WO2012148111A2 - 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법 - Google Patents

냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2012148111A2
WO2012148111A2 PCT/KR2012/002891 KR2012002891W WO2012148111A2 WO 2012148111 A2 WO2012148111 A2 WO 2012148111A2 KR 2012002891 W KR2012002891 W KR 2012002891W WO 2012148111 A2 WO2012148111 A2 WO 2012148111A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensible heat
cooling
heat exchanger
evaporative cooling
air
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/002891
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012148111A3 (ko
Inventor
민태식
Original Assignee
주식회사 경동나비엔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 경동나비엔 filed Critical 주식회사 경동나비엔
Priority to CN201280020732.6A priority Critical patent/CN103502760B/zh
Priority to EP12777495.8A priority patent/EP2703762A4/en
Publication of WO2012148111A2 publication Critical patent/WO2012148111A2/ko
Publication of WO2012148111A3 publication Critical patent/WO2012148111A3/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/02—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers with counter-current only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
    • F24F3/147—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification with both heat and humidity transfer between supplied and exhausted air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0035—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using evaporation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C1/00—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers
    • F28C1/14—Direct-contact trickle coolers, e.g. cooling towers comprising also a non-direct contact heat exchange
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D5/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, using the cooling effect of natural or forced evaporation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/54—Free-cooling systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for evaporative cooling of a cooling fluid, and more particularly, to evaporative cooling of a cooling fluid to obtain water at a temperature lower than the wet bulb temperature of ambient air by using the latent heat of evaporation of water without a conventional refrigerator using a refrigerant.
  • An apparatus and method are provided.
  • the cooling method of the cooling tower is divided into air-cooled cooling for sensible cooling by forced convection of atmospheric air having a lower temperature than the fluid to be cooled, and evaporative cooling for cooling using latent heat of evaporation caused by contact of cooling water and air. Cooling towers are widely used because they are more economical and more effective than any other cooling system.
  • Conventional cooling towers are divided into counterflow type cooling towers, crossflow type cooling towers, and counterflow crossflow cooling towers according to the flow of cooling water and air.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of an evaporative cooling apparatus of a conventional cooling fluid, showing a cooling tower (1) disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0032240.
  • Cooling tower 1 is a ventilation fan 5 is installed on the upper portion of the main body 2, the evaporative cooling unit 3 is installed in the middle portion, the spring for spraying the cooling fluid on the upper side of the evaporative cooling unit (3)
  • the cooler 4 is installed.
  • a collecting tank 7 is installed in the lower part of the main body 2, and a supplementary water pipe 8 for replenishing the consumed cooling fluid is installed in the collecting tank 7.
  • the cooling tower 1 configured as described above has a structure in which the cooling fluid is evaporated and cooled while passing through the evaporative cooling unit 3 when the cooling fluid is injected into the sprinkler 4 while passing the external air to the evaporative cooling unit 3. It is.
  • the cooling fluid evaporated and cooled by the above process is sent to the apparatus to be cooled to circulate again after cooling the apparatus to be cooled.
  • the cooling tower (1) is configured to induce evaporative cooling of the cooling fluid by inducing contact with the cooling fluid injected through the sprinkler (4) while the sucked external air passes through the evaporative cooling unit (3). Therefore, the cooling effect of the cooling fluid has a problem that can not be limited to the wet bulb temperature (Twbi) of the intake air.
  • the pre-cooler 9 is installed in the suction hole 6 of the main body 2 to cool the outside air sucked primarily, and then the cooled outside air is evaporated by the cooling unit 3. It is configured to evaporate and cool the cooling fluid by passing through the furnace.
  • the intake air is precooled by using the supplementary water, there is no difference between the temperature of the supplementary water and the temperature of the cooling fluid, or when the evaporation amount is smaller than the total circulation of the cooling fluid, the cooling fluid is effectively cooled. There is no problem.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the conventional evaporative cooling apparatus of the cooling fluid, it shows a cooling tower (1a) disclosed in the Republic of Korea Patent Publication No. 2005-0120275.
  • the sensible heat cooling part 3a is installed in the inlet port 2a of the cooling tower 1a, and a part of the cooled water passes through the sensible heat cooling part 3a to cool the outside air sucked primarily, and then the evaporative cooling part 4a. It is configured to cool the temperature of the cooling fluid below the wet bulb temperature of the air sucked from the outside by using the latent heat of evaporation of the cooling fluid.
  • the relative humidity of the cooled air is rather high, so that the evaporation cooling unit 4a is sufficiently evaporated. It does not happen.
  • the air after passing through the evaporative cooling unit 4a has saturated humidity but is discarded in a low temperature state, there is a problem in that the efficiency is lowered and the energy may be wasted.
  • the present invention has been made in order to solve the problems caused by the prior art as described above, the technical problem of the present invention in the cooling fluid cooling apparatus such as a cooling tower, the air flowing into the evaporative cooling unit by properly combining the sensible heat exchanger and the evaporative cooling unit. Lowering the wet bulb temperature to lower the cooling temperature of the cooling fluid, and simultaneously raising the temperature of the saturated air of low temperature passing through the evaporative cooling unit to decrease the relative humidity, and then repeatedly cooling the cooling fluid by evaporative cooling.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and method for evaporative cooling of a cooling fluid capable of maximizing efficiency.
  • a plurality of sensible heat exchanger is a sensible heat exchange between the cooling fluid and the air;
  • a plurality of evaporative cooling units for lowering the temperature of the cooling fluid and the air passing through the latent heat of evaporation of the cooling fluid, wherein the air is alternately provided with the plurality of sensible heat exchangers and the plurality of evaporative cooling units.
  • the cooling fluid After passing through the cooling fluid, the cooling fluid passes through the plurality of sensible heat exchange parts in the reverse order, and then passes through the evaporative cooling part in the reverse order.
  • the evaporative cooling unit includes a first evaporative cooling unit, a second evaporative cooling unit, and a third evaporative cooling unit disposed up and down
  • the sensible heat exchanger is a first sensible heat exchanger disposed at an air inlet side of the third evaporative cooling unit.
  • a second sensible heat exchanger disposed between the air outlet side of the tertiary evaporative cooling unit and the air inlet side of the secondary evaporative cooling unit, the air outlet side of the secondary evaporative cooling unit, and the air inlet side of the primary evaporative cooling unit. It may be composed of a third sensible heat exchanger disposed between, and the fourth sensible heat exchanger disposed on the air outlet side of the primary evaporative cooling unit.
  • the air is sequentially passed through the first sensible heat exchanger, the third evaporative cooling unit, the second sensible heat exchanger, the second evaporative cooling unit, the third sensible heat exchanger, the first evaporative cooling unit and the fourth sensible heat exchanger.
  • the cooling fluid passes through the first sensible heat exchanger, the fourth sensible heat exchanger, the third sensible heat exchanger, and the second sensible heat exchanger, and is then sprayed into the primary evaporative cooler by an injector to the second evaporative cooler. And sequentially pass through the third evaporative cooling.
  • the cooling fluid passing through the third evaporative cooling unit may be configured to be collected in a reservoir, and then pumped by a circulation pump to cool the cooled device and then returned to the primary sensible heat exchanger.
