CN115046271A - 一种地下中庭景观水幕冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下中庭景观水幕冷却装置，属于建筑设计与空调冷却技术领域，实现了空调系统冷却的同时达到了美观的效果。本发明冷却装置包括水幕结构、冷却水供水管和冷却水回水管；冷却水供水管一端与制冷机冷凝器出水口连接，另一端与水幕结构连接；冷却水回水管一端与制冷机冷凝器入水口连接，另一端与水幕结构连接；制冷机冷凝器中的冷却水通过冷却水供水管进入水幕结构，冷却水通过水幕结构形成水幕散热降温后，通过冷却水回水管回到制冷机冷凝器中，对冷凝器中的制冷剂进行冷却；冷却水回水管上设置有冷却水泵，冷却水泵用于将水幕结构中散热降温后的水送入制冷机冷凝器。本发明适用于地下中庭空调系统的制冷机的散热冷却。

Description

一种地下中庭景观水幕冷却装置

技术领域

本发明属于建筑设计与空调冷却技术领域，特别涉及一种地下中庭景观水幕冷却装置。

背景技术

地下空间中庭是地下建筑内部的庭院空间，由地下上、下楼层贯通而形成的一种共享空间，地下空间的中庭有通风和采光的作用。

由于地下建筑与室外不是直接接触的，所以，地下空间内的余热是很难排出去的，空调系统的冷负荷较大，在地下建筑人员和设备密集的地方，有时常年用到空调制冷。地下建筑空调系统的冷却塔设备需要放到室外，占用一定的地上空间。而地下建筑的中庭空间与室外相通，在地下建筑内余热的作用下，中庭空间与室外形成一种热压作用，目前，地下建筑内的这种热压没有被很充分的利用，通过这种热压，可形成自然通风的效果，若再结合部分时段的机械通风，可形成很好的通风换热的效果。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种地下中庭景观水幕冷却装置，实现了空调系统冷却的同时，节省了地上空间、达到了美观的效果，也节省了能源。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种地下中庭景观水幕冷却装置，包括水幕结构、冷却水供水管和冷却水回水管；

所述冷却水供水管一端与制冷机冷凝器出水口连接，另一端与水幕结构连接；所述冷却水回水管一端与制冷机冷凝器入水口连接，另一端与水幕结构连接；

制冷机冷凝器中的冷却水通过冷却水供水管进入所述水幕结构，冷却水通过水幕结构形成水幕散热降温后，通过冷却水回水管回到制冷机冷凝器中，对制冷机进行冷却；

所述冷却水回水管上设置有冷却水泵，所述冷却水泵作用是将水幕结构中散热降温后的水送入制冷机冷凝器。

进一步的，所述冷却装置还包括天窗，所述天窗设置在地下中庭顶部。

进一步的，所述水幕结构设置在所述天窗下方，优选的，水幕结构设置在所述天窗正下方。

进一步的，还包括通风机；所述通风机设置在水幕结构上方。

进一步的，所述通风机设置在水幕结构顶部、天窗内部或天窗外部。

进一步的，所述水幕结构包括水池、水幕供水干管、水幕供水支管和水幕布水管；

所述水幕供水干管与水幕供水支管连接，所述水幕供水支管与水幕布水管连接，所述水幕布水管上设置有出水口，冷却水从出水口流出、下落形成水幕。

进一步的，所述冷却水供水管和冷却水回水管在水池中的端口在水平和竖直方向上均不正对设置。

进一步的，所述水池内还设置有喷泉管路。

进一步的，所述水池内还设置有水泵，所述水泵用于将冷却水送入喷泉管路和/或水幕供水干管。

进一步的，所述水池的池壁上设置有水幕灯光组件。

进一步的，所述冷却水回水管上设置有回水温度计。

进一步的，冷却装置还包括控制系统，所述控制系统接收回水温度计测得的温度信息，控制系统根据所述温度信息控制自动开启式天窗和通风机的开关及天窗开启面积和风量的调节。

进一步的，通风机采用变频风机。

进一步的，冷却装置开启时，天窗开启，通风机不启动，水幕通过中庭的自然通风进行冷却；当冷却水回水管内的水温超过设定温度时，控制系统控制天窗自动开启装置，扩大天窗的开启面积；当天窗的开启面积达到最大时，若水温还是超过设定温度，则开启通风机，并根据冷却水回水管内水温的变化调节通风机的转速，调节通风量。

