CN109059339B - 一种复合式高温冷水机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种节约能源且气候条件限制较小的复合式高温冷水机组。复合式高温冷水机组包括第一冷源系统、第二冷源系统；第一冷源系统包括间接蒸发段和直接蒸发段，间接蒸发段和直接蒸发段分别设于一框架内，间接蒸发段的一端与直接蒸发段连通；第二冷源系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次连通并组成封闭循环系统，冷凝器设于直接蒸发挡水板与第一排风机之间，蒸发器设于直接蒸发冷却填料与直接蒸发水箱之间。
Description
技术领域
本发明涉及蒸发制冷设备领域，特别涉及一种复合式高温冷水机组。
背景技术
随着温湿度独立控制系统的大力推广与应用，高温冷源问题是温湿度独立控制系统所需解决的问题之一，其冷源温度从原来的7℃提高到16～18℃。目前在干燥地区，由于干空气能含量比较丰富，可以完全利用蒸发冷却式冷水机组制取高温冷水，因蒸发冷却式冷水机组利用的是自然能源，干空气能即室外空气干湿球温度差制取冷水，制取的冷水温度易受气候环境的影响而不稳定，致使蒸发冷却冷水机组只能应用到炎热干燥地区对温湿度要求不高的建筑物，而不能应用到对温湿度要求较高的建筑物和中等湿度以及高湿度地区，受到了领域和区域应用的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种节约能源且气候条件限制较小的复合式高温冷水机组。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种复合式高温冷水机组，包括第一冷源系统和第二冷源系统；
所述第一冷源系统包括间接蒸发段和直接蒸发段，所述直接蒸发段包括由上到下依次设置的第一排风机、直接蒸发挡水板、直接蒸发喷淋装置、直接蒸发冷却填料和直接蒸发水箱；所述间接蒸发段包括由上到下依次设置的第二排风机、间接蒸发挡水板、间接蒸发喷淋装置、露点间接蒸发冷却芯体和间接蒸发水箱；
所述间接蒸发段和直接蒸发段分别设于一框架内，所述间接蒸发段的一端与直接蒸发段连通，所述第一排风机和第二排风机分别设于框架上，所述第一排风机位于直接蒸发段的上方，所述第二排风机位于间接蒸发段的上方；
所述第二冷源系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次连通并组成封闭循环系统，所述冷凝器设于直接蒸发挡水板与第一排风机之间，所述蒸发器设于直接蒸发冷却填料与直接蒸发水箱之间。
本发明的有益效果在于：
(1)充分利用干空气能，依靠蒸发冷却技术制得高温冷水，节能降耗，节能率80％以上；
(2)相比传统的高温冷水机组，将蒸发冷却技术与机械制冷技术相结合，克服了极端天气及室外环境相对湿度较大时对机组蒸发冷却效率的影响，避免了由于气候原因造成机组出水温度升高，影响用户使用，效果稳定性更好；
(3)机械制冷压缩机系统运行的热量直接利用直接蒸发冷却功能段的排风，无需单独设置排风机进行热量的排出，降低能耗。
附图说明
图1为本发明实施例的复合式高温冷水机组的结构示意图；
图2为本发明实施例的复合式高温冷水机组的结构原理图；
标号说明：
1、直接蒸发挡水板；
2、直接蒸发喷淋装置；
3、直接蒸发冷却填料；
4、直接蒸发水箱；
5、压缩机；
6、冷凝器；
7、膨胀阀；
8、蒸发器；
91、间接蒸发挡水板；92、间接蒸发喷淋装置；93、露点间接蒸发冷却芯体；94、间接蒸发水箱；
10、第一排风机；
11、第二排风机；
12、防尘网；
13、过滤湿帘；
14、框架。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：设置了两个冷源系统，采用蒸发冷却与机械制冷结合的方式获得满足要求的高温冷水。
请参照图1-2，一种复合式高温冷水机组，包括第一冷源系统和第二冷源系统；
