CN108474625A - 用于蒸发冷却装置的水最小化方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸发冷却系统，其包括一次冷却单元，所述一次冷却单元利用流过一次热交换介质的冷却流体来冷却流过所述一次热交换介质的供应空气；排出线路；以及二次冷却单元，所述二次冷却单元相对于供应空气的流动方向布置在所述一次调节单元的上游。所述一次冷却单元包括用于将冷却流体供应至所述一次热交换介质的供应线路、用于收集供应至所述一次热交换介质的冷却流体的容器、以及用于将收集在所述容器中的冷却流体再循环至所述供应线路的泵。所述排出线路从所述一次冷却单元中排出一部分再循环冷却流体。所述二次冷却单元包括构造成接收从所述一次冷却单元通过所述排出线路排出的冷却流体的二次热交换介质。

Description

用于蒸发冷却装置的水最小化方法以及装置

相关申请的参考

本申请要求2015年9月10日提交的美国临时专利申请No.62/216,883的权益。

技术领域

本发明涉及利用热力学定律冷却流体的蒸发冷却系统、空调系统中的改进。即，由于相变中涉及的蒸发热，流体从液相到气相的变化可以导致温度降低。

背景技术

在典型的蒸发冷却机中，生水供应至热交换器或者通过热交换器再循环，并且通过从流过热交换器的供应空气提取热量而汽化。最易于获取的生水形式包括各种污染物，最为显著地是溶解的盐和矿物。在再循环的蒸发冷却系统中，供应至热交换器且还未蒸发的多余水被收集在容器中并且随后被泵送回热交换器。当水从热交换器蒸发时，生水中溶解的矿物和盐残留下来，随着水量的减少而浓度提升。补充水供应至所述系统以补充蒸发掉的水，然而矿物和盐残留，并且如果浓度过高可能沉积在热交换器上作为结垢。

为了降低结垢的高浓度，大多数使用水的蒸发冷却装置将结合有通向排水口的排水部以控制容器中的盐分以及矿物含量。确定有效排水量的技术是多样的且众所周知的。通常，排水量取决于在给水以及水化学中的矿物污染物的水平，但所述排水量从低至非常淡的水的给水的大约10％到多达矿物含量高的给水的50％以上。即使在使用化学方法来提升矿物的溶解度的情况下，仍然需要排水以用淡水替换矿物饱和的水，以避免在蒸发过程内结垢。

图3示出了典型的直接蒸发冷却器100的示意图。水或者其它合适的冷却流体使用泵114从容器110通过供应线路112至喷洒器116再循环。喷洒器116均匀地将供应水洒在例如蒸发板118的热交换器上。供应空气124穿过所述板，在这里被冷却和加湿而作为冷却空气126流出。从喷洒器16供应的水流下并通过所述板，并当它遇到温暖的供应空气124时蒸发。由阀120控制的排水流例如通过排水线路或者排水线路121从所述系统去除至排水口122以控制水中的矿物积累。在需要时从水源128增加补充的淡水以替换蒸发并排出的水。可以通过设置在容器110中的浮动阀或者其它水平检测装置(未示出)控制补充的淡水。

图4描述了典型的间接蒸发冷却器，在本情况中为流体冷却器200。流体冷却器200包括具有空气入口204和空气出口206的壳体202。用作容器的池210被布置在壳体202的底部。具有流体入口218－1以及流体出口218－2的热交换器218被布置在池210上方。使用泵214通过供应线路212将水或者另一种合适的冷却剂从池210抽出。抽出的水供应至喷头216，喷头将水喷在热交换器218上以从热交换器吸取热量。喷出的水被收集在池210中。与直接蒸发冷却器中一样，为了控制盐和矿物在冷却水中的浓度，在供应线路212中设置有排水阀220以将冷却水通过排水线路221排出到排水口222。使用被马达232经由带驱动的风扇230将空气通过空气入口204抽入并且从空气出口206抽出。待冷却的流体通过入口218－1供应至热交换器218并且通过出口218－2排出。