进一步的，当室外的风压过大，影响中庭空间的自然通风时，关闭天窗，通过通风机进行通风量的调节，保证回水管内的冷却水温度满足制冷机的需求。

与现有技术相比，本发明至少能实现以下技术效果之一：

1)本发明根据地下中庭的结构和通风形式，把地下中庭作为空调系统的冷却空间，结合景观水幕和/或喷泉作为空调冷却水，设计成一种可以兼做空调冷却器的景观水幕装置，实现景观与技术的完美融合。既节省了地上空间，又在达到散热冷却效果的同时实现了美观。

地下空间内的热源较多时，中庭空间在热压的作用下，会形成较强的由下至上的“烟囱效应”，起到很好的自然通风效果，利用中庭的这种通风方式，可以排除地下空间内的余热。

本发明根据地下中庭的结构和通风形式，把地下中庭作为空调系统的冷却空间，结合景观水幕和/或喷泉作为空调冷却水，设计成一种可以兼做空调冷却器的景观水幕装置，实现景观与技术的完美融合、节省了地上空间、通过“烟囱效应”利用自然风对水幕进行冷却，节约了部分能源。

2)冷却水供水管和冷却水回水管在水池中的端口在水平和竖直方向上均不正对设置，可避免水流出现短路，使从冷却水供水管出来后未经过水幕冷却直接进入冷却水回水管，保证了水幕冷却装置的冷却效果。

3)天窗上设置有冷凝水槽，冷凝水槽下部接冷凝管，冷凝水通过冷凝管回到制冷机房或排污管中，可防止冷却水在冷却过程中天窗上面形成的结露滴落在中庭地面或水幕结构上，造成地面湿滑或将水幕结构顶部打湿。

4)冷却装置还设置有通风机，当自然通风的风量不能满足冷却水的冷却效果时，就需要启动通风机来加强通风量，加强通风的冷却能力，降低水幕水温。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1为实施例1两通道中庭中部风机模式A-A剖面图；

图2为实施例1两通道中庭中部风机模式平面图；

图3为实施例1两通道中庭中部风机模式系统图；

图4为实施例2两通道中庭顶部风机模式A-A剖面图；

图5为实施例2两通道中庭顶部风机模式平面图；

图6为实施例2两通道中庭顶部风机模式系统图；

图7为实施例3单循环冷却装置示意图；

图8为实施例4单循环冷却装置示意图；

图9为水幕样式示意图；

图10为实施例5两通道中庭两水池顶部风机模式A-A剖面图；

图11为实施例5两通道中庭两水池顶部风机模式平面图。

附图标记：

1-冷却水供水管；2-水幕布水管；3-水幕供水干管；4-水幕供水支管；5-通风机；6-天窗；7-冷却水泵；8-回水温度计；9-冷凝水槽；10-百叶风口；11-控制系统；12-水幕灯光组件；13-景观构筑物；14-水泵；15-喷嘴；16-喷泉管路；17-冷却水回水管；18-水池；19-冷却水管管沟；20-制冷机房；21-制冷机冷凝器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对一种地下中庭景观水幕冷却装置作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本发明不限定于这些实施例中。

一种地下中庭景观水幕冷却装置，包括水幕结构、冷却水供水管1和冷却水回水管17；水幕结构设置在地下中庭；冷却水供水管1一端与空调的制冷机冷凝器21出口连接，另一端与水幕结构连接；冷却水回水管17一端与制冷机冷凝器21入口连接，另一端与水幕结构连接；制冷机冷凝器21中的冷却水通过冷却水供水管1进入水幕结构，冷却水通过水幕结构形成水幕散热降温后，通过冷却水回水管17回到制冷机冷凝器21中，对制冷机进行冷却。

地下建筑中庭空间通常有露天的中央庭院加上玻璃的顶盖，成为地下建筑的室内型公共空间，顶盖上设置有可开启的天窗6，中央庭院或中央广场是一种很宽阔的公共空间，通常作为人们休息停留场所，很多中庭的中央广场设计成喷泉或水幕景观，供人们观赏娱乐。

