專利名稱：變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，屬于能源設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著生活品質(zhì)的提高，利用暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)來營造舒適、健康的建筑環(huán)境的同時，也引起了能耗的顯著增加。當(dāng)前，約20%左右的能源被暖通空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)所消耗， 因此HVAC系統(tǒng)中能源的高效利用顯得更加刻不容緩。由于環(huán)境中的濕空氣具有清潔和低成本等特性，使得蒸發(fā)冷卻，即利用不飽和濕空氣與水直接接觸，在水蒸氣分壓力差的作用下使液態(tài)水蒸發(fā)吸熱以獲得低溫冷水的技術(shù)得到了廣泛發(fā)展與應(yīng)用。
蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)主要由直接蒸發(fā)冷卻、間接蒸發(fā)冷卻等不同組合型式的裝置組成。 蒸發(fā)冷卻技術(shù)從本質(zhì)上來說就是利用濕空氣中水蒸氣分壓力與水表面飽和水蒸氣分壓力的勢差來驅(qū)動制冷。空氣濕度越小，這種勢差越大。極限情況下，干空氣所具有的勢差最大。 因此蒸發(fā)冷卻技術(shù)一般應(yīng)用于干燥或者相對干燥的地區(qū)，而在一些相對潮濕地區(qū)，例如我國的西安、鄭州、蘭州以及北京、天津等地，由于勢差太小不足以產(chǎn)生一定溫度的低溫冷水， 造成蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)適用范圍受到了一定限制。圖1所示是一種已有的蒸發(fā)冷卻循環(huán)的示意圖，濕空氣直接進入密封式蒸發(fā)冷卻裝置3中與循環(huán)水直接接觸，利用濕空氣與水表面飽和濕空氣之間的水蒸氣分壓力差使液態(tài)水蒸發(fā)吸收潛熱，達到制冷的效果，吸濕后的濕空氣再由風(fēng)機12排出。冷卻水通過循環(huán)水泵2抽出作為冷源為用戶輸出冷量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，以突破現(xiàn)有蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)冷卻極限溫度為新風(fēng)入口露點溫度的限制，擴大蒸發(fā)冷卻制冷的應(yīng)用范圍。
本發(fā)明提出的變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，包括膨脹機、壓縮機、密封式蒸發(fā)冷卻裝置、淋水噴頭、循環(huán)水泵和減壓閥，所述的密封式蒸發(fā)冷卻裝置由逆流式填料塔(或噴淋塔)的填料芯和壓力容器組成，填料芯置于壓力容器的中部；所述的壓縮機與壓力容器內(nèi)填料芯上部的空間相連；所述的膨脹機與壓力容器內(nèi)填料芯下部的空間相連；所述的循環(huán)水泵置于低溫冷源出與壓力容器相連通的管路上；所述的淋水噴頭置于壓力容器內(nèi)填料芯的上方，淋水噴頭與低溫冷源回相連；所述的減壓閥置于補水入口。
本發(fā)明提出的變壓密封式蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，在原有蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上在濕空氣入口處加入膨脹機，使?jié)窨諝馀蛎浗禍睾筮M入蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，而后再將空氣排入壓縮機中恢復(fù)為大氣壓力后排出，整個制冷流程處于低壓密封狀態(tài)。其優(yōu)勢在于蒸發(fā)冷卻的冷卻極限溫度將低于入口濕空氣的露點溫度，在干燥地區(qū)可以獲得溫度更低的冷源，對于濕度較大(露點溫度較高)的地區(qū)，如西安、鄭州、蘭州甚至北京、天津等地也能獨立使用蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)對環(huán)境除濕和降溫，而使蒸發(fā)冷卻這種經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保的制冷技術(shù)適用范圍變廣。另一方面，本發(fā)明提出的制冷系統(tǒng)可以實現(xiàn)雙溫度冷源輸出。其中低溫冷源可以用于實現(xiàn)除濕，而中溫冷源則可以用于實現(xiàn)降溫，從而實現(xiàn)了 “溫度對口，梯級利用”的原則，提高了能3源利用效率。


圖1是已有的蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明提出的變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3 圖9分別是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1 圖9中，1是膨脹機，2是循環(huán)水泵，3是密封式蒸發(fā)冷卻裝置，4是填料芯，5 是壓力容器，6是淋水噴頭，7是壓縮機，8是減壓閥，9是空氣預(yù)冷器，10是換熱器，11是回?zé)崞鳎?2是風(fēng)機。密封式蒸發(fā)冷卻裝置3由填料芯4與壓力容器5組成。
具體實施方式
本發(fā)明提出的變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括膨脹機1、 壓縮機7、密封式蒸發(fā)冷卻裝置3、淋水噴頭6、循環(huán)水泵2和減壓閥8，所述的密封式蒸發(fā)冷卻裝置3由填料芯4和壓力容器5組成，填料芯4置于壓力容器5的中部；所述的壓縮機7 與壓力容器5內(nèi)填料芯4上部的空間相連；所述的膨脹機1與壓力容器5內(nèi)填料芯4下部的空間相連；所述的循環(huán)水泵2置于低溫冷源出與壓力容器5相連通的管路上；所述的淋水噴頭6置于壓力容器5內(nèi)填料芯4的上方，淋水噴頭6與低溫冷源回相連；所述的減壓閥 8置于補水入口。
