专利名称：一种同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于能源技术领域，尤其是涉及蒸发冷却式供冷的一种同时产生冷 水和冷风的间接蒸发制冷装置。
背景技术：
根据载冷介质的不同，目前应用蒸发冷却技术主要有两种方式产生冷风和产 生冷水。其中利用蒸发冷却产生冷风的方式发展较早，比如(多级蒸发制冷空调机
(ZL 99259083. 3)，间接蒸发制冷空调机(ZL 99258508. 2)等)，然而单独产生冷风时， 由于系统只能是全空气系统，风道占用空间大，风机电耗高，这就限制了蒸发冷却 技术应用的场合。在ZL 02100431. 5 "—种间接蒸发式供冷的方法及其装置"中报导 以水为载冷介质的间接蒸发冷水机的发明及研制成功，利用间接蒸发冷却技术产生 极限温度为进风露点温度的冷水，大幅度减少了介质输配的电耗，大大拓宽了蒸发 冷却技术的应用领域。目前这项应用间接蒸发冷却产生冷水的技术己在中国新疆等 西北干燥地区十多个示范工程中成功得应用。
然而，应用间接蒸发冷水机单独产生冷水时，由于热源温度水平的限制，而限 制了利用室外干空气制冷的效率。同时，由于采用间接蒸发冷却，同时存在风、水 之间的显热换热过程和风、水之间的热湿交换过程。在热湿交换过程中，空气的温 度和含水量均变化，使得湿空气的等效比热容相对于空气干冷过程的比热容增加， 满足匹配时的显热换热过程和热湿交换过程所要求的风、水流量比是不一致的，为 满足匹配各处的风、水流量比也应是不一致的。但由于现有间接蒸发冷水机流程结 构的限制，很难同时解决热源温度低、显热换热和热湿交换过程的流量不匹配以及 饱和线的非线性引起的不匹配等问题。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现有技术中现有间接蒸发冷水机流程结构的限
制，很难同时解决热源温度低、显热换热和热湿交换过程的流量不匹配以及饱和线 的非线性引起的不匹配等问题而提出一种同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装 置，其特征在于，该装置由蒸发冷却热回收器l、蒸发冷却器2和新风送风机5和排风 机6组成的机组连接组成；其中蒸发冷却热回收器l为外冷式的蒸发冷却热回收器或 内冷式的蒸发冷却热回收器;其中蒸发冷却器2为内部盘绕盘管式的蒸发冷却器或直 接蒸发冷却模块和板式换热器组合的结构。
所述外冷式的蒸发冷却热回收器由四级空气冷却器8分别通过4台冷水泵4以及 相应的冷水管路连接四级排风蒸发冷却模块9，每级排风蒸发冷却模块9顶部设置喷 淋装置ll，内部填充热湿交换填料IO，在排风蒸发冷却模块9下面为底部水槽16，在
底部水槽16的右边还连接补水阀17;
所述内冷式的蒸发冷却热回收器为安装在底部水槽16中的冷水泵4通过水管和 喷淋装置ll相连；喷淋装置11和底部水槽16之间填充内冷式间接蒸发冷却模块12或 分别连接n级喷淋冷却模块3，在底部水槽16的右边还连接补水阀17;其中n级喷淋 冷却模块3的n级为l 10;
所述内部盘绕盘管式的蒸发冷却器2内上部固定喷淋装置11，下部设置喷淋水水 槽15，喷淋装置11和喷淋水水槽15之间设置盘管18，喷淋水循环泵7和喷淋装置11 连接，盘管18右上端连接冷水回水进水管14，盘管18左下端连接输出冷水管13。
所述新风送风机5和排风机6组成的机组连接在蒸发冷却器2的出风侧或连接在 蒸发冷却式热回收器1和蒸发冷却器2之间。
所述直接蒸发冷却模块与板式换热器组合的蒸发冷却器2由直接蒸发冷却模块 19通过由进冷水管21和出冷水管22与板式换热器20—侧连接，板式换热器另一侧设 置用户冷水回水进水管14和输出冷水管13 。
所述蒸发冷却器2的出风口设置静压箱，在静压箱内安装新风送风机5和排风机 6，新风送风机5的出风口和新风送风管路相连。
所述排风蒸发冷却模块9、直接蒸发冷却模块19、内冷式蒸发冷却热回收器l和
蒸发冷却器2分别安装在各自的壳体内。
本实用新型的有益效果是克服了现有技术所述的不匹配问题，使得显热换热过 程和热湿交换过程同时满足匹配，且通过多级的结构解决饱和线的非线性，从而大 幅度提高利用室外干空气制冷的效率，进一步节省了能源。利用此发明的装置，可 以做成卧式，节省空间，同时，用户冷水系统还可做成闭式，从而彻底解决产生冷 水的水质问题，进一步拓宽了间接蒸发冷却技术的应用领域。