地下空间内的热源较多时，中庭空间在热压的作用下，会形成较强的由下至上的“烟囱效应”，起到很好的自然通风效果，利用中庭的这种通风方式，可以排除地下空间内的余热。

本发明根据地下中庭的结构和通风形式，把地下中庭作为空调系统的冷却空间，结合景观水幕和/或喷泉作为空调冷却水，设计成一种可以兼做空调冷却器的景观水幕装置，实现景观与技术的完美融合、节省了地上空间、通过“烟囱效应”利用自然风对水幕进行冷却，节约了部分能源。

为了避免水流出现短路，冷却水供水管1和冷却水回水管17设置在水幕结构的不同位置、不同标高上，冷却水供水管1和冷却水回水管17在水池18中的端口在水平和竖直方向上均不正对设置(即供水管的端口和回水管的端口在水平和竖直方向上均不在一个平面上，端口是对供水管和回水管在水池中进出口位置的定义)。优选的，冷却水供水管1和冷却水回水管17在水池18中的端口设置在水池18内距离最远的两点位置处。为了实现冷却水的回流，在冷却水回水管17上设置有冷却水泵7。冷却水供水管1和冷却水回水管17上均设置有温度计，用于测量冷却水供水管1和冷却水回水管17内冷却水的温度，温度计可阐述温度数据信息。

本发明冷却装置还包括天窗6，天窗6设置在地下中庭顶部，优选的，天窗6设置在水幕结构的上方，实现更好的通风效果。优选的，天窗6设置为可自动开启模式，开启面积的大小根据冷却水的水温来确定。

由于冷却水在冷却过程中，有大量的水蒸气随着空气流动到中庭上部，在天窗6上面容易形成结露，所以天窗6上设置有冷凝水槽9，冷凝水槽9下部接冷凝管，冷凝水通过冷凝管回到制冷机房20或排污管中。

进一步的，冷却装置还设置有通风机5，当自然通风的风量不能满足冷却水的冷却效果时，就需要启动通风机5来加强通风量，加强通风的冷却能力，降低水幕水温。

通风机5设置在水幕结构上方，根据通风机5的位置不同，可以把水幕冷却装置的种类分为顶部风机模式和中部风机模式两大类。

中部风机模式是把通风机5放置在中庭的中部(高度方向)，即水幕的顶部，如图1所示。风机可安装在水幕中央的景观构筑物13上，景观构筑物13可以是假山、广告牌、灯光支架等，风机的安装应与景观相结合，不影响美观。景观构筑物13上若放置通风机5，景观构筑物13应为空心，其外表面设置有通风口。

顶部风机模式是把通风机5放置在中庭的顶部(高度方向)，如图4所示，可放置在天窗6的外部，也可安装在天窗6内部，通风机5不应影响天窗6采光，不影响美观。优选的，通风机5采用轴流风机。

具体的，水幕结构包括水池18、水幕供水干管3、水幕供水支管4和水幕布水管2；水幕供水干管3与水幕供水支管4连接，水幕供水支管4与水幕布水管2连接，水幕布水管2上设置有出水口，冷却水从出水口流出、下落形成水幕。

水幕高度H小于中庭高度的1/3时，应采用中部风机模式，此时若采用顶部风机模式会造成动力不足，冷却效果降低。

当冷却水循环水量较大时，在水池18中设置喷泉管路16和水泵14，此时水幕供水干管3和喷泉管路16均与水泵14连接，水泵14用于将冷却水泵7入喷泉管路16和水幕供水干管3，为水池18中的水提供循环动力。喷泉管路16上设置有喷泉喷嘴15，向上将冷却水喷出进行冷却。喷泉管路16设置有多个喷嘴15，绕水池18圆心位置周向均匀排布。

若计算得到的循环水量较小，可不设置喷泉和水泵14，冷却水供水管1可直接作为水幕供水干管3，冷却水经水幕冷却后，通过水池18直接进入冷却水回水管17，不必通过循环冷却。

