[發(fā)明專利]變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102519098A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 陳群;袁芳
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F13/30
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發(fā)明涉及一種變壓密封式蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)，屬于能源設備技術領域。

背景技術

隨著生活品質的提高，利用暖通空調(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。當前，約20％左右的能源被暖通空調(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得到了廣泛發(fā)展與應用。

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)冷卻技術從本質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)冷卻技術一般應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入口露點溫度的限制，擴大蒸發(fā)冷卻制冷的應用范圍。

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填料芯上部的空間相連；所述的膨脹機與壓力容器內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)冷卻這種經濟、節(jié)能、環(huán)保的制冷技術適用范圍變廣。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，提高了能源利用效率。

附圖說明

圖1是已有的蒸發(fā)冷卻制冷系統(tǒng)的結構示意圖。

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)的結構示意圖。

圖3～圖9分別是本發(fā)明實施例的結構示意圖。

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是空氣預冷器，10是換熱器，11是回熱器，12是風機。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)，其結構如圖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)，適用于進口新風濕度較大，溫度較低，并且只需要提供低于進口新風露點溫度的低溫冷源的場合。