專利名稱：冷卻系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)和方法是關(guān)于空氣冷卻，尤其是關(guān)于在包含熱交換設(shè)備的系統(tǒng)中的冷卻空氣來(lái)影響冷卻流體的熱交換。本發(fā)明特別適合于在諸如大的辦公樓的空氣冷卻等的環(huán)境中所需要的相對(duì)大體積的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們所占據(jù)的區(qū)域一般來(lái)說(shuō)需要一定的加熱和/或冷卻，目的是維持該區(qū)域合理的溫度。在一些情況下，法定或者契約規(guī)定要求區(qū)域維持在一定的溫度范圍內(nèi)。
因此，加熱或者冷卻系統(tǒng)隨著時(shí)間發(fā)展以及在大多數(shù)房屋中存在，目的是為了在預(yù)定溫度限制的房屋內(nèi)維持一定的溫度。
諸如辦公樓的加熱和冷卻大區(qū)域通常要求在工廠內(nèi)大的資金投入和影響加熱和/或者冷卻的設(shè)備。
在暖和的氣候下，包含冷卻塔的冷卻系統(tǒng)是一種常用的用于大型樓房的冷卻系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，當(dāng)空氣通過(guò)第一熱交換設(shè)備(蒸發(fā)器)時(shí)采用制冷氣體來(lái)冷卻空氣，以及制冷氣體從空氣中吸收能量，制冷氣體通過(guò)第二熱交換單元(壓縮機(jī))，從制冷氣體中析出熱。向第二熱交換設(shè)備供應(yīng)水來(lái)影響制冷氣體的冷卻和所吸收的能量，通常為了冷卻在用于下一步應(yīng)用而準(zhǔn)備的水，將水轉(zhuǎn)移到第三熱交換設(shè)備(冷卻塔)中。在通常將這種系統(tǒng)用于大型的辦公樓中的同時(shí)，冷卻塔對(duì)諸如嗜肺軍團(tuán)菌的繁殖和擴(kuò)散提供了一個(gè)有利的環(huán)境，這些細(xì)菌是空氣傳播的以及被冷卻塔附近的人們吸入，引起通常指的是疾病的產(chǎn)生。
這種細(xì)菌首先是在1976年美國(guó)的費(fèi)城發(fā)現(xiàn)的，從那時(shí)候開始，在澳大利亞和許多海外國(guó)家發(fā)生零星的和流行性的感染。流行病學(xué)沒(méi)有查出準(zhǔn)確的感染源，然而，冷卻塔和水?dāng)U散系統(tǒng)被認(rèn)為是最有可能的源頭。軍團(tuán)病典型的顯示出嚴(yán)重的肺炎，病人早期的癥狀為不舒服、肌肉疼痛、頭痛、發(fā)燒。病人逐漸缺少呼吸以及呼吸癥狀為肺炎，通常最嚴(yán)重的時(shí)候?yàn)椴荒芎粑＼妶F(tuán)病的發(fā)展通常與大腦混亂和精神錯(cuò)亂、嘔吐、和腎臟衰竭相聯(lián)系。該疾病通常保溫培養(yǎng)期為2-10天，同時(shí)，在過(guò)去的六年里，這種疾病的致命率雖然在澳大利亞已經(jīng)下降，但仍然發(fā)生致命。在澳大利亞的1979年軍團(tuán)病被宣布為必須申報(bào)的疾病，所有的病例必須有健康專家通知相關(guān)的健康部門以來(lái)檢測(cè)。
已經(jīng)確認(rèn)，冷卻塔能產(chǎn)生和擴(kuò)散嗜肺軍團(tuán)菌。已經(jīng)進(jìn)行了各種方法來(lái)減少冷卻塔形成和擴(kuò)散嗜肺軍團(tuán)菌的可能性。特別是，為了減少微生物的生長(zhǎng)，通常建議采用防腐劑、表面活性劑、殺菌劑以及另外的化學(xué)品來(lái)處理冷卻塔的水。
總的來(lái)說(shuō)，為了減少在冷卻塔水中的總的微生物量，推薦使用廣譜性殺菌劑對(duì)水進(jìn)行處理。然而，在冷卻塔系統(tǒng)的動(dòng)力環(huán)境中，化學(xué)品的性能與在所控制的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的環(huán)境是不同的。例如，在系統(tǒng)中的不同位置上，冷卻塔的水的溫度不同以及流速也不相同。包含pH、導(dǎo)電性、總的溶解固體、懸浮體和生物體的許多參數(shù)在系統(tǒng)中隨著時(shí)間而發(fā)生變化。
因此，用廣譜性殺菌劑的水處理的效果對(duì)于特定的環(huán)境是不能預(yù)先確定的，這樣，要求對(duì)冷卻塔水的取樣除了任何化學(xué)處理以外，確保微生物的生長(zhǎng)限制在可以接收的范圍內(nèi)。除了殺菌劑的成本，對(duì)于實(shí)施過(guò)程中取樣的要求對(duì)于增加冷卻塔系統(tǒng)的維持成本有非常大的影響。
也有人建議使用臭氧，以及在一些實(shí)施例中成功的降低了微生物的生長(zhǎng)。盡管臭氧是一種不穩(wěn)定的化學(xué)品，它仍然是一種很強(qiáng)的氧化殺菌劑和通過(guò)臭氧發(fā)生機(jī)現(xiàn)場(chǎng)制造和迅速用于水的處理。對(duì)于在冷卻塔水中的細(xì)菌量的控制來(lái)說(shuō)，臭氧處理是相對(duì)比較新的，通常被認(rèn)為是根據(jù)生產(chǎn)廠家的建議來(lái)進(jìn)行操作來(lái)確保最佳的效率。除了因?yàn)槌粞醢l(fā)生機(jī)所需要的重大的資金投入以外，對(duì)于這種系統(tǒng)抑制微生物色生長(zhǎng)和軍團(tuán)病的擴(kuò)散還存有懷疑。