优选的，水池18壁上可设置水幕灯光组件12，通过电脑控制，可实现各种需要的灯光景观，也可实现水幕电影的放映。水幕可设置为数字式水幕，也可为水幕电影，水幕展示的内容可根据需要来设定，通常可作为文化景观，由于空调冷却塔需要常开，冷却水幕也可以通过广告展示获取一定的经济效益。如图9所示，水幕布水管2的形式可以多种多样，从而形成不同形状的水幕，既可以是圆形，也可以为矩形，或者其他形式，例如上下平行设置的双矩形结构，上矩形边长小于下举行；或上下平行设置的双圆形结构，上圆形直径小于下圆形；平行或交叉设置的直线型结构。

冷却装置还包括控制系统11，与可自动开启天窗6、通风机5和冷却水回水管17上的温度计进行联动，且通风机5采用变频风机。冷却装置开启时，天窗6开启，通风机5不启动，水幕通过中庭的自然通风进行冷却；当冷却水回水管17内的水温超过设定温度时，控制天窗6自动开启装置，扩大天窗6的开启面积，当天窗6的开启面积达到最大时，若水温还是超过设定温度，则开启通风机5，并根据冷却水回水管17内水温的变化调节通风机5的转速，调节通风量；当室外的风压过大，影响中庭空间的自然通风时，关闭天窗6，通过通风机5进行通风量的调节，保证冷却水温满足制冷机的需求。

为了避免冷却水供水管1和/或冷却水回水管17出现故障，需要停机维修，影响冷却装置的使用，在本发明的一个实施例中，设置有冷却水供水管支路和冷却水回水管支路，当冷却水供水管1和/或冷却水回水管17出现故障时，转换至支路维持冷却装置运转，从而确保在维修过程中也不必停止设备运行，影响冷却的散热。当循环冷却水量较大时，也可开启冷却水供水管支路和冷却水回水管支路。

进一步的，还可在冷却水供水管1和冷却水回水管17上设置流量计和流量控制阀，一方面保证冷却水供水管1的出水量和冷却水回水管17的会水量相等，另一方面实现对冷却水流量的控制。

实施例1

本实施例为中部风机模式，通风机5设置在中庭的中部，即水幕的顶部。

本实施例中的冷却装置如图1～3所示，包括水池18、冷却水供水管1、冷却水回水管17、水幕布水管2、水幕供水干管3、水幕供水支管4、通风机5、自动开启式天窗6、冷却水泵7、供水温度计、回水温度计8、冷凝水槽9、百叶风口10、控制系统11、水幕灯光组件12、景观构筑物13、水泵14、喷泉管路16和喷嘴15。

制冷机冷凝器21设置在制冷机房20内，冷却水供水管1和冷却水回水管17的一端接制冷机冷凝器21，另一端从制冷机房20出来后通过冷却水管管沟19连接至水池18。冷却水管管沟19设置在地面下方，避免冷却水供水管1和冷却水回水管17暴露在地面上，影响美观和绊倒行人，造成安全隐患。

冷却水泵7和回水温度计8设置在冷却水回水管17上，供水温度计设置在冷却水供水管1上。

从制冷机冷凝器21出来的冷却水通过冷却水供水管1进入到水池18中，水池18中有喷泉和水泵14，冷却水通过喷泉和水幕冷却后，通过冷却水回水管17回到制冷机冷凝器21内，冷却水回水设计水温为32℃，冷却水在制冷剂冷凝器21中换热后温度升高5℃左右，进入到水池18中的冷却水温度在37℃左右。供水温度计和回水温度计8将测得的温度信息传输至控制系统11。控制系统11根据回水温度计8的温度控制自动开启式天窗6和通风机5的开关及天窗6开启面积和风量的调节。

本实施例中的水池18和水幕布水管2均为圆形，且水池18和水幕布水管2同轴设置。水幕供水干管3设置在水池18的圆心处，形成的水幕为一个圆柱形。喷泉管路16设置有6个喷嘴15，绕水池18圆心位置周向均匀排布。

天窗6凸起的侧边设置有百叶风口10，百叶风口10开口大小可调，与天窗6共同作用来调节开口大小。

本实施例中的景观构筑物13为中空的长方体结构，长方体上设置多个通风孔，通风机5设置在长方体顶部。长方体高度大于水幕布水管2的高度，水幕供水支管4一部分设置在长方体内隐藏。

