CN1587879A - 太阳能吸附中央空调冷却塔 - Google Patents

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太阳能吸附中央空调冷却塔属于制冷和建筑环境与设备工程技术领域，包括太阳能集热器，两个活性碳吸附床，冷凝换热器，节流阀，蒸发换热器，轴流风机，填料，壳体，喷淋水管、进风口，出风口，出水管，以及12个控制阀门，当一个吸附床利用太阳能进行解吸工作时，解吸出来的甲醇蒸汽进入冷凝换热器，被经过填料后的湿空气冷却，形成温度较低的液态甲醇，在重力作用下经节流阀进一步降温，进入蒸发换热器，蒸发换热器中的液态甲醇在另外一个吸附床吸附作用下蒸发吸热，进一步冷却经过填料后的冷却水。本发明能明显地改善制冷机组的工作效率，提高制冷系数，降低制冷机组的能耗，对中央空调系统的节能具有重要意义，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

太阳能吸附中央空调冷却塔
技术领域
本发明涉及的是一种中央空调冷却塔，特别是一种太阳能吸附中央空调冷却塔，属于制冷工程和建筑环境与设备工程技术领域。
背景技术
冷却塔是中央空调系统的重要组成部分，它的作用是通过对制冷机组冷凝器的冷却，将制冷机组的冷凝热连续不断地排向环境，以满足制冷机组正常地运行。制冷机组的冷凝温度与冷却塔的出水温度密切相关，当冷却水流量一定时，冷却塔的出水温度越低，制冷机组的冷凝温度也将越低，从而可提高制冷机组的制冷系数，减少制冷机组压缩机的耗电量，节约制冷能耗。据相关资料记载，当蒸发温度一定时，冷凝温度每增加1℃，压缩机单位制冷量消耗的功率约增加2％。通常，人们通过改善冷却塔填料的结构或改变水与空气的流动方式，来提高冷却塔的冷却效率，降低冷却塔的出水温度，已有技术中，申请号为94242506，名称为冷却塔淋水填料的发明专利，它将薄壁竖直肋条，改为T字形，增加了填料与水的接触面积，从而改善了冷却塔的冷却效果；申请号为96223407，名称为高效节能点滴式冷却塔的发明专利，其冷却塔填料采用等空隙网状片组成的点滴式填料，也通过增加填料与水的接触面积来提高冷却塔的冷却效率；申请号为01115112，名称为双重热交换高效复合型冷却塔的发明专利，通过改变空气的流向来提高冷却塔的换热效率，即冷空气从两侧进入与水流成正交流动，进行正交热交换，然后垂直向上和水流逆向流动，进行逆向热交换，经过正交和逆向两次热交换后，可提高冷却塔整体有限空间平均热交换率。虽然这些冷却塔发明专利能通过提高换热效率来降低冷却水的出水温度，但最终还是受到室外空气温度的影响。在炎热的夏季，室外气温较高的时候，这些结构改良的冷却塔换热效率将势必降低。
发明内容
为了克服已有技术的缺陷与不足，满足我国中央空调节能技术发展的需要，本发明设计一种太阳能吸附中央空调冷却塔。利用固体活性碳吸附质吸附蒸发换热器中的甲醇蒸汽，蒸发换热器中的甲醇不断地汽化吸热，从而降低冷却塔的出水温度，将吸附达到饱和后的活性炭吸附质用太阳能集热器中的热水烘干再生，重复使用。为使吸附冷却循环系统连续运行，本发明采用两个吸附床交替工作。