在操作过程中，如图4所示，冷却空气226首先经过热交换器218的外表面，待冷却的热流体流过所述外表面。待冷却的流体可以是例如水的液体，或者例如空气的气体。使用供应线路212、泵214以及喷头216用再循环水流喷洒热交换器218并且同时产生空气流流过潮湿的热交换器表面以蒸发水并且使热交换器内部的一次流体冷却。与直接蒸发系统中的情况一样，需要来自再循环池的排水或者水来防止矿物积累。从水源228添加补充水以补充蒸发以及排出的水。

在直接和间接蒸发冷却系统中，排出的水被引导至排水口并且不再以其他方式使用。这样会导致冷却水的大量浪费。这样的浪费会很大程度地增加操作所述系统的成本、给运营商带来负面公众形象，并且给水源(尤其是在缺乏淡水的区域中)带来极大的负担。

发明内容

本发明可以通过利用在补充冷却过程中排出冷却水来提升蒸发冷却系统的效率和效力。

本发明可以利用排水来完成部分蒸发工作并且减少了浪费到排水口的水，因此减少了蒸发冷却系统消耗的水的总量。

本发明可以为水的预处理或者化学处理提供替代方案作为减少排水需求的方法并且因此减少总体用水。可以单独使用或者结合其它技术使用。

在本发明的一个方面中，蒸发冷却系统包括利用流动通过一次热交换介质的冷却流体来冷却流过一次热交换介质的供应空气的一次冷却单元、排出线路以及相对于供应空气的流动方向布置在一次冷却单元上游的二次冷却单元。一次冷却单元包括用于将冷却流体供应至一次热交换介质的供应线路、用于收集供应至一次热交换介质的冷却流体的回收容器、以及用于将收集在容器中的冷却流体再循环至供应线路的泵。排出线路构造成从一次冷却单元排出一部分再循环冷却流体。二次冷却单元包括构造成接收从一次冷却单元通过排出线路排出的冷却流体的二次热交换介质，并且将没有被所述二次热交换介质完全蒸发的任何多余的排出的冷却流体引导至热交换介质用于进一步的蒸发。

在本发明的另一方面中，气体调节系统包括一次调节单元、排出线路以及二次调节单元。一次调节单元构造成调节流过其中的气体，并且利用调节流体来调节流动气体。排出线路构造成从所述一次调节单元排出一部分调节流体。二次调节单元相对于气体的流动方向布置在一次调节单元的上游，并且利用从所述一次调节单元通过所述排出线路排出的调节流体预调节流动气体，并且将没有被所述二次调节单元完全蒸发的任何多余的排水引导至调节单元用于进一步的蒸发。

在本发明的又一方面中，在蒸发冷却系统中冷却供应空气的方法包括：将冷却流体供应至一次热交换介质；排出供应至所述一次热交换介质的一部分冷却流体；将排出的冷却流体供应至二次热交换介质；使供应空气流动通过所述一次热交换介质与所述二次热交换介质；并且将没有被所述二次热交换介质完全蒸发的任何多余的排出的冷却流体引导至热交换介质用于进一步的蒸发。

当结合附图阅读下列描述时，这些和其他的方面以及优点将会变得明显。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的蒸发冷却系统的示意图。

图2是本发明中使用的修改的脱水介质的立体图。

图3是典型直接蒸发冷却系统的示意图。

图4是典型间接蒸发冷却系统的示意图。

图5是本发明的第二实施例的示意图。

图6是本发明的第三实施例的示意图。

具体实施方式

在本发明的系统中，利用来自蒸发冷却器的排水来冷却进入典型蒸发冷却系统(例如以上针对图3和图4描述的系统)的蒸发段的空气。这通过使排水经过脱水介质或者矿物去除介质(MRM)来实现，所述矿物去除介质本身即为直接蒸发冷却段。矿物去除介质在空气进入上述的主要蒸发冷却过程之前冷却并且加湿空气。

在MRM介质之后的蒸发冷却装置可以为任意类型的，包括上面讨论的直接蒸发类型(将水蒸发到空气中作为冷却空气的方法)和间接蒸发类型(将水蒸发到气流中作为冷却容纳在热交换器中的三次流体的方法，三次流体在蒸发冷却区域中变湿)以及甚至冷却塔(将水蒸发到气流中作为冷却水源的方法)。