  • the air inlet side of the primary sensible heat exchange unit is provided with a dehumidification passage communicating with the outside air inlet, the dehumidification passage is configured to be provided with a dehumidification rotor for removing moisture contained in the outside air supplied through the outside air inlet.
  • a dehumidification passage communicating with the outside air inlet
  • the dehumidification passage is configured to be provided with a dehumidification rotor for removing moisture contained in the outside air supplied through the outside air inlet.
  • a regeneration path for regeneration of the dehumidification rotor is provided in parallel with the dehumidification passage, and the dehumidification rotor may be configured to be disposed over the dehumidification passage and the regeneration passage.
  • the regeneration passage may include a heating means and a regeneration fan for heating and supplying air supplied for regeneration of the dehumidification rotor.
  • the regeneration passage may include a condenser of a refrigerant compression type cooling device, and the reservoir may include an evaporator of the refrigerant compression type cooling device.
  • the inlet side of the primary sensible heat exchange unit may be further provided with an auxiliary cooling device for further lowering the temperature of the cooling fluid passing through the third evaporative cooling unit.
  • the evaporative cooling method of the cooling fluid of the present invention comprises the steps of: (a) sequentially passing air through a plurality of sensible heat exchange parts and a plurality of evaporative cooling parts; and (b) passing the cooling fluid through the plurality of sensible heat exchange parts through the air in reverse order, and then sequentially passing through the evaporative cooling part via the air in reverse order.
  • the step (a) may include: sensible cooling the external air for use in evaporative cooling with a primary sensible heat exchanger installed at an outside air inlet; Evaporating and cooling the cooling fluid by passing the sensible-cooled air through a third evaporative cooling unit; Lowering the relative humidity by raising the saturated air past the third evaporative cooling unit to the second sensible heat exchanger; Passing the secondary sensible heat exchanger through the secondary evaporative cooling unit to increase the temperature and lower the relative humidity to evaporate and cool the cooling fluid; Lowering the relative humidity by raising the temperature of the saturated air past the secondary evaporative cooling unit to a third sensible heat exchanger; Evaporating and cooling the cooling fluid through the primary evaporative cooling unit through the third sensible heat exchanger and passing the air having a higher temperature and lowering relative humidity; And cooling the cooling fluid passing through the fourth sensible heat exchange part by passing the air passing through the first evaporative cooling part through the fourth sensible heat exchange part.
  • step (b) the step of passing the cooling fluid after cooling the cooling device to the first sensible heat exchange unit sensible heat cooling the sucked outside air; Lowering the temperature by passing the cooling fluid of which the temperature is increased while passing through the primary sensible heat exchanger through a fourth sensible heat exchanger; Further lowering the temperature by passing the cooling fluid passing through the fourth sensible heat exchanger through a third sensible heat exchanger; Further lowering the temperature by passing the cooling fluid having passed through the third sensible heat exchanger through the second sensible heat exchanger; Spraying the cooling fluid having passed through the second sensible heat exchanger to the primary evaporative cooling unit using an injector to evaporate and cool the cooling fluid; Further lowering the temperature of the cooling fluid by passing the cooling fluid past the first evaporative cooling part through the second evaporative cooling part; And lowering the temperature of the cooling fluid by passing the cooling fluid past the secondary evaporative cooling part through the third evaporative cooling part.
  • the sensible heat cooling of the outside air for use in the evaporative cooling with the primary sensible heat exchanger installed in the outside air inlet may be performed after the step of dehumidifying the air flowing into the outside air inlet.
  • cooling fluid passing through the third evaporator may be collected in a reservoir, and further comprising the step of cooling again by the evaporator of the refrigerant compression type cooling device installed in the reservoir.
  • a combination of a plurality of sensible heat exchangers and an evaporative cooling unit is used for Reduces the wet bulb temperature, lowers the cooling temperature of the cooling fluid passing through the evaporative cooling unit, and simultaneously increases the temperature of the low temperature saturated air passing through the evaporative cooling unit to reduce the relative humidity and then use it to evaporate the cooling fluid again. Minimize the temperature and at the same time have the effect of cooling the cooling fluid to lower temperatures.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a conventional evaporative cooling apparatus of a cooling fluid
  • Figure 2 is a schematic diagram showing another example of the conventional evaporative cooling apparatus of the cooling fluid
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the flow path of air in the evaporative cooling apparatus of the cooling fluid according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a schematic diagram showing the flow path of the cooling fluid in the evaporative cooling apparatus of the cooling fluid according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic view showing an evaporative cooling apparatus of a cooling fluid according to another embodiment of the present invention.
  • exhaust port 200 dehumidification rotor
  • dehumidification passage 206 regeneration passage
  • auxiliary cooling device 220 heater
  • exhaust port 300 refrigerant compression cooling device
  • Inflator 340 Evaporator
  • the cooling fluid evaporative cooling apparatus is divided into an air flow path and a cooling fluid flow path.
  • the air passage includes an outside air inlet 120 for sucking outside air into an air flow passage, a fan 110 for generating air flow, a primary sensible heat exchanger 10 for sensible cooling of outside air, Tertiary evaporative cooling unit 70, secondary sensible heat exchanger 20, secondary evaporative cooling unit 60, tertiary sensible heat exchanger 30, primary evaporative cooling unit 50 and fourth sensible heat exchanger It is configured to be discharged through the exhaust port 130 after passing through 40 in sequence.
  • the fourth sensible heat exchanger 40, 3 While passing through the secondary sensible heat exchange unit 30 and the secondary sensible heat exchange unit 20 is cooled again.
  • the sensible-cooled cooling fluid is sprayed to the primary evaporative cooling unit 50 by the injector 80, and the cooling fluid evaporated and cooled by the air passing through the primary evaporative cooling unit 50 is the secondary evaporative cooling unit.
  • the cooling fluid collected in the reservoir 90 is circulated to the device to be cooled by the cooling water circulation pump 100. Done.
  • the cooling fluid flow path includes the primary sensible heat exchanger 10, the fourth sensible heat exchanger 40, the third sensible heat exchanger 30, the secondary sensible heat exchanger 20, and the injection device 80.
  • the primary evaporative cooling unit 50, the secondary evaporative cooling unit 60, the tertiary evaporative cooling unit 70, the reservoir 90, the cooling water circulation pump 100 and the to-be-cooled device are configured in order.
  • the evaporative cooling apparatus of the cooling fluid comprises a dehumidification passage 205 capable of dehumidifying the outside air in an air inflow passage connecting the outside air inlets 120a and 120, and is parallel to the dehumidification passage 205. It constitutes a regeneration passage 206 for regeneration of the dehumidification rotor 200, the dehumidification rotor 200 is rotatably installed between the dehumidification passage 205 and the regeneration passage 206.
  • the dehumidification rotor 200 absorbs moisture of air introduced through the outside air intake port 120a in the dehumidification passage 205 in the process of rotating, and continues to absorb moisture as described above by being dried by outside air in the regeneration passage 206.
  • the dehumidifying material such as silica gel or zeolite, is embedded, and the dehumidifying material is composed of a predetermined pattern (for example, a honeycomb pattern), and the radius of the dehumidifying rotor 200 is approximately a dehumidifying passage 205.
  • the air flowing along the dehumidification passage 205 and the regeneration passage 206 is configured to pass through the dehumidification rotor 200.