所述第一冷源系统包括间接蒸发段和直接蒸发段，所述直接蒸发段包括由上到下依次设置的第一排风机10、直接蒸发挡水板1、直接蒸发喷淋装置2、直接蒸发冷却填料3和直接蒸发水箱4；所述间接蒸发段包括由上到下依次设置的第二排风机11、间接蒸发挡水板91、间接蒸发喷淋装置92、露点间接蒸发冷却芯体93和间接蒸发水箱94；
所述间接蒸发段和直接蒸发段分别设于一框架14内，所述间接蒸发段的一端与直接蒸发段连通，所述第一排风机10和第二排风机11分别设于框架14上，所述第一排风机10位于直接蒸发段的上方，所述第二排风机11位于间接蒸发段的上方；
所述第二冷源系统包括压缩机5、冷凝器6、膨胀阀7和蒸发器8，所述压缩机5、冷凝器6、膨胀阀7和蒸发器8依次连通并组成封闭循环系统，所述冷凝器6设于直接蒸发挡水板1与第一排风机10之间，所述蒸发器8设于直接蒸发冷却填料3与直接蒸发水箱4之间。
本发明的工作原理为：复合式高温冷水机组为双冷源系统。第一冷源系统是基于水的蒸发冷却，以空气的干球温度和湿球温度差为驱动势，利用空气和水之间的热湿交换作用，使水温降低；第二冷源系统是依靠压缩机制冷系统，凭借制冷剂的状态变化进行冷热量的传递，进一步使水温降低。
具体而言：第一冷源系统中，室外空气首先进入间接蒸发段，间接蒸发段主要采用露点间接蒸发冷却技术，利用空气的干球温度和不断降低的湿球温度之差实现传热，间接蒸发喷淋装置92工作时，对露点间接蒸发冷却芯体93内的湿通道空气同时进行等湿冷却和绝热加湿过程，露点间接蒸发冷却芯体93内的干通道的空气等湿冷却，使得空气的干球温度和湿球温度被同时降低，降温后进入直接蒸发段，经过间接蒸发段处理后的空气温度可降低到室外环境空气的湿球温度，蒸发冷却效率为100％。进入直接蒸发段的空气在直接蒸发冷却填料表面与水进行热质交换，液体水中的一部分热量以水蒸发的形式进入空气排出机组，而液体水因失去热量温度降低，得到高温冷水。
第二冷源系统中，压缩机将制冷剂压缩成高压饱和气体，该气态制冷剂再经过管路到达冷凝器中冷凝，同时冷凝器受到机组直接蒸发段排风的冷却作用，冷凝效果更好。冷凝后的制冷剂通过节流装置，也就是膨胀阀的节流作用，压力减小，温度降低，进入蒸发器中，喷淋水淋在蒸发器上，将经过直接蒸发段冷却的高温冷水进一步冷却，获得温度更低的冷水。
由于蒸发冷却技术受室外环境参数的影响较大，当室外处于极端天气情况或环境空气相对湿度较大时，会降低机组蒸发冷却芯体和蒸发冷却填料的蒸发冷却效率，机组制得的冷水温度达不到设计要求时，开启第二冷源系统。
综上，当第一冷源系统和第二冷源系统同时工作时，从直接蒸发喷淋装置喷淋出的水在直接蒸发冷却填料表面与空气进行热质交换，完成第一次冷却，接着继续下落至蒸发器，从而完成第二次冷却，最后落入直接蒸发水箱内，获得所需高温冷水。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
(1)充分利用干空气能，依靠蒸发冷却技术制得高温冷水，节能降耗，节能率80％以上；
(2)相比传统的高温冷水机组，将蒸发冷却技术与机械制冷技术相结合，克服了极端天气及室外环境相对湿度较大时对机组蒸发冷却效率的影响，避免了由于气候原因造成机组出水温度升高，影响用户使用，效果稳定性更好；
(3)机械制冷压缩机系统运行的热量直接利用直接蒸发冷却功能段的排风，无需单独设置排风机进行热量的排出，降低能耗。
进一步的，所述间接蒸发段的数目为两个，两个间接蒸发段分别设于直接蒸发段的两侧。
由上述描述可知，间接蒸发段在直接蒸发段的两侧，室外空气首先经过机组两侧的间接蒸发段等湿处理，使得空气的干球温度和湿球温度被同时降低，随后进入直接蒸发段。
进一步的，所述第一冷源系统还包括新风过滤段，所述新风过滤段与间接蒸发段的另一端相连，所述新风过滤段内沿进风方向依次设有防尘网12和过滤湿帘13。
由上述描述可知，空气经过过滤后进入间接蒸发段，空气首先经过防尘网12，进行初步过滤，再经过过滤湿帘13，能够有效去除空气中的尘粒，对于PM10的去除效率可达90％以上，对于PM2.5的去除效率能够达到40％以上。
进一步的，所述压缩机5设于蒸发器8与直接蒸发水箱4之间。
请参照图1-2，本发明的实施例一为：
一种复合式高温冷水机组，包括第一冷源系统和第二冷源系统；
