乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置及其空調製冷方法與流程

2023-12-04 10:52:16 2

本發明涉及空調製冷技術領域，是一種乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置及其空調製冷方法。

背景技術：

隨著我國社會信息化和智能化的快速發展，以數據中心為代表的信息產業在加緊建設，數據中心為高能耗產業，且發熱量巨大，需要配套空調製冷以保障數據中心的安全運行，因此隨之採用空調製冷的能源消耗也隨之大幅度的增加。據統計，當前我國數據中心的年耗電量已超過全社會總用電量的1.5%以上，因此運用新的空調方式，新的工藝流程對降低數據中心能耗有著非常重要的現實意義。

蒸發製冷是一種節能環保綠色的空調方式，在蒸發製冷適用的乾熱地區，相對於傳統空調方式，其節能效應非常可觀。但由於蒸發製冷利用幹空氣從而實現製冷，在相對潮溼的地區，其應用就會受限，但是對於數據中心需要全年性供冷的場所，即便是在這些相對潮溼的地區，過渡季和冬季其空氣的含溼量較低，仍然也應該利用蒸發製冷來實現供冷，其它時間段，則可以聯合利用傳統機械製冷來供冷，通過合理的工藝流程使得其節能效果最大化，實現數據中心等場所的節能降耗，提高其能效水平。

技術實現要素：

本發明提供了一種乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置及其空調製冷方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決採用現有的蒸發製冷空調系統在中等溼度地區和潮溼地區應用受限、製冷效果降低的問題，又可以解決使用傳統機械製冷方式能耗較高、投資偏大的問題。

本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置，包括機組機殼、乾式間接蒸發製冷裝置、排風機、送風機和傳統機械製冷裝置，在機組機殼內設置有至少一組的乾式間接蒸發製冷裝置，乾式間接蒸發製冷裝置包括直接接觸式換熱器和空氣-空氣換熱器，直接接觸式換熱器內設置有工藝風通道和噴淋水通道，空氣-空氣換熱器內設置有相互隔絕的產出風通道和工藝風通道，直接接觸式換熱器的工藝風通道和空氣-空氣換熱器的工藝風通道相連通；在機組機殼上設置有與直接接觸式換熱器的工藝風通道進口相連通的工藝風進口，空氣-空氣換熱器的工藝風通道出口與排風機的進口相連通，在機組機殼上設置有與排風機的出口相連通的工藝風出口，工藝風進口、直接接觸式換熱器的工藝風通道、空氣-空氣換熱器的工藝風通道、排風機和工藝風出口形成機組工藝風通道；在機組機殼上設置有與空氣-空氣換熱器的產出風通道進口相連通的第一產出風進口，空氣-空氣換熱器的產出風通道出口與送風機的進口相連通，在機組機殼上設置有與送風機的出口相連通的產出風出口，第一產出風進口、空氣-空氣換熱器的產出風通道、送風機和產出風出口形成機組產出風通道；傳統機械製冷裝置包括風冷式冷凝器、蒸發器和壓縮機，在空氣-空氣換熱器的工藝風通道出口與排風機的進口之間的機組工藝風通道內設置有風冷式冷凝器，在空氣-空氣換熱器的產出風通道出口與送風機的進口之間的機組產出風通道內設置有蒸發器，風冷式冷凝器的冷媒進口與蒸發器的冷媒出口通過第一管線相連通，風冷式冷凝器的冷媒出口與蒸發器的冷媒進口通過第二管線相連通，在第一管線上串接有壓縮機，在第二管線上串接有節流閥；機組工藝風通道與機組產出風通道相隔絕。

下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進：

上述在機組機殼內設置有兩組乾式間接蒸發製冷裝置，排風機和送風機設置在機組機殼的中部，兩組乾式間接蒸發製冷裝置以排風機和送風機為中軸線分別設置在排風機和送風機的兩側。

上述在機組機殼上還設置有第二產出風進口，空氣-空氣換熱器的產出風通道出口與蒸發器之間的機組產出風通道與第二產出風進口相連通。

上述在空氣-空氣換熱器與風冷式冷凝器之間的機組工藝風通道內還設置有第二直接接觸式換熱器，第二直接接觸式換熱器內設置有工藝風通道和噴淋水通道，第二直接接觸式換熱器內的工藝風通道與機組工藝風通道相連通。

