CN203224148U - 一种带填料耦合盘管的闭式冷却塔及空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带填料耦合盘管的闭式冷却塔及空调系统，所述闭式冷却塔夏季制冷时，为空调系统的冷凝器提供冷却水，冬季制热时，利用水或防冻液提取空气中的热源；该闭式冷却塔包括盘管换热器、风机、溶液泵、喷淋器、溶液池和框架；所述盘管换热器由多个换热管片通过进口集管和出口集管连接组成；所述换热管片包括盘管和填料，所述盘管内部和外部的换热介质各自组成封闭循环，两者间传热不传质；所述盘管设有至少一片用于引导喷淋溶液从上层换热管流向下层换热管的填料。本实用新型可提高盘管管外溶液覆盖率、提高换热效率，具有传热面积大、清洗容易的优点，应用范围广，市场前景好。

Description

一种带填料耦合盘管的闭式冷却塔及空调系统

技术领域

本实用新型涉及热交换设备领域，特别涉及一种以盘管作为换热器的闭式冷却塔以及空调系统。 

背景技术

现阶段市场上闭式冷却塔均内置有换热器、风机和喷淋装置，所用盘管是横向盘管，由于盘管的上下管之间无介质引导管外溶液（冷却水或防冻液）流动，当管外溶液自上而下降落时，在垂直风向的牵引下，管外溶液无序飘动易产生漂失，盘管外溶液膜不均匀，易存干点，降低换热能力并存在结垢风险。循环风向垂直于盘管（即循环风从每个换热管片所形成的平面空间穿过，并与换热管的直管段垂直），盘管会存在迎风面和背风面，在背风面缺乏空气对流换热，降低盘管换热效率。为保证换热量，所配盘管长度则需加大，由于增加了金属材料的使用量，导致成本大大增加，同时由于传统横向盘管的管与管之间错位布置，没有机械清洗的操作空间，亦存在难清洗的缺点。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种带填料耦合盘管的闭式冷却塔，具有可提高盘管管外溶液覆盖率、提高换热效率和清洗容易的优点。 

本实用新型的另一目的在于提供一种采用上述闭式冷却塔的空调装置。 

本实用新型的目的通过下述技术方案实现： 

一种带填料耦合盘管的闭式冷却塔，夏季制冷时，为空调系统的冷凝器提供冷却水，冬季制热时，利用水或防冻液提取空气中的热源；该闭式冷却塔包括盘管换热器、风机、溶液泵、喷淋器、溶液池和框架；所述盘 管换热器由多个换热管片通过进口集管和出口集管连接组成；所述换热管片包括盘管和填料，所述盘管内部和外部的换热介质各自组成封闭循环，两者间传热不传质；所述盘管设有至少一片用于引导喷淋溶液从上层换热管流向下层换热管的填料。 

进一步地，所述盘管的换热管呈S形弯折；所述填料设置于相邻的所述换热管之间，以将所述换热管连成一片连续的水流面。 

进一步地，所述盘管纵向设置，即所述风机吹入的循环风沿所述盘管的直管段的大致长度方向流动。 

进一步地，所述盘管的换热管呈S形弯折；所述填料设置在所述换热管形成的平面空间内，且与所述换热管相互配合地固接，连续覆盖于多个所述换热管的至少一部分表面。 

进一步地，所述一片或多片所述填料以卡合方式贴合于所述换热管。 

进一步地，所述进口集管和出口集管分别与空调系统的冷凝设备内的两个换热介质的管道连通。 

在上述发明构思的基础上，本发明提供一种空调系统，其安装了上述的闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器和循环泵，具体地，所述闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置和蒸发器组成制冷循环系统，所述压缩机的出口与所述水冷式冷凝器连接，降温后的换热介质后经所述节流装置和蒸发器由压缩机的进口进入压缩机，完成制冷循环模式；所述水冷式冷凝器的循环水进口、循环水出口还同时与所述盘管换热器的出口集管、进口集管连接组成闭式冷却水循环系统，以使冷却水经所述水冷式冷凝器加热后进入所述盘管换热器的进口集管再降温流出。 