图i为同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷方法原理图。 图2为图1的出风位置改变的方法原理图。
图3为同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置-外冷式蒸发冷却热回收器和内
冷盘管式蒸发冷却器组合的示意图。
图4为同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置-外冷式蒸发冷却热回收器与直 接蒸发冷却模块、板式换热器组合的示意图。
图5为同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置-内冷式蒸发冷却热回收器与内 冷盘管式蒸发冷却器组合的示意图。
图6为同时产生冷风和冷水的间接蒸发制冷机组-内冷式蒸发冷却热回收器与直 接蒸发冷却模块、板式换热器组合的示意图。
具体实施方式
本实用新型提出一种同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置。图l、图2为同 时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置原理图。其原理为室外新风首先进入由n级喷 淋冷却模块3组成的蒸发冷却式热回收器1，吸收排风蒸发冷却过程产生的冷量，被 冷却之后进入蒸发冷却器2，和蒸发冷却器2中自上而下的喷淋水直接接触进行蒸发 冷却，蒸发冷却器2出风的一部分在送风机5的作用下作为低温的新风输出送到用户， 一部分在排风机6的作用下被送入蒸发冷却式热回收器1，依次经过n级喷淋蒸发冷 却，最终被排出室外。在蒸发冷却器2中，用户的冷水回水从出风侧的进水管14进入
蒸发冷却器2，吸收外部喷淋水和空气蒸发冷却过程产生的冷量，被降温后由蒸发冷
却器2进风侧的出水管13输出冷水。
图3 6为具体实施同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置示意图。 图3所示为同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置-外冷式的蒸发冷却热回收器 和内冷盘管式的蒸发冷却器组合的示意图。其中外冷式蒸发冷却热回收器由四级空 气冷却器8、四级排风蒸发冷却模块9及相应的冷水泵4组成，每级排风蒸发冷却模块 9顶部设置喷淋装置11，内部填充热湿交换填料IO，底部设置水槽16;空气冷却器8 和排风蒸发冷却模块9一一对应，在排风蒸发冷却模块9底部的水槽16上设置的出水 口，在底部水槽16的右边还连接补水阀17;和冷水泵4的进水口通过水管相连，冷水 泵4的出水口和空气冷却器8的进水口通过水管相连，空气冷却器8的出水口和排风蒸 发冷却模块9喷淋装置的进水口设置水管相连。在蒸发冷却器2中设置盘管18，在蒸 发冷却器内环绕和设置喷淋水循环泵7，喷淋水循环泵7的出水口和喷淋装置11通过 水管相连；用户的冷水回水从进水管14进入盘管18的进水口，被冷却后从盘管18的 出水口由输出冷水管13输出冷水。在蒸发冷却器2的出风口设置静压箱，在静压箱内 安装新风送风机5和排风机6，新风送风机5和排风机6可连接在蒸发冷却器2的右边， 新风送风机5的出风口和新风送风管路相连，在图2中，新风送风机5和排风机6连接 在内冷式蒸发冷却热回收器和蒸发冷却器2之间.排风机6的出风口和排风蒸发冷却 模块9的进风口相连。室外进风在新风送风机5和排风机6的驱动下，首先依次经过四 级空气冷却器被等湿冷却到04状态，在空气冷却器8中用来冷却进风的冷水来自相应 的排风蒸发冷却模块9，在冷水泵4的驱动下，冷水实现在空气冷却器8和排风蒸发冷 却模块9之间的循环。04状态的空气进入蒸发冷却器2的盘管18的空间，和盘管外的 喷淋水进行充分的热湿交换，空气与喷淋水同时和盘管18内流动的用户冷水进行显 热交换，空气本身被降温加湿后从蒸发冷却器2送出，其中一部分在新风送风机5的 作用下直接作为房间的冷风送风从机组输出，另一部分在排风机6的驱动下进入排风 蒸发冷却模块9，通过热湿交换填料10和水接触进行直接蒸发冷却过程来冷却机组进
风，而排风自身被逐步的加热加湿，最后变为高温高湿的空气从机组排出。而在蒸
发冷却器2中，底部水槽15的水在喷淋水循环泵7的作用下，均匀喷洒到盘管18的表
面，使得盘管外空气和喷淋水之间进行充分的热湿交换，同时喷淋水和内部盘管冷
