CN108036671A - 一种节能冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能冷却塔，包括冷却塔本体、太阳能光伏板、风机、反清洗装置和控制系统；所述控制系统与所述太阳能光伏板、所述风机和所述反清洗装置电连接，用于控制所述冷却塔的工作状态；所述太阳能光伏板分别与所述风机和所述控制系统电连接，用于为所述风机和所述控制系统提供太阳能电源供电；所述风机设于所述冷却塔本体的内部，用于为所述冷却塔散热；所述反清洗装置设置于冷却塔本体内部，用于清洗所述冷却塔。本实施例通过控制系统对冷却塔中太阳能光伏板和风机之间的统一协调控制，增加反清洗装置自动清洗冷却塔，提高热交换效率，减少能量的损耗，同时降低冷却塔工作时的噪声，提供用户的体验。

Description

一种节能冷却塔

技术领域

本发明实施例涉及热效率智能控制优化技术，尤其涉及一种节能冷却塔。

背景技术

冷却塔是应用非常普遍的水资源循环利用设备，其主要功能是将含有废热的冷却水与空气在塔内进行热交换，使水温降至所要求的温度，以便进行再次循环利用。

目前，为冷却塔供水的水泵以及冷却塔的风机均由电动机驱动，其自动化控制水平较低，冷却塔的工作状态单一，不具备随各项参数的变化而自动调节的能力，冷却塔的冷却能力常年过剩，每年消耗大量用于驱动水泵和风机的电能，有很大的节能空间。

另一方面，冷却塔仅对水泵电机和风机电机分别孤立地进行调节，彼此之间没有协调控制，水泵和风机两个孤立地负荷虽然可以分别实现一定程度上的节能运行，但从冷却塔运行的整个系统看，冷却塔的冷却效能并未得到充分发挥利用，整个冷却塔系统还有很大的节能空间。

发明内容

本发明提供一种节能冷却塔，以实现控制系统对冷却塔中太阳能光伏板和风机之间的统一协调控制，增加反清洗装置自动清洗冷却塔，提高热交换效率，减少能量的损耗，同时降低冷却塔工作时的噪声，提供用户的体验。

本发明实施例提供了一种节能冷却塔，包括冷却塔本体、太阳能光伏板、风机、反清洗装置和控制系统；

所述控制系统与所述太阳能光伏板、所述风机和所述反清洗装置电连接，用于控制所述冷却塔的工作状态；

所述太阳能光伏板覆盖在冷却塔本体的至少一面外壁上；所述太阳能光伏板分别与所述风机和所述控制系统电连接，用于为所述风机和所述控制系统提供太阳能电源供电；

所述风机设于所述冷却塔本体的内部，用于为所述冷却塔散热；

所述反清洗装置设置于冷却塔本体内部，用于清洗所述冷却塔。

所述反清洗装置设置于所述冷却塔的底部，设有至少一个高压喷嘴，用于清洗冷却塔。

所述冷却塔还包括温度传感器和流量计，所述流量计设置于所述冷却塔的进水口处，用于测量进水口的进水量；所述温度传感器设置于所述冷却塔的出水口处，用于测量出水温度。

所述控制系统控制所述风机根据所述出水温度、所述进水量和所述冷却塔所连接的设备的实时功率控制启动所述风机的运行数量和调节所述风机的运转频率。

所述风机为组合式直流变频风扇；所述风扇的风轮采用非对称设计，相邻两个风扇的风轮的叶数不同。

所述节能冷却塔还包括：光照度传感器，所述光照度传感器设置于所述太阳能光伏板上，用于感应环境中的太阳光的光照度。

所述节能冷却塔还包括感应控制装置，所述感应控制装置与所述光照度传感器相连，用于根据所述光照度的大小控制所述太阳能光伏板的角度。

所述控制系统，还用于根据所述太阳能光伏板的电量智能控制启动所述风机的数量，以及启动对应于所述太阳能光伏板的电量的供电模式。

所述冷却塔还包括蓄电系统，所述蓄电系统与所述太阳能光伏板，用于存储太阳能转换为的电能，并与所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统电连接，用于为所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统提供太阳能电源供电。