有人建議使用紫外線來(lái)減少冷卻塔水的細(xì)菌。在這些系統(tǒng)中，將冷卻塔的水曝光足夠強(qiáng)度的紫外線，來(lái)消除水中的細(xì)菌。對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最初是確保水曝光足夠強(qiáng)度的紫外線的照射，這樣才有效。通常使用傳感器來(lái)監(jiān)督紫外線照射的強(qiáng)度和傳感器檢測(cè)到的任何強(qiáng)度的減少都提供一種需要維持的指示。紫外線照射對(duì)冷卻塔水的PH、氣味、和化學(xué)組分沒(méi)有影響，然而，水的顏色、微熱、和化學(xué)組分能妨礙紫外線的傳輸，因此，建議在紫外線設(shè)備安裝之前，決定對(duì)紫外線吸收的水進(jìn)行處理。細(xì)菌能受到微熱、聚集、粘液的存在的保護(hù)，因此，建議與紫外線照射系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合進(jìn)行水過(guò)濾。
盡管要執(zhí)行破壞細(xì)菌的系統(tǒng)，紫外線對(duì)細(xì)菌的破壞能受到酶修復(fù)機(jī)理的破壞，例如在黑暗中運(yùn)行的以及在以后對(duì)亮光(光反應(yīng)性)的曝光。一旦重復(fù)，紫外線照射系統(tǒng)的安裝包含大的資金消耗，以及這些系統(tǒng)的效果仍然受到質(zhì)疑，不是一個(gè)吸引人的選擇。
有人建議將各種別的擁有設(shè)備用于包含將處理過(guò)的水曝光電磁和靜電場(chǎng)的系統(tǒng)的水處理。缺少能證明這些擁有設(shè)備對(duì)處理的水的細(xì)菌的量有大的影響的決定性的科學(xué)證據(jù)。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的軍團(tuán)菌的生存和生長(zhǎng)用于這些系統(tǒng)中。
在過(guò)濾系統(tǒng)表明可得到的最簡(jiǎn)單的方法用于減少水中細(xì)菌的同時(shí)，由于空間和重量的限制，能除去微粒的全流過(guò)濾對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)存的系統(tǒng)是不現(xiàn)實(shí)的。此外，這樣的過(guò)濾系統(tǒng)伴有安裝和運(yùn)行的費(fèi)用，從而使這種方法經(jīng)濟(jì)上是不可行的。在任何情況下，如果具有這種過(guò)濾系統(tǒng)，必須有一種實(shí)施過(guò)程中的用于反沖和過(guò)濾器代替的維護(hù)費(fèi)用。
不考慮目前正在使用的水處理系統(tǒng)，以水取樣的形式的實(shí)施過(guò)程中的維護(hù)是不可避免的，必須增加包含冷卻塔的冷區(qū)系統(tǒng)的運(yùn)行的實(shí)施過(guò)程中的維護(hù)費(fèi)用。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于該系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)和冷卻方法，在正常的工作條件下，該系統(tǒng)消除冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生空氣傳播的諸如軍團(tuán)菌的細(xì)菌的可能性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種冷卻系統(tǒng)和用于該系統(tǒng)的方法，上述系統(tǒng)能修改產(chǎn)生諸如軍團(tuán)菌細(xì)菌的空氣傳播細(xì)菌的現(xiàn)有系統(tǒng)，從而消除該系統(tǒng)在正常的工作條件下產(chǎn)生諸如空氣傳播細(xì)菌的任何可能性。
包含在本說(shuō)明書中的資料、法案、材料、設(shè)備、文章等的任何討論都是為了提供本發(fā)明的背景的。并不能因?yàn)檫@些材料存在于本申請(qǐng)的權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日之前而認(rèn)為上述內(nèi)容構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)或者是關(guān)于本發(fā)明的領(lǐng)域中澳大利亞的公知技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)包含流體閉合回路的最初熱交換設(shè)備；一個(gè)位于所述的最初熱交換設(shè)備上游的空氣冷卻器；和能運(yùn)行以強(qiáng)制空氣通過(guò)所述的空氣冷卻器和所述的最初熱交換設(shè)備的風(fēng)機(jī)，其特征在于所述的空氣冷卻器包含吸水材料，也就是說(shuō)，在使用中，維持一定的濕度，以使通過(guò)所述的空氣冷卻器的空氣能在被強(qiáng)制進(jìn)入到最初熱交換設(shè)備中的閉合回路部件之前，因?yàn)檎舭l(fā)作用而得到冷卻。
