CN209763405U - 一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，包括有机组壳体，机组壳体内分割成呈上下布置的上风道及下风道；上风道内：机组壳体相对两侧壁分别设有上部空气进风口及上部送风口，两风口之间依次设置有第一初效过滤器、第一直接蒸发冷却单元、第一直接蒸发冷却风机及第一风道；下风道内：机组壳体两侧壁分别设有下部空气进风口及下部送风口，两风口之间依次设置有第二初效过滤器、表冷器、第二直接蒸发冷却单元、第二直接蒸发冷却风机及第二风道；第一直接蒸发冷却单元与表冷器之间通过水管网连接。本实用新型的组合式空调机组能够针对各种不同工况下的不同模式进行合理的切换运行，扩大了蒸发冷却技术的使用范围。

Description

一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组

技术领域

本实用新型属于空调设备技术领域，具体涉及一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组。

背景技术

近年我国建筑业得到了快速地发展，建筑能耗占商品能耗的20～30％，并在未来还有大大增长的趋势，其中建筑能耗的70％用于采暖、通风和空调。由于用电需求的增长，全国许多省份夏季提前进入“拉闸限电”状态，城市电网供电紧张。

随着我国经济的发展和社会的进步，在节能减排这样的国家大战略的背景下，人们迫切的需要一种能有效的对室内空气实现净化、降温及高效运行，同时又能有效的降低系统耗电量的新型节能空调装置，来满足人们对工作和生活环境的更多需求。

传统的机械制冷空调主要由四大工作部件蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀所组成，需要消耗大量的电能才能带动系统的运行。而且传统的机械制冷空调机组处理的是新/回风混合后的混合风，出于节能的考虑，此类空调机组运行时采用最小新风量或者低于房间最小新风量的要求来运行，这样会造成室内空气品质下降，不利于人们工作和生活。同时在夏季极端天气时，室外空气温度过高，会导致冷凝器散热不畅通，使得压缩机开启过热保护，停止为室内供冷。

蒸发冷却空调技术是以水作为冷却介质，通过水分蒸发吸热进行冷却的技术。利用“干空气”能，可通过空气和水直接或间接的接触，制取冷风。目前，已在我国绝大多数地区已经得到广泛的应用。但在应用中受室外气象条件的影响(即干湿球温差的影响)，产生的冷风不稳定。因此提出将机械制冷与蒸发冷却技术相结合，不仅可以改善机械制冷空调在节能环保等方面上存在的不足，也能将蒸发冷却的优势合理的应用到我们生活的各个领域。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，该机组能够充分的利用室外的自然冷源，同时也扩大了蒸发冷却技术的应用形式与使用范围。

本实用新型所采用的技术方案是，一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，包括有机组壳体，机组壳体内分割成呈上下布置的上风道及下风道；上风道内：机组壳体相对两侧壁分别设置有上部空气进风口及上部送风口，在上部空气进风口及上部送风口之间依次设置有第一初效过滤器、第一直接蒸发冷却单元、第一直接蒸发冷却风机及第一风道，直接蒸发冷却风机的出风口通过第一风道与上部送风口连通；下风道内：机组壳体相对两侧壁分别设置有下部空气进风口及下部送风口，在下部空气进风口及下部送风口之间依次设置有第二初效过滤器、表冷器、第二直接蒸发冷却单元、第二直接蒸发冷却风机及第二风道，第二直接蒸发冷却风机的出风口通过第二风道与下部送风口连通；第一直接蒸发冷却单元与表冷器之间通过水管网连接。

本实用新型的特征还在于，

上风道内：在机组壳体顶壁上设置有上部排风口，上部排风口通过第一风道与第一直接蒸发冷却风机的出风口连通。

下风道内：机组壳体的侧壁上还设置有下部室内回风口，下部室内回风口与下部空气进风口同侧，并位于下部空气进风口的下方。

第二直接蒸发冷却单元包括有由上至下依次设置的第二布水器、第二直接蒸发冷却填料及第二水箱，第二布水器通过第六水管与第二水箱连接，第六水管上设置有水泵c。

第六水管上设置有阀门b。

第一直接蒸发冷却单元与表冷器之间水管网的具体结构为：包括有第一水管、第二水管、第三水管、第四水管及第五水管，第一水管的一端与第一直接蒸发冷却单元连接，第一水管的另一端与机组外部机械制冷设备的出水口连接；第一水管上设置有三通阀c，三通阀c通过第二水管与表冷器连接；第三水管的一端与第一直接蒸发冷却单元连接，第三水管的另一端与机组外部机械制冷设备的进水口连接；第三水管上设置有三通阀a及三通阀b，三通阀a通过第四水管与第一直接蒸发冷却单元连接，三通阀b通过第五水管与表冷器连接。