所述冷却塔还包括：市电电源，所述市电电源分别与所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统电连接，用于为所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统提供市电电源供电。

本发明通过提供了一种节能冷却塔，包括冷却塔本体、太阳能光伏板、风机、反清洗装置和控制系统；控制系统与太阳能光伏板、风机和反清洗装置电连接，用于协调控制冷却塔的工作状态；太阳能光伏板为风机、反清洗装置和控制系统提供太阳能电源供电；风机设于所述冷却塔本体的内部，用于为冷却塔散热；反清洗装置设置于冷却塔本体内部，用于清洗所述冷却塔，解决了冷却塔中水泵和风机独自工作带来的能耗大的问题，通过控制系统对冷却塔中太阳能光伏板和风机之间的统一协调控制，增加反清洗装置定期清洗冷却塔，提高热交换效率，减少能量的损耗，同时降低冷却塔工作时的噪声，提供用户的体验。

附图说明

图1是本发明实施例一中提供的一种节能冷却塔的结构示意图；

图2是本发明实施例一中提供的一种节能冷却塔的另一结构示意图；

图3是本发明实施例二中提供的一种节能冷却塔的优选结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一中提供的一种节能冷却塔的结构示意图。如图1所示，一种节能冷却塔，包括冷却塔本体10、太阳能光伏板11、风机12、反清洗装置13和控制系统14。

其中，太阳能光伏板11覆盖在冷却塔本体10的至少一面外壁上，优选的，太阳能光伏板11覆盖在冷却塔本体10容易受到太阳光照的外壁上。该太阳能光伏板11分别与风机12和控制系统14电连接，用于为风机12和控制系统14及冷却塔内部电路提供太阳能电源供电。太阳能光伏板11把白天中的吸收的太阳能转换为电能直接为风机12和控制系统14等冷却塔内部电路的正常工作提供电能。

风机12设于冷却塔本体10的内部，用于为冷却塔散热。风机12是冷却塔最重要的冷却装置之一，承担着为水循环系统中的水快速降温的作用。在本实施例中，风机12采用组合式直流变频风扇，风机12中可以设置多个风扇，其中，风扇的风轮采用非对称设计，相邻两个风扇的风轮的叶数不同，目的在于消除共振产生的噪音，提高用户的体验。

由于冷却塔放置于开放式的环境中，在冷却塔内部，尤其是在冷却塔填料处容易积压灰尘与污垢，填料在冷却塔中的作用就是增加散热量，延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量。这些灰尘和污垢会影响冷却塔的散热和制冷，降低冷却塔的热交换效率，在降到同样的温度的条件下，积压灰尘的冷却塔往往需要更多的电能，导致电能的浪费，同时冷却塔也容易损坏。在本实施例中，冷却塔还包括反清洗装置13。反清洗装置13设置于冷却塔本体10内部，用于清洗冷却塔。反清洗装置13中设有至少一个高压喷嘴。优选的，高压喷嘴设置于冷却塔本体10的底部，高压喷嘴朝向冷却塔本体10的顶部放置。当需要清洗时，水流从下往上喷出，更有利于清洗冷却塔内部的污垢和杂质。高压喷嘴还可以设置在冷却塔的侧壁或者顶部，能够全方位清洗冷却塔的灰尘和污垢。用户可以在控制系统中设置参数，控制反清洗装置根据季度、外界环境和使用情况等因素，自动对冷却塔的填料进行清洗，保证冷却塔的清洁，从而提高冷却塔的热交换效率。例如，在冷却塔停用一段时间后再次启动，或者外界环境灰尘较大时，控制系统控制反清洗装置对冷却塔的填料进行清洗。