图1是本发明的第一实施例的蒸发冷却系统的示意图。蒸发冷却系统300利用针对图2和图3描述的典型直接或者间接蒸发冷却器中的一个(其被用作一次冷却装置)。选中的一次冷却装置在图1中由附图标记100、200示意性示出。与在典型蒸发冷却装置中一样，本发明的第一实施例的系统包括池或者容器310、供应线路312、泵314以及喷洒器或者喷头316。这些部件用来将水或者另一合适的冷却流体供应至装置的一次蒸发器，即，蒸发板118或者热交换器218。

为了减少冷却水中的矿物和盐分的浓度，本实施例的系统利用排水阀320和排水线路321排出部分冷却水。通过排出部分冷却水，可以最小化冷却流体中的矿物和盐分的残留量，从而防止了在一次蒸发板118或者热交换器218上形成结垢。

与在典型蒸发冷却的示例中一样，在本实施例中，冷却水流下一次蒸发板118或者热交换器218并且被收集在池310中以通过泵314再循环回喷洒器或者喷头316。当池中的水位由于蒸发和排水而降低时，可以从水源328将补充水供应至池或者容器310，这通过浮动阀(未示出)或者任何其它合适的装置来控制。

如上所述，通过排水阀320确定从供应线路321排水的量。在本实施例中，排水阀320可变并且由控制器330控制。控制器330可以是任何合适的系统微控制器。排水阀的参数可根据系统情况预设以及调整。作为一个示例，可以在再循环冷却水回路中的某处(例如在池310处)设置总溶解固体(TDS)计或探头332来确定冷却流体中的溶解固体量。可以分析从TDS计332至控制器330的信号使得控制器330控制排水阀320，以在检测到的固体量提升时排出更大百分比的冷却水。

不同于图3和图4的典型蒸发冷却系统，从供应线路312排出至排水线路321的水不直接流入排水口322。而是通过喷洒器342从排水线路321将排出的水供应至辅助蒸发介质或板340。辅助蒸发介质340也可以被称为脱水介质、牺牲介质或者矿物去除介质。辅助蒸发介质340相对于待冷却的空气的流动布置在蒸发冷却装置100、200的上游。进入辅助蒸发介质340的气流323被冷却并且加湿成流过一次蒸发板118或者热交换器218的气流324。流过一次蒸发冷却装置100、200的空气在主要蒸发冷却过程中被进一步冷却和加湿并且作为排气流326排出。通过使用辅助蒸发介质340在空气进入一次蒸发冷却过程之前预冷却空气，通常被浪费而排出的排水被用来预冷却空气并且使蒸发冷却系统的效率和效力提升。

流过矿物去除介质340的排水在其蒸发时体积减少并且矿物含量提升。当这发生时，结垢将沉积在矿物去除介质340上。根据排水阀320的设定，水量可以在离开矿物去除介质340之前完全蒸发而减少至0。未蒸发并且完全流过矿物去除介质340的水不返回池，而是被引导至排水口322。这种残水将具有非常高的矿物含量，并且已经在蒸发介质上留下大量矿物和盐分。这样，介质最终会因为增厚并且结垢的壁而变重，并将需要替换或者清洗。

在那样的情况下，将进入一次蒸发冷却装置并且由于排水而变湿的空气进行预处理(预冷却)的一次性或者可清洗的低效率蒸发冷却介质或板340为优选的。由于水蒸发时矿物会沉积在表面上，介质设计成一次性或者可清洗的。介质中的开口设计成带有孔，所述孔的尺寸足够大以补偿当积累结垢时发生的收缩。

优选地，选择预处理介质的湿球效率，使得在排水离开介质前全部排水的大部分蒸发。根据蒸发冷却系统中排水与补充水的比例，介质的湿球效率应当在大约10％到15％之间，排水率越高，所需的蒸发效率越高。

每时每刻从牺牲板蒸发水可能是不切实际的。这最明显地可能不是由于介质的尺寸(下面具体描述)，而是由于系统的过渡效果，其中多余水间歇地施加至牺牲介质并且并非全部蒸发。这可以有很多的原因。最明显的理由涉及控制系统响应时间。通常控制系统将基于过去发生的蒸发量排水。如果例如空气的湿度急速上升至饱和，控制器将仍然尝试将水排至牺牲介质，然而空气将不具备蒸发水以及去除固体的能力。另一个示例中，可能由于保养的问题，在蒸发介质上的喷水没有足够均匀。在这些情况下，水流分布比设计高的区域可能不能完全蒸发水流，导致排水在介质区域中穿过。在这些时间内，特别是在系统被设计成完全蒸发排水的情况中，可能最好将多余的高矿物含量水引导回主池。