第一直接蒸发冷却单元包括有由上至下依次设置的第一布水器、第一直接蒸发冷却填料及第一水箱，第一布水器与第三水管连通，第一水箱与第四水管连通。

第一直接蒸发冷却填料出风口的一侧设置有挡水板。

第三水管上设置有水泵a及阀门a，水泵a及阀门a位于三通阀a与第一布水器之间。

第一水管上设置有水泵b，水泵b位于第一水箱与三通阀c之间。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的组合式空调机组将直接蒸发冷却、间接蒸发冷却、机械制冷三种技术紧密结合在一起，根据不同工况，三种技术切换配合运行；在过度季节甚至夏季的清晨或是傍晚均可关闭机械制冷，在空调机组运行期间，可以尽量利用室外空气的干空气能进行“免费”供冷，尽可能减少机械制冷的运行时间，从而节约能源；

(2)本机组下风道内的第二直接蒸发冷却单元在开启机械制冷运行模式时不喷淋循环水，主要起到挡水板的作用，在开启间接蒸发冷却运行模式时可根据需要喷淋循环水，对经过间接蒸发冷却段的空气进行等焓加湿处理，进一步降低空气温度；

(3)本机组对应不同工况分别设置3种不同运行模式：低湿度工况运行模式、中等湿度工况运行模式、高湿度工况运行模式，3种模式切换使用可满足各个工况下室内温湿度的要求；蒸发冷却功能段采用水作为制冷剂，对环境无污染，在低湿度工况运行模式下仅开启上部蒸发冷却功能段，关闭下部机组即可满足要求；在保证低能耗的前提下，尽可能地增加制冷量，运行费用低，特别适用于干燥地区或电力资源紧张地区；

(4)本机组分为上下两层，上下两层可单独实现标准化制作，进行模块化组装，根据不同风量要求机组也可以在纵向上左右叠加，以满足实际使用中不同风量的需求。

附图说明

图1是本实用新型一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组的结构示意图。

图中，1.上部空气进风口，2.第一初效过滤器，3.三通阀a，4.第一直接蒸发冷却填料，5.挡水板，6.第一直接蒸发冷却风机，7.上部排风口，8.上部送风口，9.下部送风口，10.第二直接蒸发冷却填料，11.表冷器，12.第二初效过滤器，13.下部室内回风口，14.下部空气进风口，15.第二直接蒸发冷却风机，16.三通阀b，17.三通阀c，18.阀门a，19.阀门b，20.水泵a，21.水泵b，22.水泵c，23.第一风道，24.第二风道，25.第一水管，26.第二水管，27.第三水管，28.第四水管，29.第五水管，30.第六水管，31.第二布水器，32.第二水箱，33.第一布水器，34.第一水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，如图1所示，包括有机组壳体，机组壳体内分割成呈上下布置的上风道及下风道；上风道内：机组壳体相对两侧壁分别设置有上部空气进风口1及上部送风口8，在上部空气进风口1及上部送风口8之间依次设置有第一初效过滤器2、第一直接蒸发冷却单元、第一直接蒸发冷却风机6及第一风道23，直接蒸发冷却风机6的出风口通过第一风道23与上部送风口8连通；下风道内：机组壳体相对两侧壁分别设置有下部空气进风口14及下部送风口9，在下部空气进风口14及下部送风口9之间依次设置有第二初效过滤器12、表冷器11、第二直接蒸发冷却单元、第二直接蒸发冷却风机15及第二风道24，第二直接蒸发冷却风机15的出风口通过第二风道24与下部送风口9连通；第一直接蒸发冷却单元与表冷器11之间通过水管网连接。表冷器11可通过由第一直接蒸发冷却单元制取的高温冷水或是由机械制冷制取的低温冷水(外冷式)来分别对空气进行处理。

上风道内：在机组壳体顶壁上设置有上部排风口7，上部排风口7通过第一风道23与第一直接蒸发冷却风机6的出风口连通。

下风道内：机组壳体的侧壁上还设置有下部室内回风口13，下部室内回风口13与下部空气进风口14同侧，并位于下部空气进风口14的下方。

第二直接蒸发冷却单元包括有由上至下依次设置的第二布水器31、第二直接蒸发冷却填料10及第二水箱32，第二布水器31通过第六水管30与第二水箱32连接，第六水管30上设置有水泵c22。