控制系统14与太阳能光伏板11、风机12以及反清洗装置13电连接，用于控制所述冷却塔的工作状态。在本实施例中，控制系统14相当于冷却塔的中央控制系统，通过整合冷却塔中太阳能光伏板11的电量、冷却塔中水的进水量和温度以及冷却塔所连接末端设备的实时功率，控制冷却塔中太阳能光伏板11、风机12和反清洗装置13协同工作，使得冷却塔处于最优的工作状态，达到最佳的节能效果。

本发明实施例提供了一种节能冷却塔，包括冷却塔本体、太阳能光伏板、风机、反清洗装置和控制系统，其中控制系统与所述太阳能光伏板、所述风机和所述反清洗装置电连接，并根据当前冷却塔的工作状态协同控制太阳能光伏板、风机和反清洗装置系统工作，使得冷却塔达到最佳的冷却效果的同时，节约能量，并降低冷却塔制冷时的噪音，提高用户的体验。

图2是本发明实施例一中提供的一种节能冷却塔的另一结构示意图。如图2所示，在上述实施例的基础上，该节能冷却塔还包括光照度传感器(图中未标出)和感应控制装置15。光照度传感器设置于太阳能光伏板11上，用于感应环境中的太阳光的光照度；感应控制装置15与所述光照度传感器相连，用于根据所述光照度的大小控制所述太阳能光伏板的角度。

示例性的，该节能冷却塔中控制系统14、太阳能光伏板11、光照度传感器和感应控制装置15之间的协调工作状态优选为：太阳能光伏板上的光照度传感器感应环境中的光照度，当检测到环境中的光照度大于1万勒克斯，感应控制装置15调整太阳能光伏板11至合适的角度使得最大面积接收太阳光照，其中，合适的角度优选为30°，若光照度传感器感应环境中的光照度小于1万勒克斯，则感应控制装置15调整太阳能光伏板的角度至0°。控制系统14检测太阳能光伏板11中太阳能电池的电量的多少，若检测到太阳能电池的电量充足，则控制冷却塔优选使用太阳能光伏板11所产生的电量，不使用市电进行供电；若检测到太阳能电池的电量不充足，不满足条件进入供电，则控制系统14控制太阳能光伏板11进入蓄电模式，其中冷却塔中还包括蓄电系统16，当太阳能光伏板11进入蓄电模式时，控制系统14启动蓄电系统16进行工作，此时，控制系统14控制冷却塔优先使用市电进行工作。

示例性的，该节能冷却塔中控制系统14、太阳能光伏板11和风机12之间的协同工作过程可以为：在本实施例中，风机12优选为组合式直流变频风扇，可以根据风机12运行变化进行无极调速。控制系统114可以根据所述太阳能光伏板11的电量智能控制启动风机12中风扇的数量。当风机12使用光伏供电模式进行运行时，检测太阳能光伏板11产生的电量，根据电量的多少启动风扇工作的数量，例如，若冷却塔12中含有6个风扇，编号分别为：1号、2号、3号、4号、5号和6号，当检测到目前太阳能光伏板11的电量只能满足3个风扇进行工作，在满足制冷条件的前提下，控制系统14启动1号、3号和5号，或者2号、4号和6号风扇进行工作，当电量减少时，则减少运行的风扇的数量。

风机12连接太阳能光伏板11之外，还连接着蓄电系统16和市电电源(图中未标出)，控制系统14根据太阳能光伏板11的电量和蓄电系统16中电量，调整风机12在光伏供电模式、蓄电模式下或市电供电模式下运行，从而保证冷却塔处于最优节能状态。若目前太阳能光伏板11产生的电量不足，则控制系统14控制太阳能光伏板11进入蓄电模式，启动蓄电系统16工作，并启用市电为风机12、感应控制装置15和控制系统14的正常工作提供充足电能，在此过程中，若蓄电系统16中的电量满足供电要求，则停止市电供电，使用蓄电系统16的电能优先为冷却塔进行供电。控制系统14根据太阳能光伏板的电量，自动切换光伏供电模式、蓄电模式和市电供电模式，使得冷却塔在满足制冷条件的同时，达到最佳的节能效果。