上述在空氣-空氣換熱器的產出風通道出口與送風機的進口之間的機組產出風通道內設置有第三直接接觸式換熱器，第三直接接觸式換熱器內設置有工藝風通道和噴淋水通道，第三直接接觸式換熱器內的工藝風通道與機組產出風通道相連通。

上述在空氣-空氣換熱器的產出風通道出口與送風機的進口之間的機組產出風通道內設置有空氣過濾器，空氣過濾器內設置有風通道，空氣過濾器的風通道與機組產出風通道相連通。

上述工藝風進口和工藝風出口分別與室外連通，第一產出風進口和產出風出口以及第二產出風進口分別與室內相連通。

本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的：一種採用乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置的空調製冷方法，按下述方法進行：作為工藝風的室內風或作為工藝風的室外新風先在直接接觸式換熱器中與噴淋水進行換熱降溫後，再與作為產出風的室內風或作為產出風的室外新風在空氣-空氣換熱器中進行換熱，經過空氣-空氣換熱器換熱升溫後的工藝風再繼續進入風冷式冷凝器中進一步與風冷式冷凝器中的冷媒進行換熱降溫，經過風冷式冷凝器換熱升溫後的工藝風經過排風機排出，風冷式冷凝器中的冷媒與工藝風經過換熱後溫度降低通過第二管線進入蒸發器，經過空氣-空氣換熱器與工藝風進行換熱降溫後的產出風再繼續與蒸發器中的冷媒進行換熱，經過與蒸發器換熱後溫度降低的產出風經過送風機送入室內，蒸發器中的冷媒經過與產出風換熱後溫度升高經過壓縮機送入至風冷式冷凝器中循環利用。

下面是對上述發明技術方案之二的進一步優化或/和改進：

上述經過空氣-空氣換熱器與產出風進行換熱升溫後的工藝風進入第二直接接觸式換熱器與噴淋水換熱降溫後，再經過風冷式冷凝器冷卻風冷式冷凝器內的冷媒後經過排風機排出。

上述經過與蒸發器換熱降溫後的產出風先進入第三直接接觸式換熱器與噴淋水換熱降溫後再經過送風機送入室內。

上述採用乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置的空調製冷方法採用第二產出風進口相結合的方式，有兩種運行方式：第一種，關閉第一產出風進口，室內風從第二產出風進口進入機組產出風通道，經過蒸發器降溫後通過送風機送入室內；第二種，同時開啟第一產出風進口和第二產出風進口，一部分室內風先經過空氣-空氣換熱器降溫後，與另外一部分由第二產出風進口進入的室內風進行風混合後經過蒸發器降溫後再經過送風機送入室內。

本發明能夠實現在不同的時間段內、不同的氣象條件下以及室內負荷變化時的運行模式，可最大化的在運行中實現節能，且本發明的乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置易於與建築空間配合，布置靈活，系統方案的適應性較好，與空氣過濾器的結合，能夠提高室內空氣的品質，並且，本發明可以僅對室內風進行製冷後再送入室內需要降溫的區域，使得送入室內的產出風不需要引入室外新風，能夠有效保障室內的潔淨度，並且，通過與傳統機械製冷裝置的結合優化配置，實現能量梯級利用，合理匹配的工藝流程，提高本發明的能效利用，進一步實現節能，並且，本發明不需要配置常規數據中心等場所傳統機械製冷空調裝置所需的冷水機、冷卻塔、冷凍水管路系統和冷卻水管路系統，相比之下設備投入成本更小，經濟性較高，適用範圍廣。

