CN212618954U - 一种间接蒸发空气冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种间接蒸发空气冷却装置，所述装置包括壳体，设置在壳体内部的表冷器、循环水泵、循环水蒸发冷却模块、湿膜、第一集水盘、第二集水盘、蓄水箱、喷雾回水箱、喷雾水泵、补水装置、内循环风机、外循环风机、喷雾装置和换热器；其通过对进入装置的自然风进行预冷降温，降温后的冷空气对填料和湿膜中的冷却水进行对流蒸发降温，使得冷却水降温成接近环境湿球温度的水。其通过优化冷却和蒸发的流程，对蒸发喷淋方式进行优化，使得整体蒸发效率和冷却效率大幅提升，装置也比较紧凑，相比现有的多级蒸发冷却机组大幅缩小了体积和重量。

Description

一种间接蒸发空气冷却装置

技术领域

本实用新型涉及间接蒸发空气冷却技术领域，具体涉及到一种带空气预冷模块的露点型间接蒸发空气冷却装置。

背景技术

蒸发冷却空调技术是一种环保、高效、经济的冷却方式，能大幅降低用电量、减少温室气体和CFC的排放量，目前在工业厂房广泛使用。但是常规直接蒸发装置仅能将空气和循环水降低到接近湿球温度，并且空气湿度比较大，在夏季高温时段依然温度比较高。露点型蒸发冷却机组可以较好的解决这个问题，但是目前类似装置都体积庞大、设计不够紧凑、非常笨重，整体效率也不高。目前该类装置存在的主要问题为空气预冷和蒸发之间没有进行***设计，预冷水温不够低，蒸发段效率不够高，整机效率和冷却能力都有待提高。目前主流间接蒸发冷却装置通过自然冷却只能将热风冷却到接近湿球温度，通常是湿球温度+(2-6)℃。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种采用带预冷的水蒸发空气冷却处理模块的间接蒸发空气冷却装置，通过优化冷却和蒸发的流程，使得整体蒸发效率和冷却效率大幅提升，装置也比较紧凑，相比现有的多级蒸发冷却机组大幅缩小了体积和重量。

本实用新型是先用冷水对空气进行预冷，预冷后的空气再经过直接蒸发模块继续蒸发冷却；预冷时冷水被加热后在单独的逆流蒸发换热模块中被降温冷却，在该逆流蒸发换热模块中，直接使用预冷后经过直接蒸发模块的空气对被加热的循环水进行降温冷却，这样可保证流入直接蒸发模块的循环水和流出直接蒸发模块的的空气温度始终是整个***最低的，在***较低负荷时该温度逼近外部空气的露点温度。在间接蒸发热交换过程用这个接近露点温度的空气对外部热负荷进行降温，可显著提升夏季高温时段的冷却效果，出风温度可低于湿球温度，通常情况下额定负荷下可达到比露点温度高2-4℃的效果。使用直接蒸发模块处理后的空气洁净度大幅提高，可避免间接蒸发模块换热器结垢，空气中的灰尘经过洗涤处理在沉降排污模块中沉积，排出***。

本实用新型实施案例的技术方案如下：

一种间接蒸发空气冷却装置，包括壳体，设置在壳体内部的表冷器、循环水泵、循环水蒸发冷却模块、湿膜、第一集水盘、第二集水盘、蓄水箱，喷雾回水箱、喷雾水泵、补水装置、内循环风机、外循环风机、喷雾装置和换热器；

所述壳体设置有外循环进风口、外循环出风口、内循环进风口、内循环出风口，所述外循环进风口位于所述壳体的侧部，并连接所述表冷器，所述外循环出风口位于所述壳体的上部，并连接所述外循环风机，所述内循环进风口位于所述壳体的侧部上方，并连接所述换热器的第一通道一端，所述内循环出风口位于所

