CN107178844A - 风光互补型间接‑直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组 - Google Patents

风光互补型间接‑直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开的风光互补型间接‑直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，包括有机组壳体和设置于机组壳体外的风光互补发电机构；机组壳体相对的两侧壁上分别设置有一次空气进风口、出风口；机组壳体内按空气进入后流动方向依次设置有板管‑填料‑冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构、挡水板c及送风机，板管‑填料‑冷雾复合式间接蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口a，板管蒸发式冷凝机构上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口b；板管‑填料‑冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构及送风机均与风光互补发电机构连接。本发明复合空调机组，解决了传统冷凝器冷却效率低、能耗高的问题。

Description

风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组。
背景技术
传统的风冷式机械制冷效率低且能耗大，在极端环境下易出现故障停机的现象。现有的水冷式机械制冷虽然冷却效率有所提高，但是系统结构较为复杂，不易维护且机房占地空间大，冷却塔的使用也会给周围环境造成诸多负面影响。
蒸发式冷凝技术将蒸发冷却与机械制冷冷凝器融合为一体，可显著提高冷凝器的冷却效率，但目前该技术的实际应用依然较少，结合蒸发式冷凝技术的空调机组形式相对缺乏，难以满足不同工况需求。此外，现有的空调机组大多采用传统高品位能源，空调系统能耗较高，在当前社会背景与制冷空调行业发展情况下，急需加强空调技术与设备对清洁可再生能源的利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，解决了传统冷凝器冷却效率低、能耗高的问题，通过多种工作模式满足不同工况的需要。
本发明所采用技术方案是，风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，包括有机组壳体和设置于机组壳体外的风光互补发电机构；机组壳体相对的两侧壁上分别设置有一次空气进风口、出风口；机组壳体内按空气进入后流动方向依次设置有板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构、挡水板c及送风机，板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口a，板管蒸发式冷凝机构上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口b；板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构及送风机均与风光互补发电机构连接。
本发明的特点还在于：
本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其还包括有设置于排风口a内的排风机a和设置于排风口b内的排风机b，且排风机a和排风机b均与风光互补发电机构连接。
风光互补发电机构，包括有风力发电装置和光伏板，且风力发电装置和光伏板均与控制器连接，控制器与蓄电池连接；控制器分别与冷雾-板管-填料式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构、送风机、排风机a和排风机b连接。
排风机a和排风机b均为轴流式风机；送风机采用离心式风机。
板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器，包括有空气换热板管组和立式设置于空气换热板管组后方的喷雾装置，且在空气换热板管组和喷雾装置之间形成回风区，回风区对应的机组壳体侧壁上设置有回风口；空气换热板管组与一次空气进风口之间设置有空气过滤器；空气换热板管组的上方依次设置有分层式填料单元、布水器a及挡水板a，空气换热板管组的下方设置有蓄水箱a，且在空气换热板管组与蓄水箱a之间形成二次空气流道，二次空气流道对应的机组壳体侧壁上设置有二次空气进风口，蓄水箱a连接供水总管，供水总管通过第一供水支管与布水器a连接，供水总管还通过第二供水支管与喷雾装置连接。
