CN116379520A - 一种中央空调冷却系统水量均衡器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种中央空调冷却系统水量均衡器，涉及制冷设备的技术领域，其包括顶部均设置有排气口的第一分水仓和第二分水仓，第一分水仓与第二分水仓之间通过缝隙通道连通，第一分水仓底部设置有进水管，第二分水仓的侧面设置有出水管，所述第一分水仓和第二分水仓均设置为竖直布置的圆筒，且二者长度相同，第一分水仓和第二分水仓的长度设置为1.0m‑1.5m，缝隙通道的长度与第一分水仓和第二分水仓的长度相同或小于第一分水仓和第二分水仓的长度。在冷却系统和冷却塔系统衔接处，使用该水量均衡器可以实现多路支管水量均衡调节，同时消除管道虹吸引起的水力失衡，达到每个支管的水量相对一致的效果，提高每个冷却塔的分水均匀，提高冷却塔的换热效率。

Description

一种中央空调冷却系统水量均衡器

技术领域

本申请涉及制冷设备的技术领域，尤其是涉及一种中央空调冷却系统水量均衡器。

背景技术

在公共建筑领域，由于中央空调能耗在建筑中占比能达到30％-50％，因此中央空调节能有着不合忽略的重要意义。

在中央空调冷却水系统中，冷却塔布水采用管道直连的方式处理，支管道之间采用阀门开合达到调控水量的目的。冷却塔在水冷中央空调系统当中起着散热降温的决定性作用，同时冷却塔的散热效率对中央空调制冷机的运行能效有着决定性的作用。造成冷却塔散热效率低的重要因素之一就是冷却塔的分水不均衡(特别是多台冷却塔之间)，所以多台塔并联运行中每台冷却塔的分水量均衡至关重要。

目前，多数中央空调冷却水系统采用支管阀门“压力平衡阀/流量平衡阀”控制调节水量，某支管水量过大，就会通过适量关闭阀门减少水量，同理水量过小，通过调节阀门开度增大水量，该方法可以实现部分控制水量，缺点也很明显，支管数量过多时，调节难度增大，调节效果不理想，往往会形成整体支管阀门全部“憋水”的情况，即使这样也不能保证各个支管的水量一致；同时，有的安装(设计)竖直向下的管路还会形成虹吸现象，特别是当水量不是最大水量时，第一个形成虹吸的支管水量往往是最大的，没有形成虹吸的支管水量很小，严重的可以小到没有水量流出。以上两种情况都会造成不同程度的分水不均，该现象不仅会影响冷却塔的散热效果，降低冷却塔的效率，同时还会想成管道阻力，增大水泵功耗。

发明内容

本申请的目的是提供一种中央空调冷却系统水量均衡器，在冷却系统和冷却塔系统衔接处，使用该水量均衡器可以实现多路支管水量均衡调节，同时消除管道虹吸引起的水力失衡，达到每个支管的水量相对一致的效果，提高每个冷塔的分水均匀，提高冷塔换热效率。

本申请提供的一种中央空调冷却系统水量均衡器采用如下的技术方案：

一种中央空调冷却系统水量均衡器，包括顶部设置有排气口的第一分水仓和第二分水仓，第一分水仓与第二分水仓之间通过缝隙通道连通，第一分水仓底部设置有进水管，第二分水仓的侧面设置有出水管。

作为优选，所述第一分水仓和第二分水仓均设置为竖直布置的圆筒，且二者长度相同，第一分水仓和第二分水仓的长度设置为1.0m-1.5m，缝隙通道的长度与第一分水仓和第二分水仓的长度相同或小于第一分水仓和第二分水仓的长度。

作为优选，所述缝隙通道的长度与第一分水仓和第二分水仓的长度相同时，第一分水仓和第二分水仓的顶部设置为开口；缝隙通道的长度小于第一分水仓和第二分水仓的长度时，第一分水仓和第二分水仓的顶部设置有上端盖，第一分水仓或第二分水仓的侧壁顶部通过排气口连接有排气阀。

作为优选，所述缝隙通道的宽度设置为5cm-12cm，缝隙通道包括上下两段，上段的宽度大于下段的宽度。

作为优选，所述进水管设置于第一分水仓的正下方，且与第一分水仓同轴设置，进水管的管径小于第一分水仓的直径。

作为优选，所述出水管设置在第二分水仓侧壁上不足三分之一高度处，且出水管的管径小于第二分水仓的直径。

作为优选，所述进水管的进口端设置于第一分水仓和第二分水仓连接处的正下方，出口端连接在第一分水仓的底部，进水管中部设置有弯曲部。

作为优选，所述第二分水仓下端设置有平板封盖，进水管与平板封盖之间连接有支撑部。

作为优选，所述第一分水仓和第二分水仓上方设置有压水罩，压水罩与第一分水仓和第二分水仓的顶面之间留有间隙，第一分水仓和第二分水仓集合体外侧套设有集水仓，压水罩设置在集水仓的正上方并连接在集水仓上，集水仓连接在第一分水仓和第二分水仓集合体的外壁上。