述壳体的侧部下方，并连接所述换热器的第一通道另一端，所述内循环风机位于所述内循环出风口或所述内循环进风口与所述换热器之间；

所述换热器的第二通道一端与所述壳体、所述循环水蒸发冷却模块合围形成外循环出风通道，所述换热器的第二通道另一端与所述壳体、所述第一集水盘、所述第二集水盘、所述循环水蒸发冷却模块合围形成外循环进风通道，所述外循环风机位于所外循环出风通道中，所述表冷器、所述湿膜、所述喷雾装置位于所外循环进风通道中；

所述循环水蒸发冷却模块位于所述外循环风机的下方，所述循环水蒸发冷却模块包含蒸发冷却填料、喷淋装置，所述蒸发冷却填料位于所述喷淋装置下方；所述湿膜位于所述循环水蒸发冷却模块的下方，所述表冷器和所述外循环进风口位于所述湿膜前方位，所述湿膜倾斜放置，所述第一集水盘位于所述湿膜的下方，所述蓄水箱位于所述第一集水盘的下方，所述第一集水盘通过管道连接所述蓄水箱，所述补水装置通过管道连通所述蓄水箱，所述循环水泵进水口、出水口分别通过管道连接所述蓄水箱和所述表冷器的进水端，所述表冷器的出水端连接所述喷淋装置；所述喷雾装置位于所述换热器的第二通道进风口的下端，所述第二集水盘位于所述喷雾装置的下端，所述喷雾回水箱位于所述第二集水盘的下方，所述第二集水盘通过管道连接所述喷雾回水箱；所述第一集水盘、所述循环水泵、所述蓄水箱、所述表冷器、所述喷淋装置、所述蒸发冷却填料、所述湿膜一起形成湿膜循环水***，所述换热器的第二通道、所述喷雾装置、所述第二集水盘、所述喷雾水泵、所述喷雾回水箱一起形成喷雾循环水***；

优选地，所述表冷器为翅片式换热表冷器。

优选地，所述装置还包括空气过滤网，所述空气过滤网安装在所述外循环进风口处。

优选地，所述外循环风机和所述内循环风机均为EC离心风机。

优选地，所述装置还包括沉降排污装置，所述沉降排污装置置于所述蓄水箱内部，所述沉降排污装置入水口通过管道连接所述第一集水盘，循环水从所述第一集水盘流出到所述沉降排污装置中，污泥在所述沉降排污装置中沉积，干净的循环水流入到所述蓄水箱中；所述沉降排污装置设置有排污阀，通过定时排污将污泥排出。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过在湿膜进风前端设置表冷器对外部空气进行预冷，使得外部空气温度降低，降温的空气经过湿膜加湿降温得到接近露点温度的冷空气和循环水，这样可保证流入直接蒸发模块的循环水和流出直接蒸发模块的的空气温度始终是整个***最低的，在***较低负荷时该温度逼近外部空气的露点温度。在间接蒸发热交换过程用这个接近露点温度的空气对外部热负荷进行降温，可显著提升夏季高温时段的冷却效果，出风温度可低于湿球温度，通常情况下额定负荷下可达到比露点温度高2-4℃的效果。使用直接蒸发模块处理后的空气洁净度大幅提高，可避免间接蒸发模块换热器结垢，空气中的灰尘经过洗涤处理在沉降排污模块中沉积，排出***。

附图说明

图1为本实用新型中的一种间接蒸发空气冷却装置的结构示意图；

104、内循环进风口；105、内循环出风口；106、外循环出风口；107、外循环进风口；11、表冷器；12、循环水泵；131、蒸发冷却填料；132、喷淋装置； 14、湿膜；16、蓄水箱；17、内循环风机；18、外循环风机；19、换热器；20、喷雾装置；21、沉降排污装置；22、喷雾回水箱；23、喷雾水泵；24、第一集水盘；25、第二集水盘。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

