CN110006267A - 一种冷却塔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却塔，包括：冷却塔本体，所述冷却塔本体包括集液室、进风段、喷淋段和排风段；第一风阀，设置于所述喷淋段与所述排风段之间，用于连通或隔断所述喷淋段和所述排风段；冷凝集液室，所述冷凝集液室具有入风口、出风口和集液槽，所述冷凝集液室内设置有冷凝器，所述冷凝器位于所述入风口与所述出风口之间，所述集液槽用于收集冷凝液；第二风阀，设置于所述喷淋段与所述冷凝集液室的入风口之间，用于连通或隔断所述喷淋段和所述冷凝集液室。本发明中，冷却塔的排风既可以通过排风段直接排出，又可以通过冷凝集液室进行冷凝液回收之后再排出，能够实现对排风中的喷淋液蒸汽进行回收，降低了喷淋液的损失，节省了资源。

Description

一种冷却塔

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，尤其涉及一种冷却塔。

背景技术

冷却塔作为一种高效的蒸发冷却设备被广泛的使用在工业、民用或数据中心的空调系统中，其利用蒸发吸热的原理带走冷却液中的热量达到降低温度的目的。

现有冷却塔一般采用如下方式运行：空气进入冷却塔与喷淋液接触，喷淋液被蒸发而温度降低，变成冷却液；空气吸收了蒸发的喷淋液后变成了高湿的空气并被排出室外。由于冷却塔未对排风中的喷淋液蒸汽进行回收，导致喷淋液的大量损失，造成了资源浪费。

发明内容

本发明实施例提供一种冷却塔，以解决现有冷却塔无法对排风中的喷淋液蒸汽进行回收的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种冷却塔，包括：

冷却塔本体，所述冷却塔本体包括依次连接的集液室、进风段、喷淋段和排风段；

第一风阀，所述第一风阀设置于所述喷淋段与所述排风段之间，用于连通或隔断所述喷淋段和所述排风段；

冷凝集液室，所述冷凝集液室具有入风口、出风口和集液槽，所述冷凝集液室内设置有冷凝器，所述冷凝器位于所述入风口与所述出风口之间，所述集液槽用于收集冷凝液；

第二风阀，所述第二风阀设置于所述喷淋段与所述冷凝集液室的入风口之间，用于连通或隔断所述喷淋段和所述冷凝集液室。

可选的，所述冷凝集液室与所述排风段相连通，所述冷凝集液室的出风口朝向所述排风段。

可选的，所述冷凝集液室的入风口位于所述冷凝集液室的出风口的下方，所述排风段的排风口位于所述出风口以上。

可选的，所述冷却塔包括至少两个所述冷凝集液室，所述冷凝集液室绕所述冷却塔本体的外周间隔设置。

可选的，所述冷却塔包括两个所述冷凝集液室，所述冷却塔本体的外表面包括两个相对的平面，两个所述冷却塔集液室分别设置于所述冷却塔本体的两个相对的平面。

可选的，所述集液槽通过冷凝液回收管与所述集液室连通。

可选的，所述冷凝器为空气冷凝器；

所述空气冷凝器具有与外界相通的空气进口和空气出口。

可选的，所述排风段的排风口位于所述空气进口以上。

可选的，所述排风口与所述空气进口之间的垂直距离大于或等于1米。

可选的，所述空气进口设置有过滤器。

可选的，所述冷却塔包括至少两个所述冷凝集液室；

所述冷却塔的所有冷凝集液室的所述空气进口的朝向均相同。

可选的，所述冷却塔还包括第一排风机；

所述第一排风机设置于所述空气出口。

可选的，所述冷却塔还包括第二排风机；

所述第二排风机设置于所述排风段内，且邻近所述排风段的排风口。

本发明实施例中，通过在冷却塔上增设冷凝集液室、第一风阀和第二风阀，使得冷却塔的排风既可以通过排风段直接排出，又可以通过冷凝集液室进行冷凝液回收之后再排出。可见，本发明实施例的冷却塔能够实现对排风中的喷淋液蒸汽进行回收，降低了喷淋液的损失，节省了资源。