當(dāng)冷卻流體通過(guò)最初熱交換設(shè)備時(shí)，用于冷卻流體的閉合回路確保防止冷卻流體暴露于空氣中，特別是，暴露于被強(qiáng)制流進(jìn)熱交換設(shè)備的空氣中。這種分離消除了軍團(tuán)病產(chǎn)生和擴(kuò)散的危險(xiǎn)。在實(shí)際中，為了冷卻流體能釋放出所吸收的熱能，從使用流體來(lái)吸收熱能的位置上轉(zhuǎn)移流體和轉(zhuǎn)移到熱交換設(shè)備中的冷卻系統(tǒng)中，閉合回路容易形成回路的一部分。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，從空氣冷卻器中放出來(lái)的冷卻的空氣完全不含液態(tài)流體。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例中，空氣冷卻器和最初熱交換設(shè)備沿著從冷卻器到最初熱交換設(shè)備的路徑相隔一定的距離，目的是減少流體以液體狀態(tài)流經(jīng)空氣冷卻器和撞擊最初熱交換設(shè)備。
優(yōu)選的是，熱交換設(shè)備包含多個(gè)空氣進(jìn)口和出口，在其中間設(shè)有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)多個(gè)進(jìn)口吸入空氣以及通過(guò)多個(gè)出口強(qiáng)制排出空氣?？諝饫鋮s器可以設(shè)置在多個(gè)空氣進(jìn)口的上面，以使通過(guò)風(fēng)機(jī)吸入到空氣冷卻器的空氣在吸入到或者被強(qiáng)制到達(dá)最初熱交換器之前被冷卻，隨后，通過(guò)多個(gè)空氣出口排放出去。
如果冷卻流體是水，冷卻水優(yōu)選在諸如銅管等的導(dǎo)熱管中流經(jīng)最初熱交換器，所吸引的空氣流經(jīng)管道和從流經(jīng)管道的水中除去熱能。
空氣冷卻器優(yōu)選包含與在蒸發(fā)冷卻應(yīng)用中使用的材料相似的吸收材料，以及可以包含木頭纖維或者冷卻襯墊材料，這樣在商標(biāo)“CELDEK”下銷售。受到弄濕的吸水材料對(duì)因蒸發(fā)作用而經(jīng)過(guò)材料的空氣進(jìn)行冷卻。通常在蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中使用該效果，與冷卻流體分離的水，可以應(yīng)用到水吸收材料中，該吸水材料使用與現(xiàn)有的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中相似的設(shè)備。
與流經(jīng)最初熱交換器的冷卻水相分離的空氣冷卻器中的水的使用不會(huì)產(chǎn)生或者擴(kuò)散軍團(tuán)菌的危險(xiǎn)，這是因?yàn)槔鋮s水的溫度沒(méi)有上升到產(chǎn)生這一危險(xiǎn)的足夠溫度。
總的來(lái)說(shuō)，吸水材料的襯墊可以設(shè)于基本上與熱交換設(shè)備的空氣進(jìn)口垂直的位置上，井水用于吸水襯墊的上面部分，以及水流動(dòng)通過(guò)弄濕整個(gè)襯墊。如果以比蒸發(fā)快的速度將水用到吸水材料襯墊上，在材料襯墊下面懸掛一個(gè)收集器來(lái)收集流出來(lái)的水。任何在收集器中所收集的流出來(lái)的水可以通過(guò)將其抽吸回材料襯墊的上面部件來(lái)重新使用。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，將包含多個(gè)小于7mm的凹槽孔的吸水材料襯墊作為空氣冷卻器的一部分來(lái)使用。通常，在蒸發(fā)冷卻使用中，使用具有多個(gè)7mm凹槽孔的吸水材料襯墊。然而，在本發(fā)明的實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)使用具有小于7mm標(biāo)準(zhǔn)尺寸的凹槽孔的襯墊能提供一個(gè)更有效的冷卻效果。該優(yōu)選的實(shí)施例也使用變距風(fēng)機(jī)來(lái)吸引空氣通過(guò)最初熱交換器和空氣冷卻器襯墊。由于使用具有小于7mm的凹槽孔的襯墊而引起效率增加，可以減少總的尺寸，同時(shí)仍然取得和使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸凹槽孔同樣的冷卻效果?？諝饫鋮s襯墊總尺寸的減少對(duì)于安裝來(lái)說(shuō)意義是很大的，對(duì)于安裝來(lái)說(shuō)，需要從現(xiàn)有的冷卻塔安裝的轉(zhuǎn)換，以及有限的物理空間來(lái)安裝一個(gè)新的冷卻流體熱交換設(shè)備。
在另一實(shí)施例中，冷卻流體包含高濃度的氨水，最初熱交換設(shè)備包含影響氨水通過(guò)熱交換設(shè)備的不銹鋼或者鋁管道。在該優(yōu)選的實(shí)施例中，氨水以氣體的狀態(tài)進(jìn)入最初熱交換設(shè)備，除去熱能，以氣體的形式釋放出氨水。當(dāng)氨水跟以前一樣作為冷卻流體使用的同時(shí)，它只是對(duì)于超大的設(shè)備來(lái)說(shuō)是可行的。由于使用空氣冷卻階段而增加冷卻效率，對(duì)于較小的設(shè)備來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生一種能使用氨水作為冷卻流體的有效的和經(jīng)濟(jì)上可行的冷卻流體熱交換設(shè)備。
