專利名稱：一種同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于能源技術領域，尤其是涉及蒸發(fā)冷卻式供冷的一種同時產(chǎn)生冷 水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置。
背景技術：
根據(jù)載冷介質的不同，目前應用蒸發(fā)冷卻技術主要有兩種方式產(chǎn)生冷風和產(chǎn) 生冷水。其中利用蒸發(fā)冷卻產(chǎn)生冷風的方式發(fā)展較早，比如(多級蒸發(fā)制冷空調(diào)機
(ZL 99259083. 3)，間接蒸發(fā)制冷空調(diào)機(ZL 99258508. 2)等)，然而單獨產(chǎn)生冷風時， 由于系統(tǒng)只能是全空氣系統(tǒng)，風道占用空間大，風機電耗高，這就限制了蒸發(fā)冷卻 技術應用的場合。在ZL 02100431. 5 "—種間接蒸發(fā)式供冷的方法及其裝置"中報導 以水為載冷介質的間接蒸發(fā)冷水機的發(fā)明及研制成功，利用間接蒸發(fā)冷卻技術產(chǎn)生 極限溫度為進風露點溫度的冷水，大幅度減少了介質輸配的電耗，大大拓寬了蒸發(fā) 冷卻技術的應用領域。目前這項應用間接蒸發(fā)冷卻產(chǎn)生冷水的技術己在中國新疆等 西北干燥地區(qū)十多個示范工程中成功得應用。
然而，應用間接蒸發(fā)冷水機單獨產(chǎn)生冷水時，由于熱源溫度水平的限制，而限 制了利用室外干空氣制冷的效率。同時，由于采用間接蒸發(fā)冷卻，同時存在風、水 之間的顯熱換熱過程和風、水之間的熱濕交換過程。在熱濕交換過程中，空氣的溫 度和含水量均變化，使得濕空氣的等效比熱容相對于空氣干冷過程的比熱容增加， 滿足匹配時的顯熱換熱過程和熱濕交換過程所要求的風、水流量比是不一致的，為 滿足匹配各處的風、水流量比也應是不一致的。但由于現(xiàn)有間接蒸發(fā)冷水機流程結 構的限制，很難同時解決熱源溫度低、顯熱換熱和熱濕交換過程的流量不匹配以及 飽和線的非線性引起的不匹配等問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術中現(xiàn)有間接蒸發(fā)冷水機流程結構的限
制，很難同時解決熱源溫度低、顯熱換熱和熱濕交換過程的流量不匹配以及飽和線 的非線性引起的不匹配等問題而提出一種同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝 置，其特征在于，該裝置由蒸發(fā)冷卻熱回收器l、蒸發(fā)冷卻器2和新風送風機5和排風 機6組成的機組連接組成；其中蒸發(fā)冷卻熱回收器l為外冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器或 內(nèi)冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器;其中蒸發(fā)冷卻器2為內(nèi)部盤繞盤管式的蒸發(fā)冷卻器或直 接蒸發(fā)冷卻模塊和板式換熱器組合的結構。
所述外冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器由四級空氣冷卻器8分別通過4臺冷水泵4以及 相應的冷水管路連接四級排風蒸發(fā)冷卻模塊9，每級排風蒸發(fā)冷卻模塊9頂部設置噴 淋裝置ll，內(nèi)部填充熱濕交換填料IO，在排風蒸發(fā)冷卻模塊9下面為底部水槽16，在
底部水槽16的右邊還連接補水閥17;
所述內(nèi)冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器為安裝在底部水槽16中的冷水泵4通過水管和 噴淋裝置ll相連；噴淋裝置11和底部水槽16之間填充內(nèi)冷式間接蒸發(fā)冷卻模塊12或 分別連接n級噴淋冷卻模塊3，在底部水槽16的右邊還連接補水閥17;其中n級噴淋 冷卻模塊3的n級為l 10;
所述內(nèi)部盤繞盤管式的蒸發(fā)冷卻器2內(nèi)上部固定噴淋裝置11，下部設置噴淋水水 槽15，噴淋裝置11和噴淋水水槽15之間設置盤管18，噴淋水循環(huán)泵7和噴淋裝置11 連接，盤管18右上端連接冷水回水進水管14，盤管18左下端連接輸出冷水管13。
所述新風送風機5和排風機6組成的機組連接在蒸發(fā)冷卻器2的出風側或連接在 蒸發(fā)冷卻式熱回收器1和蒸發(fā)冷卻器2之間。
