一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統

《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》是清華大學、新疆綠色使者空氣環境技術有限公司於2006年11月21日申請的發明專利，該專利申請號為200610114684，公布號為CN1952503，專利公布日為2007年4月25日，發明人是江億、謝曉雲、於向陽。該發明屬於暖通空調領域。

《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》其特徵在於：該空調系統由間接蒸發冷水機組、間接蒸發新風機組、顯熱去除末端裝置、冷水循環泵組成；所述間接蒸發冷水機組由逆流式空氣冷卻器和逆流式填料塔組成；由間接蒸發冷水機組產生15～18℃冷水，在冷水循環泵的作用下，首先進入顯熱去除末端裝置，帶走房間顯熱，自身溫度升高后流出，繼而進入間接蒸發新風機組的表面式空氣冷卻器，冷卻新風后，其自身溫度進一步升高，最後流回冷水機組，繼續噴淋產生冷水，完成冷水的循環。與傳統的空調系統相比，該空調系統節能30％以上，且不使用CFC製冷劑，是經濟、節能、環保且有廣闊套用潛力的一種乾燥地區的空調系統。

2010年11月15日，《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統
• 公布號：CN1952503
• 公布日：2007年4月25日
• 申請號：200610114684
• 申請日：2006年11月21日
• 申請人：清華大學、新疆綠色使者空氣環境技術有限公司
• 地址：北京市100084-82信箱
• 發明人：江億、謝曉雲、於向陽
• Int.Cl.：F24F3/00（2006.01）I
• 類別：發明專利

專利背景

隨著空調的廣泛套用，其能耗已占到建築總能耗的50％以上，相應的節能技術越來越引起人們的關注，可再生能源以及低品位能源的利用成為非常重要的節能途徑。蒸發冷卻技術尤其是間接蒸發冷卻技術在西北乾燥地區是一種非常有潛力的高溫冷源獲取途徑。蒸發冷卻即利用室外空氣的不飽和特性，通過水的蒸發產生冷量，有直接蒸發冷卻和間接蒸發冷卻之分。直接蒸發冷卻產生冷水的極限溫度為空氣濕球溫度，間接蒸發冷卻產生冷水的極限溫度為空氣露點溫度。以中國西北地區新疆、青海、寧夏、甘肅、西藏五省氣象台站統計數據為例，最濕月室外平均露點溫度12.3度，平均濕球溫度16.8度，由此，採用間接蒸發冷卻技術可以產生更低溫度的冷風或冷水，滿足去除室內顯熱負荷的要求，且降低系統的輸送能耗。

2006年11月之前，西北乾燥地區雖有多棟建築的空調系統採用了直接蒸發、間接蒸發冷卻技術，但還存在不少問題。某些建築的空調系統設計，將傳統的壓縮式冷機和直接蒸發冷卻式新風機組相結合：在風機盤管等末端中通入低溫（7～12℃）冷水對室內空氣進行冷凝除濕，而新風機組通過直接蒸發方式將新風加濕送入室內，系統中同時存在除濕和加濕，不僅多消耗除濕所用電能，還浪費了乾空氣。溫、濕度獨立控制理念以及以水為載冷劑的間接蒸發冷水機組的成功開發，為上述問題給出了最佳解決途徑。由此，該發明設計出一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統，由間接蒸發冷水機組、間接蒸發新風機組從室外乾空氣中獲取冷量，使得室外乾空氣成為整個系統的驅動源，可用於我國西北乾燥地區的大型公共建築，有著非常廣闊的套用前景。

發明內容

專利目的

該發明提出一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統，整個系統的驅動源為乾空氣而非電能，通過合理設計冷水流程，使得整個空調系統的輸配電耗最小，利用乾空氣的效率最高。

技術方案

《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》其特徵在於：該空調系統由間接蒸發冷水機組1、間接蒸發新風機組2、顯熱去除末端裝置3、冷水循環泵4組成；所述間接蒸發冷水機組1由逆流式空氣冷卻器5和逆流式填料塔6組成；所述間接蒸發新風機組2由表面式空氣冷卻器7和間接蒸發冷卻段8組成；由間接蒸發冷水機組1產生15～18℃冷水，在冷水循環泵4的作用下，首先進入顯熱去除末端裝置3，帶走房間顯熱，自身溫度升高后流出，繼而進入間接蒸發新風機組2的表面式空氣冷卻器7，冷卻新風后，其自身溫度進一步升高，最後流回冷水機組1，繼續噴淋產生冷水，完成冷水的循環；所述間接蒸發新風機組2的新風在表面式空氣冷卻器（7）中被冷水初步冷卻後，經過間接蒸發冷卻段8進一步冷卻送入室內。

改善效果

《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》提出的新的空調系統和傳統的空調系統相比，該空調系統節能30％以上，且不使用CFC製冷劑，對環境無污染，是經濟、節能、環保且有廣闊套用潛力的一種乾燥地區的空調系統。

