CN110186293A - 一种中央空调用太阳能冷却塔及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种中央空调用太阳能冷却塔及冷却方法，太阳能冷却塔，包括太阳能烟囱和塔体；所述太阳能烟囱为太阳能集热板和透明板围成，所述塔体由上至下依次包括喷淋层、填料层和雨淋区，所述喷淋层用于将中央空调的冷却水均匀喷淋至冷却塔内部，所述塔体顶部为进风口，所述太阳能烟囱的底部与塔体下部连通。本公开的太阳能烟囱中的太阳能集热板能够对太阳能烟囱内的空气进行加热，从而减小太阳能烟囱内空气的密度而产生浮升力，实现整个冷却塔内的空气流动，进而实现了太阳能替代风机的目的，消除冷却塔风机的电耗及运行过程中的腐蚀问题，缓解高峰用电需求。

Description

一种中央空调用太阳能冷却塔及冷却方法

技术领域

本公开属于暖通空调领域，涉及一种中央空调用太阳能冷却塔及冷却方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

中央空调冷却系统，如图1所示，是利用水作为循环冷却剂。利用循环冷却水从冷凝器吸收热量并排放至大气，从而及时排走制冷系统中冷凝器处的热量，使得系统得以循环。中央空调冷却塔的冷却水循环过程的部件包括喷嘴1、配水管2、填料3、塔壳4、节流阀5、冷却泵6、集水池7，冷却塔的作用即为将热量排放至大气，其冷却是借助水蒸发过程来完成。冷却塔的冷却方法，冷却水通过冷却泵6送入冷却塔，节流阀5控制其流量。在冷却塔内部，冷却水在配水管2里通过喷嘴1将冷却水均匀喷淋于填料3，此处填料的作用是增大空气与水的换热面积，延长二者的换热时间。空气则在风机的驱动下流动，当空气与水滴8直接接触时，由于干空气能的作用，部分冷却水蒸发并与空气、未蒸发的冷却水换热，最终实现未蒸发冷却水的降温目的。

但是，本公开发明人研究发现，传统的中央空调冷却塔皆需要风机驱动空气的流动，由此带来风机的电耗以及水滴漂移造成风机的腐蚀问题。同时，夏季空调负荷高时往往伴随用电高峰，所以中央空调系统的节能节电尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供一种中央空调用太阳能冷却塔及冷却方法，可充分利用太阳能替代风机，消除风机的电耗及运行过程中的腐蚀问题，缓解高峰用电需求。

为了实现上述目的，本公开的技术方案为：

一方面，一种太阳能冷却塔，包括太阳能烟囱和塔体；所述太阳能烟囱为太阳能集热板和透明板围成，所述塔体由上至下依次包括喷淋层、填料层和雨淋区，所述喷淋层用于将中央空调的冷却水喷淋至冷却塔内部，所述塔体顶部为进风口，所述太阳能烟囱的底部与塔体下部连通。

本公开通过太阳能集热板吸收太阳辐射，使得太阳能烟囱内获得高温，同时向太阳能烟囱内的空气进行传热，加热太阳能烟囱内的空气，空气密度减小而产生浮升力，从而实现整个冷却塔内的空气流动，最后空气通过太阳能烟囱顶部出口流出系统，实现了太阳能替代风机的目的。

另一方面，一种太阳能冷却方法，提供上述太阳能冷却塔，太阳辐射被太阳能集热板吸收后对太阳能烟囱内的空气进行传热，使得太阳能烟囱内空气密度减小，产生浮升力，塔体内部的空气在浮升力的作用下进入太阳能烟囱进行传热，使得塔体内部气压降低，外界空气从塔体顶部进入塔体内，进入塔体内的外界空气与塔体内的冷却水进行传热传质，实现对冷却水的冷却。

第三方面，一种上述太阳能冷却塔在中央空调中的应用。

第四方面，一种中央空调用太阳能冷却系统，包括上述太阳能冷却塔。

本公开的有益效果为：

本公开提供的太阳能冷却塔，包括太阳能烟囱，太阳能烟囱内的太阳能集热板能够对太阳能烟囱内的空气进行加热，从而减小太阳能烟囱内空气的密度，产生浮升力，实现整个冷却塔内的空气流动，进而实现太阳能替代风机的目的。不仅解决的风机的能耗问题，而且缓解高峰用电需求。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开背景技术中记载的中央空调冷却系统的结构示意图；

图2为本公开实施例1的中央空调用太阳能冷却塔的结构示意图；

其中，1、喷嘴，2、配水管，3、填料，4、塔壳，5、节流阀，6、冷却泵，7、集水池，8、水滴，9、太阳能烟囱，10、太阳能集热板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