在另一方面，本發(fā)明提供一種在冷卻流體熱交換設(shè)備中冷卻流體的方法，該方法包含冷卻系統(tǒng)的冷卻流體流經(jīng)過(guò)具有閉合流體回路的最初熱交換器以含有流體；將空氣冷卻器安放在最初熱交換器的上流上；和將空氣流流經(jīng)所述的空氣冷卻器和位于閉合流體回路部件上面，其特征在于，所述的空氣冷卻器包含吸水材料，也就是說(shuō)，在使用中，維持一定的濕度，通過(guò)蒸發(fā)流體來(lái)冷卻空氣。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，制造了本發(fā)明的冷卻流體熱交換設(shè)備具有大范圍的熱交換容量，以使使用本發(fā)明的熱交換器來(lái)代替現(xiàn)有的具有相似熱交換容量的現(xiàn)有冷卻塔。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種對(duì)第一熱交換設(shè)備合并而將冷卻系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的方法，借助于用一個(gè)第二熱交換設(shè)備和一個(gè)空氣冷卻器取代所述的第一熱交換設(shè)備，上述第一熱交換設(shè)備包含一個(gè)流體冷卻熱交換設(shè)備，其中，流體暴露于被強(qiáng)制通過(guò)熱交換設(shè)備的空氣，第二熱交換設(shè)備包含一個(gè)最初熱交換設(shè)備，空氣冷卻器包含吸水材料，也就是說(shuō)，在使用中，維持一定的濕度，以使被強(qiáng)制通過(guò)所述的空氣冷卻器的空氣因蒸發(fā)作用而得到冷卻，其中，在最初熱交換設(shè)備中含有流體，該流體被阻止暴露于被強(qiáng)制通過(guò)空氣冷卻器的空氣，然后流經(jīng)第二熱交換設(shè)備；該方法包括將第一熱交換設(shè)備冷卻流體的內(nèi)進(jìn)口和出口分開；重新將流體進(jìn)口和出口連接到相對(duì)應(yīng)的第二熱交換設(shè)備的連接點(diǎn)上；和操作該冷卻系統(tǒng)。
在大多數(shù)的轉(zhuǎn)換中，有可能將第一熱交換設(shè)備除去，對(duì)第二熱交換設(shè)備提供空間，盡管不是必須的。
在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供了一種具有流體冷卻熱交換設(shè)備的冷卻系統(tǒng)，包含一個(gè)包含閉合冷卻水回路的最初熱交換設(shè)備；一個(gè)空氣冷卻器，該冷卻器包含吸水材料，通過(guò)將位于所述最初熱交換設(shè)備的上流的空氣冷卻器的冷卻空氣蒸發(fā)以使空氣冷卻器維持一定的濕度；可以強(qiáng)制空氣經(jīng)過(guò)所述空氣冷卻器和所述的最初熱交換設(shè)備的風(fēng)機(jī)；其特征在于，被強(qiáng)制進(jìn)入所述的空氣冷卻器的空氣在被強(qiáng)制進(jìn)入所述最初熱交換單元的所述閉合回路的部分上之前，得到冷卻。
在進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供一種具有流體冷卻熱交換的冷卻系統(tǒng)，包含一個(gè)包含用于循環(huán)流體的閉合回路的最初熱交換設(shè)備；一個(gè)包含吸水材料的第二熱交換設(shè)備，在使用中，維持一定的濕度，以使第二熱交換設(shè)備適合于提供因與所述的最初熱交換設(shè)備相關(guān)的蒸發(fā)作用而得到冷卻的空氣。
在本說(shuō)明書中，術(shù)語(yǔ)“包含”或者其變形理解為包含所述的設(shè)備，步驟，設(shè)備組合，但不排除另外的設(shè)備，步驟或者設(shè)備、步驟的組合。


圖1是表示包含冷卻塔式熱交換器的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的最初構(gòu)件的示意圖。
圖2是表示包含空氣冷卻壓縮機(jī)的冷區(qū)系統(tǒng)最初構(gòu)件的示意圖。
圖3是表示包含本發(fā)明的實(shí)施例的熱交換器的冷卻系統(tǒng)的示意圖。
圖4A和4B分別是圖3的熱交換設(shè)備的側(cè)視和截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式
圖1提供了包含冷卻塔的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的示意圖。這種系統(tǒng)通常用在具有相對(duì)大的要冷卻的空間的大型建筑物中以及經(jīng)常大部分的冷卻系統(tǒng)設(shè)置在建筑物的地下室內(nèi)，冷卻塔放在建筑物的屋頂上。
在圖1中，建筑物10安裝了包含通過(guò)壓縮機(jī)14和蒸發(fā)器16的制冷氣體回路12的冷卻系統(tǒng)。制冷氣體通過(guò)回路12的流動(dòng)通過(guò)壓縮機(jī)18驅(qū)動(dòng)，通過(guò)膨脹閥20來(lái)調(diào)節(jié)。在建筑物10內(nèi)的空氣通常由通過(guò)導(dǎo)管的驅(qū)動(dòng)空氣來(lái)冷卻，在上述導(dǎo)管中，影響建筑物10中的空氣冷卻的冷卻的水回路22的一部分在這兒沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明。
