CN218296410U - 自然冷量采集利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自然冷量采集利用装置，包括冷却塔、第一水泵、板式换热器、第二水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、制冷机蒸发器和冷冻水箱，所述冷却塔的出水口与第一水泵的进水口连通，该第一水泵的出水口与板式换热器的第一进水口连通，所述的板式换热器的第一出水口与冷却塔的进水口相通；所述板式换热器的第二进水口通过第一阀门与用户端连通，该板式换热器的第二出水口通过第二阀门与所述的冷冻水箱连通。本实用新型的优点是：冬季采集自然界取之不尽用之不竭的免费冷源作为制冷的源头，实现自然制冷，提供几乎免费的冷源，实现合格的冷冻水温度。本技术能够在很大程度上节省制冷系统的能源消耗，尤其是在北方地区更为有效。

Description

自然冷量采集利用装置

技术领域

本实用新型涉及一种自然冷量采集利用装置，涉及工业制冷领域。

背景技术

在工业领域大量使用冷冻水作为传递冷量的介质，通常的冷冻水温度在5～10℃，用于工艺制冷(为物质分离提供冷量)、介质制冷、机房制冷、计算机设备制冷等用途。

在聚氯乙烯生产工艺中，采用冷冻水为氯乙烯的精馏提供冷量、聚合反应的降温环节提供冷量，在全年的任何季节包括冬季都需要提供持续的冷量，聚氯乙烯的产量大致与提供的冷量成正比，可见是非常重要的生产条件。

在太阳能光伏硅片生产过程中，采用冷冻水为切削、焊接等工艺提供持续的冷量，同时为封闭的超净车间提供持续的制冷。在液晶等生产企业的情况类似，全年持续采用冷冻水为工艺、车间环境提供制冷。在制药工业中，通过冷冻水进行制冷，确保药物的低温分离等环节获得足够的冷量。

在大规模的数据中心机房，采用冷冻水为大量的计算机设备、机房环境进行制冷，确保将设备不断散出的大量热量搬运至外界环境中。除了上述常见的聚氯乙烯生产、硅片生产、液晶生产、制药工业、数据中心机房以外，在工业生产中存在大量的使用冷冻水的工艺环节、流程，其主要特点都在于：直接影响产量并且全年任何时候都需要持续供应冷冻水。

生产过程中需要持续供应冷冻水，而冷冻水在工艺环节使用之后会吸收热量，其温度会升高，就必须再次将水温降低以便下一周期使用，因此采用循环流动的方式。由制冷机产生温度合格的冷冻水，一般设定在5～10℃，用水泵输送到用户端，用户端工艺环节将热量携带到冷冻水中，温度一般升高3～6℃，达到8～16℃的水回流至制冷机重新进行制冷，让其恢复至5～10℃，并再次输送至用户端，如此不断循环。

现有技术采用制冷机进行不断的制冷循环，其弊端在于：不论任何季节，都需要运行制冷机，消耗大量的能源。其中能源形式随着制冷机的形式而不同，压缩机制冷是采用电作为动力、溴化锂制冷机组是采用天然气或者蒸汽作为动力。上述制冷环节是生产过程中的主要消耗之一，在能源消耗中占有很高的比重，必须考虑尽量进行节省。

实用新型内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种自然冷量采集利用装置，本实用新型的技术方案是：

一种自然冷量采集利用装置，包括冷却塔、第一水泵、板式换热器、第二水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、制冷机蒸发器和冷冻水箱，所述冷却塔的出水口与第一水泵的进水口连通，该第一水泵的出水口与板式换热器的第一进水口连通，所述的板式换热器的第一出水口与冷却塔的进水口相通；所述板式换热器的第二进水口通过第一阀门与用户端连通，该板式换热器的第二出水口通过第二阀门与所述的冷冻水箱连通，所述的冷冻水箱通过第二水泵与用户端连通；该制冷蒸发器的出水口通过第三阀门与所述的冷冻水箱连通，该制冷蒸发器的进水口通过第四阀门与所述的用户端连通。

在所述的冷却塔内从上至下依次设置有喷水管、填料区、进风区和水箱，所述的水箱上设置有与外界连通的补水口；在所冷却塔的顶部设置有与冷却塔内部相对应的风机，该喷水管与所述的板式换热器的第一出水口连通。

在所述的喷水管上设置有数个喷嘴，相邻两喷嘴之间形成间距。

所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为远程控制阀门。

本实用新型的优点是：冬季采集自然界取之不尽用之不竭的免费冷源作为制冷的源头，实现自然制冷，提供几乎免费的冷源，实现合格的冷冻水温度。本技术能够在很大程度上节省制冷系统的能源消耗，尤其是在北方地区更为有效。采用冷却塔作为冷源采集装置，充分利用水的蒸发吸热效应，能够将水温降低至湿球温度附近，进一步降低水温有利于延长本装置的有效运行时间。采用板式换热器作为冷源传递的装置，采用阀门进行切换，阀门可以采用远程控制阀，具有流程便捷的特点，能够非常方便地在自然冷源、传统制冷机之间切换。

附图说明

图1是本实用新型的主体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

参见图1，本实用新型涉及一种自然冷量采集利用装置，包括冷却塔、第一水泵1、板式换热器7、第二水泵10、第一阀门11、第二阀门13、第三阀门14、第四阀门12、制冷机蒸发器8和冷冻水箱15，所述冷却塔的出水口与第一水泵1的进水口通过管道连通，该第一水泵1的出水口与板式换热器7的第一进水口通过管道连通，所述的板式换热器7的第一出水口与冷却塔的进水口通过管道相通；所述板式换热器7的第二进水口通过第一阀门11与用户端连通，该板式换热器7的第二出水口通过第二阀门13与所述的冷冻水箱15连通，所述的冷冻水箱15通过第二水泵与用户端9通过管道连通；该制冷蒸发器8的出水口通过第三阀门14与所述的冷冻水箱15连通，该制冷蒸发器8的进水口通过第四阀门12与所述的用户端9连通。