如果这已经完成，应当采取额外的预防措施。如果上述情况存在足够长的时间段，排水本身将不能从再循环系统去除足够的固体。牺牲板也可以开始作用以选择性地去除较低溶解性的矿物盐(例如钙盐以及硅基盐)而不沉淀出较高溶解性的盐(例如钠盐或者氯盐)或者水源中的其他污染物，这能受到与可排放到废水流中的最大浓度有关的规定管制。

替代的方法是收集没有被辅助介质完全蒸发的任何多余水流，并且将浓缩的水溶液重新应用至MRM介质。可以通过另一个泵来实施，或者在多余水的间歇性可能很强并且量不大时可以在辅助介质下方设计排水盘来收集该多余水流并且允许MRM用作芯吸加湿介质。在这种布置中，多余液体可侧向流动至MRM的在下边缘处干燥的其它部分，由该介质芯吸上来并且随后被完全蒸发。替代地，可以设计额外的介质来单独用作用于完全蒸发这里的水的芯吸介质。该介质随后可以与辅助介质的维护分开地定期维护。在图5和图6中示出了这些替代方案。

更具体地，系统400包括与第一实施例中一样的类似构件，例如蒸发板118(除非使用间接蒸发冷却器)、池310、泵314、排水阀320、排水线路321以及辅助蒸发介质340。这些部件与第一实施例相似地工作并且在这里将不再具体描述。本实施例还包括带有或不带有再应用泵412(图5)的排水盘410，或者修改的排水盘415以及芯吸介质420(图6)。排水盘410位于辅助蒸发介质340下方以收集排水的任何多余水流。如果用作芯吸加湿介质，则辅助蒸发介质340定位成使其下边缘位于排水盘410中的任意多余排水的聚集区域中，使得聚集的水能够沿介质340的下边缘流动至该介质的可能干燥的部分。干燥部分将芯吸多余水以实现总蒸发。如果将收集的水再应用至辅助蒸发介质340，则设置再应用泵412以通过再应用线路415将收集的水泵送回辅助蒸发介质340的上边缘或者其它任意合适位置。可以通过浮动开关或者其它任意合适的装置来致动泵412。

在图6的修改例中，系统500包括设置成从辅助蒸发介质340捕获多余液体并且将多余液体引导至芯吸介质520的下边缘的排水盘510。芯吸介质520在气流的方向上位于辅助蒸发介质340的上游，但可以设计成具有更小的轮廓以不显著地阻碍气流流过辅助蒸发介质340。排水盘510中的多余水将由芯吸介质520芯吸以实现全部蒸发。可以由与辅助蒸发介质或者其它在这里讨论的蒸发材料的任意一种相同的材料构成芯吸介质520。修改的排水盘510设计成将多余水从辅助蒸发介质340引导至芯吸介质520的下边缘。这可以由下列方法实现：设置排水盘的上部以及下部，在上部中捕获多余水，并且通过重力使多余水流至设有芯吸介质的下部。

回头参照初始实施例，在感测到有多余水离开辅助MRM介质的时间段内，可以中断一次排水以确保实现一次排水的完全蒸发。

在这样设计的系统中，为了防范这些高溶解性矿物的积累，可以装配将水直接引导至排水口的二次排水系统。该排水应该基于与上述一次排水不同的二次排水标准。控制方法的示例为：在TDS高于较高的第二浓度水平的时间以传统的方式操作排水，在一次排水还未能够响应时操作并且校正在一段给定时间上的TDS浓度，或者通过感测高溶解性矿物的一种的浓度并且当它超出确定阈值时排水至排水口。

浓缩倍数(CoC)是将再循环水的固体水平与初始补充生水的固体水平比较得出的量度。例如，如果循环水中的固体浓度为补充水的四倍，则浓缩倍数为4。对于给定的浓缩倍数，可以计算优选的预处理蒸发冷却器效率。为了阐述这一点，下面的表格概述了假定系统用效率为85％的蒸发介质处理1000scfm空气的情况下的蒸发量和排水量。