附圖說明

附圖1為本發明實施例1的工藝結構示意圖。

附圖2為本發明實施例1的工藝結構示意圖。

附圖3為本發明實施例2的工藝結構示意圖。

附圖4為本發明實施例3的工藝結構示意圖。

附圖5為本發明實施例4的工藝結構示意圖。

附圖6為本發明實施例5的工藝結構示意圖。

附圖7為本發明實施例5的工藝結構示意圖。

附圖8為本發明實施例6的工藝結構示意圖。

附圖9為本發明實施例6的工藝結構示意圖。

附圖中的編碼分別為：1為機組機殼，2為直接接觸式換熱器，3為空氣-空氣換熱器，4為工藝風進口，5為排風機，6為工藝風出口，7為第一產出風進口，8為送風機，9為產出風出口，10為風冷式冷凝器，11為蒸發器，12為壓縮機，13為第一管線，14為第二管線，15為節流閥，16為第二產出風進口，17為第二直接接觸式換熱器，18為第三直接接觸式換熱器，19為空氣過濾器。

具體實施方式

本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。

在本發明中，為了便於描述，各部件的相對位置關係的描述均是根據說明書附圖1的布圖方式來進行描述的，如：上、下、左、右等的位置關係是依據說明書附圖的布圖方向來確定的。

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步描述：

實施例1，如附圖1、2所示，該乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置包括機組機殼1、乾式間接蒸發製冷裝置、排風機5、送風機8和傳統機械製冷裝置，在機組機殼1內設置有至少一組的乾式間接蒸發製冷裝置，乾式間接蒸發製冷裝置包括直接接觸式換熱器2和空氣-空氣換熱器3，直接接觸式換熱器2內設置有工藝風通道和噴淋水通道，空氣-空氣換熱器3內設置有相互隔絕的產出風通道和工藝風通道，直接接觸式換熱器2的工藝風通道和空氣-空氣換熱器3的工藝風通道相連通；在機組機殼1上設置有與直接接觸式換熱器2的工藝風通道進口相連通的工藝風進口4，空氣-空氣換熱器3的工藝風通道出口與排風機5的進口相連通，在機組機殼1上設置有與排風機5的出口相連通的工藝風出口6，工藝風進口4、直接接觸式換熱器2的工藝風通道、空氣-空氣換熱器3的工藝風通道、排風機5和工藝風出口6形成機組工藝風通道；在機組機殼1上設置有與空氣-空氣換熱器3的產出風通道進口相連通的第一產出風進口7，空氣-空氣換熱器3的產出風通道出口與送風機8的進口相連通，在機組機殼1上設置有與送風機8的出口相連通的產出風出口9，第一產出風進口7、空氣-空氣換熱器3的產出風通道、送風機8和產出風出口9形成機組產出風通道；傳統機械製冷裝置包括風冷式冷凝器10、蒸發器11和壓縮機12，在空氣-空氣換熱器3的工藝風通道出口與排風機5的進口之間的機組工藝風通道內設置有風冷式冷凝器10，在空氣-空氣換熱器3的產出風通道出口與送風機8的進口之間的機組產出風通道內設置有蒸發器11，風冷式冷凝器10的冷媒進口與蒸發器11的冷媒出口通過第一管線13相連通，風冷式冷凝器10的冷媒出口與蒸發器11的冷媒進口通過第二管線14相連通，在第一管線13上串接有壓縮機12，在第二管線14上串接有節流閥15；機組工藝風通道與機組產出風通道相隔絕。

工藝風通過工藝風進口4進入發明的乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置中，工藝風先經過直接接觸式換熱器2降溫後再進入空氣-空氣換熱器3，在空氣-空氣換熱器3中，經過直接接觸式換熱器2降溫後的工藝風與產出風進行換熱，經過空氣-空氣換熱器3溫度升高後的工藝風經過排風機5排出室外，經過空氣-空氣換熱器3溫度降低後的產出風經過送風機8送入室內為數據中心等場所的循環降溫，在空氣-空氣換熱器3的工藝風通道出口處設置風冷式冷凝器10，在空氣-空氣換熱器3的產出風通道出口處設置蒸發器11，經過空氣-空氣換熱器3降溫後的產出風可以通過蒸發器11進一步降溫，產出風的送風溫度更低，工藝風的冷量能夠經過風冷式冷凝器10的進一步充分利用，實現能量的梯級利用。

採用本發明的乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置，室內的冷負荷由產出風承擔，利用工藝風處理產出風，為室內降溫，降低空調能耗，本實施例中的產出風為室內風或室外新風、工藝風為室內風或室外新風，本發明的乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置可以與建築空間配合，配合度高，布置靈活，適應性較好。