附图说明

图1是现有技术中的一种冷却塔的结构示意图；

图2是现有技术中的另一种冷却塔的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种冷却塔的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种冷却塔的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种冷却塔的结构示意图；

图6是图5对应的冷却塔的外部结构示意图；

图7是图5对应的冷却塔的侧部结构示意图；

图8是图5对应的冷却塔的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

冷却塔作为一种高效的蒸发冷却设备被广泛的使用在工业、民用或数据中心的空调系统中，其利用蒸发吸热的原理带走冷却液中的热量达到降低温度的目的。尤其是全年需要供冷的场景下，冷却塔可在冬季作为空调系统的冷源供冷，减少冷水机组的开启，降低空调系统的运行能耗。在室外空气较为干燥的地域，还可以全年利用冷却塔供冷，实现空调系统的节能运行。

现有冷却塔一般采用如下方式运行：干燥的空气从冷却塔下部进风口进入冷却塔，在冷却塔内与从上流下的喷淋液接触，喷淋液被蒸发而温度降低成为冷却液，而干燥的空气吸收了蒸发的喷淋液后变成了高湿的空气，并被直接排出室外。由于冷却塔未对排风中的喷淋液蒸汽进行回收，导致喷淋液的大量损失，造成了资源浪费。

为了对排风中的喷淋液蒸汽进行回收，目前通常采取在冷却塔的排风段a或排风口b处设置冷凝液回收装置c，如图1至图2所示。然而，当不需要对排风中的喷淋液蒸汽进行冷凝回收时，或者，当无法对排风中的喷淋液蒸汽进行冷凝回收时，上述冷却塔的排风均需要经过冷凝液回收装置c，从而使得冷却塔的排风受阻，增加冷却塔的运行成本。

鉴于上述存在的问题，本发明实施例提供一种冷却塔，该冷却塔实现以下目的：在需要对排风中的喷淋液蒸汽进行冷凝回收时，对排风进行冷凝回收之后再排出；在不需要对排风中的喷淋液蒸汽进行冷凝回收时，将排风直接排出。

如图3至图8所示，本发明实施例提供了一种冷却塔，包括：

冷却塔本体，冷却塔本体包括依次连接的集液室1、进风段2、喷淋段3和排风段4；

第一风阀5，第一风阀5设置于喷淋段3与排风段4之间，用于连通或隔断喷淋段3和排风段4；

冷凝集液室6，冷凝集液室6具有入风口61、出风口62和集液槽63，冷凝集液室6内设置有冷凝器64，冷凝器64位于入风口61与出风口62之间，集液槽63用于收集冷凝液；

第二风阀7，第二风阀7设置于喷淋段3与冷凝集液室6的入风口61之间，用于连通或隔断喷淋段3和冷凝集液室6。

本发明实施例的冷却塔可以为立式冷却塔，即，集液室1、进风段2、喷淋段3和排风段4从下至上依次设置，集液室1位于冷却塔的底部，排风段4位于冷却塔的顶部。

其中，集液室1可用于容纳经蒸发冷却后的喷淋液，即冷却液。冷却塔的集液室1可开设有出液口11，并可经管道连通至空调系统，从而为空调系统提供冷源。

进风段2可开设有进风口21，以向冷却塔内送入干燥的空气，干燥的空气由下至上流经喷淋段3。

喷淋段3可开设有进液口31，喷淋段3内可设置有连接进液口31的喷淋管32。喷淋管32用于将喷淋液从上至下喷淋，以使喷淋液与干燥空气相互接触实现热湿交换。

干燥空气与喷淋液进行热湿交换之后，喷淋液蒸发降温成为冷却液，并收集于集液室1内；干燥空气吸收喷淋液蒸汽成为高湿空气，并沿喷淋段3上升。

为了提高喷淋液与干燥空气之间的接触面积，延长接触时间，喷淋段3内还可设置有填料33，填料33位于喷淋管32与进风口21之间。

由于水的蒸发潜热较高，且水的物理性质和化学性质均较稳定，因此，冷却塔可采用水作为喷淋液。

排风段4可开设有排风口41。

本发明实施例中，冷凝集液室6的入风口61通过第二风阀7与喷淋段3连接，以用于对高湿空气进行冷凝。其中，冷凝集液室6的入风口61用于将高湿空气送入冷凝集液室6，冷凝器64用于对高湿空气进行冷凝。高湿空气经冷凝后成为低湿空气，出风口62用于将低湿空气排出冷凝集液室6。集液槽63用于将从高湿空气中冷凝下来的喷淋液进行收集，以备循环利用。