空气过滤器为粗效-中效复合空气过滤器；二次空气进风口内设置有粗效-中效复合空气过滤器；分层式填料单元主要由呈上下设置的填料b及填料a构成，且在填料b及填料a之间形成空气流道。
供水总管上设置有水泵b，且水泵b位于蓄水箱a内为潜水泵，水泵b与控制器连接；第一供水支管上设置有水过滤器b，第二供水支管上分别设置有调节阀、水过滤器c。
板管蒸发式冷凝机构，包括有连接在一起的板管蒸发式冷凝器和机械制冷系统；板管蒸发式冷凝器，包括有蒸发式冷凝板管，蒸发式冷凝板管通过管道依次与四通换向阀、压缩机、蒸发器-冷凝器一体化机构及节流阀构成闭合回路；蒸发式冷凝板管的上方依次设置有布水器b、挡水板b，蒸发式冷凝板管的下方设置有蓄水箱b，蒸发式冷凝板管与蓄水箱b之间形成风道，风道对应的机组壳体侧壁上设置有冷凝排风进风口，蓄水箱b通过蓄水管与布水器b连接。
蓄水管上分别设置有水过滤器a和水泵a，水泵a与控制器连接。
冷凝排风进风口内设置粗效-中效复合空气过滤器。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，将板管-填料式间接蒸发冷却技术、冷雾直接蒸发冷却技术与板管蒸发式冷凝技术有机结合，实现蒸发冷却与机械制冷技术高度一体化，进一步利用蒸发冷却，能显著节省机械制冷能耗；
(2)本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，将板管式空气换热器与填料式直接蒸发冷却器有机结合，其中的空气换热板管采取交叉布置可增强二次空气紊流程度，而在所有空气换热板管的上方分层设置填料，可延长间接蒸发冷却二次空气与喷淋水的接触时间，增强间接蒸发冷却的湿球效率和所能承担的显热负荷，更多地减少机械制冷循环可能承担的冷负荷；
(3)本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，将冷雾直接蒸发冷却与板管-填料式间接蒸发冷却相结合，冷雾直接蒸发冷却喷雾时可采用板管-填料式间接蒸发冷却器所产生的冷水，并通过调节阀对其喷雾量进行适当调节；冷雾直接蒸发冷却不仅可以增大空气与水的接触面积，增强热质交换能力，还能使机组风阻损失小并减少循环水的处理；
(4)本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，辅助以风光互补发电驱动，能有效加大对清洁可再生能源的利用，并通过多种工作模式满足不同工况需求，能切实提高空调机组性能。
附图说明
图1是本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组的结构示意图。
图中，1.一次空气进风口，2.空气过滤器，3.填料a，4.填料b，5.布水器a，6.挡水板a，7.排风口a，8.排风机a，9.压缩机，10.四通换向阀，11.冷凝排风进风口，12.排风口b，13.排风机b，14.挡水板b，15.布水器b，16.蒸发式冷凝板管，17.水过滤器a，18.水泵a，19.风力发电装置，20.蓄电池，21.光伏板，22.空气换热板管组，23.二次空气进风口，24.蓄水箱a，25.水泵b，26.水过滤器b，27.调节阀，28.水过滤器c，29.回风口，30.喷雾装置，31.蓄水箱b，32.蒸发器-冷凝器一体化机构，33.节流阀，34.挡水板c，35.送风机，36.出风口。
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。
本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，如图1所示，包括有机组壳体和设置于机组壳体外的风光互补发电机构；机组壳体相对的两侧壁上分别设置有一次空气进风口1、出风口36；机组壳体内按空气进入后流动方向依次设置有板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构、挡水板c34及送风机35，板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口a7，板管蒸发式冷凝机构上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口b12；板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构及送风机35均与风光互补发电机构连接。