為了冷卻制冷氣體，制冷氣體通過(guò)壓縮機(jī)14。通常，在大型建筑物中，使用水來(lái)對(duì)制冷氣體進(jìn)行冷卻。從壓縮機(jī)14的制冷氣體吸收熱能后，通過(guò)泵24水轉(zhuǎn)移到冷卻塔26。如上所述，因?yàn)槔鋮s塔很大以及在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)出大量的噪音，因此通常將冷卻塔設(shè)置在建筑物10的屋頂上。
從壓縮機(jī)14出來(lái)的熱水通過(guò)管道28流到冷卻塔26的水進(jìn)口。然后冷卻塔從水中吸收熱能，冷卻水通過(guò)管道30從冷卻塔26中排出。
通常，通過(guò)空氣流通冷卻塔來(lái)影響一部分水的蒸發(fā)，從而使冷卻塔影響從冷卻水中的熱的排出。為了將導(dǎo)致水從液體轉(zhuǎn)變成氣體的一部分水蒸發(fā)，需要熱能，該熱能從繼續(xù)以液體形式存在的剩余水中吸取。因此，當(dāng)熱能除去后，塔中水的溫度下降。
最常使用的冷卻塔的形式是使用引風(fēng)逆流，其中，由設(shè)在冷卻塔排放口的風(fēng)機(jī)，吸引空氣通過(guò)冷卻塔。空氣通過(guò)天窗進(jìn)入塔中，在與通過(guò)塔的冷卻水相反的方向上，垂直的通過(guò)塔。另一種冷卻塔具有設(shè)置在帶由空氣的塔的一面上，上述空氣被強(qiáng)制或者被吸引以交叉流動(dòng)的方式通過(guò)塔。在任何一種情況下，所有已知的冷卻塔包含冷卻水暴露于吸引或者被強(qiáng)制通過(guò)塔中的空氣、和冷卻水被泵24通過(guò)管道30吸引之前，在水池中儲(chǔ)存一段時(shí)間。因?yàn)槭褂弥T如水的流體能影響熱交換和將為了冷卻水將水吸取到設(shè)置熱交換器的屋頂上相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很貴，因此這種設(shè)置是常用的。
圖2表示一個(gè)選擇性的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)設(shè)備，其中，該系統(tǒng)包含閉合的制冷氣體40的回路，該制冷氣體得到壓縮機(jī)42的壓縮。制冷器通過(guò)蒸發(fā)器46，在蒸發(fā)器中，從水回路40中吸收熱能。用在圖1中所描述系統(tǒng)相似的方式對(duì)建筑物35中的空氣進(jìn)行冷卻。然而，與圖1的系統(tǒng)相比較，圖2所示的系統(tǒng)不包含水冷卻壓縮機(jī)和用于從制冷氣體中除去熱能而設(shè)置的冷卻塔。相反，將制冷氣體用泵從建筑物35的地下室中吸取到建筑物的屋頂上，以及經(jīng)過(guò)空氣冷卻冷凝器45。為了吸引空氣經(jīng)過(guò)空氣進(jìn)口而進(jìn)入空氣冷卻壓縮機(jī)以及將吸取的空氣通過(guò)出口排出來(lái)，空氣冷卻冷凝器45包含電驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)(47和49)。
總的來(lái)說(shuō)，在空氣冷卻冷凝器45中存在的彎曲通路中形成的導(dǎo)熱管道中，包含制冷氣體，該制冷氣體要經(jīng)受氣流。
圖2所示的這種冷卻系統(tǒng)通常用在以下的設(shè)備中在工廠空間和空氣冷卻壓縮機(jī)之間的距離足夠的短。如對(duì)于傳送氣體來(lái)說(shuō)距離太長(zhǎng)，那就要找一個(gè)替換的設(shè)備。在熱交換設(shè)備設(shè)置在建筑物的屋頂上的大多數(shù)情況下，從工廠到熱交換設(shè)備的距離很長(zhǎng)，以使這種系統(tǒng)不可行。
如圖3所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，其中，用于建筑物50的冷卻系統(tǒng)包含借助于壓縮機(jī)58而流經(jīng)冷凝器54和蒸發(fā)器56的制冷氣體的閉合回路52。氣體流經(jīng)閉合回路52的流動(dòng)受膨脹閥60控制。蒸發(fā)器包含一個(gè)閉合水回路62，為了閉合的水回路能以上所述的(見(jiàn)圖1)所示的相似的方法影響建筑物50中的空氣的冷卻，該閉合水回路將熱能除去。對(duì)于圖1所示的系統(tǒng)，該冷凝器54作為熱交換器而運(yùn)行，從制冷氣體的閉合回路52中取出熱能。
從冷凝器54中的制冷氣體52的閉合回路中除去熱能受到另一種流體，通常是水的影響，上述的水通過(guò)管道66而被吸引到冷凝器54中，以及通過(guò)管道68而被帶出冷凝器54。在泵70的控制下，冷卻水被吸入冷凝器54中和通過(guò)該冷凝器。從冷凝器54中放出來(lái)的水通過(guò)管道68被帶到建筑物50的屋頂上，在那兒，水進(jìn)入設(shè)有熱交換器75的屋頂。
熱交換器75包含電驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)(77和79)，運(yùn)轉(zhuǎn)該風(fēng)機(jī)來(lái)吸引空氣通過(guò)。管道68通常是導(dǎo)熱的，以及在一部分是彎曲的通道中形成的，上述通道位于當(dāng)空氣被吸引通過(guò)熱交換器75的時(shí)候進(jìn)行空氣流動(dòng)的區(qū)域內(nèi)。沿著在彎曲通道中形成的管道，為了在空氣流經(jīng)管道68和導(dǎo)熱的延伸區(qū)域的時(shí)候，提高從管道68中的水除去熱能的效率，導(dǎo)熱延伸區(qū)域可以連接到管道68上。通常，到人延伸區(qū)域包含由合適的導(dǎo)熱材料構(gòu)成的熱魚鱗篩。當(dāng)經(jīng)過(guò)彎曲的導(dǎo)管后，經(jīng)過(guò)管道66被帶出設(shè)置了熱交換器75的屋頂上，然后再一次通過(guò)泵70的作用被吸取到冷凝器54中。