由于喷淋段3与排风段4之间设置有第一风阀5，喷淋段3与冷凝集液室6之间设置有第二风阀7，这样，在第一风阀5开启且第二风阀7关闭时，喷淋段3与排风段4连通，高湿空气经排风段4排出；而在第一风阀5关闭且第二风阀7开启时，喷淋段3与冷凝集液室6连通，高湿空气进入冷凝集液室6，高湿空气中的喷淋液蒸汽经冷凝液回收后排出。

本发明实施例中，通过在冷却塔上增设冷凝集液室6、第一风阀5和第二风阀7，使得冷却塔的排风既可以通过排风段4直接排出，又可以通过冷凝集液室6进行冷凝液回收之后再排出。可见，本发明实施例的冷却塔能够实现对排风中的喷淋液蒸汽进行回收，降低了喷淋液的损失，节省了资源。

本发明实施例中，第一风阀5和第二风阀7均可采用电动风阀，进一步的，第一风阀5和第二风阀7均可采用电动百叶调节风阀。这样，第一风阀5和第二风阀7不仅具有全开和全闭两种状态，其开度还可以调节，从而实现冷却塔排风量和排风速度的控制。

本发明实施例中，冷凝集液室6和排风段4可分别作为单独的排风通道，如图3至图4所示，排风段4的排风口41作为单独的排风口实现冷却塔的排风，冷凝集液室6的出风口62也作为单独的排风口实现冷却塔的排风。当冷凝集液室6的出风口62作为单独的排风口时，可在出风口62设置排风机，以提高冷却塔的排风效率。

可选的，冷凝集液室6与排风段4共用排风口，如图5至图6所示，冷凝集液室6与排风段4相连通，冷凝集液室6的出风口62朝向排风段4。

通过上述设置，冷却塔的排风可统一通过排风段4的排风口41排出，更易于对冷却塔的排风进行控制，使冷却塔的结构更加紧凑，冷却塔的整体集成度更高。

可选的，冷凝集液室6的入风口61位于冷凝集液室6的出风口62的下方，排风段4的排风口41位于出风口62以上。

利用空气流动的特性，将出风口62设置在入风口61的下方，将排风口41设置在出风口62以上，可使冷却塔排气自然地依次顺着入风口61、出风口62和排风口41流动，提高冷却塔排气的流动效率，使冷却塔的结构更加具有合理性。

为了提高冷却塔的排风效率，冷却塔还可包括第二排风机8，第二排风机8设置于排风段4内，且邻近排风段4的排风口41。

可选的，集液槽63位于入风口61的下方。这样，冷却塔排气中的冷凝液能够在自身重力的作用下落入集液槽63内，有利于简化冷却塔的结构，使冷却塔的结构更加具有合理性。

可选的，集液槽63为V型集液槽，V型集液槽有利于将冷凝液集中在集液槽63的底部，这样，集液槽63的底部可设置出液口(图中未示出)，有利于更好地将集液槽63内的冷凝液排出，以备循环利用。

可选的，集液槽63通过冷凝液回收管9与集液室1连通。具体的，集液槽63开设有出液口(图中未示出)，冷却塔本体的集液室1、进风段2、喷淋段3中的任一部位开设有回液口12，冷凝液回收管9的一端连接集液槽63的出液口，另一端连接回液口12。由于集液槽63经过冷凝后，其温度较低，因此，可直接将集液槽63内的冷凝液作为冷却液，从而使得冷凝液中的冷量得到有效利用，提高了冷却塔的工作效率。