本發(fā)明提出的變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)相較于圖1所示的現(xiàn)有的蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，主要是在新風(fēng)的入口增加了膨脹機1，同時在系統(tǒng)出口處增加了壓縮機7以使排氣恢復(fù)大氣壓力。整個循環(huán)處于低壓密封狀態(tài)下，用壓力容器5實現(xiàn)。該系統(tǒng)是實現(xiàn)變壓密封式蒸發(fā)冷卻的最簡單系統(tǒng)，適用于進口新風(fēng)濕度較大，溫度較低，并且只需要提供低于進口新風(fēng)露點溫度的低溫冷源的場合。
本發(fā)明提出的變壓密封式蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的工作原理是濕空氣通過膨脹機1膨脹后，在低壓下與循環(huán)水之間發(fā)生蒸發(fā)冷卻產(chǎn)生低溫冷量，密封式蒸發(fā)冷卻裝置3出口的循環(huán)水水溫可以低于進口新風(fēng)的露點溫度。而后，濕空氣在壓縮機7的作用下壓縮至大氣壓力后排出。另一方面，在循環(huán)水泵2的驅(qū)動下，降溫后的循環(huán)水為用戶端提供低溫冷源，升溫后的回水加入經(jīng)過減壓閥8的補水后進入密封式蒸發(fā)冷卻裝置3中循環(huán)使用。
本發(fā)明的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，還可以有以下不同的實施例。
如圖3所示，該冷卻制冷系統(tǒng)還包括空氣預(yù)冷器9、換熱器10和回?zé)崞?1，所述的空氣預(yù)冷器9串聯(lián)在膨脹機1和壓力容器5的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上；所述的回?zé)崞?1串聯(lián)在膨脹機1和壓縮機7之間；所述的換熱器10串聯(lián)在壓力容器5與壓縮機7之間，換熱器10上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。該系統(tǒng)主要包括三個部分組成1、變壓部分，包括在傳統(tǒng)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)前端加入膨脹機，為整個系統(tǒng)營造低壓環(huán)境，以及排氣出口處加入壓縮機，使排氣恢復(fù)大氣壓后排出；2、蒸發(fā)冷卻部分，密封式蒸發(fā)冷卻裝置出口可以獲得低于濕空氣進口露點溫度的冷凍水，作為低溫冷源供給用戶，這里的低溫冷源主要用于除濕，而升溫后的排出密封式蒸發(fā)冷卻裝置的濕空氣可以為用戶提供中溫冷源，此處的中溫冷源主要用于降溫；3、回?zé)岵糠?，進口新風(fēng)與壓縮機出口濕空氣換熱，回收能量。
如圖4所示，本發(fā)明的冷卻制冷系統(tǒng)還包括空氣預(yù)冷器9，所述的空氣預(yù)冷器9 串聯(lián)在膨脹機1和壓力容器5的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上。該實施例適用于進口新風(fēng)濕度中等，溫度較低，且只需要輸出低于進口新風(fēng)露點溫度的低溫冷源的場合。
如圖5所示，本發(fā)明的冷卻制冷系統(tǒng)，還包括換熱器10，所述的換熱器10串聯(lián)在壓力容器5與壓縮機7之間，換熱器10上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。該實施例適用于新風(fēng)濕度較大，溫度較低，且同時輸出低于進口新風(fēng)露點溫度的用于除濕的低溫冷源及對空氣進行降溫的中溫冷源的場合。
如圖6所示，本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)，還包括回?zé)崞?1，所述的回?zé)崞?1串聯(lián)在膨脹機 1和壓縮機7之間。該實施例適用于進口新風(fēng)濕度較大，溫度較高，且只需要輸出低于進口新風(fēng)露點溫度的低溫冷源的場合。
如圖7所示，本發(fā)明的冷卻制冷系統(tǒng)還包括空氣預(yù)冷器9和換熱器10，所述的空氣預(yù)冷器9串聯(lián)在膨脹機1和壓力容器5的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上；所述的換熱器10串聯(lián)在壓力容器5與壓縮機7之間，換熱器10上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。該實施例適用于新風(fēng)濕度和溫度較低，且同時輸出低于進口新風(fēng)露點溫度的用于除濕的低溫冷源及對空氣進行降溫的中溫冷源的場合。
如圖8所示，本發(fā)明的冷卻制冷系統(tǒng)，還包括換熱器10和回?zé)崞?1，所述的回?zé)崞?11串聯(lián)在膨脹機1和壓縮機7之間；所述的換熱器10串聯(lián)在壓力容器5與壓縮機7之間， 換熱器10上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。該實施例適用于新風(fēng)濕度和溫度較高，且同時輸出低于進口新風(fēng)露點溫度的用于除濕的低溫冷源及對空氣進行降溫的中溫冷源的場合。
如圖9所示，本發(fā)明的冷卻制冷系統(tǒng)，還包括空氣預(yù)冷器9和回?zé)崞?1，所述的空氣預(yù)冷器9串聯(lián)在膨脹機1和壓力容器5的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上；所述的回?zé)崞?1串聯(lián)在膨脹機1和壓縮機7之間。該實施例適用于進口新風(fēng)濕度中等，溫度較高，且只需要輸出低于進口新風(fēng)露點溫度的低溫冷源的場合。