如图1所示，图1为本实用新型中的一种间接蒸发空气冷却装置的示意图；一种间接蒸发空气冷却装置包括壳体，设置在壳体内部的表冷器11、循环水泵 12、循环水蒸发冷却模块、湿膜14、第一集水盘24、第二集水盘25、蓄水箱16、喷雾回水箱22、喷雾水泵23、补水装置、内循环风机17、外循环风机18、喷雾装置20和换热器19；其中，壳体作为装置的功能器件的支撑载体，具体地，壳体设有外循环进风口107、外循环出风口106、内循环进风口104、内循环出风口105，外循环进风口位于壳体的侧部，并连接表冷器，外循环出风口位于壳体的上部，并连接外循环风机，内循环进风口位于壳体的侧部上方，并连接换热器的第一通道一端，内循环出风口位于所述壳体的侧部下方，并连接换热器的第一通道另一端，内循环风机位于内循环出风口或内循环进风口与换热器之间，为了使得整个装置结构更加紧凑、体积更小，优选地，内循环风机17为EC离心风机，换热器的第二通道一端与壳体、循环水蒸发冷却模块合围形成外循环出风通道，换热器的第二通道另一端与壳体、第一集水盘24、第二集水盘25、循环水蒸发冷却模块合围形成外循环进风通道，外循环风机位于外循环出风通道中，表冷器、湿膜、喷雾装置位于外循环进风通道中。循环水蒸发冷却模块位于外循环风机18的下方，为了满足装置结构上的功能实现，优选地，外循环风机为EC 离心风机。

在本实用新型中，循环水蒸发冷却模块对从表冷器中被加热的循环水进行蒸发冷却降温，具体地，循环水蒸发冷却模块包含蒸发冷却填料131、喷淋装置132，蒸发冷却填料131位于喷淋装置132下方；在本实用新型中，湿膜作为直接蒸发冷，却的功能模块，其位于循环水蒸发冷却模块的下方，第一集水盘24位于湿膜14的下方，蓄水箱16位于第一集水盘24的下方，第一集水盘通过管道连接蓄水箱，补水装置通过管道连通蓄水箱16，表冷器11和外循环进风口107位于湿膜14前方位，湿膜14倾斜放置，循环水泵12进水口、出水口分别通过管道连接蓄水箱和表冷器11的进水端，表冷器11的出水端连接喷淋装置132，喷淋装置将从表冷器中输送出来的水均匀地喷在蒸发冷却填料上；喷雾装置位于换热器的第二通道进风口的下端，第二集水盘位于喷雾装置的下端，喷雾回水箱位于第二集水盘的下方，第二集水盘通过管道连接喷雾回水箱；第一集水盘、循环水泵、蓄水箱、表冷器、喷淋装置、蒸发冷却填料、湿膜一起形成湿膜循环水***，换热器的第二通道、喷雾装置、第二集水盘、喷雾水泵、喷雾回水箱一起形成喷雾循环水***。

湿膜循环水***和喷雾循环水***两个水***互相独立，湿膜循环水***起到预冷加湿洗涤空气的作用，外部空气经过表冷器和湿膜，外部空气夹杂的灰尘混合湿膜的水经排污后流入到湿膜循环水蓄水箱，可解决外部空气夹杂灰尘问题，而喷雾循环水***为封闭循环***，不受外界污染避免了喷雾装置喷头堵塞和换热器产生污垢影响换热的问题。