可选的，如图4至图6所示，冷却塔包括至少两个冷凝集液室6，冷凝集液室6绕冷却塔本体的外周间隔设置。

需要说明的是，第二风阀7的数量一般与冷凝集液室6的数量相同，每个冷凝集液室6均分别通过一第二风阀7与喷淋段3连通。

通过设置多个冷凝集液室6，喷淋段3中的排气能够从多个部位进入各自的冷凝集液室6进行冷凝回收。一方面，可降低单个冷凝集液室6的冷凝处理量，提高冷凝集液室6的冷凝效率和冷凝效果；另一方面，可使喷淋段3中的排气分布更加均匀，使冷却塔内整体气流分布更加均匀，提高喷淋液与空气的接触效果，从而提高冷却塔的运行效率。

进一步的，冷却塔包括两个冷凝集液室6，冷却塔本体的外表面包括两个相对的平面，两个冷却塔集液室6分别设置于冷却塔本体的两个相对的平面。

通过将冷却塔的设置冷凝集液室6的部位设置为平面，有利于冷凝集液室6的安装。

该实施方式中，冷凝集液室6的形状可设置为方形，冷却塔可为方形冷却塔。

本发明实施例中，可通过多种低温介质实现排气的冷凝，例如，低温的液体、低温的空气等等。

考虑到冬季天气寒冷且为多风的季节，且风力一般较大，风速一般较高。因此，可以将空气作为冷凝器64的冷源。即，冷凝器64可为空气冷凝器；空气冷凝器具有与外界相通的空气进口641和空气出口642。其中，空气冷凝器也可称为空冷器。

这样，室外温度较低的空气从空气进口641进入冷凝器64内，与冷却塔集液室6内的高湿空气进行换热，使高湿空气中的喷淋液蒸汽冷凝。

冷凝器64的空气进口641和空气出口642可分布在冷凝器64的两端，且空气进口641与空气出口642的朝向可相反，以避免冷凝器64外侧进排风短路。

可选的，冷却塔还包括第一排风机10；

第一排风机10设置于空气出口642。

为了提高冷凝器64的冷凝效率，可以通过提高冷凝器64内空气的流动速度的方式实现。鉴于此，在冷凝器64的空气出口642设置第一排风机10。

在布置冷却塔时，可按照室外冬季或过渡季(例如秋冬过渡季或冬春过渡季)的风向布置，使冷凝器64的空气进口641朝向迎风的方向。这样，在风速和风力较大时，可利用自然风与冷却塔集液室6内的高湿空气进行换热，而无需开启第一排风机10，从而节省第一排风机10所需消耗的功耗。

可选的，冷却塔包括至少两个冷凝集液室6；

冷却塔的所有冷凝集液室6的空气进口641的朝向均相同。

通过上述设置，在冷却塔包括多个(包括两个)冷凝集液室6时，可以使每个冷凝集液室6的空气进口641都能够按照室外冬季或过渡季的风向布置，从而最大限度地节省第一排风机10所需消耗的功耗。

可选的，排风段4的排风口41位于空气进口641以上。进一步的，排风口41与空气进口641之间的垂直距离大于或等于1米。

由于排风口41与空气进口641具有足够的高度差，因此可避免排风口41和冷凝器64的空气进口641发生气流短路，即，避免排风口41排出的空气又重新回到空气进口641而进入冷凝器64内。

可选的，空气进口641设置有过滤器(图中未示出)。

在空气中夹杂有较多灰尘、粉尘等颗粒物时，若这些颗粒物随空气进入冷凝器64，则这些颗粒物会附着在冷凝器64表面，从而影响冷凝效率，并增加清洗维护工作。鉴于此，通过在空气进口641设置过滤器，能够过滤空气中较大的灰尘等颗粒物，可确保冷凝器64的冷凝效率。