  • the air introduced into the regeneration air inlet 240 of one end of the regeneration passage 206 is sucked by the regeneration fan 230 and passes through the condenser 320 which is a preheating means and the heater 220 which is the heating means. After being changed to a high temperature state, the moisture adsorbed to the dehumidification rotor 200 is evaporated while passing through the regeneration passage 206 to regenerate the dehumidification rotor 200 and be discharged through the exhaust port 250.
  • the high-temperature, low-humidity air supply which is introduced into the dehumidification passage 205 and passes through the dehumidification rotor 200 passes through the primary sensible heat exchanger 10 by the fan 110 to cool and circulate the device to be cooled.
  • the sensible heat-cooled without increasing the humidity by the cooled cooling fluid the sensible-cooled air is supplied to the third evaporative cooling unit (70). That is, the air supplied to the tertiary evaporative cooling unit 70 is supplied in a state where the temperature is significantly lowered.
  • the dehumidification passage 205 may be further provided with an auxiliary cooling device 210 for cooling the outside air.
  • the cooling fluid is sensible cooling while passing through the fourth sensible heat exchanger 40, the third sensible heat exchanger 30, the second sensible heat exchanger 20, the first evaporative cooling unit 50, the second evaporative cooling.
  • the evaporative cooling is performed while passing through the unit 60 and is introduced into the third evaporative cooling unit 70 while the temperature of the cooling fluid is sufficiently low.
  • the cooling fluid is used not only for cooling water of the cooling device but also for dehumidification. If the humidity of the inlet air is sufficiently lowered using the rotor 200, it may be used as cooling cold water.
  • the air passing through the third evaporative cooling unit 70 is very low but saturated and can no longer be used for evaporative cooling, so that the secondary sensible heat exchanger 20 is used as secondary evaporative cooling air. Relative humidity is lowered by increasing the temperature of the air by passing it.
  • the cooling fluid increases the temperature of the air passing through the secondary sensible heat exchanger 20 while passing through the secondary sensible heat exchanger 20, and the cooling fluid is further cooled to move to the injector 80.
  • the air whose temperature has passed through the secondary sensible heat exchange unit 20 is introduced into the secondary evaporative cooling unit 60.
  • the cooling fluid flowing through the secondary evaporative cooling unit 60 is evaporated and cooled again, and is then saturated to move to the third sensible heat exchanger 30.
  • the cooling fluid passing through the primary evaporative cooling unit 50 is further evaporated and cooled while passing through the secondary evaporative cooling unit 60 and then moved to the third evaporative cooling unit 70.
  • Saturated air moved to the third sensible heat exchanger 30 is increased in temperature by heat exchange with the cooling fluid passing through the third sensible heat exchanger 30, the relative humidity is lowered.
  • the cooling fluid increases the temperature of the air while passing through the third sensible heat exchanger 30 and is further cooled, and then moves to the secondary sensible heat exchanger 20.
  • Air whose temperature has passed through the third sensible heat exchanger 30 is introduced into the primary evaporative cooling unit 50. As the air passes through the primary evaporative cooling unit 50, the cooling fluid flowing through the primary evaporative cooling unit 50 is evaporated and cooled again to be saturated and moved to the fourth sensible heat exchanger 40.
  • the cooling fluid is evaporated and cooled while passing through the first evaporative cooling unit 50 and then moved to the second evaporative cooling unit 60 for additional evaporative cooling.
  • the air passing through the primary evaporative cooling unit 50 is saturated and the humidity can no longer be used for evaporative cooling, but since the temperature is sufficiently low compared to the outside air, the air passes through the fourth sensible heat exchanger 40 without being discarded.
  • the cooling fluid passing through the fourth sensible heat exchanger 40 is cooled and then exhausted to the outside.
  • the cooled fluid is cooled and returned to the fourth sensible heat exchange part 40 after the sensible heat is cooled and the temperature is further increased while passing through the primary sensible heat exchange part 10. Done.
  • the cooling fluid moved to the fourth sensible heat exchange unit 40 is cooled by air passing through the primary evaporative cooling unit 50, and then passes through the third sensible heat exchange unit 30, and then the second evaporative cooling unit ( It is further cooled by the air passing through 60, and then further cooled by the air passing through the tertiary evaporative cooling unit 70 while passing through the secondary sensible heat exchange unit 20.
  • the cooling fluid sensibly cooled while passing through the fourth sensible heat exchanger part 40, the third sensible heat exchanger part 30, and the second sensible heat exchanger part 20 is first evaporated by the injection device 80. Sprayed by the air passing through the primary evaporative cooling unit (50) and passed through the secondary evaporative cooling unit (60) and the third evaporative cooling unit (70). After being evaporated and cooled by air, it is stored in the reservoir 90.
  • the reservoir 90 is provided with a water supply line 91 for replenishing the evaporated water evaporated from the evaporative cooling unit 50, 60, 70, and a drainage line 92 for draining water when not in use or when an abnormality occurs.
  • the compressor 310, the condenser 320, the expander 330 and the evaporator 340 is provided with a refrigerant compression cooling device 300 is additionally installed, the condenser 320 is It is installed on the inlet side of the regeneration passage 206 can be used to preheat the regeneration air for regenerating the dehumidification rotor 200, the evaporator 340 is installed in the reservoir 90 to the cooling fluid in the reservoir 90 Can be used for further cooling.
  • a part of the low-temperature air passing through the evaporative cooling unit (50, 60, 70) may be used for indoor cooling.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 냉각유체의 냉각효율을 극대화시킬 수 있는 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명은, 냉각유체와 공기 간에 현열 열교환이 이루어지는 복수의 현열 열교환부; 및 상기 냉각유체의 증발 잠열을 이용하여 상기 냉각유체와 통과하는 공기의 온도를 떨어뜨리는 복수의 증발 냉각부;를 포함하되, 상기 공기는 상기 복수의 현열 열교환부와 상기 복수의 증발 냉각부를 교번으로 순차 경유하고, 상기 냉각유체는 상기 공기가 경유하는 상기 복수의 현열 열교환부를 역순으로 경유한 후, 상기 공기가 경유하는 상기 증발 냉각부를 역순으로 경유하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법
본 발명은 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉매를 사용하는 기존의 냉동기 없이 물의 증발 잠열을 이용하여 주위공기의 습구온도보다 저온의 물을 얻기 위한 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법에 관한 것이다.
공기조화설비 및 냉동·냉장장치 등에서 냉동기나 산업용 열교환기기는 제거되어야 하는 폐열을 수반하며, 이 폐열을 제거하기 위해서는 냉각매체를 이용하여 폐열을 대기로 방출하여야 한다. 이러한 냉각매체의 공급을 위한 장치로서 물의 증발 잠열을 이용하여 물을 냉각시키는 냉각탑이 알려져 있다.
냉각탑의 냉각방식은, 피냉각유체보다 온도가 낮은 대기상의 공기를 강제 대류시켜 현열냉각을 하는 공랭식 냉각과, 냉각수와 공기의 접촉에 의한 증발 잠열을 이용하여 냉각하는 증발식 냉각으로 구분되며, 현재 냉각탑은 어떤 다른 냉각장치보다 경제적이고 냉각효과가 크기 때문에 널리 사용되고 있다.