本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，如图1所示，还包括有设置于排风口a7内的排风机a8和设置于排风口b12内的排风机b13，且排风机a8和排风机b13均与风光互补发电机构连接。
风光互补发电机构，如图1所示，包括有风力发电装置19和光伏板21，且风力发电装置19和光伏板21均与控制器连接，控制器与蓄电池20连接；控制器分别与板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构、送风机35、排风机a8和排风机b13连接。
其中，风力发电装置19、蓄电池20、控制器及光伏板21均设置于机组壳体顶壁上；光伏板21呈倾斜设置且面向太阳，便于充分吸收太阳光。当风光互补发电机构无法满足要求时，可切换至市政供电。
一次空气进风口1内设置有风阀。
排风机a8和排风机b13均为轴流式风机；送风机35采用离心式风机。
板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器，如图1所示，包括有空气换热板管组22和立式设置于空气换热板管组22后方的喷雾装置30，且在空气换热板管组22和喷雾装置之间形成回风区，回风区对应的机组壳体侧壁上设置有回风口29；空气换热板管组22与一次空气进风口1之间设置有空气过滤器2；空气换热板管组22的上方依次设置有分层式填料单元、布水器a5及挡水板a6，空气换热板管组22的下方设置有蓄水箱a24，且在空气换热板管组22与蓄水箱a24之间形成二次空气流道，二次空气流道对应的机组壳体侧壁上设置有二次空气进风口23；蓄水箱a24连接供水总管，供水总管通过第一供水支管与布水器a5连接，供水总管还通过第二供水支管与喷雾装置30连接。
空气换热板管组22由多根水平设置的空气换热板管构成。
空气过滤器2为粗效-中效复合空气过滤器。
二次空气进风口23内设置有粗效-中效复合空气过滤器。
分层式填料单元主要由呈上下设置的填料b4及填料a3构成，且在填料b4及填料a3之间形成空气流道。
供水总管上设置有水泵b25，且水泵b25位于蓄水箱a24内为潜水泵，水泵b25与控制器连接；第一供水支管上设置有水过滤器b26，第二供水支管上分别设置有调节阀27、水过滤器c28。
蓄水箱a24的外壁上分别设置有补水口、排水口，蓄水箱a24内设置有浮球阀。
板管蒸发式冷凝机构，如图1所示，包括有连接在一起的板管蒸发式冷凝器和机械制冷系统；板管蒸发式冷凝器，包括有蒸发式冷凝板管16，蒸发式冷凝板管16通过管道依次与四通换向阀10、压缩机9、蒸发器-冷凝器一体化机构32及节流阀33构成闭合回路；蒸发式冷凝板管16的上方依次设置有布水器b15、挡水板b14，蒸发式冷凝板管16的下方设置有蓄水箱b31，蒸发式冷凝板管16与蓄水箱b31之间形成风道，风道对应的机组壳体侧壁上设置有冷凝排风进风口11；蓄水箱b31通过蓄水管与布水器b15连接。
蓄水管上分别设置有水过滤器a17和水泵a18，水泵a18与控制器连接。
冷凝排风进风口11内设置粗效-中效复合空气过滤器。
蓄水箱b31的外壁上分别设置有补水口、排水口，蓄水箱b31内设置有浮球阀。
本发明风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，可实现的工作模式及工作流程如下：
(1)间接-直接蒸发冷却(IDEC)模式：
开启板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器及其他有关装置，具体工作过程如下：
一次空气在送风机35从一次空气进风口1吸入机组壳体内，先由空气过滤器2对一次空气进行过滤，形成洁净的一次空气；洁净的一次空气进入空气换热板管组22内，而二次空气在排风机a8的作用下从二次空气进风口23吸入到二次空气流道中，自下而上与每根空气换热板管外表面的水膜以及空气换热板管内的喷淋水滴发生热湿交换，间接冷却空气换热板管内的一次空气，之后依次穿过填料a3、填料b4，并在填料a3和填料b4处与布水器a5喷淋下来的水发生热湿交换；接着经过挡水板a6过滤掉多余的水；最后在排风机a8的作用下经排风口a7排出机组壳体；
同时，空气换热板管内经等湿冷却后的一次空气流到回风区内，与喷雾装置30喷出的水雾充分接触，发生直接蒸发冷却，最后在送风机35的作用下通过出风口36以及相应管道送入空调区域。