表格1描述了在空气在95°F干球和75°F湿球的情况下首先从入口流动通过85％效率的蒸发介质时不断改变的空气情况。在这个表格中没有矿物去除板因此该板的效率被给定为0％。在表格中，气流的单位为标准立方英尺每分钟(scfm)以及磅每小时(lbs/hr)，水流的单位为lbs/hr，湿度的单位为颗粒数每磅(gr/lb)，干球(db)以及湿球(db)的温度都以度F为单位。

表格1

在上面的表格中，蒸发(Evap)效率或者湿球效率定义为(进入空气的温度-离开绝热蒸发交换器的空气温度)-(进入空气的温度-进入空气的湿球温度)。通过常用定义，可以由以下公式计算对于限定浓缩倍数的排水量：排水＝蒸发量/(浓缩倍数-1)。在上面的示例中，空气从95°F db、75°F wb、99gr/lb冷却并加湿至78°F db、75°F wb以及127gr/lb。蒸发冷却导致了每小时17.9lbs的蒸发。为了保持期望的2.2的浓缩倍数，需要将14.9lbs/hr的水引导至排水口。

在第二示例中，系统装配有具有25％效率的矿物去除板。下面的表格示出了空气移动通过系统的结果。

表格2

在本示例中，在空气进入一次直接蒸发冷却交换器之前，空气首先暴露于脱水板，在脱水板处空气温度首先从95°F降低至90°F并且其湿度从99gr/lb提升至107gr/lb。在交换器中，其温度和湿度进一步减少至77°F以及128gr/lb。由于矿物去除板已经完成部分蒸发冷却工作，在一次交换器中蒸发的水量从17.9lbs/hr减少至13.5lbs/hr。为了保持一次交换器池的浓缩倍数为2.2，必须排出11.2lbs/hr的水。然而这里的水并不进入排水口，而是供应至矿物去除板，在矿物去除板处5.2lbs的水蒸发。将残留的6.0lbs/hr引导至排水口并且得到的浓缩倍数从2.2提升至4.1。

在第三示例中，矿物去除板的效率进一步提升至35％。

表格3

在本示例中，通过提升矿物去除板的效率，一次交换器的蒸发量进一步降低至11.7lbs/hr，导致至矿物去除介质的排水为9.7lbs/hr，其中7.3lbs蒸发。残留的离开矿物去除介质并且到达排水口的2.4lbs/hr的水代表净蒸发冷却器的浓缩倍数为9。

对其结论进行分析，将矿物去除介质蒸发效率提升至42％导致没有残留水进入排水口并且得到的浓缩倍数接近于无限。

表格4

如这些示例所示，通过使矿物去除效率适应浓缩倍数以及主蒸发载荷，可以使预处理蒸发量与主蒸发器排水量匹配。替代地，可以使用甚至更高效率的介质来确保蒸发更多或者全部的水，但是需要更高的压降以及更高的资金成本。

在上述实施例中，通过增加提升效率的矿物去除板而提升系统的总蒸发效率。另一种方法为当提升矿物去除板的效率时降低一次交换器的效率。在下面的示例中，39％效率的矿物去除板与77％效率的一次交换器的结合导致空气被如示例1中一样调节至78°Fdb，但没有生成排水。

表格5

建立初始原型来测试方法以及原型装置。设计成处理10,000scfm的空气的蒸发冷却器模块在得克萨斯州圣安东尼奥的酷暑气候中位于户外。冷却器包括蒸发冷却介质(具体地，Munters GLASdek 7060，8”深构造的填充蒸发冷却介质)作为一次蒸发冷却板、带有浮动填充阀的池、将水持续应用至GLASdek板顶部的再循环泵、以及经冷却器抽吸空气的风扇。系统还装配有导电性控制器以及排水阀以控制池的总溶解固体(TDS)。

对圣安东尼奥水区(SAWS)的水分析用来进行Puckorious结垢指数评价以确定合适的浓缩倍数(CoC)。下面的表格6列出了在SAWS水质报告中包含的值。

表格6

在下面的表格7中给定Puckorious结垢指数评价，决定将测试的浓缩倍数设定成2.2。选择2.2的值因为它稍高于理想值，但仍然稳定并且将提供较长的无垢一次交换器寿命。