第六水管30上设置有阀门b19。

第一直接蒸发冷却单元与表冷器11之间水管网的具体结构为：包括有第一水管25、第二水管26、第三水管27、第四水管28及第五水管29，第一水管25的一端与第一直接蒸发冷却单元连接，第一水管25的另一端与机组外部机械制冷设备(传统空调机组)的出水口连接；第一水管25上设置有三通阀c17，三通阀c17通过第二水管26与表冷器11连接；第三水管27的一端与第一直接蒸发冷却单元连接，第三水管27的另一端与机组外部机械制冷设备(传统空调机组)的进水口连接；第三水管27上设置有三通阀a3及三通阀b16，三通阀a3通过第四水管28与第一直接蒸发冷却单元连接，三通阀b16通过第五水管29与表冷器11连接。

第一直接蒸发冷却单元包括有由上至下依次设置的第一布水器33、第一直接蒸发冷却填料4及第一水箱34，第一布水器33与第三水管27连通，第一水箱34与第四水管28连通。

第一直接蒸发冷却填料4及第二直接蒸发冷却填料10均为植物纤维填料，第一布水器33及第二布水器31均由布水器横管及喷嘴组成。

第一直接蒸发冷却填料4出风口的一侧设置有填料式挡水板5。

第三水管27上设置有水泵a20及阀门a18，水泵a20及阀门a18位于三通阀a3与第一布水器33之间。

第一水管25上设置有水泵b21，水泵b21位于第一水箱34与三通阀c17之间。

上部空气进风口1、上部排风口7、上部送风口8、下部送风口9、下部室内回风口13及下部空气进风口14内均设置有电动调节阀。

本实用新型一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组的主要功能段可划分为上风道内的上部新风进风段、上部空气过滤段段、上部填料式直接蒸发冷却段、上部风机段和上部送/排风段；以及下风道内的下部新回风混合段、下部过滤段、下部间接蒸发冷却/机械制冷表冷段、下部填料式直接蒸发冷却段、下部风机段和下部送风段，其工作过程如下：

(1)低湿度工况下的工作过程为：

本工况下机组仅上风道内各功能段运行，下风道内各功能段关闭。室外新风先经过上部空气进风口1进入机组壳体，经第一初效过滤器2进行过滤，然后经第一直接蒸发冷却单元等焓降温，此时机组上部排风口7关闭，上部送风口8打开，经过直接蒸发冷却降温的空气直接由上部送风口8送入室内，通过调节三通阀a3使得喷淋下来的循环水落入第一水箱34后再通过第三水管27流入第一布水器33中，对第一直接蒸发冷却填料4进行循环喷淋。

(2)中等湿度工况下的工作过程为：

本工况下分别开启机组上风道内各功能段及下风道内各功能段。将上部送风口8关闭，室外新风通过上部空气进风口1进入机组壳体内，然后依次通过第一初效过滤器2、第一直接蒸发冷却单元(等焓加湿)、第一直接蒸发冷却风机6、第一风道23及上部排风口7排出室外；调节三通阀a3使得第一直接蒸发冷却单元制取的高温冷水通过第一水箱34流入机组下半部的表冷器11内对下部的室外新风进行等湿冷却；然后将下部空气进风口14开启，将下部室内回风口13关闭，使室外新风依次通过第二初效过滤器12、表冷器11(等湿降温)、第二直接蒸发冷却单元(等焓加湿)、第二直接蒸发冷却风机15、第二风道24及下部送风口9并送入室内。

(3)高湿度工况下的机组工作过程为：

本工况下仅开启机组下风道内各功能段。室外新风与室内回风进入机组壳体内部后进行混合，然后依次通过第二初效过滤器12、表冷器11(减湿冷却)、第二直接蒸发冷却单元(不喷淋循环水，仅起到挡水板的作用)、第二直接蒸发冷却风机15、第二风道24及下部送风口9并送入室内，该工况下表冷器11内通入机械制冷制取的低温冷水。

