CN219889799U - 一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，包括有溶液除湿段、机械制冷段和双级蒸发冷却段三部分，该基于溶液除湿的机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，利用机械制冷的壳管冷凝器产生的热量作为驱动热源用于稀溶液浓缩再生，利用机械制冷的壳管蒸发器产生的部分冷量用于双级蒸发段制取冷水的补冷，另一部分冷量用于溶液除湿的空气预冷；整个双级蒸发冷却式冷水机组主要利用干空气能，只需要消耗少量电能，即可实现制取冷水，在全年不同季节不同的相对湿度条件下均可以使用，节能效果显著，具有很强的实用性。

Description

一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组

技术领域

本实用新型涉及新型节能型间接蒸发冷水机组技术领域，具体为一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组。

背景技术

我国幅员辽阔，不同的区域气候差异很大，相对于沿海夏季炎热潮湿的气候，西北夏季炎热干燥区域，可以充分利用蒸发冷却技术，提供冷风。而沿海夏季炎热潮湿的气候条件下，当进风的湿球温度高于送风所需的设定温度时，采用蒸发冷却技术则毫无用途。

另一方面，即使在南方高湿地区，不同季节空气相对湿度差异也较大，一天内相对湿度也有较大变化，因此需要有针对性地采用技术手段来实现除湿后，再利用蒸发冷却技术，实现数据中心、高大厂房、工业建筑的供冷。同时为适用不同场所的需求，有些需要直接采用冷风进行供冷，还有部分应用场所适宜采用冷水进行供冷。

因此，在南方沿海夏季炎热潮湿的气候条件下，可以采用机械制冷时的冷凝热作为驱动热源用于溶液的再生，再生后的溶液将新风进行除湿，利用蒸发冷却技术进行制冷，从而提高自然冷源的利用率，保障了数据中心、高大厂房、工业建筑等特殊场合的供冷。

目前蒸发冷却制取冷风的空调技术在西北低湿环境中已经得到广泛的应用。在我国东南沿海地区，因为空气相对湿度较大，受到室外气象条件限制，单纯利用蒸发冷却制冷不容易实现工况稳定，只能将空气温度降低至室外空气湿球温度，急需要新的节能技术来扩大自然冷源的使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其技术要点是，包括有溶液除湿段、机械制冷段和双级蒸发冷却段三部分，所述溶液除湿段和双级蒸发冷却段并列布置，所述机械制冷段设置于溶液除湿段下方，所述溶液除湿段和机械制冷段用作双级蒸发冷却段制取冷水的辅助和补冷，为双级蒸发冷却段提供干燥冷风及冷水出水的补冷，所述溶液除湿段处理过的冷风通过风管路提供给双级蒸发冷却段，所述双级蒸发冷却段制取的冷水通过水管路与机械制冷段相连接。

优选的，所述溶液除湿段包括有溶液再生芯体、溶液除湿芯体，所述溶液再生芯体上方设置有溶液再生喷淋管，所述溶液除湿芯体上方设置有溶液除湿喷淋管，所述溶液再生芯体一侧设置有再生风机，所述溶液除湿芯体一侧设置有除湿风机，所述除湿风机上方设置有预冷器，所述再生风机上方设置有溶液再生进风口，所述预冷器上方设置有溶液除湿进风口。

优选的，所述的溶液除湿段内上部设有溶液再生器和溶液除湿器以及配套的再生风机和除湿风机，所述溶液再生器由溶液再生芯体组成，所述溶液再生器下部设有浓溶液槽，所述溶液除湿器由溶液除湿芯体组成，所述溶液除湿器下部设有稀溶液槽，所述浓溶液槽和稀溶液槽之间通过若干小孔相连通。

优选的，所述机械制冷段设置有压缩机、壳管蒸发器、壳管冷凝器和膨胀阀，所述压缩机一侧连接壳管冷凝器，另一侧连接壳管蒸发器，所述机械制冷段的壳管冷凝器用于溶液再生，所述机械制冷段的制冷量分为两部分，一部分冷量用于双级蒸发冷却段制取冷水的补冷，另一部分冷量用于溶液除湿段的空气预冷。