表格7

在测试时，进入的水的总溶解固体(TDS)测量为250ppm，因此导电性控制器设定成550ppm以实现期望的浓缩倍数。系统运行时，在填充线路以及排水线路上都有水表以确认合适的水量(大约45％)正在排出以将池TDS保持在550ppm。

接下来，系统在入口气流上装配有2”深CELdel7060蒸发冷却介质作为辅助蒸发冷却介质。还可以使用其他类型的蒸发介质，例如由任意的剃山杨木制成的山杨板。然而，由于低压降以及持续反复地积累结垢而对空气压降影响可忽略的尺寸恒定的空气开口，设计考虑会支持使用结构性蒸发填充(例如CELdek)。用来控制主池TDS的排水被引导至该介质的顶部。任何离开所述板的底部的水被测量并且引导至排水口。

分析辅助介质(矿物去除介质)的蒸发性能。在所述介质的大多数表面上，水在离开所述介质的底部至排水口之前从所述介质的表面完全蒸发，而在喷洒至所述介质顶部的供水高于平均值的区域中，部分水将到达所述介质的底部以及到达排水口。尽管有这一缺陷，从所述板离开到排水口的水的净含量从45％(浓缩倍数2.2)降低到大约10％(浓缩倍数10)。

可以随着时间监视介质的质量，以测量积累的结垢并且确定在所述介质需要替换或者清洗之前可以使用多久。在本示例中，在一周的操作之后，在辅助介质上没有显而易见的结垢积累。在一个月之后，可以看见轻微结垢，但介质不会堵塞空气通道。CELdek介质能够保持的结垢的质量的估计以及排水的节省表明：所述介质可以在不替换的情况下提供一整季(3-6月)的冷却。还可以使用具有更高的结垢保持量的介质，或者由聚合材料或者其它可清洁材料制成的介质。

在本示例中，排水并未均匀地喷洒至辅助介质(矿物去除介质)的顶部。然而优选地，将排水喷洒至脱水介质的顶部尽可能地均匀，使得通过表面的水流均匀并且不会产生窜水。水流的窜水使多余水流能够在高流动区域中作为系统排水离开，这对系统的性能是有害的。

为了进一步提升原型效率和效力，可以用用作MRM的3”深GLASdek7060玻璃纤维基介质来替代2”纤维素基CELdek介质。GLASdek产品具有更高的芯吸能力和保水能力。这有效减缓了水流下MRM表面的速度，并且还提供了一定程度的侧-侧芯吸以及前-后芯吸以使水均匀流出。增加的表面积(其导致净有效蒸发效率提升)与GLASdek的改进的芯吸能力和保水能力的组合使排水能够完全蒸发，而系统的净有效浓缩倍数为无限。

而且，优选地矿物去除介质形成为小的模块化介质部分340-1的矩阵，如图2中所示。模块化介质部分340-1优选地安装有使它们可以轻易地互换的机构，例如框架341。由于介质深度较小，介质抵抗气流力的强度较小。在简单框架中更小的模块化部分将允许完全介质支持并且提供简单的可互换性。此外，通过模块化介质表面，只有具有最高的结垢量的部分将需要替换，这降低了持续成本。这是至关重要的，因为预期上部介质更易于结垢并且因此需要更频繁地替换。

应当注意到在翻新应用中，可以将矿物去除介质添加至现存的一次蒸发冷却器入口表面。这样当然产生增加的压降并且产生额外的操作成本。对于设计有矿物去除介质作为初始系统部件的系统，脱水介质的蒸发性能可以包括在系统性能中，因此减少在一次蒸发表面所需的性能。以这样的方式，系统可以设计成在提升浓缩倍数的同时压降不会显著提升，因此大幅度减少了用水。

一种控制方法包括感测矿物去除介质上的干湿线的位置。理想地，介质应当在接近其下边缘处潮湿，其最下部分为干燥的。可以通过直接或者光学测量介质的温度、或者测量离开介质的空气的温度的传感器350来最轻易地确定介质的潮湿程度。