附圖說明

圖1為該發明的基於間接蒸發冷卻技術的空調系統原理圖。

權利要求

《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》其特徵在於：該空調系統由間接蒸發冷水機組（1）、間接蒸發新風機組（2）、顯熱去除末端裝置（3）、冷水循環泵（4）組成；所述間接蒸發冷水機組（1）由逆流式空氣冷卻器（5）和逆流式填料塔（6）組成；所述間接蒸發新風機組（2）由表面式空氣冷卻器（7）和間接蒸發冷卻段（8）組成；由間接蒸發冷水機組（1）產生15～18℃冷水，在冷水循環泵（4）的作用下，首先進入顯熱去除末端裝置（3），帶走房間顯熱，自身溫度升高后流出，繼而進入間接蒸發新風機組（2）的表面式空氣冷卻器（7），冷卻新風后，其自身溫度進一步升高，最後流回冷水機組（1），繼續噴淋產生冷水，完成冷水的循環；所述間接蒸發新風機組（2）的新風在表面式空氣冷卻器（7）中被冷水初步冷卻後，經過間接蒸發冷卻段（8）進一步冷卻送入室內。

實施方式

如圖1所示，由間接蒸發冷水機組1，間接蒸發新風機組2、顯熱去除末端裝置3以及冷水循環泵4等組成。其中間接蒸發冷水機組由逆流式空氣冷卻器5和逆流填料塔6組成，間接蒸發新風機組2主要由表面式空氣冷卻器7和間接蒸發冷卻段8組成。通過串聯的冷水流程一即冷水機組產生的冷水先經過室內顯熱末端去除裝置，後經過新風機組，最後回到冷機，由此將間接蒸發冷水機組1、間接蒸發新風機組2以及顯熱末端裝置3合理搭配起來。

該空調系統的工作過程如下：

利用室外新風的乾燥特性（西北乾燥地區），首先由間接蒸發冷水機組1產生低於濕球溫度的15～18℃冷水，冷水在冷水循環泵4的作用下，先被送入房間內的顯熱去除末端裝置3，比如風機盤管或者輻射吊頂等，帶走室內的顯熱負荷，冷水自身溫度升高后，由顯熱末端流出，進入新風機組2的表面式空氣冷卻器7，對新風進行等濕降溫後再回到間接蒸發冷水機組1進行噴淋產生冷水，從而完成冷水的循環。新風機組的新風被顯熱末端回水冷卻後，再通過間接蒸發冷卻段8的進一步冷卻後送入室內，帶走房間濕負荷和部分顯熱負荷。

該發明的空調系統中採用的間接蒸發冷水機組，基於專利“一種間接蒸髮式供冷裝置”，通過簡單、巧妙的布置逆流空氣冷卻器和逆流填料塔，如圖1所示，可達到的冷水出水的極限溫度為室外空氣的露點溫度。通過該空調系統設計的串聯冷水流程，可使得間接蒸發冷水機組的回水溫度升高，進而使冷水機組排風的焓值升高，從而使其更充分的利用乾空氣的能量。同時，該空調系統中採用的間接蒸發新風機組，由表面式空氣冷卻器7和間接蒸發冷卻段8組成，利用顯熱末端的冷水回水冷卻新風機組的新風，提高冷機回水溫度的同時，降低間接蒸發冷卻段的進風溫度，使得新風機組能獲得更低溫度的送風。進而，通過合理選擇該發明空調系統中各換熱部件（顯熱去除末端、新風機組空氣冷卻器等）的換熱面積，可使系統中各換熱部件的換熱溫差更加均勻，從而提高換熱效率；通過合理選擇各部件（冷水機組和新風機組）的容量大小，在滿足帶走室內熱濕負荷的同時，使得系統整體的輸配電耗最小，系統利用乾空氣的效率最高。

在圖1的基於間接蒸發冷卻技術的空調系統中，主要由間接蒸發冷水機組1、間接蒸發新風機組2、顯熱去除末端裝置3、冷水循環泵4組成。該空調系統的間接蒸發冷水機組1由逆流式空氣冷卻器5和逆流式填料塔6組成；該空調系統的間接蒸發新風機組2由表面式空氣冷卻器7和間接蒸發冷卻段8組成。由間接蒸發冷水機組1產生15～18℃冷水，在冷水循環泵4的作用下，首先進入顯熱去除末端3，帶走房間顯熱，自身溫度升高后流出，繼而進入間接蒸發新風機組2的表面式空氣冷卻器7，冷卻新風后，其自身溫度進一步升高，最後流回冷水機組1，繼 續噴淋產生冷水，完成冷水的循環。間接蒸發新風機組2的新風在表面式空氣冷卻器7中被冷水初步冷卻後，經過間接蒸發冷卻段8進一步冷卻送入室內。該空調系統中由顯熱末端去除裝置3帶走房間的顯熱負荷，由新風機組2帶走房間的濕負荷和部分顯熱負荷，滿足空調系統的溫度、濕度控制的需要。

榮譽表彰

2010年11月15日，《一種基於間接蒸發冷卻技術的空調系統》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。