本發(fā)明冷卻制冷系統(tǒng)中，所用的空氣冷卻器，可以是逆流管式/板式換熱器，如 德國克林根堡有限公司生產(chǎn)的GS型逆流板式換熱器。所用的換熱器，可以是逆流管式/板式換熱器，如北京奇瑞特?zé)崮茉O(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的板式換熱器。所用的回?zé)崞鳎梢允悄媪鞴苁?板式換熱器，如沈陽永業(yè)實業(yè)有限公司生產(chǎn)的管式換熱器。所用的壓縮機可以是壓氣機，如北京恒大隆壓縮機制造廠生產(chǎn)的LU系列螺旋桿式空氣壓縮機。所用的膨脹機可以是透平膨脹機，如哈爾濱北方空分設(shè)備有限公司生產(chǎn)的透平膨脹機。所用的密封式蒸發(fā)冷卻裝置包括壓力容器和填料芯或噴淋塔芯組成，其中，壓力容器可以選擇北京豐臺萬泉壓力容器廠生產(chǎn)的壓力罐；填料芯可以選擇河北華強科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的冷卻塔用pvc填料。
權(quán)利要求
1.一種變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)包括膨脹機、壓縮機、密封密封式蒸發(fā)冷卻裝置、淋水噴頭、循環(huán)水泵和減壓閥，所述的密封式蒸發(fā)冷卻裝置由逆流式填料塔或噴淋塔的填料芯和壓力容器組成，填料芯置于壓力容器的中部；所述的壓縮機與壓力容器內(nèi)填料芯或噴淋塔芯上部的空間相連；所述的膨脹機與壓力容器內(nèi)填料芯下部的空間相連；所述的循環(huán)水泵置于低溫冷源出與壓力容器相連通的管路上；所述的淋水噴頭置于壓力容器內(nèi)填料芯的上方，淋水噴頭與低溫冷源回相連；所述的減壓閥置于補水入口處。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)還包括空氣預(yù)冷器、換熱器和回?zé)崞?，所述的空氣預(yù)冷器串聯(lián)在膨脹機和壓力容器的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上；所述的回?zé)崞鞔?lián)在膨脹機和壓縮機之間；所述的換熱器串聯(lián)在壓力容器與壓縮機之間，換熱器上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。
3.如權(quán)利要求1所述的冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)還包括空氣預(yù)冷器，所述的空氣預(yù)冷器串聯(lián)在膨脹機和壓力容器的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)還包括換熱器，所述的換熱器串聯(lián)在壓力容器與壓縮機之間，換熱器上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。
5.如權(quán)利要求1所述的冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)還包括回?zé)崞?，所述的回?zé)崞鞔?lián)在膨脹機和壓縮機之間。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)還包括空氣預(yù)冷器和換熱器，所述的空氣預(yù)冷器串聯(lián)在膨脹機和壓力容器的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上；所述的換熱器串聯(lián)在壓力容器與壓縮機之間，換熱器上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。
7.如權(quán)利要求1所述的冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)還包括換熱器和回?zé)崞?，所述的回?zé)崞鞔?lián)在膨脹機和壓縮機之間；所述的換熱器串聯(lián)在壓力容器與壓縮機之間，換熱器上設(shè)有中溫冷源進和中溫冷源出。
8.如權(quán)利要求1所述的冷卻制冷系統(tǒng)，其特征在于該冷卻制冷系統(tǒng)還包括空氣預(yù)冷器和回?zé)崞?，所述的空氣預(yù)冷器串聯(lián)在膨脹機和壓力容器的連通管道以及低溫冷源回和低溫冷源出的連通管道上；所述的回?zé)崞鞔?lián)在膨脹機和壓縮機之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，屬于能源設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。制冷系統(tǒng)中的密封式蒸發(fā)冷卻裝置由逆流式填料塔或噴淋塔的填料芯和壓力容器組成，填料芯置于壓力容器的中部。壓縮機與壓力容器內(nèi)填料芯上部的空間相連。膨脹機與壓力容器內(nèi)填料芯下部的空間相連。循環(huán)水泵置于低溫冷源出與壓力容器相連通的管路上。淋水噴頭置于壓力容器內(nèi)填料芯的上方，與低溫冷源回相連。本冷卻系統(tǒng)，在干燥地區(qū)可以獲得溫度更低的冷源，對于濕度較大地區(qū)，能獨立使用蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)對環(huán)境除濕和降溫，提高了能源利用效率，使蒸發(fā)冷卻這種經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保的制冷技術(shù)適用范圍變廣。
文檔編號F24F5/00GK102519098SQ20111042799
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者袁芳, 陳群 申請人:清華大學(xué)