在上述发明构思的基础上，本发明提供另一种空调系统，其安装了上述的闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器和循环泵，具体地，所述闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置和蒸发器组成制热循环系统，所述压缩机的出口与所述蒸发器连接，降温后的换热介质后经所述节流装置和水冷式冷凝器由压缩机的进口进入压缩机，完成制热循环模式；所述水冷式冷凝器的循环水进口、循环水出口还同时与所述盘管换热器的出口集管、进口集管连接组成闭式循环水或防冻液循环系统， 以使循环水或防冻液经所述水冷式冷凝器降温后进入所述盘管换热器的进口集管再加热流出。 

在上述发明构思的基础上，本发明提供第三种空调系统，其安装了上述的闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器、四通换向阀和循环泵，具体地，所述闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器和四通换向阀组成制冷或制热循环系统，所述压缩机的出口与所述四通换向阀的制冷和制热公共进口连接，所述压缩机的进口与所述四通换向阀的制冷和制热公共出口连接，所述水冷式冷凝器与所述四通换向阀的制冷出口（或制热进口）连接，所述蒸发器与所述四通换向阀的制热出口（或制冷进口）连接，所述水冷式冷凝器通过节流装置与蒸发器连接。当空调系统制冷运行时，换热介质经所述压缩机的出口、四通换向阀的制冷和制热公共进口、四通换向阀的制冷出口进入水冷式冷凝器，降温后的换热介质后经所述节流装置、蒸发器、四通换向阀的制冷进口、四通换向阀的制冷和制热公共出口由压缩机的进口进入压缩机，完成制冷循环模式；当空调系统制热运行时，换热介质经所述压缩机的出口、四通换向阀的制冷和制热公共进口、四通换向阀的制热出口进入蒸发器，降温后的换热介质后经所述节流装置、水冷式冷凝器、四通换向阀的制热进口、四通换向阀的制冷和制热公共出口由压缩机的进口进入压缩机，完成制热循环模式。 

作为优选，所述进口集管与所述水冷式冷凝器之间设有循环泵，所述喷淋器和溶液池之间设有循环泵。 

本实用新型的工作原理： 

夏季制冷时，为空调系统的冷凝器提供冷却水：此时高温流体经进口集管进入盘管换热器，溶液泵将溶液池中的低温水输送到蛇形盘管顶部的喷淋器，并喷淋到蛇形盘管的外表面形成很薄的水膜，结合有填料的纵向蛇形盘管，使冷却水流经上层换热管表面后在填料的引导下流向下层换热管表面，实现引导播水。与此同时，风机将温度及相对湿度较低的风引入闭式冷却塔所在空间，使其与换热器和流经换热器及填料的冷却水进行充分热交换，水膜中部分水吸热后蒸发，其余落入溶液池，供溶液泵循环用，同时高温的流体被冷却成低温流体后从出口集管流出。 

冬季制热时，利用水或冰点低于0℃的防冻液提取空气中的热源，通过提取空气中水蒸气凝结为水时所放出的潜热，达到制热目的：此时低温流体经进口集管进入盘管换热器，吸热后变成高温流体并从出口集管流出，而溶液泵、喷淋器和溶液池中循环的为水或冰点低于0℃的防冻液。 

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果： 

1、采用纵向盘管，循环风向与盘管长度方向一致，不存在背风面，减少换热盘管表面干点，减少换热盘管结垢风险； 

2、使用本闭式冷却塔，清洁容易，维护较为方便，使用成本较低； 

3、本闭式冷却塔采用填料耦合纵向盘管，减少溶液（冷却水或防冻液）在循环空气的吹动下沿换热管底部向后漂失的现象，同时增大溶液的换热表面积。制冷时，使经过盘管升温后的水流经填料后实现部分降温；制热时，使经过盘管降温后的防冻液流经填料后实现部分升温，从而提高溶液与下一层盘管的换热温差，最终可达到提高换热效率、减少换热管使用量的作用。 