所述直接蒸發(fā)冷卻模塊與板式換熱器組合的蒸發(fā)冷卻器2由直接蒸發(fā)冷卻模塊 19通過由進冷水管21和出冷水管22與板式換熱器20—側連接，板式換熱器另一側設 置用戶冷水回水進水管14和輸出冷水管13 。
所述蒸發(fā)冷卻器2的出風口設置靜壓箱，在靜壓箱內(nèi)安裝新風送風機5和排風機 6，新風送風機5的出風口和新風送風管路相連。
所述排風蒸發(fā)冷卻模塊9、直接蒸發(fā)冷卻模塊19、內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器l和
蒸發(fā)冷卻器2分別安裝在各自的殼體內(nèi)。
本實用新型的有益效果是克服了現(xiàn)有技術所述的不匹配問題，使得顯熱換熱過 程和熱濕交換過程同時滿足匹配，且通過多級的結構解決飽和線的非線性，從而大 幅度提高利用室外干空氣制冷的效率，進一步節(jié)省了能源。利用此發(fā)明的裝置，可 以做成臥式，節(jié)省空間，同時，用戶冷水系統(tǒng)還可做成閉式，從而徹底解決產(chǎn)生冷 水的水質問題，進一步拓寬了間接蒸發(fā)冷卻技術的應用領域。

圖i為同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷方法原理圖。 圖2為圖1的出風位置改變的方法原理圖。
圖3為同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置-外冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器和內(nèi)
冷盤管式蒸發(fā)冷卻器組合的示意圖。
圖4為同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置-外冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器與直 接蒸發(fā)冷卻模塊、板式換熱器組合的示意圖。
圖5為同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置-內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器與內(nèi) 冷盤管式蒸發(fā)冷卻器組合的示意圖。
圖6為同時產(chǎn)生冷風和冷水的間接蒸發(fā)制冷機組-內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器與直 接蒸發(fā)冷卻模塊、板式換熱器組合的示意圖。
具體實施方式

本實用新型提出一種同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置。圖l、圖2為同 時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置原理圖。其原理為室外新風首先進入由n級噴 淋冷卻模塊3組成的蒸發(fā)冷卻式熱回收器1，吸收排風蒸發(fā)冷卻過程產(chǎn)生的冷量，被 冷卻之后進入蒸發(fā)冷卻器2，和蒸發(fā)冷卻器2中自上而下的噴淋水直接接觸進行蒸發(fā) 冷卻，蒸發(fā)冷卻器2出風的一部分在送風機5的作用下作為低溫的新風輸出送到用戶， 一部分在排風機6的作用下被送入蒸發(fā)冷卻式熱回收器1，依次經(jīng)過n級噴淋蒸發(fā)冷 卻，最終被排出室外。在蒸發(fā)冷卻器2中，用戶的冷水回水從出風側的進水管14進入
蒸發(fā)冷卻器2，吸收外部噴淋水和空氣蒸發(fā)冷卻過程產(chǎn)生的冷量，被降溫后由蒸發(fā)冷
卻器2進風側的出水管13輸出冷水。
圖3 6為具體實施同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置示意圖。 圖3所示為同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置-外冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器 和內(nèi)冷盤管式的蒸發(fā)冷卻器組合的示意圖。