(4)在工业车间、厂房等空调精度要求不高的场所时的工作过程为：

本工况下对室内空调精度要求不高，可牺牲一部分室内湿度的要求，仅满足室内温度要求，从而使得机组运行得更高效、节能。本工况下分别开启机组上风道内各功能段运行及下风道内各功能段，将机组上部送风口8关闭，室外新风通过上部空气进风口1进入机组壳体内部，依次通过第一初效过滤器2、第一直接蒸发冷却单元(等焓加湿)、第一直接蒸发冷却风机6及上部排风口7排出室外；第一直接蒸发冷却单元制取的高温冷水通过第一水箱34流入到表冷器11内对下风道的室外新风进行等湿冷却，然后将下部空气进风口14开启，将下部室内回风口13关闭，室外新风依次通过第二初效过滤器12、表冷器11(等湿降温)、第二直接蒸发冷却风机15、第二风道24及下部送风口9送入室内。

Claims (10)

1.一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，包括有机组壳体，所述机组壳体内分割成呈上下布置的上风道及下风道；所述上风道内：所述机组壳体相对两侧壁分别设置有上部空气进风口(1)及上部送风口(8)，在所述上部空气进风口(1)及所述上部送风口(8)之间依次设置有第一初效过滤器(2)、第一直接蒸发冷却单元、第一直接蒸发冷却风机(6)及第一风道(23)，所述直接蒸发冷却风机(6)的出风口通过第一风道(23)与上部送风口(8)连通；所述下风道内：所述机组壳体相对两侧壁分别设置有下部空气进风口(14)及下部送风口(9)，在所述下部空气进风口(14)及所述下部送风口(9)之间依次设置有第二初效过滤器(12)、表冷器(11)、第二直接蒸发冷却单元、第二直接蒸发冷却风机(15)及第二风道(24)，所述第二直接蒸发冷却风机(15)的出风口通过所述第二风道(24)与下部送风口(9)连通；所述第一直接蒸发冷却单元与所述表冷器(11)之间通过水管网连接。

2.根据权利要求1所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述上风道内：在所述机组壳体顶壁上设置有上部排风口(7)，所述上部排风口(7)通过第一风道(23)与第一直接蒸发冷却风机(6)的出风口连通。

3.根据权利要求1所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述下风道内：所述机组壳体的侧壁上还设置有下部室内回风口(13)，所述下部室内回风口(13)与下部空气进风口(14)同侧，并位于所述下部空气进风口(14)的下方。

4.根据权利要求1所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述第二直接蒸发冷却单元包括有由上至下依次设置的第二布水器(31)、第二直接蒸发冷却填料(10)及第二水箱(32)，所述第二布水器(31)通过第六水管(30)与第二水箱(32)连接，所述第六水管(30)上设置有水泵c(22)。

5.根据权利要求4所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述第六水管(30)上设置有阀门b(19)。

6.根据权利要求1所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述第一直接蒸发冷却单元与所述表冷器(11)之间水管网的具体结构为：包括有第一水管(25)、第二水管(26)、第三水管(27)、第四水管(28)及第五水管(29)，所述第一水管(25)的一端与第一直接蒸发冷却单元连接，所述第一水管(25)的另一端与机组外部机械制冷设备的出水口连接；所述第一水管(25)上设置有三通阀c(17)，所述三通阀c(17)通过第二水管(26)与所述表冷器(11)连接；所述第三水管(27)的一端与第一直接蒸发冷却单元连接，所述第三水管(27)的另一端与机组外部机械制冷设备的进水口连接；所述第三水管(27)上设置有三通阀a(3)及三通阀b(16)，所述三通阀a(3)通过第四水管(28)与第一直接蒸发冷却单元连接，所述三通阀b(16)通过第五水管(29)与表冷器(11)连接。

7.根据权利要求6所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述第一直接蒸发冷却单元包括有由上至下依次设置的第一布水器(33)、第一直接蒸发冷却填料(4)及第一水箱(34)，所述第一布水器(33)与第三水管(27)连通，所述第一水箱(34)与第四水管(28)连通。

8.根据权利要求7所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述第一直接蒸发冷却填料(4)出风口的一侧设置有挡水板(5)。

9.根据权利要求7所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述第三水管(27)上设置有水泵a(20)及阀门a(18)，所述水泵a(20)及阀门a(18)位于三通阀a(3)与第一布水器(33)之间。

10.根据权利要求7所述的一种直接蒸发冷却与机械制冷组合式空调机组，其特征在于，所述第一水管(25)上设置有水泵b(21)，所述水泵b(21)位于第一水箱(34)与三通阀c(17)之间。