优选的，所述的双级蒸发冷却段内设有两组蒸发冷却器，所述蒸发冷却器由蒸发冷却芯体构成，在两组蒸发冷却芯体下方设有水槽，所述两组蒸发冷却芯体的上方均设置有蒸发喷淋排，其中一组蒸发冷却芯体的上方设置从下到上依次还设置有预冷器出水口喷淋排和蒸发冷却排风口，所述预冷器出水口喷淋排通过预冷器出水管与预冷器连接。

优选的，所述溶液除湿段产生的低湿干风直接进入双级蒸发冷却段的第一组蒸发冷却器，然后进入第二组蒸发冷却器，实现双级梯度降温后，最终热湿交换后的热湿空气在排风机的作用下从蒸发冷却排风口排出。

优选地，所述溶液再生芯体和所述溶液除湿芯体、双级蒸发冷却芯体均采用PVC板片或高强度防腐阻燃瓦楞纸板片交替叠成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于溶液除湿的机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，利用机械制冷的冷凝器产生的热量作为驱动热源用于稀溶液浓缩再生，利用机械制冷的蒸发器产生的部分冷量用于双级蒸发段制取冷水的补冷，另一部分冷量用于溶液除湿的空气预冷。在南方高湿环境下，利用机械制冷实现溶液除湿及再生，利用溶液除湿后的空气进入双级蒸发冷却段，利用水的直接蒸发给水进行降温，可以给用户提供低温的冷水，整个双级蒸发式冷水机组主要利用干空气能，只需要消耗少量电能，即可实现制取冷水，增加了蒸发冷却提供的冷量，与现在有的蒸发冷却技术相比，本实用新型在不同室外气象条件下均可使用，即使在我国潮湿区域，也可以解决间接蒸发应用时间短的问题，在全年不同季节不同的相对湿度条件下均可以使用，只需要少量电能，即可实现制冷，而且可以提供冷水，节能效果显著，具有很强的实用性。

附图说明

图1为本实用新型一种优选实施方式中的结构示意图。

图中：1、柜体，2、再生排风口，3、溶液再生芯体，4、溶液再生喷淋管，5、溶液再生进风口，6、再生风机，7、溶液除湿进风口，8、溶液除湿预冷器，9、除湿风机，10、溶液除湿芯体，11、溶液除湿喷淋管，12、除湿后出风口，13、第一蒸发喷淋排，14、预冷器出水管，15、蒸发冷却排风口，16、预冷器出水喷淋排，17、第二蒸发喷淋排，18、冷水回水口，19、第二蒸发冷却芯体，20、蒸发冷却气流通道，21、冷水供水口，22、第二水槽，23、冷水供水管，24、第一水槽，25、蒸发冷却喷淋泵，26、冷水供水循环泵，27、蒸发器进水管，28、壳管蒸发器，29、预冷器进水管，30、预冷器供水调节阀，31、稀溶液槽，32、溶液除湿泵，33、溶液除湿气流通道，34、溶液再生管路，35、吸气管，36、膨胀阀，37，压缩机，38、冷凝管路，39、溶液再生泵，40、壳管冷凝器，41、排气管，42、浓溶液槽，43、溶液平衡孔，44、溶液除湿管路，45、溶液再生气流通道，46、第一组蒸发冷却芯体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：

一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其中，包括有溶液除湿段、机械制冷段和双级蒸发冷却段三部分，所述的溶液除湿段包括有再生、除湿器，再生风机6、除湿风机9、浓溶液槽42、稀溶液槽31、溶液除湿泵32和溶液再生泵39等，所述的机械制冷段有压缩机37、蒸发器28、冷凝器40和膨胀阀等36，所述的双级蒸发冷却段包括有两组蒸发冷却器、水槽、蒸发冷却喷淋泵25，冷水回水口18形成的进水管路和冷水供水管23形成的出水管路等部分。