作为优选，所述集水仓包括套设在第一分水仓和第二分水仓集合体外壁上的收集板、设置在收集板周围的挡水板以及设置在收集板底部的外接接头；压水罩包括顶部的压水板和设置在压水板下表面周围的裙板，裙板与挡水板连接。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请采用两个“圆筒”竖向并联，中间采用“长条形”长方形排气口相连接，顶部采用水平“圆筒”结构，形成一个容器，在下边和侧边预留法兰连接预留口，方便后期安装，通过以上部件形成水量均衡器。

2.利用木桶效应原理，对最短的一根木板拆除，两个木桶在拆除木板处进行密封连接，对其中一个木桶侧面开一孔，往未开孔的木桶灌水，未开孔的木桶水的高度，决定了开孔木桶的水量，本申请中是通过“长条形”长方形预留口形成水量调节作用。当多个“水量均衡器”被安装在一个系统后，就会形成对支管的水量调节方式，保证系统各个支管的单位时间内水量一致，达到均水效果，提升冷却塔能效。

3.本申请利用木桶最短木板原理，通过容器(分水仓)水量高度与流量成正相关联，当系统水流量大时，水柱高度变高，水流面积增大，单位时间流量增大。当容器水量高度低时，水流面积变小，单位时间流量变小，可实现各个支管水流变化自动调节。

4.本申请装置为开式设置，依靠水流自重形成压力配重调节水量(高度)，使各个支管间快速建立自身配重调节，形成相对水柱高度压力，通过水柱高度自动分配水量，依靠水流自重自然落下，再解决分水均衡的问题前提下，也达到了彻底解决支管虹吸现象。

5.通过“水量均衡器”的应用，中央空调冷却系统可以实现水量实时自动调节，解决了传统的电动阀、流量平衡阀等配件调节效果差、管件阻力大等问题，同时“水量均衡器采用两个容器桶的设计，使得设计更简单可靠、成本更低，效果更好、安装更简单便捷。也彻底解决了冷却塔分水效果差造成的效率低的问题，不仅释放了循环泵的阻力、降低循环泵设计功耗，同时高效的冷却塔(更低的冷却水温)有助于制冷机增效、减排。

6.本申请中缝隙通道设置成上宽下窄的形状，当管路中水量小时，通过下部的窄缝隙进行过水，当管路中水量大时，上部的宽缝隙也一起排水，能够加快水的流动，提高水循环的效率。

附图说明

图1是本申请实施例1水量均衡器的结构示意图；

图2是本申请实施例1水量均衡器的剖面结构示意图；

图3是本申请实施例1中缝隙通道的形状示意图；

图4是本申请实施例2水量均衡器的结构示意图；

图5是本申请实施例2水量均衡器的剖面结构示意图；

图6是本申请实施例3水量均衡器的剖面结构示意图；

图7是本申请实施例4水量均衡器的剖面结构示意图；

图中，1、第一分水仓；2、第二分水仓；21、平板封盖；22、上端盖；3、排气口；31、排气阀；4、缝隙通道；5、进水管；51、弯曲部；6、出水管；7、支撑部；8、压水罩；81、压水板；82、裙板；9、集水仓；91、收集板；92、挡水板；93、外接接头；94、套筒。

具体实施方式

以下结合附图1-附图7，对本申请作进一步详细说明。

传统冷却塔管道连接方式需要通过阀门调控各个支管的水量平衡，或采用电动阀调节各个支管的水量平衡，这种方法我们统称为“阀门调节”。在实际应用“阀门调节”水量，该方法有四种缺陷：(1)阀门调节缺乏准确的目标控制，且数量越多的支管调节难度越大。并联的管道各个支管调节水量时，支管之间数量变化相互影响、变量较多，调解时，工作量大、难度高，很难绝对调节好各个支管的水量均衡。(2)通过阀门调节的“憋阀门方式”会增加整体管道系统阻力，增大冷却泵的功耗。(3)流量调节不均的各个支管道会造成冷却塔的分水量不均衡，造成冷却塔能效降低，发挥不出冷却塔自身的最大冷却效率。(4)压力平衡阀构造复杂，价格成本较高。