对于整个空气循环***构造连接如下：

如图1所示，A-A1为室外空气在外循环通道的流向线路，外循环进风口、表冷器、湿膜、喷雾装置、换热器的第二通道、外循环风机、外循环出口顺序连接一起形成外循环通道；A-A2为室外空气冷却循环水的流向线路，外循环进风口、表冷器、湿膜、蒸发冷却填料、喷淋装置、外循环风机、外循环出口顺序连接一起形成循环水冷却通道；B-B为室内空气在内循环通道的流向线路，内循环进风口、换热的第一通道、内循环风机、内循环出风口顺序连接一起形成内循环通道；间接蒸发空气冷却装置工作时，室外空气从外循环进风口进入外循环通道，经过表冷器被降温后进入湿膜，在湿膜表面被加湿降温，外循环风机吸附一部分经预冷的外部空气与蒸发冷却填料中的循环水进行逆流对流，对循环水进行风冷降温冷却，另一部分经预冷的外部空气进入换热器，在换热器表面进行蒸发冷却传热等过程，对内循环热空气进行降温，被加热后的室外空气通过外循环风机被吹出外循环出风口；热空气从内循环进风口进入内循环通道，在间接蒸发换热器表面被冷却后通过内循环风机经过内循环出风口被吹入室内，室外空气在外循环通道换热升温后排出，在整个冷却过程只有室外空气作为冷源，对室内热空气进行热交换冷却降温。同时，室外空气在预冷加湿降温后进入蒸发冷却填料中，与升温的循环水发生对流蒸发，对循环水进行降温，使得循环水流落到是湿膜上温度接近露点温度。在本实施例中，室外空气指通过外循环进风口进入室内的空气，热空气指通过内循环进风口进入室内的空气。

以上为间接蒸发空气冷却装置的结构构造以及连接关系的介绍，下面以某一工况对间接蒸发空气冷却装置运行功能实现过程步骤进行详细介绍：

外部温度35℃、相对湿度60％的空气经过28℃表冷器预冷，发生等湿降温过程，通过控制表冷器的水速和进风量，最低可得到温度31℃、相对湿度75％的空气，31℃的空气进入湿膜中，与湿膜中的水帘发生对流蒸发，湿膜中的水帘由蓄水箱中的循环水对蒸发冷却填料进行喷淋流落在湿膜上形成，循环水由表冷器输送至喷淋装置，表冷器中28℃的循环水经与35℃空气换热之后，水温上升至29℃，29℃的循环水对蒸发冷却填料喷淋，经过填料与空气对流蒸发之后变成32.5℃的水从蒸发冷却填料流落至湿膜中。预冷后温度31℃、相对湿度75％的空气与32.5℃的湿膜水帘对流蒸发，空气加湿降温，经过控制水帘流落流速、进风风速、对流接触面积，使得相对湿度加湿到96％以上接近100％，此时水帘温度接近湿球温度，干球温度31℃相对湿度75％下对应的湿球温度为27℃，水帘最低温度可控制27℃，湿膜水帘降温后流落至蓄水箱中，填料水帘降温到27℃， 31℃的空气经加湿降温后变成30℃，相对湿度100％的空气一部分进入换热器中第二通道中与换热器第一通道中的37℃热空气换热后经外循环出风口排出，另一部分进入循环水蒸发冷却模块与循环水对流蒸发换热经外循环出风口排出， 27℃的循环水循环被输送至表冷器对外部空气预冷。通过本实用新型的间接蒸发空气冷却装置对37℃热空气进行换热降温，可降温至33.5℃。

对比不设置表冷器进行预冷：外部温度35℃、相对湿度60％的空气直接进入湿膜、蒸发冷却填料中，与湿膜中的水帘发生对流，湿膜中的水帘由循环水对蒸发冷却填料进行喷淋，循环水由表冷器输送至喷淋装置，经与空气对流蒸发从蒸发填料流落在湿膜中形成的，循环水在蓄水箱中，28℃的循环水在蒸发冷却填料中与空气对流蒸发吸热后，变成约32℃的水流落至湿膜中。温度35℃、相对湿度60％的空气与32℃的湿膜水帘对流蒸发，空气加湿降温，经过控制水帘流落流速、进风风速、对流接触面积，使得相对湿度加湿到96％以上接近100％，此时水帘温度接近湿球温度，干球温度35℃相对湿度60％下对应的湿球温度为28℃，水帘最低温度可控制28℃，湿膜水帘降温到28℃后流落至蓄水箱中，35℃的空气经加湿降温后变成33℃，相对湿度100％的空气一部分进入换热器中第二通道中与换热器第一通道中的37℃热空气换热后经外循环出风口排出，另一部分进入循环水蒸发冷却模块与循环水对流蒸发换热经外循环出风口排出，28℃的循环水循环被输送至表冷器对外部空气预冷。不加预冷装置的空气冷却装置对37℃热空气进行换热降温，可降温至35℃，其相比采用了预冷装置的间接蒸发空气冷却装置功耗增加了15％。