통상의 냉각탑은 냉각수와 공기의 유동형태에 따라 대향류형(counterflow type) 냉각탑, 직교류형(cross flow type) 냉각탑, 대향류 직교류 겸용형 냉각탑으로 구분된다.
도 1은 종래 냉각유체의 증발 냉각장치의 일례를 나타낸 개략도로서, 대한민국 공개특허공보 제2003-0032240호에 개시된 냉각탑(1)을 나타낸 것이다.
냉각탑(1)은 본체(2)의 상부에 통풍팬(5)이 설치되고, 중간부에는 증발 냉각부(3)가 설치되며, 증발 냉각부(3)의 상측에는 냉각유체를 분무시키기 위한 스프링쿨러(4)가 설치된다. 또한 본체(2)의 하부에는 집수조(7)가 설치되고, 집수조(7)에는 소모되는 냉각유체를 보충하기 위한 보충수관(8)이 설치된다.
이와 같이 구성된 냉각탑(1)은 외부공기를 증발 냉각부(3)로 통과시키면서 스프링쿨러(4)로 냉각유체를 분사하게 되면 냉각유체가 증발 냉각부(3)를 통과하면서 증발되어 냉각되는 구조로 되어 있다. 상기의 과정으로 증발 냉각된 냉각유체는 피냉각장치로 보내져 피냉각장치를 냉각시킨 후 다시 순환하는 과정을 반복적으로 수행하게 된다.
그러나 상기 냉각탑(1)은 흡인된 외부공기가 증발 냉각부(3)를 통과하면서 스프링쿨러(4)를 통하여 분사되는 냉각유체와의 접촉으로 냉각유체의 증발을 유도하여 증발 냉각시키도록 구성되어 있기 때문에 냉각유체의 냉각효과는 흡입공기의 습구온도(Twbi)로 제한될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 상기 본체(2)의 흡입공(6)에 예냉기(9)를 설치하여 흡입되는 외부공기를 1차적으로 냉각시킨 후 그 냉각된 외부공기를 증발 냉각부(3)로 통과시켜 냉각유체를 증발 냉각시키도록 구성되어 있다. 그러나 이러한 구성에 의할 경우, 보충수를 이용하여 흡입공기를 예냉시키므로 보충수의 온도와 냉각유체의 온도 간에 차이가 없거나, 증발량이 냉각유체 전체 순환량에 비해 적을 경우에는 냉각유체의 냉각이 효과적으로 이루어질 수 없는 문제점이 있다.
도 2는 종래 냉각유체의 증발 냉각장치의 다른 예를 나타낸 개략도로서, 대한민국 공개특허공보 제2005-0120275호에 개시된 냉각탑(1a)을 나타낸 것이다.
냉각탑(1a)의 흡입구(2a)에 현열 냉각부(3a)를 설치하고 냉각된 물의 일부를 현열 냉각부(3a)로 통과시켜 흡입되는 외부공기를 1차적으로 냉각시킨 다음에 증발 냉각부(4a)로 통과시켜 냉각유체의 증발 잠열을 이용하여 냉각유체의 온도를 외부에서 흡입되는 공기의 습구온도 이하로 냉각시키도록 구성되어 있다.
그러나 상기와 같은 냉각탑(1a)의 구성에 의하면, 현열 냉각부(3a)를 통과한 공기의 절대습도는 일정하더라도 냉각된 공기의 상대습도는 오히려 높아지게 되어 증발 냉각부(4a)에서 증발이 충분하게 일어나지 못하는 경우가 발생한다. 또한, 증발 냉각부(4a) 통과 후의 공기는 습도는 포화되었으나 저온의 상태로 버려지게 되므로 그만큼 효율이 저하되고 에너지의 낭비가 될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술에 의한 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 기술적 과제는 냉각탑과 같은 냉각유체 냉각장치에 있어서 현열 열교환부와 증발 냉각부를 적절히 조합하여 증발 냉각부로 유입되는 공기의 습구온도를 떨어뜨려 냉각유체의 냉각온도를 낮춤과 동시에 증발 냉각부를 통과한 저온의 포화공기의 온도만 올려 상대습도를 떨어뜨린 후 다시 냉각유체를 증발 냉각시키는 방법을 반복 수행함으로써 냉각유체의 냉각효율을 극대화시킬 수 있는 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 냉각유체의 증발냉각 장치는, 냉각유체와 공기 간에 현열 열교환이 이루어지는 복수의 현열 열교환부; 및 상기 냉각유체의 증발 잠열을 이용하여 상기 냉각유체와 통과하는 공기의 온도를 떨어뜨리는 복수의 증발 냉각부;를 포함하되, 상기 공기는 상기 복수의 현열 열교환부와 상기 복수의 증발 냉각부를 교번으로 순차 경유하고, 상기 냉각유체는 상기 공기가 경유하는 상기 복수의 현열 열교환부를 역순으로 경유한 후, 상기 공기가 경유하는 상기 증발 냉각부를 역순으로 경유하는 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 증발 냉각부는 상하로 배치된 1차 증발 냉각부, 2차 증발 냉각부 및 3차 증발 냉각부로 이루어지고, 상기 현열 열교환부는 상기 3차 증발 냉각부의 공기 입구측에 배치된 제1 현열 열교환부, 상기 3차 증발 냉각부의 공기 출구측과 상기 2차 증발 냉각부의 공기 입구측 사이에 배치된 제2 현열 열교환부, 상기 2차 증발 냉각부의 공기 출구측과 상기 1차 증발 냉각부의 공기 입구측 사이에 배치된 3차 현열 열교환부, 및 상기 1차 증발 냉각부의 공기 출구측에 배치된 4차 현열 열교환부로 이루어진 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 공기는 상기 1차 현열 열교환부, 3차 증발 냉각부, 2차 현열 열교환부, 2차 증발 냉각부, 3차 현열 열교환부, 1차 증발 냉각부 및 4차 현열 열교환부를 순차로 경유하고, 상기 냉각유체는 상기 1차 현열 열교환부, 4차 현열 열교환부, 3차 현열 열교환부, 2차 현열 열교환부를 거친후, 분사장치에 의해 상기 1차 증발 냉각부 내로 뿌려져 상기 2차 증발 냉각부와 3차 증발 냉각부를 순차로 통과하는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 3차 증발 냉각부를 통과한 냉각유체는 저수조에 집수된 후, 순환펌프에 의해 압송되어 피냉각장치를 냉각시킨 후에 상기 1차 현열 열교환부로 환수되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 1차 현열 열교환부의 공기 유입측에는 외기 흡입구와 연통되는 제습통로가 구비되고, 상기 제습통로에는 상기 외기 흡입구를 통해 급기되는 외부 공기 중에 포함된 습기를 제거하기 위한 제습로터가 구비된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 제습통로와 나란하게 상기 제습로터의 재생을 위한 재생통로가 구비되고, 상기 제습로터는 상기 제습통로와 재생통로에 걸쳐 배치된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 재생통로에는 상기 제습로터의 재생을 위해 공급되는 공기를 가열시켜 공급하는 가열수단과 재생팬이 구비된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 재생통로에는 냉매 압축식 냉각장치의 응축기가 구비되고, 상기 저수조에는 상기 냉매 압축식 냉각장치의 증발기가 구비된 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 1차 현열 열교환부의 입구측에는 상기 3차 증발 냉각부를 통과하는 냉각유체의 온도를 더욱 낮추기 위한 보조 냉각장치가 추가로 구비된 것으로 구성될 수 있다.
