CN106705698A - 地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，该冷却系统包括：第一冷却塔，位于地下空间中，与第一热水系统相连，以冷却第一热水系统中的热水；第二冷却塔，位于地下空间中，与第二热水系统相连，以冷却第二热水系统中的热水；其中，第一冷却塔的进风口与地上环境相连通，出风口与第二冷却塔的进风口相连通，第二冷却塔的出风口与地上环境相连通。本发明中通过将第一冷却塔的排风口与第二冷却塔的进风口串联组成冷却系统，可充分利用有限的空气资源对热水系统进行冷却，尤其是地下空间等缺少空气资源的应用环境中，串联的第一冷却塔和第二冷却塔可具备不同的冷却性能，以为流过各级冷却塔的热水系统提供不同的冷却效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷却塔系统，尤其涉及一种用于地下空间的两级冷却塔进排风串联冷却系统。
背景技术
冷却塔是利用循环冷却剂从系统中吸收热量以降低热水系统中的热水温度的装置。冷却塔的工作原理为，利用循环冷却剂吸收热水系统的温度而变成蒸汽，然后通过空气将热量携带至大气中，以保证热水系统在正常温度条件下运行。
目前，市场上的冷却塔主要以填料冷却塔为主，这种冷却塔的主要缺陷在于：循环冷却剂的单程流动过程中与热水系统以及空气的接触时间较短，冷却效果不佳。现有技术中，为提高冷却效果，常用的做法是将两级冷却塔进出水口串联连接，使热水流经两级冷却塔分别进行冷却，延长冷却时间，使热水与循环冷却剂以及空气接触时间延长，从而降低流出第二冷却塔的热水的温度。
然而，现有技术中尚不存在将两级冷却塔的进风口和排风口分别串联组成的冷却系统，以充分利用有限的空气资源对热水系统进行冷却，并且使每级冷却塔具有不同的冷却效果。
发明内容
为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统。
为实现上述目的，本发明的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统的具体技术方案如下：
一种地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其中，包括：第一冷却塔，位于地下空间中，与第一热水系统相连，以冷却第一热水系统中的热水；第二冷却塔，位于地下空间中，与第二热水系统相连，以冷却第二热水系统中的热水；其中，第一冷却塔的进风口与地上环境相连通，出风口与第二冷却塔的进风口相连通，第二冷却塔的出风口与地上环境相连通，地上环境中的空气通过第一冷却塔的进风口进入第一冷却塔，与来自第一热水系统中的热水完成热交换后通过第一冷却塔的出风口和第二冷却塔的进风口进入第二冷却塔，空气进入第二冷却塔与来自第二热水系统中的热水完成热交换后通过第二冷却塔的出风口排放到地上环境中。
进一步，第一冷却塔的出风口与第二冷却塔的进风口通过风道相连，风道上设置有掺混风口，掺混风口与地上环境相连通，地上环境中的空气通过掺混风口进入风道，与第一冷却塔排出的空气掺混后进入第二冷却塔，以调节第二冷却塔的出水温度。
进一步，风道上还设置有排风口，风道中的空气可通过排风口排出，以调节第二冷却塔的出水温度。
进一步，第一冷却塔和第二冷却塔都包括外部壳体，壳体侧壁上部设置有进水口，侧壁下部设置有出水口，进水口与出水口之间连接有散热盘管，热水系统中的热水从壳体上的进水口进入，冷却后从壳体上的出水口流回到热水系统中。
进一步，壳体的下端侧壁上设置有进风口，壳体的顶部设置有出风口，出风口的下方设置有喷淋器，喷淋器的下方设置有播水盆，喷淋器喷洒的冷却水流入到播水盆上，播水盆上均匀设置有多个通孔，以使播水盆上的冷却水均匀地流入到下方的散热盘管上。
进一步，播水盆具有底板和位于盆体四周的凸缘，凸缘在播水盆的四周向上凸起，多个通孔位于播水盆的底板上。
进一步，散热盘管的下方设置有板状填料，板状填料倾斜设置在冷却塔中。
进一步，板状填料靠近进风口的一端的高度大于另一端的高度，从进风口进入的空气完全通过板状填料。