由以上对比可知，在外循环进风口处设置表冷器对进风进行预冷，空气温度降低、湿度增大，对应的湿球温度降低，经过控制外循环风机风速、填料水流速以及空气与水的接触面积可使从湿膜中流落出来的水接近湿球温度，由于预冷后的湿球温度更低，所以得到的水温度更低，外部空气经过更低水温的表冷器进行预冷，得到更低温度的冷空气。

在装置运转过程，循环水经循环水泵泵入表冷器，再通过管道进入循环水蒸发冷却模块，被喷淋装置均匀的喷洒在蒸发冷却填料上方，循环水被冷却后均匀的滴落在湿膜上，然后从湿膜上流入到下方的蓄水箱；喷雾水泵抽取喷雾回水箱中的水泵入喷雾装置，喷雾装置对换热器的第二通道喷雾，喷雾水沿着换热器的第二通道流出至第二集水盘，然后流回喷雾回水箱；外循环风机开启，室外空气经外循环进风口进入外循环进风通道，再经表冷器预冷、湿膜加湿成冷空气，然后输送到换热器的第二通道与换热器的第一通道中的热空气进行换热，输出到外循环出风通道经外循环出风口排出；内循环风机开启，热空气经内循环进风口进入换热器的第一通道与换热器的第二通道中的冷空气进行换热，经内循环出风口排出。为了满足装置结构上的功能实现，优选地，内循环风机为EC离心风机。

在间接蒸发空气冷却装置运转过程中，接近露点温度的循环水经循环水泵泵入表冷器，表冷器对外部空气进行预冷换热，循环水水温上升，表冷器中的循环水再通过管道进入循环水蒸发冷却模块，被喷淋装置均匀的喷洒在蒸发冷却填料上方，循环水被冷却后均匀的滴落在湿膜上，然后从湿膜上流入到下方的第一蓄水箱。

本实用新型的间接蒸发空气冷却装置，可直接用于数据中心机房自然散热，由于湿膜处的冷空气温度接近于露点温度，可使得在换热器中的换热效率更高，对整个数据中心功耗来说，更加节能。

经预冷后的外部空气进入湿膜，与湿膜中的循环水发生等焓加湿过程，使得湿膜中的循环水温度可以降低到露点温度，从而得到接近露点温度的循环水和冷空气；这样，接近露点温度的冷空气被应用在换热器第二通道中与换热器中的第一通道中的热空气进行冷热交换，从而达到对产生热空气的机房进行降温，由于冷空气温度相对传统的间接蒸发冷空气温度更低，从而使得降温效果更好，功耗更低。

通过在第一通道进口处设置有喷雾装置，其在预冷空气进入第一通道之前对第一通道进行喷雾，增加蒸发冷却，进一步提高了热空气在换热器中换热效率更高。

为了使得进风预冷效率最大化，优选地，外循环进风口上端到下端的长度等于表冷器上端到下端的垂直长度；外循环进风口上端到下端的长度等于湿膜上端到下端的垂直长度。

为了防止自然空气夹杂灰尘杂质进入装置内对内部环境污染，优选地，在进风口处设置有空气过滤网。

为了使得外部空气与表冷器预冷接触面积跟大，时间更长，达到外部空气预冷降温温差更大，优选地，表冷器为翅片式换热器。

为了防止水中的杂质对表冷器进行堵塞，优选地，蒸发冷却空气装置还包括水过滤装置，水过滤装置两端通过水管分别与循环水泵出口和表冷器入水口连接。

为了防止外部空气夹带杂质随湿膜上的水帘流入到蓄水箱中造成污垢，优选地，装置还包括沉降排污装置21，沉降排污装置置于蓄水箱内部，沉降排污装置入水口通过管道连接第一集水盘，循环水从第一集水盘流出到沉降排污装置中，污泥在沉降排污装置中沉积，干净的循环水流入到蓄水箱中；沉降排污装置设置有排污阀，通过定时排污将污泥排出。