本发明包括太阳能集热器，a活性碳吸附床，b活性碳吸附床，冷凝换热器，节流阀，蒸发换热器，冷却塔轴流风机，冷却塔填料，冷却塔壳体，A阀门，B阀门，C阀门，D阀门，E阀门，F阀门，G阀门，H阀门，I阀门，J阀门，K阀门，L阀门，喷淋水管，冷却塔进风口，冷却塔底部出水管，冷却塔出风口。其中，a活性碳吸附床和b活性碳吸附床是内装换热盘管的容器，容器内填有活性碳吸附质，底面均开有一个甲醇蒸汽通汽口；冷凝换热器是具有两个甲醇蒸汽进口和一个液态甲醇出口的翅片盘管换热器；蒸发换热器是具有一个液态甲醇进口和两个甲醇蒸汽出口的翅片盘管换热器，冷却塔填料选用有较大展开平面的波浪形半软性材料，该填料增加了气、水交换面积和接触时间，提高了气、水热交换效率。
冷却塔轴流风机、冷凝换热器、冷却塔填料、喷淋水管、节流阀和蒸发换热器均置于冷却塔壳体内，冷却塔轴流风机位于冷却塔出风口下面，冷凝换热器位于冷却塔轴流风机下方，喷淋水管位于冷凝换热器下方，蒸发换热器置于冷却塔壳体内下部，冷却塔填料位于喷淋水管与蒸发换热器之间，冷却塔进风口置于蒸发换热器下面的冷却塔壳体四周。太阳能集热器、a活性碳吸附床和b活性碳吸附床均置于冷却塔壳体上方，太阳能集热器的安装位置高于a活性碳吸附床和b活性碳吸附床的顶面，a活性碳吸附床和b活性碳吸附床的底面高于冷凝换热器的顶面，冷凝换热器液态甲醇出口通过节流阀与蒸发换热器液态甲醇进口相连，太阳能集热器的热水出口分别通过A阀门和B阀门与b活性碳吸附床和a活性碳吸附床中的换热盘管进口相连，太阳能集热器的热水进口分别通过E阀门和G阀门与b活性碳吸附床和a活性碳吸附床中的换热盘管出口相连，自来水进口分别通过C阀门和D阀门与a活性碳吸附床和b活性碳吸附床中的换热盘管进口相连，a活性碳吸附床和b活性碳吸附床中的换热盘管出口同时还分别通过H阀门和F阀门与生活用水蓄水池相连，a活性碳吸附床甲醇蒸汽通汽口分别通过I阀门和J阀门与冷凝换热器一个甲醇蒸汽进口和蒸发换热器的一个甲醇蒸汽出口相连，b活性碳吸附床甲醇蒸汽通汽口分别通过K阀门和L阀门与冷凝换热器另一个甲醇蒸汽进口和蒸发换热器的另一个甲醇蒸汽出口相连，喷淋水管的进口与制冷机组冷凝换热器的冷却水出口相连，冷却塔底部出水管与制冷机组冷凝换热器的冷却水进口相连。
当a活性碳吸附床中的活性碳进行吸附过程时，b活性碳吸附床中的活性碳则进行解吸过程，此时，B阀门、D阀门、F阀门、G阀门、I阀门和L阀门关闭，A阀门、C阀门、E阀门、H阀门、J阀门和K阀门打开，来自太阳能集热器中的高温热水通过A阀门进入b活性碳吸附床中的换热盘管，对b活性碳吸附床中的活性碳加热，使活性碳中的甲醇解吸出来，解吸出来的甲醇蒸汽通过K阀门进入冷凝换热器，被冷却塔填料出来的湿空气冷却后，形成温度较低的液态甲醇，然后在重力的作用下经节流阀进一步降温后，进入蒸发换热器中，与此同时，温度较低的自来水通过C阀门进入a活性碳吸附床中的换热盘管，对a活性碳吸附床中的活性碳进行降温，然后通过H阀门流向用户的生活用蓄水池，a活性碳吸附床中温度下降的活性碳则不断地吸附蒸发换热器中的甲醇蒸汽，蒸发换热器中的液态甲醇不断地汽化吸热。
当b活性碳吸附床中的活性碳进行吸附过程时，a活性碳吸附床中的活性碳则进行解吸过程，此时，A阀门、C阀门、E阀门、H阀门、J阀门和K阀门关闭，B阀门、D阀门、F阀门、G阀门、I阀门和L阀门打开，来自太阳能集热器中的高温热水通过B阀门进入a活性碳吸附床中的换热盘管，对a活性碳吸附床中的活性碳加热，使活性碳中的甲醇解吸出来，解吸出来的甲醇蒸汽通过I阀门进入冷凝换热器，被冷却塔填料出来的湿空气冷却后，形成温度较低的液态甲醇，然后在重力的作用下经节流阀进一步降温后，进入蒸发换热器中，与此同时，温度较低的自来水通过D阀门进入b活性碳吸附床中的换热盘管，对b活性碳吸附床中的活性碳进行降温，然后通过F阀门流向用户的生活用蓄水池，b活性碳吸附床中温度下降的活性碳则不断地吸附蒸发换热器中的甲醇蒸汽，蒸发换热器中的液态甲醇不断地汽化吸热。
