进水管路71保持所需要的压力，由于水流换向装置60切换时有完全关闭水路的短暂间隙，在切换时，无法流入喷水管路73的水量能够经旁通管和回水管路72流回蓄水箱41内，减小对水泵的冲击。
参照图9，所述水流换向装置60为固定安装在机架40上的机械限位式三位五通专用阀门，包括一个与进水管路71相连接的进水口61、两个与喷水管路73相连接的出水口62和两个与回水管路72相连接的回水口63，其导向杆64间隔设置前碰撞位64a、后碰撞位64b，固定设置在走架50上的碰块56在前碰撞位64a、后碰撞位64b之间往复移动。当走架50在传动系统80的驱动下沿导轨42运动时，安装于走架50上的碰块56也随之进行运动，并周期性碰撞水流换向装置的前碰撞位64a、后碰撞位64b，使水路系统70的出水管路进行切换。
参照图10，所述蒸发冷凝板20由基板21、制冷剂进口管22、制冷剂出口管23和制冷剂支管24构成。基板21的上端、下端分别与制冷剂进口管22、制冷剂出口管23固定连接。制冷剂支管24在基板21的前板面、后板面上均匀分布，各制冷剂支管24沿基板21板面高度方向延伸，其上端口与制冷剂进口管22连通，下端口与制冷剂出口管23连通。基板21采用由高导热材料制成的板材、箔材或网状材料，高温制冷剂由制冷剂进口管22进入，经过蒸发冷凝后转变为低温制冷剂由制冷剂出口管23流出。
参照图10，为能方便地调节各蒸发冷凝板20之间的间距，使之具有最好的水膜蒸发空间，所述蒸发冷凝板20固定安装在上横梁25、下横梁26，上横梁25、下横梁26与机架40的架体上横梁43、架体下横梁44形成可移动连接。即各蒸发冷凝板20板面之间的距离可以方便的调节，以使各蒸发冷凝板20具有更为合理的蒸发空间。
图11、图12示出了周期性重力布水装置30的另一种结构形式。所述周期性重力布水装置30包括支架90和偏心水槽91，支架90固定设置机架40上方，位于各蒸发冷凝板20的一侧，偏心水槽91铰接于支架90上。偏心水槽91沿转轴向重量较重的一侧倾偏转，即当偏心水槽91内达到一定注入量时向蒸发冷凝板20板面一侧偏转，将槽内足够量的水份倾倒在蒸发冷凝板20板面的上端，然后在另一侧配重的作用下反向偏转回位，完成一次周期性重力布水。水路系统70向偏心水槽91供水，周期性重力布水的频率由水路系统70向偏心水槽91内注水的快慢调节。
以上所述只是用图解说明本发明地铁通道式制冷系统的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (10)

1.地铁通道式制冷系统，包括连接组合式空调机组(10)、蒸发器(12)的冷冻水循环回路(11)，其特征是：它还包括固定设置在地铁排风隧道(18)内的蒸发冷凝器(17)，该蒸发冷凝器(17)通过制冷剂循环回路(14)连接蒸发器(12)；所述蒸发冷凝器(17)具有平行间隔设置的蒸发冷凝板(20)，各蒸发冷凝板(20)板面与地铁排风隧道(18)气流方向相平行；所述蒸发冷凝器(17)上设置有向各蒸发冷凝板(20)板面布水的周期性重力布水装置(30)。
2.如权利要求1所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述蒸发冷凝器(17)包括机架(40)，各蒸发冷凝板(20)固定安装在机架(40)内；所述周期性重力布水装置(30)包括走架(50)、水路系统(70)和传动系统(80)，走架(50)设置于机架(40)上部，由传动系统(80)驱动沿蒸发冷凝板(20)的长度方向直线往复移动；走架(50)上固定设置有与各蒸发冷凝板(20)板面上部相对的至少两套布水装置，各布水装置与水路系统(70)相连接；所述机架(40)的底部设置有储水箱(41)。
3.如权利要求2所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述布水装置包括为每一蒸发冷凝板(20)设置的前喷头组(54)、后喷头组(55)，前喷头组(54)、后喷头组(55)沿蒸发冷凝板(20)宽度方向间隔设置，前喷头组(54)、后喷头组(55)各包含分别指向蒸发冷凝板(20)前板面、后板面的两只喷头。
4.如权利要求3所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述走架(50)具有前横梁(51)、后横梁(52)，前喷头组(54)安装在前横梁(51)，后喷头组(55)安装在后横梁(52)上；所述机架(40)的上部固定设置有横向间隔的导轨(42)，走架(50)通过滚轮(53)安装在导轨(42)上。
5.如权利要求2所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述传动系统(80)包括固定设置在机架(40)横向两侧的电机与减速器(81)和由其驱动的链条传动装置(82)，链条传动装置(82)的链条上安装有滚轮，该滚轮位于固定设置在走架(50)的支臂(83)的纵向导向槽内。
6.如权利要求3所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述水路系统(70)包括进水管路(71)、回水管路(72)和喷水管路(73)，喷水管路(73)与各前喷头组(54)、后喷头组(55)相连接，喷水管路(73)与进水管路(71)、回水管路(72)之间设置水流换向装置(60)。
7.如权利要求6所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述水流换向装置(60)为固定安装在机架(40)上的机械限位式三位五通专用阀门，包括一个与进水管路(71)相连接的进水口(61)、两个与喷水管路(73)相连接的出水口(62)和两个与回水管路(72)相连接的回水口(63)，其导向杆(64)间隔设置前碰撞位(64a)、后碰撞位(64b)，固定设置在走架(50)上的碰块(56)在前碰撞位(64a)、后碰撞位(64b)之间往复移动。
8.如权利要求2所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述蒸发冷凝板(20)由基板(21)、制冷剂进口管(22)、制冷剂出口管(23)和制冷剂支管(24)构成，基板(21)的上端、下端分别与制冷剂进口管(22)、制冷剂出口管(23)固定连接；制冷剂支管(24)在基板(21)的前板面、后板面上均匀分布，各制冷剂支管(24)沿基板(21)板面高度方向延伸，其上端口与制冷剂进口管(22)连通，下端口与制冷剂出口管(23)连通。
9.如权利要求8所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述蒸发冷凝板(20)固定安装在上横梁(25)、下横梁(26)，上横梁(25)、下横梁(26)与机架(40)的架体上横梁(43)、架体下横梁(44)形成可移动连接；所述基板(21)采用由高导热材料制成的板材、箔材或网状材料。
10.如权利要求8所述的地铁通道式制冷系统，其特征是：所述周期性重力布水装置(30)包括支架(90)和偏心水槽(91)，支架(90)固定设置机架(40)上方，位于各蒸发冷凝板(20)的一侧，偏心水槽(91)铰接于支架(90)上。
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