另一种控制方法是对于给定水质使得矿物去除介质效率高于合适的浓缩倍数的分析所需。随后可以将排水以刚好允许排水达到离开介质边缘的量供应至矿物去除介质。可以通过上述温度方法或者通过使用水存在检测系统监测水的存在。在矿物去除介质的效率过大时，将会有大于必需的量的排水从主池排出，并且池的矿物水平将会低于规定的最大量。

应当注意到，一些蒸发冷却系统不包括池以及再循环泵。替代地，淡水应用至蒸发部分并且没有在过程中蒸发的任何多余水被引导至排水口。这些“直通”系统有意地应用多余水，使得在过程中当水蒸发时水中的矿物不会超出允许结垢形成的阈值。因此，理想地，离开系统的水的矿物含量几乎饱和并且水量小。在这些情况中，可以以与上述示例中的排水相同的方式利用离开系统并具有高矿物含量的多余水。可以使用多余水以与在循环水示例中描述的排水相同的方式来处理矿物去除介质以减少或者消除它的体积。因此，可以使用术语“排水”来意味着排出通过一次冷却单元再循环的部分冷却流体，以及收集残留的“直通”冷却流体并且将收集的流体供应至二次冷却单元。

本发明的辅助冷却系统不仅限于与直接和间接蒸发冷却器一起使用。产生排水或者废流体并且可从预调节过程中利用所述流体而获利的任何系统可被包括在本发明的范围内。应当注意，在间接蒸发系统中，热载荷和一次蒸发量不一定取决于空气的环境条件(水正在被蒸发至所述空气中)。在这些系统中，热从交换器内的热载荷传递至第二气流、清扫气流。当清扫(或者冷却)空气为干燥时，当空气在其至冷却热交换器的路径上流过牺牲介质时，它将具有极强的从所述牺牲介质蒸发排水的能力。当清扫空气具有高相对湿度时，可以在牺牲介质中蒸发的排水量受限。在这种情况中，具有非常高的蒸发效率的牺牲板可能不足以蒸发所有排水。

因此，对于冷却载荷与牺牲空气调节部分离的间接蒸发系统，无法计算最佳牺牲介质效力。因此，将蒸发板效率提升至95％可能是有利的，因为排水量与蒸发载荷成比例，蒸发载荷现在可能比冷却气流的可用绝热蒸发潜力更高。

因此，已经示出并且描述了新的有用的蒸发冷却系统。尽管已经出于阐释和描述的目的参照特定的具体实施例例示了本发明，本领域的技术人员将清楚，所示示例的各种修改、替代以及等同都是可能的。

Claims (26)

1.一种蒸发冷却系统，包括：

一次冷却单元，其利用流过一次热交换介质的冷却流体冷却流过所述一次热交换介质的供应空气，所述一次冷却单元包括用于将冷却流体供应至所述一次热交换介质的供应线路、用于收集供应至所述一次热交换介质的冷却流体的回收容器、以及用于将收集在所述回收容器中的冷却流体再循环回到所述供应线路的泵；

排出线路，其构造成从所述一次冷却单元中排出一部分再循环冷却流体；以及

二次冷却单元，其相对于所述供应空气的流动方向布置在所述一次冷却单元的上游，所述二次冷却单元包括构造成接收从所述一次冷却单元通过所述排出线路排出的冷却流体的二次热交换介质，

其中没有被所述二次热交换介质完全蒸发的任何多余的排出的冷却流体被引导至热交换介质用于进一步的蒸发。

2.根据权利要求1所述的蒸发冷却系统，其特征在于，所述一次冷却单元包括直接蒸发冷却器。

3.根据权利要求1所述的蒸发冷却系统，其特征在于，所述一次冷却单元包括间接蒸发冷却器。

4.根据权利要求1所述的蒸发冷却系统，其特征在于，所述二次热交换介质包括蒸发冷却介质。

5.根据权利要求1所述的蒸发冷却系统，其特征在于，所述二次热交换介质为模块化的形式，其中所述二次热交换介质的每个模块都是可单独替换的。

6.根据权利要求1所述的蒸发冷却系统，还包括用于控制从所述一次冷却单元排出的所述一部分再循环冷却流体的量的控制器。

7.根据权利要求6所述的蒸发冷却系统，其特征在于，所述控制器感测再循环水的情况并且相应地控制从所述一次冷却单元排出的所述一部分再循环冷却流体的量。

8.根据权利要求1所述的蒸发冷却系统，其特征在于，通过芯吸或泵送将多余的排出的冷却流体重新引导至所述二次热交换介质。

9.根据权利要求8所述的蒸发冷却系统，其特征在于，所述二次热交换介质位于排放盘中，使得来自所述二次热交换介质的任何多余的再循环冷却流体被捕获在所述排放盘中并且与所述二次热交换介质的下边缘保持接触。