水之间进行充分的显热换热，之后喷淋水流回水槽15，完成喷淋水的循环。同时在 蒸发冷却器2中，用户回水从进水管14进入盘管18,被外部空气和喷淋水冷却后，产 生冷水从盘管18的输出冷水管13输出冷水。
在蒸发冷却器2中，空气、喷淋水和用户冷水间可存在多种流向关系。当空气和 喷淋水为叉流换热方式时，可通过增加喷淋循环泵7的个数，来减少水槽内不同温度 水混合的混合损失，进一步降低冷水出水温度，提高利用室外干空气的效率。
图4为图3中蒸发冷却器2被直接蒸发冷却模块19和板式换热器20组合的外冷式 结构取代的一种装置示意图。外冷式产生冷水和冷风的结构由直接蒸发冷却模块19、 板式换热器20和喷淋水循环泵7组成。经过外冷式蒸发冷却热回收器降温后的出风， 首先进入直接蒸发冷却模块19，和喷淋水接触进行蒸发冷却过程，空气自身被加湿 降温，之后出风的一部分作为新风送风被送入房间， 一部分作为排风被送入外冷式 排风蒸发冷却热回收器。在直接蒸发冷却模块19中，喷淋水被冷却后进入水槽15， 水槽中冷水在喷淋水循环泵7的驱动下，由进冷水管21进入板式换热器20，由出冷水 管22流出，之后被送入顶部喷淋装置ll进行喷淋，从而完成喷淋水的循环。用户侧 冷水回水从进水管14进入板式换热器20,被另一侧冷水冷却，最后从输出冷水管13 输出用户用冷水；
图5所示同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置采用内冷式蒸发冷却热回收 器1和蒸发冷却器2组合的结构，和图3-4所示采用外冷式蒸发冷却热回收器的装置不 同的是，装置进风的预冷和排风的蒸发冷却过程通过内冷式间接蒸发冷却模块12来 实现。此内冷型间接蒸发冷却模块12为一个整体结构，内部分布两种通道，干通道 和湿通道。其中新风进风进入干通道，排风进入湿通道。在湿通道中，循环水在水 泵4的作用下进行循环喷淋，排风和水之间进行蒸发冷却过程产生冷量来冷却另一侧
干通道的新风，实现新风的预冷和排风的全热回收，最后新风被逐级等湿降温，而 排风被逐级加热加湿后排出室外。新风被内冷式蒸发冷却热回收器1等湿降温后进入 蒸发冷却器2的过程和图3的外冷式装置一致，不再赘述。
图5的装置中，蒸发冷却器2，还可用外冷式直接蒸发冷却模块19与板式换热器 20组合的结构来实现，如图6所示。其中新风进入内冷式蒸发冷却热回收器l中的过 程与图5的装置一致，而新风经过内冷式蒸发冷却热回收器l预冷后，进入直接蒸发 冷却模块19与板式换热器20组合结构的过程与图4所示装置一致，均不再赘述。
图3 图6所示的装置，排风蒸发冷却热回收器均可采用多级的结构，各级的循 环喷淋水量可以不同，从而适应饱和线的非线性，减少由于饱和线非线性而引起的 不匹配损失。而排风蒸发冷却热回收器的级数可根据室外的气象参数和实际的技术 经济条件进行调节。
新风送风机5和排风机6均设置变频器，可通过调节两个风机各自的变频器，来 调节新风送风和排风的比例，从而调节用户冷水的出水温度和冷风送风状态。在室 外气象参数给定的情况下，调大排风比例，可以降低用户冷水出水温度；而调大新 风送风比例，可以提高用户冷水出水温度。当进风变干时，若要保证稳定的用户冷 水出水温度，新风送风机5和排风机6的转速可同时调小，使得在部分负荷时，保证 用户冷水温度的同时，节约机组的电耗。
对于图3 图6所示的装置，由于新风送风状态相对于室外干燥新风来说，其含 湿量增加，考虑到不同地区室外新风的干燥程度不同，在室外设计状态下，通过图 3~图6所示装置产生冷水和冷风时，若送风的含湿量超过室内舒适的含湿量范围时 (比如大于14g/kg时)，可在图2所示蒸发冷却热回收器1的出口处输出冷风作为新风 的送风。
通过此流程可同时输出冷水和冷风，从而满足建筑所需冷水和冷却新风的需求。 同时由于空气和水的热湿交换过程中，空气的温度和含湿量同时变化，湿空气等效 的比热是单独显热换热过程空气比热的3 5倍。而本发明通过在排风进入排风蒸发
冷却模块9或进入内冷式间接蒸发冷却模块12之前，输出新风送风，使得在排风蒸发 冷却过程和新风的等湿降温过程中，分别实现了匹配的热湿交换过程和匹配的显热 换热过程，减少换热过程损失，同时提高了排风参数(焓值)，从而显著提高整个装 置利用室外干空气的效率。
并且在蒸发冷却器2或者直接蒸发冷却模块19和板式换热器20组合的结构中，用 户侧冷水系统可以为闭式系统，用户的冷水和空气并不直接接触，从而彻底解决了 水质问题，机组可长时间可靠高效运行。