其中外冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器由四級空 氣冷卻器8、四級排風蒸發(fā)冷卻模塊9及相應的冷水泵4組成，每級排風蒸發(fā)冷卻模塊 9頂部設置噴淋裝置11，內(nèi)部填充熱濕交換填料IO，底部設置水槽16;空氣冷卻器8 和排風蒸發(fā)冷卻模塊9一一對應，在排風蒸發(fā)冷卻模塊9底部的水槽16上設置的出水 口，在底部水槽16的右邊還連接補水閥17;和冷水泵4的進水口通過水管相連，冷水 泵4的出水口和空氣冷卻器8的進水口通過水管相連，空氣冷卻器8的出水口和排風蒸 發(fā)冷卻模塊9噴淋裝置的進水口設置水管相連。在蒸發(fā)冷卻器2中設置盤管18，在蒸 發(fā)冷卻器內(nèi)環(huán)繞和設置噴淋水循環(huán)泵7，噴淋水循環(huán)泵7的出水口和噴淋裝置11通過 水管相連；用戶的冷水回水從進水管14進入盤管18的進水口，被冷卻后從盤管18的 出水口由輸出冷水管13輸出冷水。在蒸發(fā)冷卻器2的出風口設置靜壓箱，在靜壓箱內(nèi) 安裝新風送風機5和排風機6，新風送風機5和排風機6可連接在蒸發(fā)冷卻器2的右邊， 新風送風機5的出風口和新風送風管路相連，在圖2中，新風送風機5和排風機6連接 在內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器和蒸發(fā)冷卻器2之間.排風機6的出風口和排風蒸發(fā)冷卻 模塊9的進風口相連。室外進風在新風送風機5和排風機6的驅動下，首先依次經(jīng)過四 級空氣冷卻器被等濕冷卻到04狀態(tài)，在空氣冷卻器8中用來冷卻進風的冷水來自相應 的排風蒸發(fā)冷卻模塊9，在冷水泵4的驅動下，冷水實現(xiàn)在空氣冷卻器8和排風蒸發(fā)冷 卻模塊9之間的循環(huán)。04狀態(tài)的空氣進入蒸發(fā)冷卻器2的盤管18的空間，和盤管外的 噴淋水進行充分的熱濕交換，空氣與噴淋水同時和盤管18內(nèi)流動的用戶冷水進行顯 熱交換，空氣本身被降溫加濕后從蒸發(fā)冷卻器2送出，其中一部分在新風送風機5的 作用下直接作為房間的冷風送風從機組輸出，另一部分在排風機6的驅動下進入排風 蒸發(fā)冷卻模塊9，通過熱濕交換填料10和水接觸進行直接蒸發(fā)冷卻過程來冷卻機組進
風，而排風自身被逐步的加熱加濕，最后變?yōu)楦邷馗邼竦目諝鈴臋C組排出。而在蒸
發(fā)冷卻器2中，底部水槽15的水在噴淋水循環(huán)泵7的作用下，均勻噴灑到盤管18的表
面，使得盤管外空氣和噴淋水之間進行充分的熱濕交換，同時噴淋水和內(nèi)部盤管冷
水之間進行充分的顯熱換熱，之后噴淋水流回水槽15，完成噴淋水的循環(huán)。同時在 蒸發(fā)冷卻器2中，用戶回水從進水管14進入盤管18,被外部空氣和噴淋水冷卻后，產(chǎn) 生冷水從盤管18的輸出冷水管13輸出冷水。
在蒸發(fā)冷卻器2中，空氣、噴淋水和用戶冷水間可存在多種流向關系。當空氣和 噴淋水為叉流換熱方式時，可通過增加噴淋循環(huán)泵7的個數(shù)，來減少水槽內(nèi)不同溫度 水混合的混合損失，進一步降低冷水出水溫度，提高利用室外干空氣的效率。
圖4為圖3中蒸發(fā)冷卻器2被直接蒸發(fā)冷卻模塊19和板式換熱器20組合的外冷式 結構取代的一種裝置示意圖。外冷式產(chǎn)生冷水和冷風的結構由直接蒸發(fā)冷卻模塊19、 板式換熱器20和噴淋水循環(huán)泵7組成。經(jīng)過外冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器降溫后的出風， 首先進入直接蒸發(fā)冷卻模塊19，和噴淋水接觸進行蒸發(fā)冷卻過程，空氣自身被加濕 降溫，之后出風的一部分作為新風送風被送入房間， 一部分作為排風被送入外冷式 排風蒸發(fā)冷卻熱回收器。在直接蒸發(fā)冷卻模塊19中，噴淋水被冷卻后進入水槽15， 水槽中冷水在噴淋水循環(huán)泵7的驅動下，由進冷水管21進入板式換熱器20，由出冷水 管22流出，之后被送入頂部噴淋裝置ll進行噴淋，從而完成噴淋水的循環(huán)。用戶側 冷水回水從進水管14進入板式換熱器20,被另一側冷水冷卻，最后從輸出冷水管13 輸出用戶用冷水；
圖5所示同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置采用內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收 器1和蒸發(fā)冷卻器2組合的結構，和圖3-4所示采用外冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器的裝置不 同的是，裝置進風的預冷和排風的蒸發(fā)冷卻過程通過內(nèi)冷式間接蒸發(fā)冷卻模塊12來 實現(xiàn)。此內(nèi)冷型間接蒸發(fā)冷卻模塊12為一個整體結構，內(nèi)部分布兩種通道，干通道 和濕通道。其中新風進風進入干通道，排風進入濕通道。在濕通道中，循環(huán)水在水 泵4的作用下進行循環(huán)噴淋，排風和水之間進行蒸發(fā)冷卻過程產(chǎn)生冷量來冷卻另一側