본 발명의 냉각유체의 증발냉각 방법은, (a) 공기를 복수의 현열 열교환부와 복수의 증발 냉각부를 교번으로 순차 경유시키는 단계; (b) 냉각유체를 상기 공기가 경유하는 상기 복수의 현열 열교환부를 역순으로 경유시킨 후, 상기 공기가 경유하는 상기 증발 냉각부를 역순으로 순차 경유시키는 단계;를 포함한다.
이 경우 상기 (a) 단계는, 증발 냉각에 사용하기 위한 외부 공기를 외기 흡입구에 설치된 1차 현열 열교환부로 현열 냉각시키는 단계; 상기 현열 냉각된 공기를 3차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계; 상기 3차 증발 냉각부를 지나서 포화된 공기를 2차 현열 열교환부로 상승시켜 상대습도를 낮추는 단계; 상기 2차 현열 열교환부를 지나 온도는 상승하고 상대습도가 낮아진 공기를 2차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계; 상기 2차 증발 냉각부를 지나서 포화된 공기를 3차 현열 열교환부로 온도를 상승시켜 상대습도를 낮추는 단계; 상기 3차 현열 열교환부를 지나 온도는 상승하고 상대습도가 낮아진 공기를 1차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계; 및 상기 1차 증발 냉각부를 지난 공기를 4차 현열 열교환부를 통과시켜 상기 4차 현열 열교환부를 지나는 냉각유체를 냉각시키는 단계;를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 (b) 단계는, 피냉각장치를 냉각시킨 후의 냉각유체를 1차 현열 열교환부로 통과시켜 흡입된 외부 공기를 현열 냉각시키는 단계; 상기 1차 현열 열교환부를 통과하면서 온도가 상승된 냉각유체를 4차 현열 열교환부를 통과시켜 온도를 낮추는 단계; 상기 4차 현열 열교환부를 통과시킨 냉각유체를 3차 현열 열교환부를 통과시켜 온도를 더욱 낮추는 단계; 상기 3차 현열 열교환부를 통과시킨 냉각유체를 2차 현열 열교환부를 통과시켜 온도를 더욱 낮추는 단계; 상기 2차 현열 열교환부를 통과시킨 냉각유체를 분사장치를 이용하여 1차 증발 냉각부에 뿌려 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계; 상기 1차 증발 냉각부를 지난 냉각유체를 2차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체의 온도를 더욱 낮추는 단계; 및 상기 2차 증발 냉각부를 지난 냉각유체를 3차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체의 온도를 더욱 낮추는 단계;를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 증발 냉각에 사용하기 위한 외부 공기를 외기 흡입구에 설치된 1차 현열 열교환부로 현열 냉각시키는 단계는, 상기 외기 흡입구로 유입되는 공기를 제습처리하는 단계를 거친 후에 실시되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 상기 3차 증발부를 통과한 냉각유체는 저수조에 집수되고, 상기 저수조 내부에 설치된 냉매 압축식 냉각장치의 증발기에 의해 재차 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법에 의하면, 물의 증발 잠열을 이용하여 물을 냉각시키는 종래의 냉각탑과 비교하여 다수의 현열 열교환부와 증발 냉각부를 적절히 조합하여 증발 냉각부로 유입되는 공기의 습구온도를 떨어뜨려 증발 냉각부를 통과하는 냉각유체의 냉각온도를 낮춤과 동시에 증발 냉각부를 통과한 저온의 포화공기의 온도만 상승시켜 상대습도를 떨어뜨린 후 다시 냉각유체를 증발시키는데 사용함으로써 에너지의 낭비를 최소화하고 동시에 냉각유체를 더욱 낮은 온도로 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 냉각유체의 증발 냉각장치의 일례를 나타낸 개략도,
도 2는 종래 냉각유체의 증발 냉각장치의 다른 예를 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 냉각유체의 증발 냉각장치에서 공기의 흐름경로를 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 냉각유체의 증발 냉각장치에서 냉각유체의 흐름경로를 나타낸 개략도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각유체의 증발 냉각장치를 나타낸 개략도이다.
** 부호의 설명 **
10 : 1차 현열 열교환부 20 : 2차 현열 열교환부
30 : 3차 현열 열교환부 40 : 4차 현열 열교환부
50 : 1차 증발 냉각부 60 : 2차 증발 냉각부
70 : 3차 증발 냉각부 80 : 분사장치
90 : 저수조 100 : 냉각수 순환펌프
110 : 팬 120,120a : 외기 흡입구
130 : 배기구 200 : 제습로터
205 : 제습통로 206 : 재생통로
210 : 보조 냉각장치 220 : 히터
230 : 재생팬 240 : 재생외기 흡입구
250 : 배기구 300 : 냉매 압축식 냉각장치
310 : 압축기 320 : 응축기
330 : 팽창기 340 : 증발기
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각유체 증발 냉각장치는 공기 유로와 냉각유체 유로로 구분되어 진다.
도 3을 참조하면, 공기 유로는 공기 유동 통로에 외부공기를 흡입하는 외기 흡입구(120), 공기의 유동을 발생시키는 팬(110), 외부 공기를 현열 냉각시키는 1차 현열 열교환부(10), 3차 증발 냉각부(70), 2차 현열 열교환부(20), 2차 증발 냉각부(60), 3차 현열 열교환부(30), 1차 증발 냉각부(50) 및 4차 현열 열교환부(40)를 순차로 경유한 후 배기구(130)를 통해 배출되는 것으로 구성된다.
도 4를 참조하면, 피냉각장치를 냉각시키고 순환된 냉각유체는 외부공기를 현열 냉각시키는 1차 현열 열교환부(10)를 지나면서 온도가 더욱 상승된 후 4차 현열 열교환부(40), 3차 현열 열교환부(30), 2차 현열 열교환부(20)를 지나면서 다시 냉각되게 된다. 현열 냉각된 냉각유체는 분사장치(80)에 의해 1차 증발 냉각부(50)로 뿌려지게 되고, 1차 증발 냉각부(50)를 지나는 공기에 의해 증발 냉각된 냉각유체는 2차 증발 냉각부(60)와 3차 증발 냉각부(70)를 순차 통과하면서 더욱 냉각된 후 저수조(90)에 저장되며, 저수조(90)에 모인 냉각유체는 냉각수 순환펌프(100)에 의해 피냉각장치로 순환하게 된다.
냉각유체 유로는 상기와 같이 1차 현열 열교환부(10), 4차 현열 열교환부(40), 3차 현열 열교환부(30), 2차 현열 열교환부(20), 분사장치(80), 1차 증발 냉각부(50), 2차 증발 냉각부(60), 3차 증발 냉각부(70), 저수조(90), 냉각수 순환펌프(100) 및 피냉각장치를 순차로 경유하도록 구성된다.