传统冷却塔管道连接方式不仅有以上缺陷，同时在每个支管弯头后极易形成“水重力虹吸”显现，当冷却塔塔群运行时，必先有一台冷却塔支管优先填充大量冷却水，冷却塔到达支管弯头后竖直向下管段，形成“水重力虹吸”后，该支管由于有“虹吸”作用力牵引水流，此时会使得该支管水流量越大，在冷却水总量相对不变的情况下，填充数量较少的支管就很难“抢”到水。此时加剧了分水不均衡的情况，使得冷却塔整体塔群能效低下，为此本申请提供了解决办法。

实施例1：本实施例提出一种中央空调冷却系统水量均衡器，参照图1和2，其包括第一分水仓1、第二分水仓2进水管5和出水管6，第一分水仓1和第二分水仓2顶部高度相同，顶部设置有排气口3，第一分水仓1和第二分水仓2通过侧壁相连接，并且连接位置开设有缝隙通道4，第一分水仓1和第二分水仓2之间通过缝隙通道4连通。本实施例中第一分水仓1和第二分水仓2均设置为竖直方向布置的圆筒，且二者长度相同，设置为1.0m-1.5m，本实施例中设置为1.2m，第一分水仓1和第二分水仓2的内径相同，可以根据实际需求进行选择，尺寸范围为10cm-40cm，本实施例中设置为30cm。

参照图1和3，本实施例中缝隙通道4的长度与第一分水仓1和第二分水仓2的连接部分长度相同，本实施例中第一分水仓1和第二分水仓2的连接部分长度等于第一分水仓1和第二分水仓2的长度，因此缝隙通道4的长度与第一分水仓1和第二分水仓2的长度相同，为1.2m，缝隙通道4的宽度范围为5cm-12cm，也随着第一分水仓1和第二分水仓2的内径变化而变化，第一分水仓1和第二分水仓2的内径越大，缝隙通道4的宽度也越大。为了增强缝隙通道4的过水能力，缝隙通道4包括上下两段，并且上段的宽度大于下段的宽度，下段为长条的矩形，上段可以为矩形或者梯形，当两个分水仓内过水量大时，上段的宽缝隙能够加快水的循环流动。

第一分水仓1的底部设置有进水管5，本实施例中进水管5同轴连接在第一分水仓1的正下方，进水管5的长度小于第一分水仓1的长度，本实施例中设置为30cm，进水管5的管径小于第一分水仓1的管径，进水管5远离第一分水仓1的一端设置有法兰盘，方便将进水管5与外部的管道连接，并通过进水管5向第一分水仓1内通水。

第二分水仓2的底面设置有平板封盖21对第二分水仓2进行封底，第二分水仓2的侧面设置有出水管6，出水管6设置在第二分水仓2侧壁上不足三分之一高度处，本实施例中出水管6设置在第二分水仓2的底部，方便第二分水仓2内的水流出，减少第二分水仓2内的水残留量，出水管6的管径小于第二分水仓2的管径，便于出水管6焊接在第二分水仓2的外壁上。

本实施例装置为开式设置，依靠水流自重形成压力配重调节水量(高度)，使各个支管间快速建立自身配重调节，形成相对水柱高度压力，通过水柱高度自动分配水量，依靠水流自重自然落下，再解决分水均衡的问题前提下，也达到了彻底解决支管虹吸现象。

实施例2：本实施例提出一种中央空调冷却系统水量均衡器，参照图4和5，本实施例与实施例1的不同之处在于进水管5的结构不同，本实施例中进水管5设置为曲形弯管，进水管上端同轴连接在第一分水仓1的底部，下端向第二分水仓2的方向弯折形成弯曲部51，并在最末端连接有法兰盘，法兰盘的位置位于第一分水仓1和第二分水仓2，这样使整个水量均衡器结构更合理。

为了增强进水管5处的结构强度，避免水量均衡器因为安装、搬运等因素造成进水管5变形而影响水量均衡器的正常使用，本实施例中在进水管5与第二分水仓2底部平板封盖21之间连接有支撑部7，支撑部7可以采用支撑杆体结构，也可以采用板体结构，本实施例中支撑部7选用加强筋板。

实施例3：参照图6，为了解决进水管5流进的水压力过大从排气口3中向外喷出造成的浪费问题，起到节约用水的目的，本实施例中在第一分水仓1和第二分水仓2内部上方设置有压水罩8，压水罩8从第一分水仓1和第二分水仓2上方将排气口3罩住，并与第一分水仓1和第二分水仓2的顶部排气口3之间留有间隙，用于通气。压水罩8包括顶部的椭圆形压水板81和设置在压水板81下表面周围的裙板82，压水板81用于从上方挡住从排气口3向上喷出的水流，裙板82则从侧面挡住水流，防止水流外溅。