附图说明

图1是本实用新型闭式冷却塔实施例一的结构示意图； 

图2是本实用新型闭式冷却塔的A-A局部剖面示意图；图中可示换热器的结构； 

图3是本实用新型闭式冷却塔实施例一中的换热管片的结构示意图； 

图4是本实用新型闭式冷却塔实施例一中的换热管片的剖视图；剖视方向对应于图3的A-A向； 

图5是本实用新型本实用新型闭式冷却塔实施例一中另一种换热管片的剖视图；剖视方向对应于图3的A-A向； 

图6是本实用新型闭式冷却塔实施例二的结构示意图； 

图7是本实用新型闭式冷却塔实施例二中的换热管片的结构示意图； 

图8是图7中所示换热管片的A-A向剖视图； 

图9是本实用新型闭式冷却塔应用于空调系统的结构示意图； 

图10是本实用新型闭式冷却塔应用于空调系统的另一种结构示意图； 

图11是本实用新型闭式冷却塔应用于空调系统的第三种结构示意图。 

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。 

图1、图2示出了本实用新型闭式冷却塔的结构，本闭式冷却塔包括盘管换热器1、风机2、溶液泵3、喷淋器4、溶液池5和框架6；所述盘管换热器由多个换热管片通过进口集管9和出口集管10连接组成。每个换热管片包括纵向蛇形（S形）盘管7和填料8，填料设置在蛇形盘管形成的平面空间之间，填料和盘管形成一个紧密配合的结构，即两者耦合连接，形成管片结构。盘管纵向设置，即所述风机吹入的循环风沿所述盘管的直管段的大致长度方向（两者并不需要完全平行）流动；基本上就是循环风从每个换热管片所形成的平面空间平扫过，所述盘管7设有至少一片用于引导喷淋溶液从上层换热管流向下层换热管的填料8。 

其中，蛇形盘管7由换热管连续S形弯曲而成，其中换热管71的直线段大致基本平行。蛇形盘管7的换热管可以采用铜管、不锈钢管或镀锌钢管等，其内部流道的截面形状为圆形、椭圆形、螺旋形、波纹形和橄榄形等形状。作为本领域人员可以理解的是，蛇形盘管7内外表面可以采用光滑表面，优选采用设有内、外螺纹的强化传热表面，同时所述蛇形盘管外表面设有涂料层。每个蛇形盘管均设有流道的入口及出口。 

图3、4示出了换热管片的结构，包括盘管7和填料8，具有由一片填料8与盘管7形成连续耦合连接的结构。如图中所示，该一片的填料对应相应位置盘管的换热管71，设有相当数量与之大小配合的多条凹槽81，以用于容置换热管。安装时，只需将一片填料以卡合方式直接贴合于蛇形盘管的换热管表面即可，当然也可以辅助有其它的固定连接。安装后，上述一片填料8将盘管7的换热管的一侧表面全部覆盖。填料8由但不限于橡塑（PVC、PP、PE等）、纸质或铝箔、铜箔等金属材料制成。填料8可以是一片表面平滑的平板填料，也可以是一片单向或多向的波纹型填料；其截面形状可以是波浪形、矩形或长圆形，其中优选填料的单侧或双侧形成有 波浪形凸凹表面，以利于喷淋溶液的流动，并增加溶液在填料表面的停留时间，也相应增加了换热面积。 

作为优选，还可采用另一种填料与盘管的配合结构，该填料8为两片，以卡合方式相对贴合在蛇形盘管的两侧表面而形成连续耦合的形式。该两片填料8可以将盘管的换热管71完成包裹住，也可以在两片填料8的连接处留有一定的缝隙，如图5中所示，该缝隙可使一部分溶液流经换热管的表面。 

夏季制冷时，上述闭式冷却塔为空调系统的冷凝器提供冷却水：此时高温流体经进口集管进入盘管换热器，溶液泵将溶液池中的低温水输送到蛇形盘管顶部的喷淋器，并喷淋到蛇形盘管的外表面形成很薄的水膜，结合有填料的纵向蛇形盘管，使冷却水流经上层换热管表面后在填料的引导下流向下层换热管表面，实现引导播水。与此同时，风机将温度及相对湿度较低的风引入闭式冷却塔所在空间，使其与换热器和流经换热器及填料的冷却水进行充分热交换，水膜中部分水吸热后蒸发，其余落入溶液池，供溶液泵循环用，同时高温的流体被冷却成低温流体后从出口集管流出。 