이하, 상기 구성을 모두 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각유체의 증발 냉각장치를 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 따른 냉각유체의 증발 냉각장치는, 외기 흡입구(120a,120)를 연결하는 공기 유입 유로에는 외부공기를 제습할 수 있는 제습통로(205)를 구성하고, 제습통로(205)와 나란하게 제습로터(200)의 재생을 위한 재생통로(206)를 구성하며, 상기 제습통로(205)와 재생통로(206) 사이에는 제습로터(200)가 회전 가능하게 설치한다.
제습로터(200)는 회전하는 과정에서 제습통로(205)에서는 외기 흡입구(120a)를 통해 인입된 공기의 습기를 흡습하고, 재생통로(206)에서는 외기에 의해 건조됨으로써 계속하여 위와 같이 습기를 흡습하는 것으로, 실리카겔(silicagel)이나 제올라이트(zeolite) 등의 제습재가 내장되어 있으며, 상기 제습재는 소정 패턴(예: 벌집 패턴 등)으로 구성되어 있고, 제습로터(200)의 반지름이 대략 제습통로(205) 및 재생통로(206)의 폭에 대응하는 길이로 이루어져 있어서 제습통로(205) 및 재생통로(206)를 따라 유동하는 공기가 당해 제습로터(200)를 통과하도록 구성되어 있다.
따라서, 회전중인 제습로터(200)의 일부분이 제습통로(205) 부분에 위치하는 경우에는 당해 부분에서 공기의 습기를 흡습하고, 계속 회전하여 습기를 흡습한 상기 제습로터(200)의 부분이 재생통로(206) 측으로 이동되면 외기에 의해 다시 건조되며, 회전을 통하여 이러한 흡습 및 재생과정을 반복한다.
즉, 상기 재생통로(206) 일단의 재생 외기 흡입구(240)로 유입된 공기는, 재생팬(230)에 의해 흡입되어, 예열수단인 응축기(320)와 가열수단인 히터(220)를 지나면서 고온 상태로 변화된 후 재생통로(206)를 통과하면서 제습로터(200)에 흡착된 습기를 증발시켜 제습로터(200)를 재생하고 배기구(250)를 통해 배출되도록 구성되어 있다.
상기 제습통로(205)로 유입되어 제습로터(200)를 지나면서 제습된 고온 저습 상태의 급기공기는 팬(110)에 의해 1차 현열 열교환부(10)를 통과하면서 피냉각장치를 냉각시키고 순환된 냉각유체에 의해 습도 증가 없이 현열 냉각되고, 현열 냉각된 공기는 3차 증발 냉각부(70)로 공급된다. 즉, 3차 증발 냉각부(70)로 공급되는 공기는 온도가 현저히 낮아진 상태로 공급되는 것이다.
이 경우 상기 제습통로(205)에는 외기 공기를 냉각시키는 보조 냉각장치(210)가 추가로 구비될 수 있다.
또한 냉각유체는 4차 현열 열교환부(40), 3차 현열 열교환부(30), 2차 현열 열교환부(20)를 지나면서 현열 냉각된 후 1차 증발 냉각부(50), 2차 증발 냉각부(60)를 지나면서 증발 냉각되어 냉각유체의 온도가 충분히 낮아져 있는 상태에서 3차 증발 냉각부(70)로 유입된다. 이 경우 냉각유체는 3차 증발 냉각부(70)를 통과하면서 다시 증발되어 이론적으로는 입구 공기의 이슬점 온도까지 냉각유체의 온도를 낮출 수가 있으므로, 이 냉각유체는 피냉각장치의 냉각수용 뿐만 아니라 제습로터(200)를 사용하여 입구 공기의 습도를 충분히 낮추어 준다면 냉방용 냉수로도 사용할 수 있다.
상기 3차 증발 냉각부(70)를 통과한 공기는 온도는 매우 낮으나 포화되어 더 이상 증발 냉각용으로는 사용할 수가 없으므로, 2차 증발 냉각용 공기로 사용하기 위해서 2차 현열 열교환부(20)를 통과시켜 공기의 온도를 상승시킴으로써 상대습도를 떨어뜨린다.
또한 냉각유체는 상기 2차 현열 열교환부(20)를 지나면서 2차 현열 열교환부(20)를 통과하는 공기의 온도를 상승시키고, 냉각유체는 더욱 냉각되어 분사장치(80)로 이동하게 된다.
상기 2차 현열 열교환부(20)를 통과한 온도가 상승된 공기는 2차 증발 냉각부(60)로 유입된다. 공기는 2차 증발 냉각부(60)를 통과하면서 2차 증발 냉각부(60)를 흐르는 냉각유체를 증발 냉각시키고 다시 포화상태가 되어 3차 현열 열교환부(30)로 이동하게 된다.
또한 상기 1차 증발 냉각부(50)를 통과한 냉각유체는 상기 2차 증발 냉각부(60)를 통과하면서 더욱 증발 냉각된 후 3차 증발 냉각부(70)로 이동하게 된다.
3차 현열 열교환부(30)로 이동한 포화상태의 공기는 3차 현열 열교환부(30)를 통과하는 냉각유체와의 열교환에 의해 온도가 상승되면서 상대습도는 낮아지게 된다.
또한 냉각유체는 상기 3차 현열 열교환부(30)를 지나면서 공기의 온도를 상승시키고 더욱 냉각된 후 2차 현열 열교환부(20)로 이동하게 된다.
상기 3차 현열 열교환부(30)를 통과한 온도가 상승된 공기는 1차 증발 냉각부(50)로 유입된다. 공기는 1차 증발 냉각부(50)를 통과하면서 상기 1차 증발 냉각부(50)를 흐르는 냉각유체를 증발 냉각시키고 다시 포화상태가 되어 4차 현열 열교환부(40)로 이동하게 된다.
또한 냉각유체는 상기 1차 증발 냉각부(50)를 통과하면서 증발 냉각된 후 추가 증발 냉각을 위해 2차 증발 냉각부(60)로 이동하게 된다.
상기 1차 증발 냉각부(50)를 지난 공기는 습도가 포화되어 더 이상 증발 냉각용으로는 사용할 수가 없으나 온도는 외기에 비해 충분히 낮은 상태이므로 바로 버리지 않고 4차 현열 열교환부(40)를 통과시켜 상기 4차 현열 열교환부(40)를 지나는 냉각유체를 냉각시킨 후 외부로 배기하게 된다.
이를 냉각유체의 흐름 순서에 따라 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 피냉각장치를 냉각시키고 환수된 냉각유체는 1차 현열 열교환부(10)를 지나면서 외부공기를 현열 냉각시키고 온도가 더욱 상승된 후 4차 현열 열교환부(40)로 이동하게 된다.
상기 4차 현열 열교환부(40)로 이동한 냉각유체는 1차 증발 냉각부(50)를 지난 공기에 의해 냉각되고, 그 후 3차 현열 열교환부(30)를 통과하면서 2차 증발 냉각부(60)를 지난 공기에 의해 더욱 냉각되며, 그 후 2차 현열 열교환부(20)를 통과하면서 3차 증발 냉각부(70)를 지난 공기에 의해 더욱 냉각된다.
상기 4차 현열 열교환부(40), 3차 현열 열교환부(30) 및 2차 현열 열교환부(20)를 통과하면서 현열 냉각된 냉각유체는 분사장치(80)에 의해 1차 증발 냉각부(50)로 뿌려지며, 이때 1차 증발 냉각부(50)를 지나는 공기에 의해 증발 냉각되어 차가워진 냉각유체는 2차 증발 냉각부(60)와 3차 증발 냉각부(70)를 통과하면서 이를 통과하는 공기에 의해 증발 냉각된 후 저수조(90)에 저장된다.