除了冷卻水流經(jīng)受到氣體流動(dòng)的管道以外，設(shè)有熱交換器75的屋頂包含懸浮在熱交換器75的空氣進(jìn)口上面的弄濕了的吸水材料，以使被吸引通過(guò)弄濕了的吸水材料的空氣在空氣通過(guò)在彎曲通道上形成的管道68之前，因?yàn)檎舭l(fā)作用得到冷卻。
因?yàn)橥ㄟ^(guò)攜帶從冷凝器54中釋放出來(lái)的水之前的冷卻空氣，從流體中除去熱能的效果大為提高。
在圖4A和圖4B中分被提供了熱交換器75的側(cè)視圖和截面?zhèn)纫晥D。
參考圖4B，熱交換器75包含電驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)(77和79)，這樣設(shè)置的目的是將吸引空氣通過(guò)熱交換器75。熱交換器的側(cè)圍(82和84)包含攜帶來(lái)自冷凝器54的水的通道上形成的導(dǎo)熱管。
導(dǎo)熱管彎曲通過(guò)彎曲的通道而基本上在受到氣體流動(dòng)的區(qū)域內(nèi)延伸，在圖4B的截面?zhèn)纫晥D中，管道基本上垂直的延伸到和延伸出圖的平面。
在圖4B所示的熱交換及75的實(shí)施例中，側(cè)圍82和84有效的形成熱交換器的兩堤，每一個(gè)的作用是從流過(guò)的水中除去熱能。在這方面，水通過(guò)進(jìn)口68和68a進(jìn)入熱交換堤(bank of the heat exchange)82和84以及通過(guò)個(gè)字的熱交換堤后通過(guò)各個(gè)出口66和66a排放出來(lái)，水以熱的狀態(tài)通過(guò)進(jìn)口68和68a進(jìn)入熱交換堤82和84，將熱能從其中除去后，水以冷的狀態(tài)從熱交換堤82和84排放出來(lái)。當(dāng)然，進(jìn)口，68、和68a，可以通過(guò)一個(gè)常用的接頭連接在一起，相似的，出口，66，和66a也可以通過(guò)一個(gè)常用的接頭連接起來(lái)。
當(dāng)僅僅通過(guò)被吸引通過(guò)這些熱交換堤的空氣作用，將熱能從經(jīng)過(guò)熱交換堤82和84的水中吸取出來(lái)時(shí)，因?yàn)閼腋≡跓峤粨Q器75的空氣進(jìn)口上的弄濕吸水材料將從經(jīng)過(guò)熱交換設(shè)備的水中除去熱能的效率提高很大。
參考圖4B，吸水材料襯墊85和87懸浮熱交換器75的進(jìn)口上，這樣就要求通過(guò)熱交換堤82和84的空氣首先流經(jīng)過(guò)吸水材料襯墊85和87。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，吸水材料襯墊85和87包含商標(biāo)為“Geldek”的材料，這些襯墊85和87連續(xù)不斷的受到在進(jìn)口90和92上的襯墊85和87上面的水的弄濕。在進(jìn)口90和92上使用的水最后滴流通過(guò)吸水材料襯墊85和87，基本上將整個(gè)材料襯墊弄濕。如果材料襯墊85和87沒(méi)有完全的吸收用刀進(jìn)口90和92的水時(shí)，從每一個(gè)襯墊底部流出來(lái)的水可以在槽中(這兒沒(méi)有表示出)收集起來(lái)，然后用泵(沒(méi)有表示出)回到水進(jìn)口90和92。
被吸引到材料襯墊85和87的空氣應(yīng)為蒸發(fā)作用而冷卻，該冷卻空氣流經(jīng)熱交換堤82和84的作用是大為增加從流經(jīng)這些熱交換堤總吸取熱能的效率。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，包含直徑小于7mm的多個(gè)凹槽孔的吸水材料是作為空氣冷卻器的一部分來(lái)使用的。此外，在本實(shí)施例中，使用變距風(fēng)機(jī)來(lái)吸引空氣通過(guò)最初熱交換器和空氣冷卻器襯墊。帶有小于標(biāo)準(zhǔn)直徑的孔的吸水材料襯墊的使用會(huì)引起更有效的空氣冷卻效果，由此，吸水材料襯墊的總尺寸得以降低，同時(shí)，仍然提供和具有大尺寸的襯墊一樣的冷卻效果?？偟囊r墊尺寸的減小對(duì)于安裝是很關(guān)鍵的，在安裝中，熱交換設(shè)備必須符合一定的物理空間限制。在這些實(shí)施例中，減小了的總襯墊尺寸使本發(fā)明的熱交換設(shè)備對(duì)于時(shí)間安裝來(lái)說(shuō)，是一個(gè)更容易選擇的方案。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，冷卻流體包含高濃度的氨水，最初熱交換設(shè)備包含不銹鋼或者鋁管道來(lái)影響氨水進(jìn)入熱交換設(shè)備的通過(guò)。當(dāng)氨水與以前一樣用作冷卻流體的時(shí)候，僅僅限于用于大型的設(shè)備。然而，本發(fā)明的熱交換器改進(jìn)的冷卻效果能使熱交換器的構(gòu)造包含減少了物理的尺寸但具有和大型尺寸的傳統(tǒng)熱交換器設(shè)備一樣冷卻能力的氨水冷卻流體。因此，使用氨水作為冷卻流體的熱交換設(shè)備對(duì)于比較小的設(shè)備來(lái)說(shuō)變得在經(jīng)濟(jì)上更適用。
