[發明專利]一種制冷空調用的間接蒸發冷卻系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201711150903.8
• 申請日: 2017-11-18
• 公開（公告）號: CN107830596A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 周媛媛;張濤;余延順;王芳
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/89;F24F110/10;F24F110/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明屬于制冷空調技術領域，涉及一種制冷空調用間接蒸發冷卻系統，特別涉及一種在間接蒸發冷卻器中內置熱電制冷器的新型間接蒸發冷卻系統及其控制方法。

背景技術

隨著經濟發展和世界人口不斷增加，全球的能源消耗持續增長，使得一次能源匱乏以及溫室效應、氣候變化、臭氧層破壞等環境問題受到了越加廣泛的關注。其中，建筑能耗在總能源消耗中占據相當大的比例，在歐洲占近40％，在中國2011年約占28％，到2020年估計將達35％。建筑物中的空調系統所產生的能耗平均占據建筑總能耗的40％，有的甚至高達70％，所以空調系統的節能應當是建筑節能的重點。鑒于對空調系統的廣泛需求，以及建筑節能和減少二氧化碳排放的迫切需要，探索能減少化石能源消耗和增加自然清潔能源利用的空氣調節方式是一項重要的任務。

在過去幾十年中，蒸發冷卻作為一種高效、經濟和環保的冷卻方式在空氣調節方面獲得了越來越廣泛的關注。蒸發冷卻空調技術利用可再生自然能源干燥空氣，通過空氣與水之間的熱濕交換獲取冷量，其COP能達到15到20，遠高于傳統蒸汽壓縮式、吸收式和吸附式制冷系統，能大幅降低用電量和用電高峰期的電能需求；并且，其設備結構簡單，成本較低，采用水作為工作介質，具有能減少溫室氣體和CFCs排放的優點。

蒸發冷卻可分為直接蒸發冷卻和間接蒸發冷卻兩種方式。在直接蒸發冷卻過程中，空氣與水直接接觸，水蒸發的同時空氣溫度降低、含濕量增加，適用于炎熱、干燥地區。間接蒸發冷卻的核心部件間接蒸發冷卻器(空氣-空氣換熱器)具有兩個互不相通的干、濕通道，二次空氣與水在濕通道中直接接觸使其蒸發，從而降低換熱器表面溫度來冷卻干通道中的一次空氣，一次空氣溫度降低的同時含濕量不變，這對于建筑內空氣調節來說是理想的情況。由于間接蒸發冷卻空調的驅動力是空氣的干球和濕球(或露點)溫差，在潮濕或溫和的氣候條件下，此溫差很小，使其冷卻能力受到限制。另外，外界空氣條件(溫度和濕度)的不穩定性也會導致間接蒸發冷卻系統工作性能不穩定。

為了提高間接蒸發冷卻空調系統的冷卻性能和環境適應能力，國內外研究者針對間接蒸發冷卻空調技術進行了大量的研究工作，主要集中在間接蒸發冷卻器結構優化、換熱器材料優化、換熱器傳熱傳質理論模型構建、系統性能理論分析、換熱器和系統特性的實驗研究，以及間接蒸發冷卻系統與其它冷卻系統相結合的復合系統研究等方面(如：CN200710148446.9，CN200710180049.X，CN201621248520.5，CN201620039265.7等)。盡管間接蒸發冷卻技術已經取得了很大的研究進展，但依舊存在冷卻效率相對較低、降溫潛力小、幾何尺寸大以及高度依賴于外界環境條件等問題，限制了它在建筑空調領域更廣泛的應用。目前，將間接蒸發冷卻空調系統與包括蒸汽壓縮式制冷系統在內的一些其他空調裝置聯合運行已成為常用的提高系統綜合性能的方法(如：CN201621371123.7，CN201720100985.4，CN201621317952.7等)，并將成為間接蒸發冷卻系統未來的發展趨勢。因而，探索間接蒸發冷卻系統與其他更高效、環保的冷卻裝置相結合的復合系統對于解決目前間接蒸發冷卻系統在潮濕或溫和的氣候條件下性能低以及變工況條件下工作性能不穩定的問題，提高其綜合性能將具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制冷空調用的間接蒸發冷卻系統及其控制方法，利用熱電制冷輔助間接蒸發冷卻的復合制冷方式解決傳統間接蒸發冷卻空調系統在潮濕或溫和的氣候條件下性能降低以及變工況條件下工作性能不穩定的問題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種制冷空調用的間接蒸發冷卻系統，由濕空氣通道、第一傳熱隔板、第一熱電制冷器、第二傳熱隔板、干空氣通道、第三傳熱隔板、第二熱電制冷器、第四傳熱隔板依次連接組合成一個熱電/間接蒸發制冷單元，再由N個熱電/間接蒸發制冷單元串聯連接組合成熱電/間接蒸發冷卻器；

在熱電/間接蒸發冷卻器的干空氣通道入口處設置第一溫濕度傳感器以及出口處設置溫度傳感器；

在熱電/間接蒸發冷卻器的濕空氣通道出口處設置第二溫濕度傳感器，熱電/間接蒸發冷卻器的第一熱電制冷器、第二熱電制冷器電路干路連接電流表；

所述第一溫濕度傳感器、溫度傳感器、第二溫濕度傳感器、電流表與控制器連接。