鉴于传统中央空调冷却塔的风机带来的能耗、腐蚀等的不足，为了解决如上的技术问题，本公开提出了一种中央空调用太阳能冷却塔及冷却方法。

本公开的一种典型实施方式，提供了一种太阳能冷却塔，包括太阳能烟囱和塔体；所述太阳能烟囱为太阳能集热板和透明板围成，所述塔体由上至下依次包括喷淋层、填料层和雨淋区，所述喷淋层用于将中央空调的冷却水喷淋至冷却塔内部，所述塔体顶部为进风口，所述太阳能烟囱的底部与塔体下部连通。

本公开通过太阳能集热板吸收太阳辐射，使得太阳能烟囱内获得高温，同时向太阳能烟囱内的空气进行传热，加热太阳能烟囱内的空气，空气密度减小而产生浮升力，从而实现整个冷却塔内的空气流动，最后空气通过太阳能烟囱顶部出口流出系统，实现了太阳能替代风机的目的。

该实施方式的一种或多种实施例中，太阳能集热板设置在塔体顶部，太阳能集热板的水平投影位于塔体水平投影内。太阳能集热板能够阻止塔体顶部进风口处的空气被太阳辐射，保证塔体顶部进风口处温度较低，提高降低冷却水温度的效率。

该实施方式的一种或多种实施例中，太阳能烟囱底部设有气流通道，所述气流通道将太阳能烟囱的底部与塔体下部连通。

该系列实施例中，气流通道设置在塔体外壁上，气流通道的轴线与塔体的轴线平行，连接气流通道的塔体壁开口，气流通道通过塔体壁开口与塔体连通。

该系列实施例中，气流通道的高度与塔体的高度相等。

该系列实施例中，塔体壁开口的高度大于太阳能烟囱径向截面水平投影的直径。

该实施方式的一种或多种实施例中，塔体高度大于塔体的径向截面直径。

该实施方式的一种或多种实施例中，塔体底部设有集水池。

本公开的另一种实施方式，提供了一种太阳能冷却方法，提供上述太阳能冷却塔，太阳辐射被太阳能集热板吸收后对太阳能烟囱内的空气进行传热，使得太阳能烟囱内空气密度减小，产生浮升力，塔体内部的空气在浮升力的作用下进入太阳能烟囱进行传热，使得塔体内部气压降低，外界空气从塔体顶部进入塔体内，进入塔体内的外界空气与塔体内的冷却水进行换热，实现对冷却水的冷却。

本公开的第三种实施方式，提供了一种上述太阳能冷却塔在中央空调中的应用。

本公开的第四种实施方式，提供了一种中央空调用太阳能冷却系统，包括上述太阳能冷却塔。

该实施方式的一种或多种实施例中，中央空调冷凝器的冷却水出口通过冷却水供水管连接太阳能冷却塔喷淋层的进水口，所述冷却水供水管按照冷却水流向依次安装有冷却泵和节流阀。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。

实施例1

一种中央空调用太阳能冷却塔，如图2所示，包括冷却塔本体、配水系统、太阳能烟囱系统。

冷却塔本体包括塔壳4，冷却塔本体顶端设有空气入口，冷却塔本体内由上至下依次包括喷淋层、填料层和布满水滴8的雨淋区。喷淋层内设有配水管2，配水管安装若干喷嘴1。填料层内填充填料3。

太阳能烟囱系统包括太阳能烟囱9，太阳能烟囱9为太阳能集热板10和透明板围成长方体结构。透明板为透光材料(如玻璃)，太阳能集热板10为太阳能吸热涂层或涂黑的吸热板。太阳能烟囱9底部设有气流通道，气流通道设置在塔壳4上，与气流通道连接的塔壳底部设有开口，气流通道通过开口与冷却塔本体连通。开口高度为h，开口的目的是为让冷却塔本体内的空气旁通到太阳能烟囱系统，在太阳能烟囱系统内空气在浮升力作用下流动，从而实现冷却塔内的空气流动。气流通道底部与冷却塔本体底部设有集水池7，用于收集水滴8。

配水系统包括供水管，冷却水在供水管内流动，流动动力由冷却泵6提供，节流阀5控制冷却水流量。在冷却塔本体内部，冷却水在配水管2里通过喷嘴1将冷却水均匀喷淋于填料3，此处填料的作用是增大空气与水的换热面积，延长二者的换热时间。水滴8在重力作用下自由下落至集水池7，并通过冷却水回水管循环至冷凝器处换热。

进风(环境空气)从冷却塔顶端的空气入口进入冷却塔本体，依次流经喷淋层、填料层和布满水滴8的雨淋区，通过塔壳开口处(开口高度h)流入太阳能烟囱系统。太阳光可透过太阳能烟囱9直接照射在太阳能集热板10。太阳能集热板10通过吸收太阳辐射获得高温，并向太阳能烟囱内的空气进行传热，加热太阳能烟囱内的空气，空气密度减小而产生浮升力，从而实现整个系统内的空气流动，最后空气通过出风(湿热空气)流出系统。