本發(fā)明體現(xiàn)了許多優(yōu)點(diǎn)，最大的意義在于提供了一種可選擇的熱交換設(shè)備，該設(shè)備沒(méi)有產(chǎn)生和擴(kuò)散空氣傳播的軍團(tuán)菌的危險(xiǎn)，可以用來(lái)取代現(xiàn)存的冷卻塔熱交換設(shè)備。在該方面，當(dāng)提出了許多方法來(lái)消除冷卻塔的缺點(diǎn)和產(chǎn)生以及擴(kuò)散軍團(tuán)菌的傾向性，這些方法的大多數(shù)包含了冷卻系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。
與大多數(shù)現(xiàn)有建議相比較，現(xiàn)在的發(fā)明維持冷卻流體在一個(gè)完全閉合的回路中，以使冷卻流體不能暴露與環(huán)境中。同樣，根據(jù)本發(fā)明和在正常工作條件下，完全消除了本發(fā)明冷卻流體向擴(kuò)散軍團(tuán)菌的可能性。
此外，現(xiàn)在發(fā)明的設(shè)備能特別的代替現(xiàn)在的冷卻塔設(shè)備，維持建筑物地下室中冷凝器的使用，和將冷卻流體用泵吸取到屋頂上的熱交換器上。特別是，現(xiàn)有的包含冷卻塔的冷卻流體系統(tǒng)設(shè)備轉(zhuǎn)換成本發(fā)明的系統(tǒng)比較容易受到現(xiàn)有冷卻塔中的水進(jìn)口和出口管道分離的影響，冷卻塔的除去和用本發(fā)明的熱交換器的取代以及流體導(dǎo)管的重新連接。
優(yōu)選的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以如具體實(shí)施方式
一樣不脫離本發(fā)明而對(duì)本發(fā)明作許多改造或者修正。這些實(shí)施例可以看作是提示但不是限制。
權(quán)利要求
1.一種流體冷卻熱交換設(shè)備，包含一個(gè)包含流體閉合回路的最初熱交換設(shè)備；一個(gè)位于所述的最初熱交換設(shè)備上游的空氣冷卻器；和能運(yùn)行以強(qiáng)制空氣通過(guò)所述的空氣冷卻器和所述的最初熱交換設(shè)備的風(fēng)機(jī)，其特征在于所述的空氣冷卻器包含吸水材料，也就是說(shuō)，在使用中，維持一定的濕度，以使通過(guò)所述的空氣冷卻器的空氣能在被強(qiáng)制進(jìn)入到最初熱交換設(shè)備中的閉合回路部件之前，因?yàn)檎舭l(fā)作用而得到冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，包含多個(gè)空氣進(jìn)口和出口，在其中間設(shè)有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)多個(gè)進(jìn)口吸入空氣以及通過(guò)多個(gè)出口強(qiáng)制排出空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，多個(gè)空氣冷卻器位于多個(gè)空氣進(jìn)口的上面，以使被風(fēng)機(jī)吸入到空氣冷卻器的空氣在吸入到或者被強(qiáng)制進(jìn)入最初熱交換器之前被冷卻，隨后，通過(guò)多個(gè)空氣出口排放出去。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，流體在導(dǎo)熱管中流經(jīng)最初熱交換設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，形成管道的導(dǎo)熱性材料是銅。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，形成管道的熱導(dǎo)性材料是不銹鋼。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，用水將吸水材料弄濕。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，用于弄濕吸水材料的水與要被冷卻的流體是分離的。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，吸水材料包含多個(gè)孔徑小于7mm的凹槽孔。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，風(fēng)機(jī)包含變距風(fēng)機(jī)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，要被冷卻的流體是水。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求11所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，用化學(xué)品對(duì)水進(jìn)行處理，以防止金屬部件的腐蝕和/或生銹。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，冷卻流體是氨水。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，從空氣冷卻器出來(lái)的冷卻的空氣完全不含液態(tài)流體。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求任意一項(xiàng)所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，其特征在于，空氣冷卻器和最初熱交換設(shè)備沿著從冷卻器到最初熱交換設(shè)備的空氣流動(dòng)路線相隔一定的距離，減小流體以液態(tài)從空氣冷卻器通過(guò)和撞擊最初熱交換設(shè)備的流動(dòng)可能性。