此外，控制系统14检测冷却塔内的出水温度、出水口的出水量以及当前运行的功率，调节冷却塔运行的输出频率，选择启动风扇的数量。示例性的，在上述实施例的基础上，控制系统14根据冷却塔的出水温度、进水量和冷却塔所连接的设备的实时功率控制风机12进行工作的工作过程可以为：在本发明实施例中，该节能冷却塔还包括温度传感器(图中未标出)和流量计(图中未标出)，流量计设置于冷却塔的进水口处，用于测量进水口的进水量；温度传感器设置于冷却塔的出水口处，用于测量出水温度。当测量出进水口的进水量和出水口的出水温度时，控制系统14根据冷却塔所连接的设备的使用要求，自动调整风机12启动的数量和转速，其中，该冷却塔所连接的设备优选为制冷空调。示例性的，当冷却塔所连接的设备需要30℃的使用要求，当测量到的出水温度高于30℃，控制系统14则启动更多的风机12且增大运行的频率，以加快降温；当出水口的进水量过大时，也需要启动更多的风机12且增大运行的频率才能达到更快降温的效果。反之，当测量到的出水温度低于或者等于30℃，则控制系统14则自动控制关闭部分的风机12或者降低风机12的运转频率以节约能量。此外，控制系统14还可以根据冷却塔所连接的设备的实时功率来调节启动风机12工作的数量和运转的频率，以制冷空位为例，当制冷空调的实时功率较高的，其工作时产生的热量较多，当需要降低到同样的温度时，则需要启动更多的风机12共同工作或者增大风机12的运转频率，才能实现较快的降温，反之，当制冷空调的实时功率较低时，其工作时产生的热量较少，则可以减少风机12工作的数量或者运转的频率以减少不必要的能量损耗。

优选的，上述实施例中使用的风机12为组合式直流变频风扇，风扇的风叶采用非对称设计，相邻两个风扇的风叶的叶数也并不相同，优选的，奇数号的风扇的风叶具有相同的叶数，偶数号的风叶也具有相同的叶数，并且奇数号和偶数号的风叶的叶数并不相同。这种设计能够消除共振产生的噪音，可极大地降低散热带来的噪音，同时又不影响散热的效率。

此外，控制系统14可以实现冷却塔所连接设备，比如中央空调的运行情况，实现故障报警提醒、运行日志记录、运行状态监测、冷却水泵联动变频控制等，具有统一管理、智能管理和维护的特点。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种节能冷却塔的优选实例，图3是本发明实施例二中提供的一种节能冷却塔的优选结构示意图，为避免连接线影响该图的示意，图中为画出各模块/部件/装置/系统的连接关系。如图3所示，该节能冷却塔包括冷却塔本体30、太阳能光伏板31、风机32、反清洗装置33、控制系统34、感应控制装置(图中未画出)、蓄电系统(图中未画出)。

如图3所示，该节能冷却塔本体30的正面外壁上覆盖有太阳能光伏板31，太阳能光伏板31还可以覆盖在节能冷却塔本体30的侧面和/或正面外壁上，以最大面积地接收太阳光照，把太阳能转换为电能，其中太阳能光伏板31可以相对于冷却塔本体30的外壁呈一定角度向外活动。优选的，太阳能光伏板31上设置有光照度传感器(图中未标出)，用于感应环境中的太阳光的光照度。感应控制装置分别光照度传感器和太阳能光伏板31相连，感应控制装置根据光照度传感器检测到的外界环境的光照度，调整太阳能光伏板31的倾斜角度，使其以最佳面对接收太阳光，其中，倾斜角度优选为0-30°。在太阳光充足或者太阳能充足的情况下，控制系统34优选选用太阳能光伏板31为冷却塔供电；当光照不佳、阴雨天或蓄电不足的情况下，控制系统34将太阳能光伏板31切换成蓄电模式，并转为市电供电；当蓄电系统存储有足够的电量时，控制系统34优选使用蓄电系统的电量为冷却塔供电。