该模式主要针对过渡季节以及干燥地区较为炎热的夏季供冷工况，在一定条件下可以通过调节阀27进行适当调节，此时也可采用部分室内回风作为二次空气。
(2)间接蒸发冷却+蒸发式冷凝机械制冷(IEC+DX)模式，具体工作过程如下：
一次空气在送风机35从一次空气进风口1吸入机组壳体内，先由空气过滤器2对一次空气进行过滤，形成洁净的一次空气；洁净的一次空气进入空气换热板管组22内，而二次空气在排风机a8的作用下从二次空气进风口23吸入到二次空气流道中，自下而上与每根空气换热板管外表面的水膜以及空气换热板管内的喷淋水滴发生热湿交换，间接冷却空气换热板管内的一次空气，之后依次穿过填料a3、填料b4，并在填料a3和填料b4处与布水器a5喷淋下来的水发生热湿交换；接着经过挡水板a6过滤掉多余的水；最后在排风机a8的作用下经排风口a7排出机组壳体；
同时，冷凝排风在排风机b13的作用下经冷凝排风进风口11吸入机组壳体内并自下而上流动，在蒸发式冷凝板管16处与经布水器b15喷淋下来的水发生热湿交换，带走冷凝热，之后经过挡水板b14过滤掉空气中多余的水，再在排风机b13的作用下经排风口a12排出机组壳体；而经板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器等湿冷却后的一次空气与经回风口29进入机组壳体内的室内回风混合，之后由蒸发器-冷凝器一体化机构32(夏天时用作蒸发器)降温除湿，最后在送风机35通过出风口36以及相应管道送入空调区域。
该模式主要针对炎热夏季供冷工况，而对于过渡季节需要开启机械制冷的情况，可以在上述IEC+DX运行模式的基础上关闭水泵a18，且使布水器b15停止工作，此时板管蒸发式冷凝机构采取风冷形式，对于板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器，在一定条件下可以通过采用部分室内回风作为二次空气。
(3)自然冷却供冷(fc)模式：
此时，只开启送风机35、排风机a8、一次空气进风口1、二次空气进风口23及其他有关装置，具体工作过程如下：
一次空气(采用室内回风)在送风机35的从一次空气进风口1吸入机组壳体内，先由空气过滤器2对一次空气进行过滤，形成洁净的一次空气；洁净的一次空气进入空气换热板管组22内被间接冷却；之后由送风机35经出风口36送入空调区域；
同时，二次空气(采用室外新风)在排风机a8的作用下从二次空气进风口23吸入，经二次空气流道输送，间接冷却空气换热板管内的一次空气；最后在排风机a8从排风口a7排出机组壳体；
此外，在一定条件下，可通过喷雾装置30对一次空气进行适当加湿。
该模式主要针对冬季自然供冷工况。
(4)供热(H)模式：
此时，只开启送风机35、排风机a8、喷雾装置30、所有进风口(一次空气进风口1、冷凝排风进风口11及二次空气进风口23)及其他有关装置，原有机械制冷循环(采取水泵a18关闭时的风冷式)通过四通换向阀10切换为“空气源热泵循环”，具体工作方式如下：
一次空气(采用室外新风)在送风机35的作用下从一次空气进风口1吸入，经空气过滤器2过滤后进入空气换热板管内被预热，之后与经回风口29进入机组壳体内的室内回风混合，再由喷雾装置30进行适当加湿，最后由蒸发器-冷凝器一体化机构32(冬季用作冷凝器)提供再热量，并在送风机35的作用下经出风口36送入空调区域；
同时，二次空气(采用部分室内回风)在排风机a8的作用下从二次空气进风口23吸入并对空气换热板管内的一次空气进行预热；最后在排风机a8的作用下从排风口a7排出机组壳体；
此时，另外一部分空气(采用部分室内回风)在排风机b13的作用下从冷凝排风进风口11吸入，之后经蒸发器-冷凝器一体化机构32(冬季用作冷凝器)吸收热量，最后在排风机b13的作用下从排风口b12排出机组壳体。
该模式主要针对冬季供热工况，此外，在回风不足时，可利用部分室外新风为蒸发器-冷凝器一体化机构32(冬季用作冷凝器)提供热量。

Claims (10)

1.风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，包括有机组壳体和设置于机组壳体外的风光互补发电机构；所述机组壳体相对的两侧壁上分别设置有一次空气进风口(1)、出风口(36)；所述机组壳体内按空气进入后流动方向依次设置有板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构、挡水板c(34)及送风机(35)，所述板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口a(7)，所述板管蒸发式冷凝机构上方对应的机组壳体顶壁上设置有排风口b(12)；所述板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构及送风机(35)均与风光互补发电机构连接。