中央空调用太阳能冷却塔，塔高H、塔直径D的选取可依据《机械通风冷却塔工艺设计规范GB/T50392-2016》和《工业循环水冷却设计规范GB/T50102-2014》。

中央空调用太阳能冷却塔，塔高H大于塔壳开口高度h，即H>h，h/H取值范围0.2～0.8，取值不宜太小，以免造成气流阻力过大；取值亦不宜过大，否则空气越过雨淋区而损失雨淋区的换热。

中央空调用太阳能冷却塔，太阳能集热板10的朝向以正南为佳，如果受条件限制，可在正南方向偏东或偏西30°内变化；其倾角α应根据当地纬度确定，最理想的倾角是使太阳能集热板集热量尽可能大，一般取当地纬度，如果受条件限制，倾角α可在当地纬度值±30°内变化。当然，太阳能集热板的朝向和安装倾角需综合地进一步同实际情况结合起来考虑，安装目标是使得太阳能集热板集热量尽可能大，以更好的加热太阳能烟囱内的空气。

中央空调用太阳能冷却塔的工作方法：

太阳照射时，环境空气经过冷却塔本体顶端的进风口进入冷却塔内，与冷却塔本体内的喷淋水直接接触，进行传热传质，空气被加湿，喷淋水有少部分蒸发，未蒸发部分由于蒸发相变而被冷却，并在重力作用下滴落至集水池。空气被加湿后，经冷却塔本体塔壳底部的开口(开口高度为h)进入太阳能烟囱系统，在太阳能烟囱系统内被太阳能集热板深度加热，空气密度减小，在浮升力的作用下经太阳能烟囱系统的出风口流出整个系统，流出时空气为湿热状态。

中央空调用太阳能冷却塔，水系统则在供水管内流动，流动动力由冷却泵提供，节流阀控制其流量。在冷却塔本体内部，冷却水在配水管里通过喷嘴将冷却水均匀喷淋于填料。水滴在重力作用下自由下落至集水池，并通过冷却水回水管循环至冷凝器处换热。

本公开的中央空调用太阳能冷却塔适用于太阳能资源丰富的地区，如我国西北地区，可实现冷却塔的自然通风，消除冷却塔风机的电耗及运行过程中的腐蚀问题，缓解高峰用电需求。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能冷却塔，其特征是，包括太阳能烟囱和塔体；所述太阳能烟囱为太阳能集热板和透明板围成，所述塔体由上至下依次包括喷淋层、填料层和雨淋区，所述喷淋层用于将中央空调的冷却水喷淋至冷却塔内部，所述塔体顶部为进风口，所述太阳能烟囱的底部与塔体下部连通。

2.如权利要求1所述的太阳能冷却塔，其特征是，太阳能集热板设置在塔体顶部，太阳能集热板的水平投影位于塔体水平投影内。

3.如权利要求1所述的太阳能冷却塔，其特征是，太阳能烟囱底部设有气流通道，所述气流通道将太阳能烟囱的底部与塔体下部连通。

4.如权利要求3所述的太阳能冷却塔，其特征是，气流通道设置在塔体外壁上，气流通道的轴线与塔体的轴线平行，连接气流通道的塔体壁开口，气流通道通过塔体壁开口与塔体连通；

或，气流通道的高度与塔体的高度相等；

或，塔体壁开口的高度大于太阳能烟囱径向截面水平投影的直径。

5.如权利要求1所述的太阳能冷却塔，其特征是，塔体高度大于塔体的径向截面直径。

6.如权利要求1所述的太阳能冷却塔，其特征是，塔体底部设有集水池。

7.一种太阳能冷却方法，其特征是，提供权利要求1～6任一所述的太阳能冷却塔，太阳辐射被太阳能集热板吸收后对太阳能烟囱内的空气进行传热，使得太阳能烟囱内空气密度减小，产生浮升力，塔体内部的空气在浮升力的作用下进入太阳能烟囱进行传热，使得塔体内部气压降低，外界空气从塔体顶部进入塔体内，进入塔体内的外界空气与塔体内的冷却水进行换热，实现对冷却水的冷却。

8.一种权利要求1～6任一所述的太阳能冷却塔在中央空调中的应用。

9.一种中央空调用太阳能冷却系统，其特征是，包括权利要求1～6任一所述的太阳能冷却塔。

10.如权利要求9所述的系统，其特征是，中央空调冷凝器的冷却水出口通过冷却水供水管连接太阳能冷却塔喷淋层的进水口，所述冷却水供水管按照冷却水流向依次安装有冷却泵和节流阀。