在所述的冷却塔内从上至下依次设置有喷水管4、填料区3、进风区16和水箱2，所述的水箱2上设置有与外界连通的补水口6；在所冷却塔的顶部设置有与冷却塔内部相对应的风机5，该喷水管4通过管道与所述的板式换热器7的第一出水口连通。其中，所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门还可以为远程控制阀门。

在所述的喷水管4上设置有数个喷嘴，相邻两喷嘴之间形成间距。

本实用新型的工作原理是：

1、自然冷量的采集：在冬季时，大气的温度较低，湿球温度比气温更低一些，此时具有采集自然冷量的有利条件。采用冷却塔进行自然冷量的采集，水从顶部喷水管喷入，分散在空气中并逐步下落，附着在填料表面逐步流下，并在进风区形成尾效段；上述过程使得水通过传导、蒸发，其温度逐渐降低，形成冷水。通过风机不断换风，不断引入新的空气作为冷源。产生的冷水落到水箱中蓄积。

2、冷量的传递：采用第一水泵，从水箱中将水送往板式换热器，作为冷源。在板式换热器中进行冷热交换，交换的目的是使得冷冻水的温度降低，实现制冷。同时初始侧的水的温度会上升，升高温度以后被再次送到冷却塔进行降温。

3、输送：冷冻水获得冷量以后，进入冷冻水箱。从冷冻水箱中蓄积的冷冻水在第二水泵的作用下送往用户端，在用户端使用以后其温度上升，随后再次被送回板式换热器进行传递制冷。

4、切换：采用第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门进行流程切换，在冬季时，第一阀门11和第二阀门13导通，第三阀门14和第四阀门12关闭。其余季节第三阀门14和第四阀门12关闭导通、第一阀门11和第二阀门13关闭。冬季采用自然制冷，其余季节仍然采用原有制冷机进行制冷。

如在聚氯乙烯生产企业的应用，企业所在地的年平均气温约为10℃，海拔约为1040m，生产过程中需要的冷冻水温度为5～7℃，冷冻水常年需求流量为3600m3/h，采用12台输出冷冻水流量为300m3/h的制冷机进行供应。在典型状态下，冷冻水的供水温度为6℃，回水温度为11℃，温差为5℃，制冷功率需求为20900kW，制冷机的典型能效比为2.2，制冷机的总耗电功率约为9500kW，平均每台制冷机的耗电功率将近800kW，耗电量较大。

采用本实用新型设计的自然冷量采集利用装置，关闭第三阀门和第四阀门，开启第一阀门和第二阀门。冷却塔容量设计为4000m³/h，配置片状的填料，填料表面具有大量S型曲线及凸起增大换热面积及水的滞空时间。在初冬季节，气温在7℃以下，湿球温度在3℃以下就可以开始采用本装置工作，冷却塔水池内的温度为4.5℃左右。冷却塔水池的水在第一水泵的作用下流动到板式换热器，第一水泵的扬程为25m，流量为4000m³/h。板式换热器将冷量传递给冷冻水，传热温差约为1.5℃，冷冻水的温度被降低至6℃，并进入冷冻水箱。通过第二水泵将冷冻水箱中的水输送至用户端，在用户端使用之后温度省高至11℃并再次送回板式化热器进行降温。经过交换的冷却水的温度升高至9～10℃，并流动至冷却塔的喷嘴，重新在大气中进行蒸发降温。

随着冬季气温的继续下降，冷量采集的效果进一步提高，此时将冷却塔风扇的转速逐步降低，以免结冰。冬季结束后，在初春季节大气湿球温度高于3℃时，停止本实用新型的运行，关闭第一阀门和第二阀门，开启第三阀门和第四阀门。每次运行大致持续从11月中旬至次年2月底，大致可以使用100天，大约可以节省电能2280万度，约节省全年耗电量的四分之一。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自然冷量采集利用装置，其特征在于，包括冷却塔、第一水泵、板式换热器、第二水泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、制冷机蒸发器和冷冻水箱，所述冷却塔的出水口与第一水泵的进水口连通，该第一水泵的出水口与板式换热器的第一进水口连通，所述的板式换热器的第一出水口与冷却塔的进水口相通；所述板式换热器的第二进水口通过第一阀门与用户端连通，该板式换热器的第二出水口通过第二阀门与所述的冷冻水箱连通，所述的冷冻水箱通过第二水泵与用户端连通；该制冷机蒸发器的出水口通过第三阀门与所述的冷冻水箱连通，该制冷机蒸发器的进水口通过第四阀门与所述的用户端连通。

2.根据权利要求1所述的一种自然冷量采集利用装置，其特征在于，在所述的冷却塔内从上至下依次设置有喷水管、填料区、进风区和水箱，所述的水箱上设置有与外界连通的补水口；在所冷却塔的顶部设置有与冷却塔内部相对应的风机，该喷水管与所述的板式换热器的第一出水口连通。

3.根据权利要求2所述的一种自然冷量采集利用装置，其特征在于，在所述的喷水管上设置有数个喷嘴，相邻两喷嘴之间形成间距。

4.根据权利要求2或3所述的一种自然冷量采集利用装置，其特征在于，所述的第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为远程控制阀门。

Images