进一步，喷淋器的上方设置有挡水器，空气中携带的水蒸气由挡水器阻挡并冷凝液化落入下方的播水盆上。
进一步，壳体的底部设置有集水器，集水器可收集从冷却塔上部流下的冷却水，喷淋器与集水器相连，以抽取集水器中的冷却水循环使用。
本发明中通过将第一冷却塔的排风口与第二冷却塔的进风口串联组成冷却系统，可充分利用有限的空气资源对热水系统进行冷却，尤其是地下空间等缺少空气资源的应用环境中。与此同时，串联的第一冷却塔和第二冷却塔可具备不同的冷却性能，以为流过各级冷却塔的热水系统提供不同的冷却效果。
附图说明
图1为本发明的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统的结构示意图；
图2为图1所示的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统中的冷却塔的主视图；
图3为图2中所示的冷却塔的侧视图；
图4为图2中所示的冷却塔的剖面图；
图5示出了图2中所示的冷却塔中的播水盆。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统包括设置在地下空间中彼此串联连接的第一冷却塔10和第二冷却塔40，其中第一冷却塔10与第一热水系统20相连，用于冷却第一热水系统20中的热水，第二冷却塔40与第二热水系统50相连，用于冷却第二热水系统50中的热水。
第一冷却塔10具有进风口106和出风口107，第二冷却塔40具有进风口406和出风口407，第一冷却塔10的进风口106与地上环境相连通，出风口107与第二冷却塔40的进风口406相连通，第二冷却塔40的出风口407与地上环境相连通。
地上环境中的空气通过第一冷却塔10的进风口106进入第一冷却塔10，与来自第一热水系统20中的热水进行热交换，然后通过第一冷却塔10的出风口107和第二冷却塔40的进风口406进入第二冷却塔40，再与来自第二热水系统50中的热水进行热交换，最后通过第二冷却塔40的出风口407排放到地上环境中。
由此，地上环境中的空气先后通过串联连接的第一冷却塔10和第二冷却塔40，以对空气进行重复利用。而且空气在第一冷却塔10中与第一热水系统20中的热水完成热交换后热力学参数发生变化，热力学参数变化后的空气再次进入第二冷却塔40与第二热水系统50中的热水进行热交换，使得第二冷却塔40的冷却效果发生变化，使得第一冷却塔10和第二冷却塔40具备不同的冷却性能，以对具有不同热水温度要求的热水系统提供冷却。
进一步，第一冷却塔10的出风口107通过风道30与第二冷却塔40的进风口406连接，风道上设置有掺混风口31，掺混风口31与地上环境相连通，掺混风口31内设置有掺混风机，地上环境中的空气通过掺混风口31进入风道30，与第一冷却塔10排出的空气掺混后进入第二冷却塔40，以调节第二冷却塔40的出水温度。
进一步，风道30上还设置有排风口32，排风口32上设置有排风阀，排风阀可控制排风口32的开启和关闭以及调节排风口32的通风流量，风道30中的空气可根据需要通过排风口32排出，以调节第二冷却塔40的出水温度。优选地，掺混风口31和排风口32分别设置在风道30的两相对侧壁上。
如图2所示，示出了本发明的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统中的冷却塔，下面以第一冷却塔10为例进行说明。
第一冷却塔10具有壳体，冷却塔主视面方向的壳体外壁上设置有检修通道105、补水口103以及溢流口104，壳体的外侧连接有传动减速系统。上述检修通道105、补水口103、溢流口104以及传动减速系统可采用现有技术，在此不再赘述。
如图3所示，第一冷却塔10侧面方向的壳体侧壁上部设置有进水口101，侧壁下部设置有出水口102，进水口101与出水口102之间连接有散热盘管，热水系统中的热水从进水口101进入冷却塔中进行热交换，热水在自身重力的作用下从上往下流动并完成降温冷却，冷却后的热水从出水口102流出，再次回到热水系统中供热水系统使用。