저수조(90)에는 상기 증발 냉각부(50,60,70)에서 증발된 증발수를 보충하기 위한 급수라인(91)과 미사용시 혹은 이상 발생시 물을 배수하기 위한 배수라인(92)이 설치된다.
또한 도 5에 도시된 바와 같이, 압축기(310), 응축기(320), 팽창기(330) 및 증발기(340)로 구성된 냉매 압축식 냉각장치(300)를 추가로 설치하되, 상기 응축기(320)는 재생통로(206)의 유입구 측에 설치하여 제습로터(200)를 재생시키는 재생공기를 예열하는데 사용할 수 있고, 상기 증발기(340)는 저수조(90) 내부에 설치하여 저수조(90) 내부의 냉각유체를 더욱 냉각시키는데 사용할 수 있다.
또한 상기 증발 냉각부(50,60,70)를 통과한 저온 상태의 공기의 일부를 분기하여 실내 냉방용으로 사용할 수도 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

Claims (14)

  1. 냉각유체와 공기 간에 현열 열교환이 이루어지는 복수의 현열 열교환부; 및
    상기 냉각유체의 증발 잠열을 이용하여 상기 냉각유체와 통과하는 공기의 온도를 떨어뜨리는 복수의 증발 냉각부;를 포함하되,
    상기 공기는 상기 복수의 현열 열교환부와 상기 복수의 증발 냉각부를 교번으로 순차 경유하고;
    상기 냉각유체는 상기 공기가 경유하는 상기 복수의 현열 열교환부를 역순으로 경유한 후, 상기 공기가 경유하는 상기 증발 냉각부를 역순으로 경유하는 것;
    을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증발 냉각부는 상하로 배치된 1차 증발 냉각부, 2차 증발 냉각부 및 3차 증발 냉각부로 이루어지고;
    상기 현열 열교환부는 상기 3차 증발 냉각부의 공기 입구측에 배치된 제1 현열 열교환부, 상기 3차 증발 냉각부의 공기 출구측과 상기 2차 증발 냉각부의 공기 입구측 사이에 배치된 제2 현열 열교환부, 상기 2차 증발 냉각부의 공기 출구측과 상기 1차 증발 냉각부의 공기 입구측 사이에 배치된 3차 현열 열교환부, 및 상기 1차 증발 냉각부의 공기 출구측에 배치된 4차 현열 열교환부로 이루어진 것;
    을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기는 상기 1차 현열 열교환부, 3차 증발 냉각부, 2차 현열 열교환부, 2차 증발 냉각부, 3차 현열 열교환부, 1차 증발 냉각부 및 4차 현열 열교환부를 순차로 경유하고;
    상기 냉각유체는 상기 1차 현열 열교환부, 4차 현열 열교환부, 3차 현열 열교환부, 2차 현열 열교환부를 거친후, 분사장치에 의해 상기 1차 증발 냉각부 내로 뿌려져 상기 2차 증발 냉각부와 3차 증발 냉각부를 순차로 통과하는 것;
    을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 3차 증발 냉각부를 통과한 냉각유체는 저수조에 집수된 후, 순환펌프에 의해 압송되어 피냉각장치를 냉각시킨 후에 상기 1차 현열 열교환부로 환수되는 것을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 1차 현열 열교환부의 공기 유입측에는 외기 흡입구와 연통되는 제습통로가 구비되고, 상기 제습통로에는 상기 외기 흡입구를 통해 급기되는 외부 공기 중에 포함된 습기를 제거하기 위한 제습로터가 구비된 것을 특징으로 냉각유체의 증발냉각 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제습통로와 나란하게 상기 제습로터의 재생을 위한 재생통로가 구비되고, 상기 제습로터는 상기 제습통로와 재생통로에 걸쳐 배치된 것을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 재생통로에는 상기 제습로터의 재생을 위해 공급되는 공기를 가열시켜 공급하는 가열수단과 재생팬이 구비된 것을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 재생통로에는 냉매 압축식 냉각장치의 응축기가 구비되고,
    상기 저수조에는 상기 냉매 압축식 냉각장치의 증발기가 구비된 것을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 1차 현열 열교환부의 입구측에는 상기 3차 증발 냉각부를 통과하는 냉각유체의 온도를 더욱 낮추기 위한 보조 냉각장치가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 장치.
  10. (a) 공기를 복수의 현열 열교환부와 복수의 증발 냉각부를 교번으로 순차 경유시키는 단계;
    (b) 냉각유체를 상기 공기가 경유하는 상기 복수의 현열 열교환부를 역순으로 경유시킨 후, 상기 공기가 경유하는 상기 증발 냉각부를 역순으로 순차 경유시키는 단계;를 포함하는 냉각유체의 증발냉각 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    증발 냉각에 사용하기 위한 외부 공기를 외기 흡입구에 설치된 1차 현열 열교환부로 현열 냉각시키는 단계;
    상기 현열 냉각된 공기를 3차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계;
    상기 3차 증발 냉각부를 지나서 포화된 공기를 2차 현열 열교환부로 상승시켜 상대습도를 낮추는 단계;
    상기 2차 현열 열교환부를 지나 온도는 상승하고 상대습도가 낮아진 공기를 2차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계;
    상기 2차 증발 냉각부를 지나서 포화된 공기를 3차 현열 열교환부로 온도를 상승시켜 상대습도를 낮추는 단계;
    상기 3차 현열 열교환부를 지나 온도는 상승하고 상대습도가 낮아진 공기를 1차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계; 및
    상기 1차 증발 냉각부를 지난 공기를 4차 현열 열교환부를 통과시켜 상기 4차 현열 열교환부를 지나는 냉각유체를 냉각시키는 단계;를 포함하는 냉각유체의 증발냉각 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    피냉각장치를 냉각시킨 후의 냉각유체를 1차 현열 열교환부로 통과시켜 흡입된 외부 공기를 현열 냉각시키는 단계;
    상기 1차 현열 열교환부를 통과하면서 온도가 상승된 냉각유체를 4차 현열 열교환부를 통과시켜 온도를 낮추는 단계;
    상기 4차 현열 열교환부를 통과시킨 냉각유체를 3차 현열 열교환부를 통과시켜 온도를 더욱 낮추는 단계;
    상기 3차 현열 열교환부를 통과시킨 냉각유체를 2차 현열 열교환부를 통과시켜 온도를 더욱 낮추는 단계;
    상기 2차 현열 열교환부를 통과시킨 냉각유체를 분사장치를 이용하여 1차 증발 냉각부에 뿌려 냉각유체를 증발 냉각시키는 단계;
    상기 1차 증발 냉각부를 지난 냉각유체를 2차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체의 온도를 더욱 낮추는 단계; 및
    상기 2차 증발 냉각부를 지난 냉각유체를 3차 증발 냉각부를 통과시켜 냉각유체의 온도를 더욱 낮추는 단계;를 포함하는 냉각유체의 증발냉각 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 증발 냉각에 사용하기 위한 외부 공기를 외기 흡입구에 설치된 1차 현열 열교환부로 현열 냉각시키는 단계는,
    상기 외기 흡입구로 유입되는 공기를 제습처리하는 단계를 거친 후에 실시되는 것을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 3차 증발부를 통과한 냉각유체는 저수조에 집수되고, 상기 저수조 내부에 설치된 냉매 압축식 냉각장치의 증발기에 의해 재차 냉각시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각유체의 증발냉각 방법.