10.根据权利要求8所述的蒸发冷却系统，其特征在于，所述二次热交换介质位于池中，使得来自所述二次热交换介质的任何多余的再循环冷却流体被捕获在所述池中并且被泵送回所述二次热交换介质。

11.根据权利要求1所述的蒸发冷却系统，还包括辅助蒸发冷却介质，其中来自所述二次热交换介质的任何多余的再循环冷却流体被引导至所述辅助蒸发冷却介质。

12.一种气体调节系统，包括：

一次调节单元，其构造成调节流过其中的气体，所述一次调节单元利用调节流体来调节流动气体；

排出线路，其构造成从所述一次调节单元排出一部分调节流体；以及

二次调节单元，其相对于气体的流动方向布置在所述一次调节单元的上游，所述二次调节单元利用从所述一次调节单元通过所述排出线路排出的调节流体来预调节所述流动气体，其中没有被所述二次调节单元完全蒸发的任何多余的排水被引导至调节单元用于进一步的蒸发。

13.根据权利要求12所述的气体调节系统，其特征在于，所述一次调节单元包括直接蒸发冷却器。

14.根据权利要求12所述的气体调节系统，其特征在于，所述一次调节单元包括间接蒸发冷却器。

15.根据权利要求12所述的气体调节系统，其特征在于，所述二次调节单元通过经由使用通过所述排出线路接收的调节流体的蒸发冷却介质冷却流动气体来预调节所述流动气体。

16.根据权利要求12所述的气体调节系统，其特征在于，所述调节流体通过所述一次调节单元再循环，并且所述排出线路从所述一次调节单元排出所述一部分再循环调节流体。

17.根据权利要求12所述的气体调节系统，还包括用于控制从所述一次调节单元排出的所述一部分再循环调节流体的量的控制器。

18.根据权利要求12所述的气体调节系统，其特征在于，通过芯吸或泵送将多余的排出的调节流体重新引导至所述二次调节单元。

19.根据权利要求18所述的气体调节系统，其特征在于，所述二次调节单元位于排放盘中，使得来自所述二次调节单元的任何多余的再循环调节流体被捕获在所述排放盘中并且与所述二次调节单元的下边缘保持接触。

20.根据权利要求18所述的气体调节系统，其特征在于，所述二次调节单元位于池中，使得来自所述二次调节单元的任何多余的再循环调节流体被捕获在所述池中并且被泵送回所述二次调节单元。

21.根据权利要求12所述的气体调节系统，还包括辅助调节单元，其中来自所述二次调节单元的任何多余的再循环调节流体被引导至所述辅助调节单元。

22.一种在蒸发冷却系统中冷却供应空气的方法，该方法包括：

将冷却流体供应至一次蒸发热交换介质；

排出供应至所述一次蒸发热交换介质的一部分冷却流体；

将排出的冷却流体供应至二次蒸发热交换介质；

使供应空气流动通过所述一次蒸发热交换介质与所述二次蒸发热交换介质；以及

将没有被所述二次热交换介质完全蒸发的任何多余的排出的冷却流体引导至热交换介质用于进一步的蒸发。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，通过芯吸或泵送将多余的排出的冷却流体重新引导至所述二次热交换介质。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括将多余的排出的冷却流体捕获在排放盘中，并且将多余的排出的冷却流体与所述二次热交换介质的下边缘保持接触。

25.根据权利要求23所述的方法，还包括将来自所述二次热交换介质的多余的再循环冷却流体捕获在池中并且将多余的再循环冷却流体泵送回所述二次热交换介质。

26.根据权利要求22所述的方法，还包括将来自所述二次热交换介质的多余的再循环冷却流体引导至辅助蒸发冷却介质。