溶液除湿机械制冷补冷工况工作原理：

室外的新风在除湿风机9的作用下，经过进入溶液除湿进风口7进入除湿器，先经由溶液除湿预冷器8预冷却，再通过溶液除湿气流通道33进入溶液除湿芯体10，与来自溶液除湿喷淋管11的溶液进行热质交换，新风被除湿后经过除湿后出风口12进入双级蒸发冷却段。溶液吸收新风中的水分后形成稀溶液进行稀溶液槽31内，在溶液除湿泵32的作用下，由溶液再生管路34进入溶液再生喷淋管4喷淋，落入溶液再生芯体3，与在再生风机6的作用下从溶液再生进风口5吸入并经由溶液再生气流通道45进入溶液再生芯体3的新风，进行热质交换，新风被加湿后，从再生排风口排出。溶液再生排湿后形成浓溶液进入浓溶液槽42内，在溶液除湿泵32的作用下，进入溶液除湿喷淋管11进行喷淋吸湿，如此循环。

所述的溶液除湿段内上部设有溶液再生器和溶液除湿器以及配套的再生风机6和除湿风机9，溶液再生器下部设有浓溶液槽42，溶液除湿器下部设有稀溶液槽31，浓溶液槽42和稀溶液槽31之间通过若干溶液平衡孔43相连通，利用溶液的浓度差和液位差自动进行水分交换与平衡。本溶液除湿段可以利用机械制冷的冷凝热进行溶液再生，再利用再生后的溶液进行新风除湿；以干空气能作为双级蒸发冷却段制冷的冷量来源。

在双级蒸发冷却段内，设有两组蒸发冷却器，新风被除湿后经过除湿后出风口12先进入第一组蒸发冷却芯体46，与在蒸发冷却喷淋泵25作用下来自第一蒸发喷淋排13的冷水进行热湿交换，将冷水温度进一步降低后，进入第一水槽24，在冷水供水循环泵26的作用下，通过蒸发器进水管27进入蒸发器再次降温，得到的低温冷水分为两路，一路经过冷水供水管23经过冷水供水口21向外供冷水，冷水在释放冷量后，再通过冷水回水口18回到本机组，另一路冷水经过预冷器进水管29进入溶液除湿预冷器8，用于给新风预冷降温，在预冷器进水管29上还设有预冷器供水调节阀30，用于调节进入溶液除湿预冷器8的冷水流量，以适应不同的室外新风工况，当室外湿度大时，预冷器供水调节阀30开大，增加溶液除湿能力，当室外湿度小时，预冷器供水调节阀30关小，此时可以增加对外供冷能力。

通过第一组蒸发冷却芯体46的新风，经过蒸发冷却气流通道20进入第二组蒸发冷却芯体19，与来自预冷器出水喷淋排16和第二蒸发喷淋排17的预冷器出水和冷水回水再次进行热湿交换，将冷水进行预冷后，冷水进入第二水槽22，同时两次蒸发后的新风通过蒸发冷却排风口15排出本机组。

压缩机37、壳管冷凝器40、膨胀阀36和壳管蒸发器28形成一个完成的制冷循环，压缩机37压缩制冷剂形成高温高压和制冷剂气体进入壳管冷凝器40放热，加热溶液后用于溶液再生的驱动热源，制冷剂被冷凝后经过膨胀阀36节流降压后，进入壳管蒸发器28吸热，用于对外提供辅助冷源，一路用于溶液吸湿时的预冷，另一路用于对外供冷。

新风蒸发冷却正常工况的工作原理：

此时将稀溶液槽31和浓溶液槽42内的溶液均换成自来水，此时开启溶液除湿泵32，此时无需启动压缩机，在溶液除湿泵32的作用下，自来水进入溶液除湿喷淋管11喷淋，此时除湿器均用于给双级蒸发冷却段提供初步冷却后的冷风。除湿器的冷风直接进入双级蒸发冷却段。