该节能冷却塔还设置有风机32和反清洗装置33。如图3所示，风机32中设置的风扇的数量可以根据实际情况进行设定。在本实施例中，风机32设置于冷却塔本体30的顶部，包含四个直流变频风扇。其中，风扇的风叶采用非对称设计，奇数号的风扇的风叶的叶数和偶数号的风叶的叶数并不相同，从而消除共振产生的噪音；此外，本实施例的风机32采用大尺寸反震颤抖轴流风扇，可以将震动噪音降到最低，采用计算流体力学和有线单元法等技术大幅度提高换热的效率。

其中，反清洗装置33设置于冷却塔本体30的底部，反清洗装置33可以包括多个高压喷嘴。水从高压喷嘴从下往上喷出，达到反冲洗的效果，更有利于清洗冷却塔本体30内部，尤其是填料内的灰尘、污垢和杂质。控制系统34根据季度的变化、外界环境和使用情况等，对冷却塔内部进行清洗，保证冷却塔内部的清洁，从而有利于冷却塔的散热和制冷，提高冷却塔的热交换效率。

在上述实施例的基础上，冷却塔实现节能和降低噪声主要表现为以下几个方面：

第一、控制系统控制冷却塔在太阳能光伏板、蓄电系统和市电供电三个模式下进行智能切换：当太阳能充足时，优先使用太阳能光伏板进行供电，此时蓄电系统和市电不进行供电；当太阳能不充足时，智能切换为蓄电模式，把太阳能转换为的电能存储起来，在太阳能和蓄电系统均不满足供电时，使用市电供电；当太阳能不充足，但蓄电系统已经满足供电要求时，优先使用蓄电系统为冷却塔进行供电，从而达到节能运行的目的。

第二、控制系统根据冷却塔的出水温度、进水量和冷却塔所连接的设备的实时功率，智能控制风机运行的数量和运转的频率。当冷却塔的出水温度较高，和/或进水量较大，和/或冷却塔所连接的设备的实时功率较大时，冷却塔需要更高的制冷要求，此时控制系统会根据这三个因素的影响，启动更多的风机一起工作，和/或提高风机的运转的频率，加快降温；当冷却塔的出水温度较低，和/或进水量较小，和/或冷却塔所连接的设备的实时功率较低时，冷却塔需要的制冷要求较低，或者已达到制冷要求，此时控制系统只需启动部分风机，和/或降低风机运转的频率，已减少不必要的能量损耗。控制系统根据冷却塔的出水温度、进水量和冷却塔所连接的设备的实时功率，智能启动/关闭风机和调整风机的运转频率，在满足制冷条件的同时，最大限度地节约能耗。

第三、本实施例的节能冷却塔增加了反清洗装置，用户可以在控制系统中设置参数，控制反清洗装置根据季度、外界环境和使用情况等因素，自动对冷却塔的填料进行清洗，保证冷却塔的清洁，从而提高冷却塔的热交换效率，从而避免冷却塔内部灰尘和污垢的堆积，冷却塔散热效率降低导致的能量的损耗。增加反清洗装置，不定期清洗冷却塔内部的灰尘和污垢，减少不必要的能量损耗，起到节约能耗的作用。第四、本实施例中的节能冷却塔采用的风机为组合式直流变频风扇，风扇的风叶采用非对称设计，相邻两个风扇的风叶的叶数也并不相同，奇数号的风扇的风叶具有相同的叶数，偶数号的风叶也具有相同的叶数，并且奇数号的风扇的风叶的叶数和偶数号的风叶的叶数并不相同，从而消除共振产生的噪音；此外，风机采用大尺寸反震颤抖轴流风扇，可以将震动噪音降到最低，采用计算流体力学和有线单元法等技术大幅度提高换热的效率。这种设计能够消除共振产生的噪音，可极大地降低散热带来的噪音，同时又不影响散热的效率。