第一分水仓1和第二分水仓2的集合体外侧套设有集水仓9，集水仓9上侧敞开，并位于压水罩8的正下方，与压水罩8固定连接。集水仓9包括套设在第一分水仓1和第二分水仓2集合体外壁上的椭圆形收集板91、设置在收集板91周围的挡水板92以及设置在收集板91底部的外接接头93，收集板91设置为水平放置或者倾斜放置的平板，中间开设有形状与第一分水仓1和第二分水仓2集合体外壁轮廓相适配的通孔，用于将收集板91套设在第一分水仓1和第二分水仓2集合体上，收集板91的通孔内圈固定有套筒94，通过套筒94套设在第一分水仓1和第二分水仓2集合体上，套筒94内壁设置有橡胶圈，来起到密封的作用，套筒94上连接有顶丝，方便将收集板91与第一分水仓1和第二分水仓2集合体固定。

挡水板92在收集板91的上表面设置一周，裙板82连接在挡水板92上，二者之间通过连接杆进行连接，外接接头93固定连接在收集板91下表面高度最低处。这样，排气口3中喷出的水会被压水罩8阻挡下落到集水仓9中被收集起来，避免形成浪费。

实施例4：参照图7，缝隙通道4的长度小于第一分水仓1和第二分水仓2的长度，缝隙通道4下端延伸至第一分水仓1和第二分水仓2的底部，缝隙通道4上端的第一分水仓1和第二分水仓2的之间通过侧壁连接一段，第一分水仓1和第二分水仓2的顶部均连接有上端盖22，第一分水仓1和第二分水仓2的顶部内壁上均设有内螺纹，上端盖22通过螺纹连接在第一分水仓1和第二分水仓2的顶部内壁上，两个上端盖22独立设置，均可以拆卸下来

排气口3设置在第一分水仓1或第二分水仓2的侧壁顶部，本实施例中设置在第二分水仓2的侧壁上，排气口3外侧连接有排气阀31，排气阀31采用自动排气阀，能够调节第一分水仓1和第二分水仓2内的气压，避免第一分水仓1和第二分水仓2内气压过大而影响水流动。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，包括顶部设置有排气口(3)的第一分水仓(1)和第二分水仓(2)，第一分水仓(1)与第二分水仓之间通过缝隙通道(4)连通，第一分水仓(1)底部设置有进水管(5)，第二分水仓(2)的侧面设置有出水管(6)。

2.根据权利要求1所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述第一分水仓(1)和第二分水仓(2)均设置为竖直布置的圆筒，且二者长度相同，第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的长度设置为1.0m-1.5m，缝隙通道(4)的长度与第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的长度相同或小于第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的长度。

3.根据权利要求2所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述缝隙通道(4)的长度与第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的长度相同时，第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的顶部设置为开口；缝隙通道(4)的长度小于第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的长度时，第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的顶部设置有上端盖(22)，第一分水仓(1)或第二分水仓(2)的侧壁顶部通过排气口(3)连接有排气阀(31)。

4.根据权利要求1所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述缝隙通道(4)的宽度设置为5cm-12cm，缝隙通道(4)包括上下两段，上段的宽度大于下段的宽度。

5.根据权利要求1所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述进水管(5)设置于第一分水仓(1)的正下方，且与第一分水仓(1)同轴设置，进水管(5)的管径小于第一分水仓(1)的直径。

6.根据权利要求1所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述出水管(6)设置在第二分水仓(2)侧壁上不足三分之一高度处，且出水管(6)的管径小于第二分水仓(2)的直径。

7.根据权利要求1所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述进水管(5)的进口端设置于第一分水仓(1)和第二分水仓(2)连接处的正下方，出口端连接在第一分水仓(1)的底部，进水管(5)中部设置有弯曲部(51)。

8.根据权利要求7所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述第二分水仓(2)下端设置有平板封盖(21)，进水管(5)与平板封盖(21)之间连接有支撑部(7)。

9.根据权利要求1所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述第一分水仓(1)和第二分水仓(2)上方设置有压水罩(8)，压水罩(8)与第一分水仓(1)和第二分水仓(2)的顶面之间留有间隙，第一分水仓(1)和第二分水仓(2)集合体外侧套设有集水仓(9)，压水罩(8)设置在集水仓(9)的正上方并连接在集水仓(9)上，集水仓(9)连接在第一分水仓(1)和第二分水仓(2)集合体的外壁上。

10.根据权利要求9所述的一种中央空调冷却系统水量均衡器，其特征在于，所述集水仓(9)包括套设在第一分水仓(1)和第二分水仓(2)集合体外壁上的收集板(91)、设置在收集板(91)周围的挡水板(92)以及设置在收集板(91)底部的外接接头(93)；压水罩(8)包括顶部的压水板(81)和设置在压水板(81)下表面周围的裙板(82)，裙板(82)与挡水板(92)连接。

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