16.一種在冷卻熱交換設(shè)備的流體中冷卻流體的方法，該方法包含以下步驟冷卻系統(tǒng)的冷卻流體流經(jīng)過(guò)具有閉合流體回路的最初熱交換器以含有流體；將空氣冷卻器安放在最初熱交換器的上流上；和將空氣流流經(jīng)所述的空氣冷卻器和位于閉合流體回路部件上面，其特征在于，所述的空氣冷卻器包含吸水材料，也就是說(shuō)，在使用中，維持一定的濕度，通過(guò)蒸發(fā)流體來(lái)冷卻空氣。
17.一種對(duì)第一熱交換設(shè)備合并而將冷卻系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的方法，借助于用一個(gè)第二熱交換設(shè)備和一個(gè)空氣冷卻器取代所述的第一熱交換設(shè)備，上述第一熱交換設(shè)備包含一個(gè)流體冷卻熱交換設(shè)備，其中，流體暴露于被強(qiáng)制通過(guò)熱交換設(shè)備的空氣，第二熱交換設(shè)備包含一個(gè)最初熱交換設(shè)備，空氣冷卻器包含吸水材料，也就是說(shuō)，在使用中，維持一定的濕度，以使被強(qiáng)制通過(guò)所述的空氣冷卻器的空氣因蒸發(fā)作用而得到冷卻，其中，在最初熱交換設(shè)備中含有流體，該流體被阻止暴露于被強(qiáng)制通過(guò)空氣冷卻器的空氣，然后流經(jīng)第二熱交換設(shè)備；該方法包括將第一熱交換設(shè)備冷卻流體的內(nèi)進(jìn)口和出口分開；重新將流體進(jìn)口和出口連接到相對(duì)應(yīng)的第二熱交換設(shè)備的連接點(diǎn)上；和操作該冷卻系統(tǒng)。
18.一種具有流體冷卻熱交換設(shè)備的冷卻系統(tǒng)，包含一個(gè)包含用于冷卻流體的閉合回路的最初熱交換設(shè)備；一個(gè)包含吸水材料的空氣冷卻器，以維持一定的濕度，通過(guò)蒸發(fā)，將位于所述的最初熱交換設(shè)備上流的空氣冷卻器中的空氣冷卻；和一個(gè)風(fēng)機(jī)，操作該風(fēng)機(jī)以強(qiáng)制空氣通過(guò)所述的空氣冷卻器和所述的最初熱交換設(shè)備；其特征在于，被強(qiáng)制通過(guò)所述的空氣冷卻器的空氣在被強(qiáng)制通過(guò)所述最初熱交換設(shè)備中的閉合回路部件上面之前，得到冷卻。
19.一種具有流體冷卻熱交換設(shè)備的冷卻系統(tǒng)，包含一個(gè)包含用于循環(huán)流體的閉合回路的最初熱交換設(shè)備；一個(gè)包含吸水材料的第二熱交換設(shè)備，在使用中，維持一定的濕度，以使第二熱交換設(shè)備適合于提供因與所述的最初熱交換設(shè)備相關(guān)的蒸發(fā)作用而得到冷卻的空氣。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體冷卻熱交換設(shè)備，完全是參考圖3、4A、4B而描述的。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求16的冷卻流體的方法，完全是參考圖3、4A、4B而描述的。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求17所述的將冷卻系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的方法，完全是參考圖3、4A、4B而描述的。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求18或者19所述的將冷卻系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的方法，完-全是參考圖3、4A、4B而描述的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷卻流體熱交換設(shè)備，包含一個(gè)包含用于流通最初回路流體的閉合回路的最初熱交換設(shè)備；一個(gè)適合于提供與所述的最初熱交換設(shè)備相關(guān)的冷卻的空氣的一個(gè)第二熱交換設(shè)備。當(dāng)冷卻流體通過(guò)最初熱交換設(shè)備時(shí)，用于冷卻流體的閉合回路確保阻止冷卻流體暴露于空氣中，特別是被強(qiáng)制通過(guò)熱交換設(shè)備的空氣。
文檔編號(hào)F24F5/00GK1541326SQ02815835
公開日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2002年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者格拉特·戴維·哈, 桃麥克·塔德·瓦島斯, 羅伯特·簡(jiǎn)姆斯·嘉夢(mèng), 塔德 瓦島斯, 簡(jiǎn)姆斯 嘉夢(mèng), 格拉特 戴維 哈 申請(qǐng)人:澳大利亞穆勒工業(yè)有限公司