在本实施实例中，蒸发冷却填料和湿膜都是增大水与空气的接触面积和时间作用，在本实施实例中，填料可以用湿膜替代。

本实用新型通过在湿膜进风前端设置表冷器对外部空气进行预冷，使得外部空气温度降低，降温的空气经过湿膜加湿降温得到更低温度的冷空气。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种间接蒸发空气冷却装置，其特征在于：所述装置包括壳体，设置在壳体内部的表冷器、循环水泵、循环水蒸发冷却模块、湿膜、第一集水盘、第二集水盘、蓄水箱、喷雾回水箱、喷雾水泵、补水装置、内循环风机、外循环风机、喷雾装置和换热器；

所述壳体设置有外循环进风口、外循环出风口、内循环进风口、内循环出风口，所述外循环进风口位于所述壳体的侧部，并连接所述表冷器，所述外循环出风口位于所述壳体的上部，并连接所述外循环风机，所述内循环进风口位于所述壳体的侧部上方，并连接所述换热器的第一通道一端，所述内循环出风口位于所述壳体的侧部下方，并连接所述换热器的第一通道另一端，所述内循环风机位于所述内循环出风口或所述内循环进风口与所述换热器之间；

所述换热器的第二通道一端与所述壳体、所述循环水蒸发冷却模块合围形成外循环出风通道，所述换热器的第二通道另一端与所述壳体、所述第一集水盘、所述第二集水盘、所述循环水蒸发冷却模块合围形成外循环进风通道，所述外循环风机位于所外循环出风通道中，所述表冷器、所述湿膜、所述喷雾装置位于所外循环进风通道中；

所述循环水蒸发冷却模块位于所述外循环风机的下方，所述循环水蒸发冷却模块包含蒸发冷却填料、喷淋装置，所述蒸发冷却填料位于所述喷淋装置下方；所述湿膜位于所述循环水蒸发冷却模块的下方，所述表冷器和所述外循环进风口位于所述湿膜前方位，所述湿膜倾斜放置，所述第一集水盘位于所述湿膜的下方，所述蓄水箱位于所述第一集水盘的下方，所述第一集水盘通过管道连接所述蓄水箱，所述补水装置通过管道连通所述蓄水箱，所述循环水泵进水口、出水口分别通过管道连接所述蓄水箱和所述表冷器的进水端，所述表冷器的出水端连接所述喷淋装置；所述喷雾装置位于所述换热器的第二通道进风口的下端，所述第二集水盘位于所述喷雾装置的下端，所述喷雾回水箱位于所述第二集水盘的下方，所述第二集水盘通过管道连接所述喷雾回水箱；所述第一集水盘、所述循环水泵、所述蓄水箱、所述表冷器、所述喷淋装置、所述蒸发冷却填料、所述湿膜一起形成湿膜循环水系，所述换热器的第二通道、所述喷雾装置、所述第二集水盘、所述喷雾水泵、所述喷雾回水箱一起形成喷雾循环水***。

2.根据权利要求1所述的间接蒸发空气冷却装置，其特征在于：所述表冷器为翅片式换热表冷器。

3.根据权利要求1所述的间接蒸发空气冷却装置，其特征在于：所述装置还包括空气过滤网，所述空气过滤网安装在所述外循环进风口处。

4.根据权利要求1所述的间接蒸发空气冷却装置，其特征在于：所述外循环风机和所述内循环风机均为EC离心风机。

5.根据权利要求1所述的间接蒸发空气冷却装置，其特征在于：所述装置还包括沉降排污装置，所述沉降排污装置置于所述蓄水箱内部，所述沉降排污装置入水口通过管道连接所述第一集水盘，循环水从所述第一集水盘流出到所述沉降排污装置中，污泥在所述沉降排污装置中沉积，干净的循环水流入到所述蓄水箱中；所述沉降排污装置设置有排污阀，通过定时排污将污泥排出。

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