在双级蒸发冷却段内，设有两组蒸发冷却器，新风被除湿后经过除湿后出风口12先进入第一组蒸发冷却芯体46，与在蒸发冷却喷淋泵25作用下来自第一蒸发喷淋排13的冷水进行热湿交换，将冷水温度进一步降低后，进入第一水槽24，在冷水供水循环泵26的作用下，通过蒸发器进水管27进入蒸发器再次降温，得到的低温冷水分为两路，一路经过冷水供水管23经过冷水供水口21向外供冷水，冷水在释放冷量后，再通过冷水回水口18回到本机组，另一路冷水经过预冷器进水管29进入溶液除湿预冷器8，用于给新风预冷降温，在预冷器进水管29上还设有预冷器供水调节阀30，用于调节进入溶液除湿预冷器8的冷水流量，以适应不同的室外新风工况，当室外湿度大时，预冷器供水调节阀30开大，增加溶液除湿能力，当室外湿度小时，预冷器供水调节阀30关小，此时可以增加对外供冷能力。

通过第一组蒸发冷却芯体46的新风，经过蒸发冷却气流通道20进入第二组蒸发冷却芯体19，与来自预冷器出水喷淋排16和第二蒸发喷淋排17的预冷器出水和冷水回水再次进行热湿交换，将冷水进行预冷后，冷水进入第二水槽22，同时两次蒸发后的新风通过蒸发冷却排风口15排出本机组。

优选的，所述溶液再生芯体和所述溶液除湿芯体、双级蒸发冷却芯体均采用PVC板片、高强度防腐阻燃瓦楞纸板片交替叠成，板片间距设计为2.0mm、3.0mm、4.0mm或5.0mm，板片采用正方体或长方体或上述结构形式的组合。

本申请保护的是一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，包括有溶液除湿段、机械制冷段和双级蒸发冷却段三部分，所述的溶液除湿段包括有再生器、除湿器，再生风机、除湿风机、浓溶液槽、稀溶液槽、溶液除湿泵和溶液再生泵等，所述的机械制冷段有压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等，所述的双级蒸发冷却段包括有两组蒸发冷却器、水槽、蒸发冷却喷淋泵，进水管路和出水管路等部分。

所述溶液除湿段和机械制冷段用作双级蒸发冷却段制取冷水的辅助和补冷，为双级蒸发冷却段提供干燥冷风及冷水出水的补冷，新风除湿段处理过的冷风通过风管路提供给双级蒸发冷却段，双级蒸发冷却段制取的冷水通过水管路与机械制冷段相连接。

在本申请中，所述的溶液除湿段内上部设有溶液再生器和溶液除湿器以及配套的再生风机和除湿风机，再生器下部设有浓溶液槽，除湿器下部设有稀溶液槽，浓溶液槽和稀溶液槽之间通过若干小孔相连通，本溶液除湿段可以利用机械制冷的冷凝热进行溶液再生，再利用再生后的溶液进行新风除湿；以干空气能作为双级蒸发冷却段制冷的冷量来源。

在本申请中，所述的机械制冷段有压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等，机械制冷段的冷凝热用于溶液再生，机械制冷段的制冷量分为两部分，部分冷量用于双级蒸发段制取冷水的补冷，另一部分冷量用于溶液除湿的空气预冷。

在本申请中，所述的双级蒸发段内设有两组蒸发冷却器，在两组蒸发冷却器下方设有水槽，供水的回水和空气预冷的回水经过喷淋排，喷淋到换热芯体上，与干空气进行热湿交换，水温降低后滴入水槽，水槽内的水再次通过蒸发冷却喷淋泵多次喷淋，利用水的蒸发吸热降温，用于制取冷水，热湿空气通过排风口向外界排放。

在本申请中，所述溶液除湿段和双级蒸发冷却段并列，机械制冷段设置于溶液除湿段下方，其中除湿段产生的低湿干风直接进入双级蒸发冷却段的第一组蒸发冷却器，然后进入第二组蒸发冷却器，实现双级梯度降温后，最终热湿交换后的热湿空气在排风机的作用下从排风口排出。