干通道的新風，實現(xiàn)新風的預冷和排風的全熱回收，最后新風被逐級等濕降溫，而 排風被逐級加熱加濕后排出室外。新風被內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器1等濕降溫后進入 蒸發(fā)冷卻器2的過程和圖3的外冷式裝置一致，不再贅述。
圖5的裝置中，蒸發(fā)冷卻器2，還可用外冷式直接蒸發(fā)冷卻模塊19與板式換熱器 20組合的結構來實現(xiàn)，如圖6所示。其中新風進入內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器l中的過 程與圖5的裝置一致，而新風經(jīng)過內(nèi)冷式蒸發(fā)冷卻熱回收器l預冷后，進入直接蒸發(fā) 冷卻模塊19與板式換熱器20組合結構的過程與圖4所示裝置一致，均不再贅述。
圖3 圖6所示的裝置，排風蒸發(fā)冷卻熱回收器均可采用多級的結構，各級的循 環(huán)噴淋水量可以不同，從而適應飽和線的非線性，減少由于飽和線非線性而引起的 不匹配損失。而排風蒸發(fā)冷卻熱回收器的級數(shù)可根據(jù)室外的氣象參數(shù)和實際的技術 經(jīng)濟條件進行調(diào)節(jié)。
新風送風機5和排風機6均設置變頻器，可通過調(diào)節(jié)兩個風機各自的變頻器，來 調(diào)節(jié)新風送風和排風的比例，從而調(diào)節(jié)用戶冷水的出水溫度和冷風送風狀態(tài)。在室 外氣象參數(shù)給定的情況下，調(diào)大排風比例，可以降低用戶冷水出水溫度；而調(diào)大新 風送風比例，可以提高用戶冷水出水溫度。當進風變干時，若要保證穩(wěn)定的用戶冷 水出水溫度，新風送風機5和排風機6的轉速可同時調(diào)小，使得在部分負荷時，保證 用戶冷水溫度的同時，節(jié)約機組的電耗。
對于圖3 圖6所示的裝置，由于新風送風狀態(tài)相對于室外干燥新風來說，其含 濕量增加，考慮到不同地區(qū)室外新風的干燥程度不同，在室外設計狀態(tài)下，通過圖 3~圖6所示裝置產(chǎn)生冷水和冷風時，若送風的含濕量超過室內(nèi)舒適的含濕量范圍時 (比如大于14g/kg時)，可在圖2所示蒸發(fā)冷卻熱回收器1的出口處輸出冷風作為新風 的送風。
通過此流程可同時輸出冷水和冷風，從而滿足建筑所需冷水和冷卻新風的需求。 同時由于空氣和水的熱濕交換過程中，空氣的溫度和含濕量同時變化，濕空氣等效 的比熱是單獨顯熱換熱過程空氣比熱的3 5倍。而本發(fā)明通過在排風進入排風蒸發(fā)
冷卻模塊9或進入內(nèi)冷式間接蒸發(fā)冷卻模塊12之前，輸出新風送風，使得在排風蒸發(fā) 冷卻過程和新風的等濕降溫過程中，分別實現(xiàn)了匹配的熱濕交換過程和匹配的顯熱 換熱過程，減少換熱過程損失，同時提高了排風參數(shù)(焓值)，從而顯著提高整個裝 置利用室外干空氣的效率。
并且在蒸發(fā)冷卻器2或者直接蒸發(fā)冷卻模塊19和板式換熱器20組合的結構中，用 戶側冷水系統(tǒng)可以為閉式系統(tǒng)，用戶的冷水和空氣并不直接接觸，從而徹底解決了 水質問題，機組可長時間可靠高效運行。
本實用新型的同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷機組，可通過多級的結構， 使得蒸發(fā)冷卻熱回收器1和蒸發(fā)冷卻器2空氣和噴淋水均可為叉流的換熱方式，整體 機組可為臥式的機組，機組的高度降低，使得安裝更加靈活方便，機組應用的場合 更加廣泛。
權利要求1. 一種同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置，其特征在于，該裝置由蒸發(fā)冷卻熱回收器(1)、蒸發(fā)冷卻器(2)和新風送風機(5)和排風機(6)組成的機組連接組成；其中蒸發(fā)冷卻熱回收器(1)為外冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器或內(nèi)冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器；其中蒸發(fā)冷卻器(2)可以是內(nèi)部盤繞盤管式的蒸發(fā)冷卻器或直接蒸發(fā)冷卻模塊和板式換熱器組合的結構。