冬季制热时，上述闭式冷却塔利用水或冰点低于0℃的防冻液提取空气中的热源，通过提取空气中水蒸气凝结为水时所放出的潜热，达到制热目的：此时低温流体经进口集管进入盘管换热器，吸热后变成高温流体并从出口集管流出，而溶液泵、喷淋器和溶液池中循环的为水或冰点低于0℃的防冻液。 

图6-8中，本实用新型还可以提供了另一种填料结构的闭式冷却塔，包括盘管换热器1、风机2、溶液泵3、喷淋器4、溶液池5和框架6；所述换热器1由多个蛇形盘管形成的换热管片通过进口集管9和出口集管10连接组成。每个换热管片包括纵向蛇形（S形）盘管7和填料8，填料8设置于相邻的换热管的71之间，形成间隙耦合，即通过填料8填满换热管71之间的缝隙，以将所述盘管7与填料8连成一片连续的水流面。关于连接方式，盘管7和填料8之间可以通过焊接、卡合方式或连接件，将上述的填料8固定于与盘管7的换热管之间。比如，连接件为绑绳F，在填料8的边缘打一个或多个固定孔，用一根绑绳穿过固定孔，将其牢固地捆绑在相应的换热管71上。如果盘管的换热管为圆形管或椭圆形管，还可以选择采 用卡合方式，即将填料的边缘设置成U型槽，以将盘管的换热管稳妥地容置于其中。设置于相邻换热管之间的填料可以是一片，也可以是多片。 

图9中示出了一种空调系统，包括闭式冷却塔（虚线框内）、压缩机11、水冷式冷凝器12、节流装置13、蒸发器14和循环泵15，形成制冷循环系统。该闭式冷却塔采用但不限于上述实施例中所描述的结构，此时高温流体（制冷剂）由压缩机11的出口送出，依次经过水冷式冷凝器12，被降温变成低温流体后进入节流装置13和蒸发器14，最后由压缩机11的进口进入压缩机，从而形成制冷循环模式；同时，盘管换热器与水冷式冷凝器12、循环泵15组成闭式冷却水循环，其中，冷却水在经过水冷式冷凝器12时被加热后进入盘管换热器的进口集管9，此后被降温并从出口集管10流出。 

图10中示出了另一种空调系统，包括闭式冷却塔（虚线框内）、压缩机11、水冷式冷凝器12、节流装置13、蒸发器14和循环泵15，形成制热循环系统。所述压缩机11的出口与所述蒸发器14连接，降温后的换热介质后经所述节流装置13和水冷式冷凝器12由压缩机的进口进入压缩机，完成制热循环模式；同时，盘管换热器与水冷式冷凝器12、循环泵15组成闭式循环水或防冻液循环，其中，循环水或防冻液在经过水冷式冷凝器12时被降温后进入盘管换热器的进口集管9，此后被加热并从出口集管10流出。 

图11中示出了第三种一种空调系统，包括闭式冷却塔（虚线框内）、压缩机11、水冷式冷凝器12、节流装置13、蒸发器14、循环泵15和四通换向阀16，形成制冷或制热循环系统。所述压缩机11的出口与所述四通换向阀16的制冷和制热公共进口连接，所述压缩机11的进口与所述四通换向阀16的制冷和制热公共出口连接，所述水冷式冷凝器12与所述四通换向阀16的制冷出口（或制热进口）连接，所述蒸发器14与所述四通换向阀16的制热出口（或制冷进口）连接，所述水冷式冷凝器12通过节流装置13与蒸发器14连接。当空调系统制冷运行时，换热介质经所述压缩机11的出口、四通换向阀16的制冷和制热公共进口、四通换向阀16的制冷出口进入水冷式冷凝器12，降温后的换热介质后经所述节流装置13、蒸发器14、四通换向阀16的制冷进口、四通换向阀16的制冷和制热公共出口 由压缩机11的进口进入压缩机，完成制冷循环模式；当空调系统制热运行时，换热介质经所述压缩机11的出口、四通换向阀16的制冷和制热公共进口、四通换向阀16的制热出口进入蒸发器14，降温后的换热介质后经所述节流装置13、水冷式冷凝器12、四通换向阀16的制热进口、四通换向阀16的制冷和制热公共出口由压缩机11的进口进入压缩机，完成制热循环模式。 