本实用新型的同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷机组，可通过多级的结构， 使得蒸发冷却热回收器1和蒸发冷却器2空气和喷淋水均可为叉流的换热方式，整体 机组可为卧式的机组，机组的高度降低，使得安装更加灵活方便，机组应用的场合 更加广泛。
权利要求1. 一种同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置，其特征在于，该装置由蒸发冷却热回收器(1)、蒸发冷却器(2)和新风送风机(5)和排风机(6)组成的机组连接组成；其中蒸发冷却热回收器(1)为外冷式的蒸发冷却热回收器或内冷式的蒸发冷却热回收器；其中蒸发冷却器(2)可以是内部盘绕盘管式的蒸发冷却器或直接蒸发冷却模块和板式换热器组合的结构。
2. 根据权利要求l所述同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷的装置，其特征在 于，所述外冷式的蒸发冷却热回收器由四级空气冷却器(8)分别通过4台冷水泵(4) 以及相应的冷水管路连接四级排风蒸发冷却模块(9)，每级排风蒸发冷却模块(9) 顶部设置喷淋装置(11)，内部填充热湿交换填料(10)，在排风蒸发冷却模块(9) 下面为底部水槽(16)，在底部水槽(16)的右边还连接补水阀(17)。
3. 根据权利要求l所述同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷的装置，其特征在 于，所述内冷式的蒸发冷却热回收器为安装在底部水槽(16)中的冷水泵(4)通过 水管和喷淋装置(11)相连；喷淋装置(11)和底部水槽(16)之间填充内冷式间 接蒸发冷却模块(12)或分别连接n级喷淋冷却模块(3)，在底部水槽(16)的右 边还连接补水阀(17); n级喷淋冷却模块(3)的n级为l 10。
4. 根据权利要求l所述同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷的装置，其特征在 于，所述内部盘绕盘管式的蒸发冷却器(2)内上部固定喷淋装置(11)，下部设置 喷淋水水槽(15)，喷淋装置(11)和喷淋水水槽(15)之间设置盘管(18)，喷淋 水循环泵(7)和喷淋装置(11)连接，盘管(18)右上端连接冷水回水进水管(14)， 盘管(18)左下端连接输出冷水管(13)。
5. 根据权利要求l所述同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷的装置，其特征在 于，所述直接蒸发冷却模块与板式换热器组合的蒸发冷却器(2)由直接蒸发冷却模 块(19)通过由进冷水管(21)和出冷水管(22)与板式换热器(20) —侧连接， 板式换热器另一侧设置用户冷水回水进水管(14)和输出冷水管(13)。
6. 根据权利要求l所述同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷的装置，其特征在于，所述蒸发冷却器(2)的出风口设置静压箱，在静压箱内安装新风送风机(5) 和排风机(6)，新风送风机(5)的出风口和新风送风管路相连。
7. 根据权利要求l所述同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷的装置，其特征在 于，所述新风送风机(5)和排风机(6)组成的机组连接在蒸发冷却器(2)的出风 侧或连接在蒸发冷却式热回收器(1)和蒸发冷却器(2)之间。
专利摘要本实用新型公开了属于能源技术领域涉及蒸发冷却式供冷的一种同时产生冷水和冷风的间接蒸发制冷装置。新风首先进入多级蒸发冷却式热回收器，被排风的蒸发冷却过程等湿冷却，之后进入同时产生冷水和冷风的蒸发冷却器，和喷淋水接触进行直接蒸发冷却，蒸发冷却器出风的一部分输出到用户，一部分作为排风，经过多级蒸发冷却过程冷却进风后被排出室外。在蒸发冷却器中，用户冷水回水被喷淋水和空气蒸发冷却过程冷却后输出冷水；出水水温低于进风湿球温度。本实用新型同时输出用户冷水和低温的新风，解决显热换热过程和热湿交换过程风、水流量比的不匹配，通过多级装置解决饱和线的非线性引起的不匹配；用户冷水侧可为闭式系统，机组应用场合更加广泛。
文档编号F24F5/00GK201206878SQ200820079800
公开日2009年3月11日 申请日期2008年4月8日 优先权日2008年4月8日
发明者于向阳, 亿 江, 谢晓云 申请人:清华大学;新疆绿色使者空气环境技术有限公司