2. 根據(jù)權利要求l所述同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷的裝置，其特征在 于，所述外冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器由四級空氣冷卻器(8)分別通過4臺冷水泵(4) 以及相應的冷水管路連接四級排風蒸發(fā)冷卻模塊(9)，每級排風蒸發(fā)冷卻模塊(9) 頂部設置噴淋裝置(11)，內(nèi)部填充熱濕交換填料(10)，在排風蒸發(fā)冷卻模塊(9) 下面為底部水槽(16)，在底部水槽(16)的右邊還連接補水閥(17)。
3. 根據(jù)權利要求l所述同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷的裝置，其特征在 于，所述內(nèi)冷式的蒸發(fā)冷卻熱回收器為安裝在底部水槽(16)中的冷水泵(4)通過 水管和噴淋裝置(11)相連；噴淋裝置(11)和底部水槽(16)之間填充內(nèi)冷式間 接蒸發(fā)冷卻模塊(12)或分別連接n級噴淋冷卻模塊(3)，在底部水槽(16)的右 邊還連接補水閥(17); n級噴淋冷卻模塊(3)的n級為l 10。
4. 根據(jù)權利要求l所述同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷的裝置，其特征在 于，所述內(nèi)部盤繞盤管式的蒸發(fā)冷卻器(2)內(nèi)上部固定噴淋裝置(11)，下部設置 噴淋水水槽(15)，噴淋裝置(11)和噴淋水水槽(15)之間設置盤管(18)，噴淋 水循環(huán)泵(7)和噴淋裝置(11)連接，盤管(18)右上端連接冷水回水進水管(14)， 盤管(18)左下端連接輸出冷水管(13)。
5. 根據(jù)權利要求l所述同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷的裝置，其特征在 于，所述直接蒸發(fā)冷卻模塊與板式換熱器組合的蒸發(fā)冷卻器(2)由直接蒸發(fā)冷卻模 塊(19)通過由進冷水管(21)和出冷水管(22)與板式換熱器(20) —側連接， 板式換熱器另一側設置用戶冷水回水進水管(14)和輸出冷水管(13)。
6. 根據(jù)權利要求l所述同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷的裝置，其特征在于，所述蒸發(fā)冷卻器(2)的出風口設置靜壓箱，在靜壓箱內(nèi)安裝新風送風機(5) 和排風機(6)，新風送風機(5)的出風口和新風送風管路相連。
7. 根據(jù)權利要求l所述同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷的裝置，其特征在 于，所述新風送風機(5)和排風機(6)組成的機組連接在蒸發(fā)冷卻器(2)的出風 側或連接在蒸發(fā)冷卻式熱回收器(1)和蒸發(fā)冷卻器(2)之間。
專利摘要本實用新型公開了屬于能源技術領域涉及蒸發(fā)冷卻式供冷的一種同時產(chǎn)生冷水和冷風的間接蒸發(fā)制冷裝置。新風首先進入多級蒸發(fā)冷卻式熱回收器，被排風的蒸發(fā)冷卻過程等濕冷卻，之后進入同時產(chǎn)生冷水和冷風的蒸發(fā)冷卻器，和噴淋水接觸進行直接蒸發(fā)冷卻，蒸發(fā)冷卻器出風的一部分輸出到用戶，一部分作為排風，經(jīng)過多級蒸發(fā)冷卻過程冷卻進風后被排出室外。在蒸發(fā)冷卻器中，用戶冷水回水被噴淋水和空氣蒸發(fā)冷卻過程冷卻后輸出冷水；出水水溫低于進風濕球溫度。本實用新型同時輸出用戶冷水和低溫的新風，解決顯熱換熱過程和熱濕交換過程風、水流量比的不匹配，通過多級裝置解決飽和線的非線性引起的不匹配；用戶冷水側可為閉式系統(tǒng)，機組應用場合更加廣泛。
文檔編號F24F5/00GK201206878SQ200820079800
公開日2009年3月11日 申請日期2008年4月8日 優(yōu)先權日2008年4月8日
發(fā)明者于向陽, 億 江, 謝曉云 申請人:清華大學;新疆綠色使者空氣環(huán)境技術有限公司