值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以部件进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。 

Claims (10)

1.一种带填料耦合盘管的闭式冷却塔，夏季制冷时，为空调系统的冷凝器提供冷却水，冬季制热时，利用水或防冻液提取空气中的热源；其特征在于：该闭式冷却塔包括盘管换热器、风机、溶液泵、喷淋器、溶液池和框架；所述盘管换热器由多个换热管片通过进口集管和出口集管连接组成；所述换热管片包括盘管和填料，所述盘管内部和外部的换热介质各自组成封闭循环，两者间传热不传质；所述盘管设有至少一片用于引导喷淋溶液从上层换热管流向下层换热管的填料。 

2.如权利要求1所述的闭式冷却塔，其特征在于，所述盘管的换热管呈S形弯折；所述填料设置于相邻的所述换热管之间，以将所述换热管连成一片连续的水流面。 

3.如权利要求1或2所述的闭式冷却塔，其特征在于，所述盘管纵向设置，即所述风机吹入的循环风沿所述盘管的直管段的大致长度方向流动。 

4.如权利要求1所述的闭式冷却塔，其特征在于，所述盘管的换热管呈S形弯折；所述填料设置在所述换热管形成的平面空间内，且与所述换热管相互配合地固接，连续覆盖于多个所述换热管的至少一部分表面。 

5.如权利要求1或2所述的闭式冷却塔，其特征在于，一片或多片所述填料以卡合方式贴合于所述换热管。 

6.如权利要求1所述的闭式冷却塔，其特征在于，所述进口集管和出口集管分别与空调系统的冷凝设备内的两个换热介质的管道连通。 

7.一种空调系统，包括闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器和循环泵，其特征在于，采用上述权利要求1-5中所述的闭式冷却塔，其中，所述闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置和蒸发 器组成制冷循环系统，所述压缩机的出口与所述水冷式冷凝器连接，降温后的换热介质后经所述节流装置和蒸发器由压缩机的进口进入压缩机，完成制冷循环模式；所述水冷式冷凝器的循环水进口、循环水出口还同时与所述盘管换热器的出口集管、进口集管连接组成闭式冷却水循环系统，以使冷却水经所述水冷式冷凝器加热后进入所述盘管换热器的进口集管再降温流出。 

8.一种空调系统，包括闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器和循环泵，其特征在于，采用上述权利要求1-5中所述的闭式冷却塔，其中，所述闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置和蒸发器组成制热循环系统，所述压缩机的出口与所述蒸发器连接，降温后的换热介质后经所述节流装置和水冷式冷凝器由压缩机的进口进入压缩机，完成制热循环模式；所述水冷式冷凝器的循环水进口、循环水出口还同时与所述盘管换热器的出口集管、进口集管连接组成闭式循环水或防冻液循环系统，以使循环水或防冻液经所述水冷式冷凝器降温后进入所述盘管换热器的进口集管再加热流出。 

9.一种空调系统，包括闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器、四通换向阀和循环泵，其特征在于，采用上述权利要求1-5中所述的闭式冷却塔，其中，所述闭式冷却塔、压缩机、水冷式冷凝器、节流装置、蒸发器和四通换向阀组成制冷或制热循环系统，所述压缩机的出口与所述四通换向阀的制冷和制热公共进口连接，所述压缩机的进口与所述四通换向阀的制冷和制热公共出口连接，所述水冷式冷凝器与所述四通换向阀的制冷出口或制热进口连接，所述蒸发器与所述四通换向阀的制热出口或制冷进口连接，所述水冷式冷凝器通过节流装置与蒸发器连接。 

10.如权利要求7-9任一所述的空调系统，其特征在于，所述进口集管与所述水冷式冷凝器之间设有循环泵，所述喷淋器和溶液池之间设有循环泵。 

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