第五、控制系统可以实现冷却塔所连接设备，比如中央空调的运行情况，实现故障报警提醒、运行日志记录、运行状态监测、冷却水泵联动变频控制等，具有统一管理、智能管理和维护的特点。

本发明实施例提供的一种节能冷却塔，不仅能够根据太阳能光伏板的电量智能控制启动风机的数量、根据太阳能光伏板的电量智能切换供电模式，以及根据冷却塔的出水温度、进水量和冷却塔所连接的设备的实时功率，智能控制风机运行的数量和运转的频率，从而在满足制冷条件的同时最大限度得达到节能的效果；此外，风机的风叶采用非对称设计，相邻两个风扇的风叶的叶数也并不相同，从而消除共振产生的噪音，降低冷却塔工作时的噪音；控制系统可以实现冷却塔所连接设备，实现故障报警提醒、运行日志记录、运行状态监测、冷却水泵联动变频控制等，具有统一管理、智能管理和维护的特点。综上所述，本实施例提供的一种节能冷却塔具有节约能耗、降低噪音和便于维护管理的特点，大大提高用户的体验。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种节能冷却塔，其特征在于，包括冷却塔本体、太阳能光伏板、风机、反清洗装置和控制系统；

所述控制系统与所述太阳能光伏板、所述风机和所述反清洗装置电连接，用于控制所述冷却塔的工作状态；

所述太阳能光伏板覆盖在冷却塔本体的至少一面外壁上；所述太阳能光伏板分别与所述风机和所述控制系统电连接，用于为所述风机和所述控制系统提供太阳能电源供电；

所述风机设于所述冷却塔本体的内部，用于为所述冷却塔散热；

所述反清洗装置设置于冷却塔本体内部，用于清洗所述冷却塔。

2.根据权利要求1所述的节能冷却塔，其特征在于，所述反清洗装置设置于所述冷却塔的底部，设有至少一个高压喷嘴，用于清洗冷却塔。

3.根据权利要求1所述的节能冷却塔，其特征在于，所述冷却塔还包括温度传感器和流量计，所述流量计设置于所述冷却塔的进水口处，用于测量进水口的进水量；所述温度传感器设置于所述冷却塔的出水口处，用于测量出水温度。

4.根据权利要求3所述的节能冷却塔，其特征在于，所述控制系统控制所述风机根据所述出水温度、所述进水量和所述冷却塔所连接的设备的实时功率控制启动所述风机的运行数量和调节所述风机的运转频率。

5.根据权利要求4所述的节能冷却塔，其特征在于，所述风机为组合式直流变频风扇；所述风扇的风轮采用非对称设计，相邻两个风扇的风轮的叶数不同。

6.根据权利要求1所述的节能冷却塔，其特征在于，所述节能冷却塔还包括：光照度传感器，所述光照度传感器设置于所述太阳能光伏板上，用于感应环境中的太阳光的光照度。

7.根据权利要求6所述的节能冷却塔，其特征在于，所述节能冷却塔还包括感应控制装置，所述感应控制装置与所述光照度传感器相连，用于根据所述光照度的大小控制所述太阳能光伏板倾斜的角度。

8.根据权利要求1所述的节能冷却塔，其特征在于，所述控制系统，还用于根据所述太阳能光伏板的电量智能控制启动所述风机的数量，以及启动对应于所述太阳能光伏板的电量的供电模式。

9.根据权利要求1-8任一项所述的节能冷却塔，其特征在于，所述冷却塔还包括蓄电系统，所述蓄电系统与所述太阳能光伏板相连，用于存储太阳能转换为的电能，并与所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统电连接，用于为所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统及提供太阳能电源供电。

10.根据权利要求9所述的节能冷却塔，其特征在于，所述冷却塔还包括：市电电源，所述市电电源分别与所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统电连接，用于为所述感应控制装置、所述风机和所述控制系统提供市电电源供电。