从制冷机组冷凝器出来的热水进入喷淋管，然后从喷淋水管上的喷嘴喷出，进入冷却塔填料，从冷却塔进风口进入的室外空气先被蒸发换热器部分冷却后，也进入冷却塔填料，通过热质交换对自上而下的热水进行冷却，从冷却塔填料出来的热湿空气通过冷凝换热器时，对冷凝换热器中的高温甲醇蒸汽进行冷凝降温，然后从冷却塔塔顶排出。由于进入冷却塔填料的空气温度比室外空气要低，同时，自上而下的热水通过蒸发换热后再次被蒸发换热器冷却，因而可得到比普通冷却塔温度更低的冷却水，从而有助于降低制冷机组冷凝器温度，提高制冷机组的制冷效率，达到节能的目的。
本发明的冷却塔利用太阳能吸附原理对中央空调系统的冷却水进行充分冷却，能明显地改善制冷机组的工作效率，提高制冷系数，降低制冷机组的能耗，对中央空调系统的节能具有重要意义，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是太阳能吸附中央空调冷却塔结构示意图。
图中，虚线箭头代表太阳能集热器的热水走向，粗实线箭头代表自来水和制冷机组冷却水走向，细实线箭头代表冷空气流向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1所示，本发明包括太阳能集热器1，a活性碳吸附床2，b活性碳吸附床3，冷凝换热器4，节流阀5，蒸发换热器6，冷却塔轴流风机7，冷却塔填料8，冷却塔壳体9，A阀门10，B阀门11，C阀门12，D阀门13，E阀门14，F阀门15，G阀门16，H阀门17，I阀门18，J阀门19，K阀门20，L阀门21，喷淋水管22，冷却塔进风口23，冷却塔底部出水管24，冷却塔出风口25。其中，a活性碳吸附床2和b活性碳吸附床3是内装换热盘管的容器，容器内填有活性碳吸附质，底面均开有甲醇蒸汽通汽口；冷凝换热器4和蒸发换热器6均采用翅片盘管换热器，冷凝换热器4顶部有两个甲醇蒸汽进口，底部有一个液态甲醇出口；蒸发换热器6顶部有一个液态甲醇进口，两侧分别有一个甲醇蒸汽出口；冷却塔填料8选用有较大展开平面的波浪形半软性材料，该填料增加了气、水交换面积和接触时间，提高了气、水热交换效率。
冷却塔轴流风机7、冷凝换热器4、冷却塔填料8、喷淋水管22、节流阀5和蒸发换热器6均置于冷却塔壳体9内，冷却塔轴流风机7位于冷却塔出风口25下面，冷凝换热器4位于冷却塔轴流风机7下方，喷淋水管22位于冷凝换热器4下方，蒸发换热器6置于冷却塔壳体9内下部，冷却塔填料8位于喷淋水管22与蒸发换热器6之间，冷却塔进风口23置于蒸发换热器6下面的冷却塔壳体9四周。太阳能集热器1、a活性碳吸附床2和b活性碳吸附床3均置于冷却塔壳体9上方，太阳能集热器1的安装位置高于a活性碳吸附床2和b活性碳吸附床3的顶面，a活性碳吸附床2和b活性碳吸附床3的底面高于冷凝换热器4的顶面，冷凝换热器4液态甲醇出口通过节流阀5与蒸发换热器6液态甲醇进口相连，太阳能集热器1的热水出口分别通过A阀门10和B阀门11与b活性碳吸附床3和a活性碳吸附床2中的换热盘管进口相连，太阳能集热器1的热水进口分别通过E阀门14和G阀门16与b活性碳吸附床3和a活性碳吸附床2中的换热盘