所述第一冷源系统包括新风过滤段、间接蒸发段和直接蒸发段，所述间接蒸发段和新风过滤段数目分别为两个，所述间接蒸发段分别位于直接蒸发段的两侧，所述间接蒸发段的一端与直接蒸发段连通，所述间接蒸发段的另一端与新风过滤段相连，所述新风过滤段内沿进风方向依次设有防尘网12和过滤湿帘13；
所述直接蒸发段包括由上到下依次设置的第一排风机10、直接蒸发挡水板1、直接蒸发喷淋装置2、直接蒸发冷却填料3和直接蒸发水箱4，所述第一排风机10设于框架14上，所述第一排风机10位于直接蒸发段的上方；
所述间接蒸发段包括由上到下依次设置的第二排风机11、间接蒸发挡水板91、间接蒸发喷淋装置92、露点间接蒸发冷却芯体93和间接蒸发水箱94；
所述露点间接蒸发冷却芯体93的进风口与新风过滤段相连，所述露点间接蒸发冷却芯体93的出风口与直接蒸发段连通；所述第二排风机11设于框架14上且位于间接蒸发段的上方，所述露点间接蒸发冷却芯体93的排风口位于自身的顶部，第二排风机11将由露点间接蒸发冷却芯体93的排风口排出的工作气流排至外部。
所述第二冷源系统包括压缩机5、冷凝器6、膨胀阀7和蒸发器8，所述压缩机5、冷凝器6、膨胀阀7和蒸发器8依次连通并组成封闭循环系统，所述冷凝器6设于直接蒸发挡水板1与第一排风机10之间，所述蒸发器8设于直接蒸发冷却填料3与直接蒸发水箱4之间，所述压缩机5设于蒸发器8与直接蒸发水箱4之间。
室外空气经新风过滤段过滤后首先经过机组两侧的间接蒸发段等湿处理，随后进入直接蒸发段。直接蒸发喷淋装置2喷出的水在重力作用下由直接蒸发冷却填料3上部往下流时，在波纹状纤维材料表面会形成水膜，当自间接蒸发段流入的空气经过直接蒸发冷却填料3时，水膜中的水以蒸发的形式进入空气，空气得到热量并且继续上升，在经过冷凝器6时带走冷凝器6的热量，最后经第一排风机10排出；
而直接蒸发冷却填料3自上而下流动的液体水失去一部分热量，温度降低，接着在下落时经过蒸发器8，被进一步的蒸发冷却，最后进入直接蒸发水箱4。
综上所述，本发明提供了一种节约能源且气候条件限制较小的复合式高温冷水机组。所述复合式高温冷水机组充分利用干空气能，依靠蒸发冷却技术制得高温冷水，节能降耗，节能率80％以上；相比传统的高温冷水机组，将蒸发冷却技术与机械制冷技术相结合，克服了极端天气及室外环境相对湿度较大时对机组蒸发冷却效率的影响，避免了由于气候原因造成机组出水温度升高，影响用户使用，效果稳定性更好；机械制冷压缩机系统运行的热量直接利用直接蒸发冷却功能段的排风，无需单独设置排风机进行热量的排出，降低能耗。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种复合式高温冷水机组，其特征在于，包括第一冷源系统和第二冷源系统；
所述第一冷源系统包括间接蒸发段和直接蒸发段，所述直接蒸发段包括由上到下依次设置的第一排风机、直接蒸发挡水板、直接蒸发喷淋装置、直接蒸发冷却填料和直接蒸发水箱；所述间接蒸发段包括由上到下依次设置的第二排风机、间接蒸发挡水板、间接蒸发喷淋装置、露点间接蒸发冷却芯体和间接蒸发水箱；
所述间接蒸发段和直接蒸发段分别设于一框架内，所述间接蒸发段的一端与直接蒸发段连通，所述第一排风机和第二排风机分别设于框架上，所述第一排风机位于直接蒸发段的上方，所述第二排风机位于间接蒸发段的上方；
所述第二冷源系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器依次连通并组成封闭循环系统，所述冷凝器设于直接蒸发挡水板与第一排风机之间，所述蒸发器设于直接蒸发冷却填料与直接蒸发水箱之间；
所述间接蒸发段的数目为两个，两个间接蒸发段分别设于直接蒸发段的两侧；
所述压缩机设于蒸发器与直接蒸发水箱之间。
2.根据权利要求1所述的复合式高温冷水机组，其特征在于，所述第一冷源系统还包括新风过滤段，所述新风过滤段与间接蒸发段的另一端相连，所述新风过滤段内沿进风方向依次设有防尘网和过滤湿帘。
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