2.根据权利要求1所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，还包括有设置于排风口a(7)内的排风机a(8)和设置于排风口b(12)内的排风机b(13)，且所述排风机a(8)和排风机b(13)均与所述风光互补发电机构连接。
3.根据权利要求1或2所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述风光互补发电机构，包括有风力发电装置(19)和光伏板(21)，且所述风力发电装置(19)和光伏板(21)均与控制器连接，所述控制器与蓄电池(20)连接；
所述控制器分别与板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器、板管蒸发式冷凝机构、送风机(35)、排风机a(8)和排风机b(13)连接。
4.根据权利要求3所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述排风机a(8)和排风机b(13)均为轴流式风机；
所述送风机(35)采用离心式风机。
5.根据权利要求3所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述板管-填料-冷雾复合式间接蒸发冷却器，包括有空气换热板管组(22)和立式设置于空气换热板管组(22)后方的喷雾装置(30)，且在所述空气换热板管组(22)和喷雾装置(30)之间形成回风区，所述回风区对应的机组壳体侧壁上设置有回风口(29)；
所述空气换热板管组(22)与一次空气进风口(1)之间设置有空气过滤器(2)；
所述空气换热板管组(22)的上方依次设置有分层式填料单元、布水器a(5)及挡水板a(6)，所述空气换热板管组(22)的下方设置有蓄水箱a(24)，且在所述空气换热板管组(22)与蓄水箱a(24)之间形成二次空气流道，所述二次空气流道对应的机组壳体侧壁上设置有二次空气进风口(23)，所述蓄水箱a(24)连接供水总管，所述供水总管通过第一供水支管与布水器a(5)连接，所述供水总管还通过第二供水支管与喷雾装置(30)连接。
6.根据权利要求5所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述空气过滤器(2)为粗效-中效复合空气过滤器；
所述二次空气进风口(23)内设置有粗效-中效复合空气过滤器；
所述分层式填料单元主要由呈上下设置的填料b(4)及填料a(3)构成，且在填料b(4)及填料a(3)之间形成空气流道。
7.根据权利要求5所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述供水总管上设置有水泵b(25)，且所述水泵b(25)位于蓄水箱a(24)内，所述水泵b(25)与控制器连接；所述第一供水支管上设置有水过滤器b(26)，所述第二供水支管上分别设置有调节阀(27)、水过滤器c(28)。
8.根据权利要求3所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述板管蒸发式冷凝机构，包括有连接在一起的板管蒸发式冷凝器和机械制冷系统；
所述板管蒸发式冷凝器，包括有蒸发式冷凝板管(16)，蒸发式冷凝板管(16)通过管道依次与四通换向阀(10)、压缩机(9)、蒸发器-冷凝器一体化机构(32)及节流阀(33)构成闭合回路；所述蒸发式冷凝板管(16)的上方依次设置有布水器b(15)、挡水板b(14)，所述蒸发式冷凝板管(16)的下方设置有蓄水箱b(31)，蒸发式冷凝板管(16)与蓄水箱b(31)之间形成风道，所述风道对应的机组壳体侧壁上设置有冷凝排风进风口(11)，所述蓄水箱b(31)通过蓄水管与布水器b(15)连接。
9.根据权利要求8所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述蓄水管上分别设置有水过滤器a(17)和水泵a(18)，所述水泵a(18)与控制器连接。
10.根据权利要求8所述的风光互补型间接-直接蒸发冷却与蒸发冷凝复合空调机组，其特征在于，所述冷凝排风进风口(11)内设置粗效-中效复合空气过滤器。
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