管出口相连，自来水进口分别通过C阀门12和D阀门13与a活性碳吸附床2和b活性碳吸附床3中的换热盘管进口相连，a活性碳吸附床2和b活性碳吸附床3中的换热盘管出口同时还分别通过H阀门17和F阀门15与生活用水蓄水池相连，a活性碳吸附床2甲醇蒸汽通汽口分别通过I阀门18和J阀门19与冷凝换热器4一个甲醇蒸汽进口和蒸发换热器6的一个甲醇蒸汽出口相连，b活性碳吸附床3甲醇蒸汽通汽口分别通过K阀门20和L阀门21与冷凝换热器4另一个甲醇蒸汽进口和蒸发换热器6的另一个甲醇蒸汽出口相连，喷淋水管22的进口与制冷机组冷凝换热器的冷却水出口相连，冷却塔底部出水管24与制冷机组冷凝换热器的冷却水进口相连。
当a活性碳吸附床2中的活性碳进行吸附过程时，b活性碳吸附床3中的活性碳则进行解吸过程，此时，B阀门11、D阀门13、F阀门15、G阀门16、I阀门18和L阀门21关闭，A阀门10、C阀门12、E阀门14、H阀门17、J阀门19和K阀门20打开，来自太阳能集热器1中的高温热水通过A阀门10进入b活性碳吸附床3中的换热盘管，对b活性碳吸附床3中的活性碳加热，使活性碳中的甲醇解吸出来，解吸出来的甲醇蒸汽通过K阀门20进入冷凝换热器4，被经过冷却塔填料8出来的湿空气冷却后，形成温度较低的液态甲醇，然后在重力的作用下经节流阀5进一步降温后，进入蒸发换热器6中，与此同时，温度较低的自来水通过C阀门12进入a活性碳吸附床2中的换热盘管，对a活性碳吸附床2中的活性碳进行降温，然后通过H阀门17流向用户的生活用蓄水池，a活性碳吸附床2中温度下降的活性碳则不断地吸附蒸发换热器6中的甲醇蒸汽，蒸发换热器6中的液态甲醇不断地汽化吸热。
当b活性碳吸附床2中的活性碳进行吸附过程时，a活性碳吸附床3中的活性碳则进行解吸过程，此时，A阀门10、C阀门12、E阀门14、H阀门17、J阀门19和K阀门20关闭，B阀门11、D阀门13、F阀门15、G阀门16、I阀门18和L阀门21打开，来自太阳能集热器1中的高温热水通过B阀门11进入a活性碳吸附床2中的换热盘管，对a活性碳吸附床2中的活性碳加热，使活性碳中的甲醇解吸出来，解吸出来的甲醇蒸汽通过I阀门18进入冷凝换热器4，被冷却塔填料8出来的湿空气冷却后，形成温度较低的液态甲醇，然后在重力的作用下经节流阀5进一步降温后，进入蒸发换热器6中，与此同时，温度较低的自来水通过D阀门13进入b活性碳吸附床3中的换热盘管，对b活性碳吸附床3中的活性碳进行降温，然后通过F阀门15流向用户的生活用蓄水池，b活性碳吸附床3中温度下降的活性碳则不断地吸附蒸发换热器6中的甲醇蒸汽，蒸发换热器6中的液态甲醇不断地汽化吸热。
从制冷机组冷凝器出来的热水进入喷淋管22，然后从喷淋水管22上的喷嘴喷出，进入冷却塔填料8，从冷却塔进风口23进入的室外空气先被蒸发换热器6部分冷却后，也进入冷却塔填料8，通过热质交换对自上而下的热水进行冷却，从冷却塔填料8出来的热湿空气通过冷凝换热器4时，对冷凝换热器4中的高温甲醇蒸汽进行冷凝降温，然后从冷却塔塔顶排出。由于进入冷却塔填料8的空气温度比室外空气要低，同时，自上而下的热水通过蒸发换热器6后再次被蒸发换热器6冷却，因而可得到比普通冷却塔温度更低的冷却水，从而有助于降低制冷机组冷凝器温度，提高制冷机组的制冷效率，达到节能的目的。

Claims (4)

1.一种太阳能吸附中央空调冷却塔，包括冷却塔轴流风机(7)，冷却塔填料(8)，冷却塔壳体(9)，喷淋水管(22)，冷却塔进风口(23)，冷却塔底部出水管(24)，冷却塔出风口(25)，其特征在于还包括太阳能集热器(1)，a活性碳吸附床(2)，b活性碳吸附床(3)，冷凝换热器(4)，节流阀(5)，蒸发换热器(6)，A阀门(10)，B阀门(11)，C阀门(12)，D阀门(13)，E阀门(14)，F阀门(15)，G阀门(16)，H阀门(17)，I阀门(18)，J阀门(19)，K阀门(20)，L阀门(21)，冷却塔轴流风机(7)、冷凝换热器(4)、冷却塔填料(8)、喷淋水管(22)、节流阀(5)和蒸发换热器(6)均置于冷却塔壳体(9)内，冷却塔轴流风机(7)位于冷却塔出风口(25)下面，冷凝换热器(4)位于冷却塔轴流风机(7)下方，喷淋水管(22)位于冷凝换热器(4)下方，蒸发换热器(6)置于冷却塔壳体(9)内下部，冷却塔填料(8)位于喷淋水管(22)与蒸发换热器(6)之间，冷却塔进风口(23)置于蒸发换热器(6)下面的冷却塔壳体(9)四周。太阳能集热器(1)、a活性碳吸附床(2)和b活性碳吸附床(3)均置于冷却塔壳体(9)上方，太阳能集热器(1)的安装位置高于a活性碳吸附床(2)和b活性碳吸附床(3)的顶面，a活性碳吸附床(2)和b活性碳吸附床(3)的底面高于冷凝换热器(4)的顶面，冷凝换热器(4)液态甲醇出口通过节流阀(5)与蒸发换热器(6)液态甲醇进口相连，太阳能集热器(1)的热水出口分别通过A阀门(10)和B阀门(11)与b活性碳吸附床(3)和a活性碳吸附床(2)中的换热盘管进口相连，太阳能集热器(1)的热水进口分别通过E阀门(14)和G阀门(16)与b活性碳吸附床(3)和a活性碳吸附床(2)中的换热盘管出口相连，自来水进口分别通过C阀门(12)和D阀门(13)与a活性碳吸附床(2)和b活性碳吸附床(3)中的换热盘管进口相连，a活性碳吸附床(2)和b活性碳吸附床(3)中的换热盘管出口同时还分别通过H阀门(17)和F阀门(15)与生活用水蓄水池相连，a活性碳吸附床(2)甲醇蒸汽通汽口分别通过I阀门(18)和J阀门(19)与冷凝换热器(4)一个甲醇蒸汽进口和蒸发换热器(6)的一个甲醇蒸汽出口相连，b活性碳吸附床(3)甲醇蒸汽通汽口分别通过K阀门(20)和L阀门(21)与冷凝换热器(4)另一个甲醇蒸汽进口和蒸发换热器(6)的另一个甲醇蒸汽出口相连，喷淋水管(22)的进口与制冷机组冷凝换热器的冷却水出口相连，冷却塔底部出水管(24)与制冷机组冷凝换热器的冷却水进口相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能吸附中央空调冷却塔，其特征是所述的a活性碳吸附床(2)和b活性碳吸附床(3)是内装换热盘管的容器，容器内填有活性碳吸附质，底面均开有甲醇蒸汽通汽口，当其中一个吸附床进行吸附过程时，另一个吸附床则进行解吸过程。
3.根据权利要求1所述的太阳能吸附中央空调冷却塔，其特征是所述的冷凝换热器(4)和蒸发换热器(6)均采用翅片盘管换热器，冷凝换热器(4)顶部有两个甲醇蒸汽进口，底部有一个液态甲醇出口；蒸发换热器(6)顶部有一个液态甲醇进口，两侧分别有一个甲醇蒸汽出口。
4.根据权利要求1所述的太阳能吸附中央空调冷却塔，其特征是所述的冷却塔填料(8)选用有大展开平面的波浪形半软性材料。
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