如图4所示，第一冷却塔10下端侧壁上形成有进风口106，冷却塔顶部形成有出风口107，出风口107的下方设置有挡水器108，出风口107处携带水蒸气的热空气经过挡水器108时，其中的水蒸气被挡水器108阻挡并冷凝液化落入下方的播水盆110上。挡水器108的下方设置有喷淋器109，喷淋器109从冷却塔中底部的集水器112中抽取冷却水以对散热盘管中的热水进行喷淋冷却。
进一步地，如图4-5所示，喷淋器109的下方设置有播水盆110，播水盆110具有底板和凸缘，凸缘在播水盆110的四周向上凸起，播水盆110的底板上均匀设置有多个通孔，喷淋器109喷洒的冷却水流入播水盆110，由于流体自然均匀分布的特性，使得流入播水盆110中冷却水均匀地流入到下方的散热盘管上。
散热盘管的下方设置有板状填料111，板状填料111倾斜设置在冷却塔中，优选地，板状填料靠近进风口的一端的高度大于另一端的高度，以使抽取的空气完全通过板状填料。相对于现有分层设计的调料，本发明的倾斜板状填料111克服了气流短路、布水分布不均匀、冷效下降的缺陷。此外，本发明的倾斜板状填料111具有拆装方便、方便清洗和检修的优点。
板状填料111的下方设置有集水器112，集水器112可收集从冷却塔上部流下的冷却水，喷淋器109从集水器112抽取冷却水，以使冷却水循环流动供冷却塔重复利用。
前面对第一冷却塔10进行了详细描述，第二冷却塔40优选与第一冷却塔10具有相同的结构，此外第二冷却塔40也可以采用现有的其他类型的冷却塔。
利用本发明的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统制取不同温度的热水的具体方法如下：
对于标况设计参数：室外空气湿球温度为26℃，第一冷却塔进、出水温分别为30℃、35℃，第二冷却塔进、出水温分别为40℃、50℃。在两级冷却塔的风道上加装掺混风机，根据不同试验工况掺混不同比例的室外新风，模拟第二冷却塔不同的进风湿球温度，实现制取不同温度的热水的目的。
实施例1：当室外空气湿球温度为26℃时，两级冷却塔均运行在额定水量条件下，两级冷却塔均能稳定运行，其中第一冷却塔进、出水温度分别为35℃及30℃，第二冷却塔进、出水温分别为50℃及40℃，进出水温均能满足地下空间不同热水系统(如空调设备)的运行需求。由此，第一热水系统可以是低温空调设备或低温锅炉房，第二热水系统可以是高温空调设备或高温锅炉房。
实施例2：利用设置在风道上的掺混风机，掺混不同比例的室外新风，即改变第二冷却塔的进风湿球温度，使得第二冷却塔的出水温度随进风湿球温度降低而降低，这符合逼近度(逼近度是指经过冷却塔冷却后的水温与环境湿球温度的差值)规律。具体变化为：当掺混风比例为19％时，第二冷却塔的出水温度降至38.3℃，降低了4.25％，进出水温差为11.5℃；当掺混风比例为30％时，第二冷却塔出水温度降至37℃，降低了7.5％，进出水温差为12.5℃；当掺混风比例为41％时，第二冷却塔出水温度降至36.8℃，降低了8％，进出水温差为12.7℃；当掺混风比例为56％时，第二冷却塔出水温度降至36.6℃，降低了8.5％，进出水温差为12.9℃。
实施例3：通过改变第二冷却塔的热水水量，第二冷却塔的出水温度均随水流量减少而降低，具体变化为：当第二冷却塔水流量为50％时，出水温度降至35℃，降低了12.5％，进出水温差为15℃；当第二冷却塔水流量为70％时，出水温度降至37℃，降低了7.5％，进出水温差为12.5℃；当第二冷却塔水流量为90％时，出水温度降至37.5℃，降低了6.25％，进出水温差为12.3℃。
实施例4：通过改变第二冷却塔的进水温度，当进水温度为55℃，出水温度达42℃，温差为13℃；当进水温度为60℃，出水温度达40℃，温差为15℃。即第二冷却塔进出水温差随着进水温度的升高而加大，第二冷却塔能够有效提供高温热水系统(如高温空调设备)所需的热水。