PCT/KR2012/002891 2011-04-27 2012-04-17 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법 WO2012148111A2 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201280020732.6A CN103502760B (zh) 2011-04-27 2012-04-17 冷却流体的蒸发冷却装置及方法
EP12777495.8A EP2703762A4 (en) 2011-04-27 2012-04-17 DEVICE AND METHOD FOR STEAM COOLING OF A COOLANT

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110039776A KR101250050B1 (ko) 2011-04-27 2011-04-27 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법
KR10-2011-0039776 2011-04-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012148111A2 true WO2012148111A2 (ko) 2012-11-01
WO2012148111A3 WO2012148111A3 (ko) 2013-01-10

Family

ID=47072861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/002891 WO2012148111A2 (ko) 2011-04-27 2012-04-17 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2703762A4 (ko)
KR (1) KR101250050B1 (ko)
CN (1) CN103502760B (ko)
WO (1) WO2012148111A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105509503A (zh) * 2016-01-20 2016-04-20 北京科清环保科技有限公司 一种基于转笼的多级冷却塔系统

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101512748B1 (ko) * 2014-02-06 2015-04-16 쿨앤쿨주식회사 제습기 연동형 냉각탑
CN105157447B (zh) * 2015-10-15 2018-10-12 酷仑冷却技术（上海）有限公司 闭式绝热空气冷却器
KR102592232B1 (ko) * 2016-07-15 2023-10-20 한화파워시스템 주식회사 유체기계용 공랭식 냉각장치
CN106907809B (zh) * 2017-02-28 2023-07-07 桂林电子科技大学 一种中空纤维膜液体除湿和蒸发冷却相结合的空调系统
CN107676899B (zh) * 2017-10-11 2020-12-15 成都歆雅春风科技有限公司 蒸发冷却设备及其进风处理方法
CN108762333B (zh) * 2018-03-30 2021-10-19 华南农业大学 一种智能控温果蔬冰水预冷装置
CN113508264A (zh) * 2019-01-31 2021-10-15 克莱奥吉尔公司 混合空气冷却系统和方法
KR102241684B1 (ko) 2020-12-10 2021-04-16 하민호 단일 유니트 쿨러와 예비용 냉동장치가 구비된 냉동시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030032240A (ko) 2001-10-17 2003-04-26 씨탑 주식회사 예냉기 부착형 냉각탑
KR20050120275A (ko) 2004-06-18 2005-12-22 (주) 위젠글로벌 냉각유체의 증발 냉각방법 및 그 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES474542A1 (es) * 1977-11-21 1979-03-16 Hudson Products Corp Equipo de refrigeracion
JPS5543327A (en) * 1978-09-20 1980-03-27 Hitachi Reiki Kk Cooling tower
US5435382A (en) * 1993-06-16 1995-07-25 Baltimore Aircoil Company, Inc. Combination direct and indirect closed circuit evaporative heat exchanger
JPH0755367A (ja) * 1993-08-10 1995-03-03 Ebara Shinwa:Kk 向流式冷却塔
US5944094A (en) * 1996-08-30 1999-08-31 The Marley Cooling Tower Company Dry-air-surface heat exchanger
JP3944974B2 (ja) * 1997-11-07 2007-07-18 石川島播磨重工業株式会社 冷水塔
US6497107B2 (en) * 2000-07-27 2002-12-24 Idalex Technologies, Inc. Method and apparatus of indirect-evaporation cooling
CN1325868C (zh) * 2002-12-16 2007-07-11 清华大学 一种卧式带预冷的逆流式冷却塔
US7510174B2 (en) * 2006-04-14 2009-03-31 Kammerzell Larry L Dew point cooling tower, adhesive bonded heat exchanger, and other heat transfer apparatus
US7891324B2 (en) * 2007-06-06 2011-02-22 Franklin David A Method and apparatus for heating a circulating fluid in an indirect heat exchanger
WO2009129517A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 Jarrell Wenger Evaporative cooling tower enhancement through cooling recovery
KR101091219B1 (ko) * 2009-04-28 2011-12-07 주식회사 포스코 냉각탑

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030032240A (ko) 2001-10-17 2003-04-26 씨탑 주식회사 예냉기 부착형 냉각탑
KR20050120275A (ko) 2004-06-18 2005-12-22 (주) 위젠글로벌 냉각유체의 증발 냉각방법 및 그 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2703762A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105509503A (zh) * 2016-01-20 2016-04-20 北京科清环保科技有限公司 一种基于转笼的多级冷却塔系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP2703762A2 (en) 2014-03-05
WO2012148111A3 (ko) 2013-01-10
CN103502760B (zh) 2016-02-17
KR101250050B1 (ko) 2013-04-02
CN103502760A (zh) 2014-01-08
EP2703762A4 (en) 2014-11-05
KR20120121777A (ko) 2012-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012148111A2 (ko) 냉각유체의 증발냉각 장치 및 방법
US9055696B2 (en) Systems for removing heat from enclosed spaces with high internal heat generation
US9021821B2 (en) Ventilation device for use in systems and methods for removing heat from enclosed spaces with high internal heat generation
US9032742B2 (en) Methods for removing heat from enclosed spaces with high internal heat generation
US20120167610A1 (en) Indirect air-side economizer for removing heat from enclosed spaces with high internal heat generation
CN1272584C (zh) 空调系统
CN101815906B (zh) 湿度调节装置及换气装置
CN101846367B (zh) 一种热泵驱动的内冷型溶液除湿新风机组
WO2012148110A2 (ko) 하이브리드 냉방 장치
US5040375A (en) Method and device for conditioning of a gas
BRPI0905906B1 (pt) Método e dispositivo para fornecer ar condicionado para um recinto
KR20120114012A (ko) 하이브리드 공기조화 시스템
WO2010053278A2 (ko) 폐열회수기를 구비한 입형 및 횡형 타입 일체형 열교환 유닛
CN100419340C (zh) 排风潜能回收液体除湿空调系统
WO2017043806A1 (ko) 증발냉각기 및 증발냉각기의 운용방법
WO2014058099A1 (ko) 물 증발식 냉풍기
WO2010050663A1 (ko) 하이브리드 히트펌프식 냉난방장치
JP3300565B2 (ja) 低露点空気供給システム
US10502437B2 (en) Dehumidifying and cooling apparatus
KR100947617B1 (ko) 공기 조화기
KR100764552B1 (ko) 히트파이프를 사용한 열회수식 에어와셔 외기공조기
WO2015111861A1 (ko) 제습기
JP2004190907A (ja) 多段式間接型熱交換装置を備えたデシカント空調装置
WO2014129713A1 (ko) 열교환 매체 감시 기능을 갖는 제습 냉방기
CN200949884Y (zh) 排风潜能回收液体除湿空调装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201280020732.6

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12777495

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2012777495

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012777495

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE