CN109945679A - 横流闭式冷却塔 - Google Patents

Abstract

本实施例公开了横流闭式冷却塔，该横流闭式冷却塔包括并列设置的排风区和冷却区，冷却区由上至下依次设置有冷媒区和填料区，在冷媒区中设置有冷媒管，该冷却塔的位于冷媒区的塔体的顶部设置有喷淋管，冷媒区的第一侧开设有百叶风口，冷媒区的第二侧开设有侧上进风口，填料区的第一侧设有入风口，第二侧开设有侧下进风口，排风区包括排风口及排风通道，该排风口设置在与冷媒区相对应的该排风区的上部，在该排风口处设置有风机。本实施例将上进风口由冷却塔的顶部位置改为处于冷媒区的一侧的侧上进风口，解决了现有的冷却塔的上进风口与排风口都位于冷却塔顶部，距离较近，从风机排出的部分湿热空气又容易被上进风口吸入形成气流短路的问题。

Description

横流闭式冷却塔

技术领域

本申请实施例涉及热交换设备技术领域，具体涉及一种横流闭式冷却塔。

背景技术

随着移动互联网、云计算的发展，数据中心扮演着越来越重要的角色，同时也带来了巨大的能耗，在保障数据中心安全运行的情况下，节能问题成为重中之重。在这样的背景下，采用冷却塔进行免费供冷技术被广泛的应用在全年需要供冷数据中心的空调系统中。

现有的方形横流闭式冷却塔的立体结构示意图如图1所示，其在湿式冷却工况的气流流向示意图如图2所示，其在干式冷却工况的气流流向示意图如图3所示。如图1-3所示，现有的方形横流闭式冷却塔在空间上左侧为排风区1，排风区1中包括排风通道11，排风口12处设置有风机13，右侧为冷却区2，冷却区2由上到下依次为冷媒区21及填料区22，在冷媒区21和填料区22之间设置有布水盘23，冷媒区21由上至下依次为上进风口211、喷淋管212、冷媒管213，在填料区22的右侧为侧下进风口221，在填料区22的底部设置有水盘24。

如图2所示，冷却塔的湿工况主要集中在春夏秋三季，需要开启冷塔循环水泵，使水通过喷淋管212淋到冷媒管213上，靠水的蒸发吸热带走换热介质的热量，使冷媒被冷却，通过冷媒管213蒸发后的水蒸气和上进风口211进入的未饱和空气一起通过排风通道11经风机13排至大气，而水换热后温度升高再进入下方填料区22中的填料利用水的直接蒸发冷却降温，使高温水变成低温水回到水盘24再循环使用，而从侧下进风口221进入的未饱和空气吸收在填料中所蒸发的水蒸气变成饱和空气经排风通道11排至大气。

如图3所示，冷却塔的干式冷却工况主要集中在冬季，此时室外气温较低，通过上进风口211进入的干冷空气与进入冷媒管213的被冷却介质换热，因为侧下进风口221进入的空气不与冷媒管213接触因此起不到换热作用，而上进风口211进风量较小且上进风口211和排风口12较近，极易发生气流短路，因此会导致换热量不足，极难实现干式冷却工况。如若采用干式冷却工况运行还需要手动在侧下进风口221安装挡风板222来阻止空气从侧下进风口221进入，增加上进风口211风量，有助于加强换热，实现干式冷却工况，从而减少喷淋泵开启时间，降低系统能耗。

发明内容

本申请实施例提出了横流闭式冷却塔。

第一方面，本申请实施例提供了一种横流闭式冷却塔，该横流闭式冷却塔包括并列设置的排风区和冷却区，其中：冷却区由上至下依次设置有冷媒区和填料区；冷媒区中设置有冷媒管，冷却塔的位于冷媒区的塔体的顶部设置有喷淋管，冷媒区的朝向排风区的第一侧开设有百叶风口，冷媒区的与其第一侧相对的第二侧开设有侧上进风口；填料区的第一侧设有入风口，第二侧开设有侧下进风口，其中，填料区的第一侧和第二侧与冷媒区的第一侧和第二侧朝向相同；排风区包括排风口、由填料区的第一侧形成的入风口、及由位于排风区的冷却塔的塔壁形成的排风通道，其中，排风口设置在与冷媒区相对应的排风区的上部，在排风口处设置有风机。

在一些实施例中，排风区中设置有挡板；挡板具有固定端、驱动机构和旋转端，其中，固定端安装在排风区的远离冷却区的侧壁上，驱动机构分别连接固定端和旋转端；在驱动机构驱动旋转端绕固定端旋转至挡板处于竖直状态时，使得从侧下进风口进入的风直接从填料区进入排风通道经过排风口排出；在驱动机构驱动旋转端绕固定端旋转至挡板位于水平状态时，使得挡板阻挡从侧下进风口进入的风直接从填料区进入排风通道经过排风口排出。

在一些实施例中，本申请实施例的横流闭式冷却塔还包括：温度传感器及控制器；温度传感器设置在冷却塔的外壁，与控制器通信连接，用于检测冷却塔所处的环境的温度信息，并发送温度信息至控制器；控制器与驱动机构连接，且被配置成根据温度信息通控制驱动机构动作，以使驱动机构驱动挡板在竖直状态和水平状态之间切换。

在一些实施例中，温度传感器包括：电子干湿温度计；当电子干湿温度计检测到的干球温度小于或者等于第一预设温度时，控制器控制驱动机构动作以驱动挡板旋转至水平状态，冷却塔处于干式冷却工况；当电子干湿温度计检测到的湿球温度大于或者等于第二预设温度时，控制器控制驱动机构动作以驱动挡板旋转至竖直状态，冷却塔处于湿式冷却工况。

在一些实施例中，冷却区中还设置有布水盘，布水盘设置在冷媒区和填料区之间。

在一些实施例中，冷却塔的位于冷媒区的顶部的塔体上开设有检修口。

在一些实施例中，排风口设置在冷却塔的位于排风区的塔体的顶部。

在一些实施例中，百叶风口具有预设倾斜角度，其中，百叶风口的出风口朝向排风口。

在一些实施例中，该横流闭式冷却塔还包括：水盘，水盘设置在冷却区的底部，用于盛放从喷淋管喷出的依次流经冷媒管和填料区的冷却水。

在一些实施例中，该横流闭式冷却塔还包括：循环泵，循环泵的第一端与喷淋管通过管道连接，循环泵的第二端与水盘通过管道连接，用于将水盘内的水输送至喷淋管。

本申请实施例提供的横流闭式冷却塔，可以包括并列设置的排风区和冷却区，其中，冷却区由上至下依次设置有冷媒区和填料区，在冷媒区中设置有冷媒管，该冷却塔的位于冷媒区的塔体的顶部设置有喷淋管，冷媒区的朝向排风区的第一侧开设有百叶风口，冷媒区的与其第一侧相对的第二侧开设有侧上进风口，填料区的第一侧设有入风口，第二侧开设有侧下进风口，该填料区的第一侧和第二侧分别与冷媒区的第一侧和第二侧朝向相同，排风区包括排风口、由填料区的第一侧形成的入风口，及由位于排风区的冷却塔的塔壁形成的排风通道，其中该排风口设置在与冷媒区相对应的该排风区的上部，在该排风口处设置有风机。本申请实施例将上进风口由冷却塔的顶部位置改为处于冷媒区的一侧的侧上进风口，这样就解决了现有的冷却塔的上进风口与排风口都位于冷却塔顶部，距离较近，从风机排出的部分湿热空气又容易被上进风口吸入形成气流短路的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是现有的横流闭式冷却塔的立体结构示意图；

图2是现有的横流闭式冷却塔在湿式冷却工况的气流流向示意图；

图3是现有的横流闭式冷却塔在干式冷却工况的气流流向示意图；

图4是本申请提供的横流闭式冷却塔的一个实施例的结构示意图；

图5是本申请的图4所示的实施例的横流闭式冷却塔的风流向示意图；

图6是本申请提供的横流闭式冷却塔的另一个实施例的结构示意图；

图7是本申请的图6所示的实施例的横流闭式冷却塔在湿式冷却工况时的风流向示意图；

图8是本申请的图6所示的实施例的横流闭式冷却塔在干式冷却工况时的风流向示意图；

附图标记：1-排风区，11-排风通道，12-排风口，13-风机，14-百叶风口，15-挡板，16-温度传感器，2-冷却区，21-冷媒区，211-上进风口，212-喷淋管，213-冷媒管，214-侧上进风口，215-检修口，22-填料区，221-侧下进风口，222-挡风板，223-入风口，23-布水盘，24-水盘，25-循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请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相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参见图4所示，其示出了本申请提供的横流闭式冷却塔的一个实施例的结构示意图。如图4所示，本实施例中的横流闭式冷却塔包括并列设置的排风区1和冷却区2。

该横流闭式冷却塔，包括并列设置的排风区1和冷却区2，其中，冷却区2由上至下依次设置有冷媒区21和填料区22；该冷媒区21中设置有冷媒管213，冷却塔的位于冷媒区21的塔体的顶部设置有喷淋管212，该冷媒区21的朝向排风区1的第一侧开设有百叶风口14，该冷媒区21的与其第一侧相对的第二侧开设有侧上进风口214；该填料区22的第一侧设有入风口223，第二侧开设有侧下进风口221，其中该填料区22的第一侧和第二侧分别与冷媒区21的第一侧和第二侧朝向相同；该排风区1包括排风口12、由填料区22的第一侧形成的入风口223、及由位于排风区1的冷却塔的塔壁形成的排风通道11，其中排风口12设置在与冷媒区21相对应的排风区1的上部，在排风口12处设置有风机13。

在本实施例中，冷媒管213，即冷却塔中的换热盘管，设置在冷却塔的冷媒区21中，该冷媒管213中流通的是水、油等冷却介质，这些冷却介质是热的，外部经过水的喷淋、风的散热来达到冷却效果，盘管的优劣直接影响到闭式横流冷却塔的使用性能、冷却效力和使用寿命。在实际使用中，通常有紫铜、不锈钢、钛合金和铝合金等盘管，本实施例不以此为限制。

喷淋管212，位于冷媒管213的上方，设置在冷却塔的位于冷媒区21的塔体的顶部，在湿式冷却工况时，例如在春夏秋三季，冷却水通过喷淋管212喷淋至冷媒管213上，水蒸发时吸热带走冷媒管213中换热介质的热量，使冷媒被冷却。

侧上进风口214，设置在冷媒区21的第二侧。该冷媒区21的第一侧朝向排风区1，该冷媒区21的第一侧开设有百叶风口14。这样在湿式冷却工况，在进风时，如图5所示，未饱和空气从侧上进风口214进入，通过冷媒管213上蒸发的水蒸气和该未饱和空气一起从百叶风口14排出至排风通道11，然后由排风口12排出，由于侧上进风口214远离排风口12，因此也避免了从排风口12排出的湿热空气进入侧上进风口214，造成气流短路循环的问题。

侧下进风口221，设置在填料区22的第二侧。该填料区22的第一侧和第二侧分别与冷媒区21的第一侧和第二侧朝向相同，填料区22中布置有填料，填料在冷却塔中的作用是增加散热量，延长冷却水停留时间，增加换热面积，增加换热量。填料常用的材料是石棉水泥、水泥网格、塑料、玻璃钢、陶瓷灯。在本实施例中，在湿式冷却工况时，经过冷媒管213的喷淋水换热后进入下方填料，利用水的直接蒸发冷却降温。该填料区22的第二侧为侧下进风口221，如图5所示，在湿冷却工况时，从侧下进风口221进入的未饱和空气吸收在填料中所蒸发的水蒸气变成饱和空气经排风通道11排至大气。

排风区1，如图4和图5所示，包括由填料区22的第一侧形成的入风口223、由位于排风区1的冷却塔的塔壁形成的排风通道11及排风口12，其中，排风口12设置在排风区1的上部，在排风口12处设置有风机13。这样无论是从侧上进风口214还是侧下进风口221进入的空气，都会经过排风通道11然后在风机13的作用下排入大气。具体地，风机13采用钢架支撑，钢架设置在冷却塔排风通道11内部，风机13的安装方式可以有多种，本实施例不以为限制。

本实施例的横流闭式冷却塔，无论在湿式冷却工况还是在干式冷却工况，其气流的流向均为图5所示。但是在干式冷却工况，为了避免结冰，尽量避免使用喷淋水，只使用冷空气对冷却介质进行降温。由于侧上进风口214开设在冷媒区21的远离排风区1的一侧，而排风口12设置在排风区1的顶部，这样就使得排风口12与侧上进风口214距离较远，相较于现有的冷却塔将排风口12和上进风口211均设置在冷却塔顶部，本实施例的横流闭式冷却塔解决了现有的冷却塔的上进风口211与排风口12都位于冷却塔顶部，距离较近，从风机13排出的部分湿热空气又容易被上进风口211吸入形成气流短路的问题。

以下结合图6，描述本申请提供的横流闭式冷却塔的另一个实施例的结构示意图。如图6所示，横流闭式冷却塔可以包括并列设置的排风区1和冷却区2，在排风区1中设置有挡板15。

如图6所示，该横流闭式冷却塔，包括：并列设置的排风区1和冷却区2，其中，冷却区1由上至下依次设置有冷媒区21和填料区22；该冷媒区21中设置有冷媒管213，冷却塔的位于冷媒区21的塔体的顶部设置有喷淋管212，该冷媒区21的朝向排风区1的第一侧开设有百叶风口14，该冷媒区21的与其第一侧相对的第二侧开设有侧上进风口214；该填料区22的第一侧设有入风口223，第二侧开设有侧下进风口221，其中该填料区22的第一侧和第二侧分别与冷媒区21的第一侧和第二侧朝向相同；该排风区1包括排风口12、由填料区22的第一侧形成的入风口223、及由位于排风区1的冷却塔的塔壁形成的排风通道11，其中排风口12设置在与冷媒区21相对应的排风区1的上部，在排风口12处设置有风机13；在排风区1中设置有挡板15，该挡板15具有固定端、驱动机构和旋转端，其中该固定端安装在排风区1的远离冷却区的侧壁上，该驱动机构分别连接固定端和旋转端；在该驱动机构驱动旋转端绕固定端旋转至挡板15处于竖直状态时，使得从侧下进风口221进入的风直接从填料区22进入排风通道11经过排风口12排出；在驱动机构驱动旋转端绕固定端旋转至挡板15位于水平状态时，使得挡板15阻挡从侧下进风口221进入的风直接从填料区22进入排风通道11经过排风口12排出。

与图1中不同的是，图6中的横流闭式冷却塔的排风区1中还包括挡板15，该挡板15能够绕固定端旋转。该挡板15能够使得本实施例的横流闭式冷却塔在湿式冷却工况和干式冷却工况之间切换。

具体地，在实际应用中，在湿式冷却工况时，如图7所示，挡板15的驱动机构驱动挡板15的旋转端绕固定端旋转至该挡板15处于竖直状态，空气的流向同图5中的横流闭式冷却塔的空气流向，即冷却水通过喷淋管212喷淋至冷媒管213上，水蒸发时吸热带走冷媒管213中换热介质的热量，使冷媒被冷却，而水换热后温度升高再进入下方填料利用水的直接蒸发冷却降温；从侧上进风口进入的冷空气穿过冷媒管213从排风通道11排出；从侧下进风口221进入的未饱和空气吸收在填料中所蒸发的水蒸气变成饱和空气经排风通道11排至大气。

在干式冷却工况时，如图8所示，挡板15的驱动机构驱动挡板15的旋转端绕固定端旋转至挡板15位于水平状态，使得从侧下进风口221进入的冷空气不能直接横穿填料进入排风通道11排入大气，即此时从侧下进风口221进入的风先进入填料区22，从填料向上通过冷媒管213和管内介质换热后进入排风通道11，再由风机13排至室外，与侧上进风口214进入的空气结合，增加冷媒管213的冷却风量，提高干式冷却工况运行时的换热效率。当室外气温逐渐升高，不能实现干式冷却工况运行时，可以对冷媒管213进行少量的喷淋水冷却，喷淋水在下部填料处和从侧下进风口221进入的冷空气进行逆流蒸发冷却降温，此过可使填料处的蒸发冷却方式从横流转变成逆流，提高空气和水的换热效率。

本实施例的挡板15的驱动机构，例如可以是常见的开合门驱动件，主要由电机正转和反转实现，控制电机正转，则挡板15旋转至水平状态，控制电机反转，则挡板15旋转至竖直状态，在此不再赘述。

在本实施例的一些可选地实现方式中，该横流闭式冷却塔还包括温度传感器16及控制器，该温度传感器16设置在冷却塔的外壁，与控制器通信连接，该温度传感器16用于检测冷却塔所处的环境的温度信息，并发送该温度信息至控制器，该控制器与驱动机构连接，配置成根据该温度信息控制驱动机构动作，以使该驱动机构驱动挡板15在竖直状态和水平状态之间自动切换。

在一些应用场景中，该温度传感器16包括电子干湿温度计，当该电子干湿温度计检测到的干球温度小于或者等于第一预设温度，例如该第一预设温度是2℃，当干球温度小于或者等于2℃时，说明此时外界环境温度比较低，需要调整冷却塔在干式冷却工况运行，此时控制器控制电机正转，使得电机驱动挡板15旋转至水平状态，以使得冷却塔在干式冷却工况下工作。当该电子干湿温度计检测到的湿球温度大于或者等于第二预设温度，例如该第二预设温度是5℃，说明此时外界环境温度比较高，需要调整冷却塔在湿式冷却工况运行，此时控制器控制电机反转，使得电机驱动挡板15旋转至竖直状态，以使得冷却塔在湿式冷却工况下工作。

在本实施例的一些可选地实现方式中，冷却区2中还设置有布水盘23，该布水盘23设置在冷媒区21和填料区22之间，布水盘23的作用是使得穿过冷媒管213的喷淋水均匀喷淋至填料上，从而增加换热量，使得升温的冷却水快速降温。

在本实施例的一些可选地实现方式中，冷却塔的位于冷媒区21的顶部的塔体上开设有检修口215。检修口215和冷媒管213两侧的进排风口均可拆卸，方便清理冷媒管213上的积垢和积灰。

在本实施例的一些可选地实现方式中，该百叶风口14具有预设倾斜角度，百叶风口14的出风口朝向排风口12。百叶风口14的出风口角度倾斜向上，具有挡水作用，可以避免喷淋水从百叶风口14处泄露至排风通道11。

在本实施例的一些可选地实现方式中，该横流闭式冷却塔还包括水盘24及循环泵25，该水盘24即集水盘，设置在冷却区2的底部，用于盛放从喷淋管212喷出的依次经过冷媒管213和填料区22的冷却水。经喷淋管212喷至冷媒管213的喷淋水蒸发吸热带走换热介质的热量，使冷媒被冷却，而水换热后温度升高再进入下方填料，利用水的直接蒸发冷却降温，使高温水变成低温水回到水盘24再循环利用。该循环泵25的第一端与喷淋管212通过管道连接，循环泵25的第二端与该水盘24通过管道连接，该循环泵25用于将水盘24内的水再输送至喷淋管212，继续进行喷淋使用，从而节约水资源。

本实施例的横流闭式冷却塔，通过设置挡板15，使得横流闭式冷却塔可以在干式冷却工况和湿式冷却工况自动切换使用，在干式冷却工况运行时，通过挡板15能够增大经过冷媒管213的冷空气流量，提高了干式冷却公开的换热效率，减少了在干式冷却工况时循环泵25的能耗，降低水耗，还可以实现在填料区22处空气和水进行逆流换热，提高换热效率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种横流闭式冷却塔，包括并列设置的排风区(1)和冷却区(2)，其中：

所述冷却区(2)由上至下依次设置有冷媒区(21)和填料区(22)；

所述冷媒区(21)中设置有冷媒管(213)，冷却塔的位于所述冷媒区(21)的塔体的顶部设置有喷淋管(212)，所述冷媒区(21)的朝向所述排风区(1)的第一侧开设有百叶风口(14)，所述冷媒区(21)的与其第一侧相对的第二侧开设有侧上进风口(214)；

所述填料区(22)的第一侧设有入风口(223)，第二侧开设有侧下进风口(221)，其中，所述填料区(22)的第一侧和第二侧分别与所述冷媒区(21)的第一侧和第二侧朝向相同；

所述排风区(1)包括排风口(12)、由所述填料区(22)的第一侧形成的入风口(223)、及由位于所述排风区(1)的冷却塔的塔壁形成的排风通道(11)，其中，所述排风口(12)设置在与所述冷媒区(21)相对应的所述排风区(1)的上部，在所述排风口(12)处设置有风机(13)。

2.根据权利要求1所述的横流闭式冷却塔，其中，所述排风区(1)中设置有挡板(15)；

所述挡板(15)具有固定端、驱动机构和旋转端，其中，所述固定端安装在所述排风区(1)的远离所述冷却区(2)的侧壁上，所述驱动机构分别连接所述固定端和所述旋转端；

在所述驱动机构驱动所述旋转端绕所述固定端旋转至所述挡板(15)处于竖直状态时，使得从所述侧下进风口(221)进入的风直接从所述填料区(22)进入所述排风通道(11)经过所述排风口(12)排出；

在所述驱动机构驱动所述旋转端绕所述固定端旋转至所述挡板(15)位于水平状态时，使得所述挡板(15)阻挡从所述侧下进风口(221)进入的风直接从所述填料区(22)进入所述排风通道(11)经过所述排风口(12)排出。

3.根据权利要求2所述的横流闭式冷却塔，其中，还包括：温度传感器(16)及控制器；

所述温度传感器(16)设置在所述冷却塔的外壁，与所述控制器通信连接，用于检测所述冷却塔所处的环境的温度信息，并发送所述温度信息至所述控制器；

所述控制器与所述驱动机构连接，且被配置成根据所述温度信息控制所述驱动机构动作，以使所述驱动机构驱动所述挡板(15)在所述竖直状态和所述水平状态之间切换。

4.根据权利要求3所述的横流闭式冷却塔，其中，所述温度传感器(16)包括：电子干湿温度计；

当所述电子干湿温度计检测到的干球温度小于或者等于第一预设温度时，所述控制器控制所述驱动机构动作以驱动所述挡板(15)旋转至水平状态，所述冷却塔处于干式冷却工况；

当所述电子干湿温度计检测到的湿球温度大于或者等于第二预设温度时，所述控制器控制所述驱动机构动作以驱动所述挡板(15)旋转至竖直状态，所述冷却塔处于湿式冷却工况。

5.根据权利要求1所述的横流闭式冷却塔，其中，所述冷却区中还设置有布水盘(23)，所述布水盘(23)设置在所述冷媒区(21)和所述填料区(22)之间。

6.根据权利要求1所述的横流闭式冷却塔，其中，所述冷却塔的位于所述冷媒区(21)的顶部的塔体上开设有检修口(215)。

7.根据权利要求1所述的横流闭式冷却塔，其中，所述排风口(12)设置在所述冷却塔的位于所述排风区(1)的塔体的顶部。

8.根据权利要求7所述的横流闭式冷却塔，其中，所述百叶风口(14)具有预设倾斜角度，其中，所述百叶风口(14)的出风口朝向所述排风口(12)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的横流闭式冷却塔，其中，还包括：水盘(24)；

所述水盘(24)设置在所述冷却区(2)的底部，用于盛放从所述喷淋管(212)喷出的依次流经所述冷媒管(213)和所述填料区(22)的冷却水。

10.根据权利要求9所述的横流闭式冷却塔，其中，还包括：循环泵(25)；

所述循环泵(25)的第一端与所述喷淋管(212)通过管道连接，所述循环泵(25)的第二端与所述水盘(24)通过管道连接，用于将所述水盘(24)内的水输送至所述喷淋管(212)。