在本申请中，所述溶液再生芯体和所述溶液除湿芯体、双级蒸发冷却芯体均采用PVC板片或高强度防腐阻燃瓦楞纸板片交替叠成。

在本申请中，所述溶液除湿段和机械制冷段为双级蒸发冷却段制取冷水的辅助和补冷，为双级蒸发冷却段提供干燥冷风及冷水出水的补冷，新风除湿段处理过的冷风通过风管路提供给双级蒸发冷却段，双级蒸发冷却段制取的冷水通过水管路与机械制冷段相连接。该基于溶液除湿的机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，利用机械制冷的冷凝器产生的热量作为驱动热源用于稀溶液浓缩再生，利用机械制冷的蒸发器产生的部分冷量用于双级蒸发段制取冷水的补冷，另一部分冷量用于溶液除湿的空气预冷。溶液除湿后的空气进入双级蒸发冷却段，利用水的直接蒸发给水进行降温，可以给用户提供低温的冷水，整个双级蒸发冷却式冷水机组主要利用干空气能，只需要消耗少量电能，即可实现制取冷水，在全年不同季节不同的相对湿度条件下均可以使用，节能效果显著，具有很强的实用性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶部”“底部”“一端”“顶部”“中部”“另一端”“上”“一侧”“顶部”“内”“前部”“中央”“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“设置”“连接”“固定”“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其特征在于，包括有溶液除湿段、机械制冷段和双级蒸发冷却段三部分，所述溶液除湿段和双级蒸发冷却段并列布置，所述机械制冷段设置于溶液除湿段下方，所述溶液除湿段和机械制冷段用作双级蒸发冷却段制取冷水的辅助和补冷，为双级蒸发冷却段提供干燥冷风及冷水出水的补冷，所述溶液除湿段处理过的冷风通过风管路提供给双级蒸发冷却段，所述双级蒸发冷却段制取的冷水通过水管路与机械制冷段相连接。

2.根据权利要求1所述的一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其特征在于：所述溶液除湿段包括有溶液再生芯体、溶液除湿芯体，所述溶液再生芯体上方设置有溶液再生喷淋管，所述溶液除湿芯体上方设置有溶液除湿喷淋管，所述溶液再生芯体一侧设置有再生风机，所述溶液除湿芯体一侧设置有除湿风机，所述除湿风机上方设置有预冷器，所述再生风机上方设置有溶液再生进风口，所述预冷器上方设置有溶液除湿进风口。

3.根据权利要求2所述的一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其特征在于：

所述的溶液除湿段内上部设有溶液再生器和溶液除湿器以及配套的再生风机和除湿风机，所述溶液再生器由溶液再生芯体组成，所述溶液再生器下部设有浓溶液槽，所述溶液除湿器由溶液除湿芯体组成，所述溶液除湿器下部设有稀溶液槽，所述浓溶液槽和稀溶液槽之间通过若干小孔相连通。

4.根据权利要求1所述的一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其特征在于：

所述机械制冷段设置有压缩机、壳管蒸发器、壳管冷凝器和膨胀阀，所述压缩机一侧连接壳管冷凝器，另一侧连接壳管蒸发器，所述机械制冷段的壳管冷凝器用于溶液再生，所述机械制冷段的制冷量分为两部分，一部分冷量用于双级蒸发冷却段制取冷水的补冷，另一部分冷量用于溶液除湿段的空气预冷。

5.根据权利要求2所述的一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其特征在于：

所述的双级蒸发冷却段内设有两组蒸发冷却器，所述蒸发冷却器由蒸发冷却芯体构成，在两组蒸发冷却芯体下方设有水槽，所述两组蒸发冷却芯体的上方均设置有蒸发喷淋排，其中一组蒸发冷却芯体的上方设置从下到上依次还设置有预冷器出水口喷淋排和蒸发冷却排风口，所述预冷器出水口喷淋排通过预冷器出水管与预冷器连接。

6.根据权利要求1所述的一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其特征在于：

所述溶液除湿段产生的低湿干风直接进入双级蒸发冷却段的第一组蒸发冷却器，然后进入第二组蒸发冷却器，实现双级梯度降温后，最终热湿交换后的热湿空气在排风机的作用下从蒸发冷却排风口排出。

7.根据权利要求3或5所述的一种机械制冷补冷型双级蒸发冷却冷水机组，其特征在于：

所述溶液再生芯体和所述溶液除湿芯体、双级蒸发冷却芯体均采用PVC板片或高强度防腐阻燃瓦楞纸板片交替叠成。