实施例2

本实施例提供了一种顶部风机模式的冷却装置，如图4-图6所示，本实施例与实施例1的中部风机模式的冷却装置的结构基本相同，区别之处在于，本实施例中的通风机5设置在中庭顶部，设置在天窗6外部。

本实施例中的通风机5通过抽风管路与百叶风口10连接，来实现对地下中庭内通风量的调节。

实施例3

本实施例提供了一种单循环冷却装置，如图7所示，本实施例为中部风机模式的冷却装置，本实施例与实施例1的中部风机模式的冷却装置的结构基本相同，区别之处在于，本实施例中，没有喷泉管路16和水泵14。

本实施例中的冷却水供水管1直接作为水幕供水干管3，冷却水供水管1中的冷却水不进入水池18，而是直接进入水幕布水管2，经出口形成水幕，冷却水经水幕冷却后，通过水池18直接进入冷却水回水管17，不必通过循环冷却。

实施例4

本实施例提供了另一种单循环冷却装置，如图8所示，本实施例为顶部风机模式的冷却装置，本实施例与实施例2的顶部风机模式的冷却装置的结构基本相同，区别之处在于，本实施例中，没有喷泉管路16和水泵14。

实施例5

本实施例提供了一种两水池18顶部风机模式冷却装置，如图10、图11所示，本实施例与实施例2的顶部风机模式的冷却装置的结构基本相同，区别之处在于，本实施例中的水池18设置有2个。

实施例1-4中的水池18均设置有1个，且设置在地下中庭的中央位置，本实施例中的水池18设置有两个，两个水池18可分别设置地下中庭的两侧，也可均设置在地下中庭的中央位置。

当两个水池18可分别设置地下中庭的两侧时，两个水池18可为矩形，水幕布水管2为直线型。将水池18设置成2个，2水池18的中间位置可供行人通过，不会对通道造成遮挡，相比于设置在地下中庭中央位置更为方便。

当两个水池18均设置在地下中庭中央位置时，两个水池18的中间位置可形成展台，用于展示产品更为引人关注。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，包括水幕结构、冷却水供水管和冷却水回水管；

所述冷却水供水管一端与制冷机冷凝器出水口连接，另一端与水幕结构连接；所述冷却水回水管一端与制冷机冷凝器入水口连接，另一端与水幕结构连接；

制冷机冷凝器中的冷却水通过冷却水供水管进入所述水幕结构，冷却水通过水幕结构形成水幕散热降温后，通过冷却水回水管回到制冷机冷凝器中，对制冷机冷凝器中的制冷剂进行冷却；

所述冷却水回水管上设置有冷却水泵，所述冷却水泵用于将水幕结构中散热降温后的水送入制冷机冷凝器。

2.根据权利要求1所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括天窗，所述天窗设置在地下中庭顶部。

3.根据权利要求2所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，还包括通风机；所述通风机设置在水幕结构上方。

4.根据权利要求3所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述通风机设置在水幕结构顶部、天窗内部或天窗外部。

5.根据权利要求1-4所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述水幕结构包括水池、水幕供水干管、水幕供水支管和水幕布水管；

所述水幕供水干管与水幕供水支管连接，所述水幕供水支管与水幕布水管连接，所述水幕布水管上设置有出水口，冷却水从出水口流出、下落形成水幕。

6.根据权利要求5所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述冷却水供水管和冷却水回水管在水池中的端口在水平和竖直方向上均不正对设置。

7.根据权利要求5所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述水池内还设置有喷泉管路。

8.根据权利要求7所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述水池内还设置有水泵，所述水泵用于将冷却水送入喷泉管路和/或水幕供水干管。

9.根据权利要求5所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述水池的池壁上设置有水幕灯光组件。

10.根据权利要求3所述的地下中庭景观水幕冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括控制系统，所述冷却水回水管上设置有回水温度计；

所述控制系统接收回水温度计测得的温度信息，控制系统根据所述温度信息控制天窗和通风机的开关及天窗开启面积和通风机风量。

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