从上述数据可知，如要降低第二冷却塔的出水温度，加大进出水温差，可通过减少第二冷却塔的水流量或加大第二冷却塔的型号，或通过掺混风进行调节来实现。其中，优选通过降低冷却塔的流量，即加大第二冷却塔的型号的方式来实现。根据地下空间内通风量的大小，适当加大第二冷却塔的掺混风量，可达到进一步降低第二冷却塔出水温度的目的。
综上，本发明的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统可实现在地下空间中对空气资源进行重复利用，通过调节两级冷却塔的进风量、进风湿球温度，两级冷却塔进出水量及水温，可制出不同的出水温度，以满足地下空间中不同热水系统的冷却需求。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，包括：
第一冷却塔，位于地下空间中，与第一热水系统相连，以冷却第一热水系统中的热水；
第二冷却塔，位于地下空间中，与第二热水系统相连，以冷却第二热水系统中的热水；
其中，第一冷却塔的进风口与地上环境相连通，出风口与第二冷却塔的进风口相连通，第二冷却塔的出风口与地上环境相连通，地上环境中的空气通过第一冷却塔的进风口进入第一冷却塔，与来自第一热水系统中的热水完成热交换后通过第一冷却塔的出风口和第二冷却塔的进风口进入第二冷却塔，空气进入第二冷却塔与来自第二热水系统中的热水完成热交换后通过第二冷却塔的出风口排放到地上环境中。
2.根据权利要求1所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，第一冷却塔的出风口与第二冷却塔的进风口通过风道相连，风道上设置有掺混风口，掺混风口与地上环境相连通，地上环境中的空气通过掺混风口进入风道，与第一冷却塔排出的空气掺混后进入第二冷却塔，以调节第二冷却塔的出水温度。
3.根据权利要求2所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，风道上还设置有排风口，风道中的空气可通过排风口排出，以调节第二冷却塔的出水温度。
4.根据权利要求1或2所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，第一冷却塔和第二冷却塔都包括外部壳体，壳体侧壁上部设置有进水口，侧壁下部设置有出水口，进水口与出水口之间连接有散热盘管，热水系统中的热水从壳体上的进水口进入，冷却后从壳体上的出水口流回到热水系统中。
5.根据权利要求4所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，壳体的下端侧壁上设置有进风口，壳体的顶部设置有出风口，出风口的下方设置有喷淋器，喷淋器的下方设置有播水盆，喷淋器喷洒的冷却水流入到播水盆上，播水盆上均匀设置有多个通孔，以使播水盆上的冷却水均匀地流入到下方的散热盘管上。
6.根据权利要求5所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，播水盆具有底板和位于盆体四周的凸缘，凸缘在播水盆的四周向上凸起，多个通孔位于播水盆的底板上。
7.根据权利要求5所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，散热盘管的下方设置有板状填料，板状填料倾斜设置在冷却塔中。
8.根据权利要求7所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，板状填料靠近进风口的一端的高度大于另一端的高度，从进风口进入的空气完全通过板状填料。
9.根据权利要求5所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，喷淋器的上方设置有挡水器，空气中携带的水蒸气由挡水器阻挡并冷凝液化落入下方的播水盆上。
10.根据权利要求5至9中任一所述的地下空间两级冷却塔进排风串联冷却系统，其特征在于，壳体的底部设置有集水器，集水器可收集从冷却塔上部流下的冷却水，喷淋器与集水器相连，以抽取集水器中的冷却水循环使用。
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