以下就冷凝器64采用空气冷凝器的实施方式，对冷却塔的运行控制进行具体说明。

在夏季或者室外空气温度较高时段，室外空气无法实现对冷却塔的排气进行降温冷凝，因此，当夏季或者室外空气温度高于排风露点温度值时，关闭第二风阀7，开启第一风阀5，使冷却塔内的高湿空气不经过冷凝集液室6，而是直接通过排风段4排至室外。这样，在不能回收冷凝液的时段，可减小冷却塔的排风阻力。在需要使用第二排风机8排风时，还可降低第二排风机8的运行功耗，从而降低冷却塔的运行成本。

在冬季或室外空气温度较低时段，关闭第一风阀5，开启第二风阀7，使冷却塔内的高湿空气经过冷凝集液室6之后再排至室外。

冷却塔还可利用峰谷电价差运行，电价低谷时开启冷凝器64和第一排风机8进行冷凝液回收，电价低谷时段同时也是室外空气温度最低的时段，也是最大限度回收排风中冷凝液的时段。

在工业项目中，水费价格较电费要高很多。因此，在电费较低的地方或者电费和水费价差较大的地方，亦可以在冬季和温度较低的时间里持续运行冷凝器64，以实现最大限度回收冷凝液，降低空调系统的水耗，降低冷却塔运行成本。

冷却塔在冬季和过渡季运行时的实际排风量约为夏季设计排风量的35％左右，这是因为冬季和过渡季室外温度低于喷淋液温度，喷淋液和空气接触时不仅仅进行蒸发冷却还和空气进行显热交换。因此，冬季和过渡季实际排风量小于夏季设计排风量。因此，在冷却塔的第二排风机8在选型时，仅按照在夏季不经过冷凝集液室6时风机的运行阻力选型即可。冷凝集液室6内的冷凝器64和第一排风机10的设计选型也可按照冬季和过渡季风量选型即可。从而使冷却塔的投入成本最低。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种冷却塔，其特征在于，包括：

冷却塔本体，所述冷却塔本体包括依次连接的集液室、进风段、喷淋段和排风段；

第一风阀，所述第一风阀设置于所述喷淋段与所述排风段之间，用于连通或隔断所述喷淋段和所述排风段；

冷凝集液室，所述冷凝集液室具有入风口、出风口和集液槽，所述冷凝集液室内设置有冷凝器，所述冷凝器位于所述入风口与所述出风口之间，所述集液槽用于收集冷凝液；

第二风阀，所述第二风阀设置于所述喷淋段与所述冷凝集液室的入风口之间，用于连通或隔断所述喷淋段和所述冷凝集液室。

2.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述冷凝集液室与所述排风段相连通，所述冷凝集液室的出风口朝向所述排风段。

3.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述冷凝集液室的入风口位于所述冷凝集液室的出风口的下方，所述排风段的排风口位于所述出风口以上。

4.根据权利要求1所述的冷却塔，其特征在于，所述冷却塔包括至少两个所述冷凝集液室，所述冷凝集液室绕所述冷却塔本体的外周间隔设置。

5.根据权利要求4所述的冷却塔，其特征在于，所述冷却塔包括两个所述冷凝集液室，所述冷却塔本体的外表面包括两个相对的平面，两个所述冷却塔集液室分别设置于所述冷却塔本体的两个相对的平面。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却塔，其特征在于，所述集液槽通过冷凝液回收管与所述集液室连通。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却塔，其特征在于，所述冷凝器为空气冷凝器；

所述空气冷凝器具有与外界相通的空气进口和空气出口。

8.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于，所述排风段的排风口位于所述空气进口以上。

9.根据权利要求8所述的冷却塔，其特征在于，所述排风口与所述空气进口之间的垂直距离大于或等于1米。

10.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于，所述空气进口设置有过滤器。

11.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于，所述冷却塔包括至少两个所述冷凝集液室；

所述冷却塔的所有冷凝集液室的所述空气进口的朝向均相同。

12.根据权利要求7所述的冷却塔，其特征在于，所述冷却塔还包括第一排风机；

所述第一排风机设置于所述空气出口。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却塔，其特征在于，所述冷却塔还包括第二排风机；

所述第二排风机设置于所述排风段内，且邻近所述排风段的排风口。