實施例2，作為實施例1的優化，如附圖3所示，在機組機殼1內設置有兩組乾式間接蒸發製冷裝置，排風機5和送風機8設置在機組機殼1的中部，兩組乾式間接蒸發製冷裝置以排風機5和送風機8為中軸線分別設置在排風機5和送風機8的兩側。設置兩組乾式間接蒸發製冷裝置，增加產出風處理量，並且能夠進一步增大產出風送風量。

實施例3，作為上述實施例的優化，如附圖4所示，在機組機殼1上還設置有第二產出風進口16，空氣-空氣換熱器3的產出風通道出口與蒸發器11之間的機組產出風通道與第二產出風進口16相連通。本實施例的運行方式有兩種：第一種，當工藝風的溫度較高，經過直接接觸式換熱器2降溫後溫度還高於產出風時，經過空氣-空氣換熱器3已經不能對產出風進行有效降溫，這時可以關閉第一產出風進口7，產出風從第二產出風進口16進入機組產出風通道，經過傳統製冷方式的蒸發器11降溫後送入室內；第二種，同時開啟第一產出風進口7和第二產出風進口16，使一部分產出風先經過空氣-空氣換熱器3降溫後，與另外一部分由第二產出風進口16進入的產出風進行風混合後經過蒸發器11降溫後再送入室內。

實施例4，作為上述實施例的優化，如附圖5所示，在空氣-空氣換熱器3與風冷式冷凝器10之間的機組工藝風通道內還設置有第二直接接觸式換熱器17，第二直接接觸式換熱器17內設置有工藝風通道和噴淋水通道，第二直接接觸式換熱器17內的工藝風通道與機組工藝風通道相連通。空氣-空氣換熱器3的工藝風通道出風口側設置有第二直接接觸式換熱器17，使得通過風冷式冷凝器10的工藝風溫度更低，提高傳統制冷機的效率，本實施例也可以與第二產出風進口16相結合，產出風可以通過空氣-空氣換熱器3降溫後，再通過蒸發器11進一步降溫，也可以僅通過蒸發器11降溫，或者二者兼有。

實施例5，作為上述實施例的優化，如附圖6、7所示，在空氣-空氣換熱器3的產出風通道出口與送風機8的進口之間的機組產出風通道內設置有第三直接接觸式換熱器18，第三直接接觸式換熱器18內設置有工藝風通道和噴淋水通道，第三直接接觸式換熱器18內的工藝風通道與機組產出風通道相連通。設置第三直接接觸式換熱器18，經過空氣-空氣換熱器3降溫後的產出風在第三直接接觸式換熱器18內進一步降溫加溼後送入室內，為室內提供溫度更低的產出風。

實施例6，作為上述實施例的優化，如附圖8、9所示，在空氣-空氣換熱器3的產出風通道出口與送風機8的進口之間的機組產出風通道內設置有空氣過濾器19，空氣過濾器19內設置有風通道，空氣過濾器19的風通道與機組產出風通道相連通。空氣過濾器19能夠對送入室內的產出風進一步過濾淨化，空氣過濾器19是現有的空氣淨化裝置。

實施例7，作為上述實施例的優化，根據實際需要，工藝風進口4和工藝風出口6分別與室外連通，第一產出風進口7和產出風出口9以及第二產出風進口16分別與室內相連通。本實施例採用室外新風作為工藝風、採用室內風作為產出風，這樣能夠避免了汙染嚴重的室外新風進入室內而造成室內空氣品質變差，以及能夠避免採用大量的空氣過濾裝置從而影響到風機等設備的運行性能。

實施例8，該採用根據實施例1至實施例7所述的乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置的空調製冷方法，按下述方法進行：作為工藝風的室內風或作為工藝風的室外新風先在直接接觸式換熱器2中與噴淋水進行換熱降溫後，再與作為產出風的室內風或作為產出風的室外新風在空氣-空氣換熱器3中進行換熱，經過空氣-空氣換熱器3換熱升溫後的工藝風再繼續進入風冷式冷凝器10中進一步與風冷式冷凝器10中的冷媒進行換熱降溫，經過風冷式冷凝器10換熱升溫後的工藝風經過排風機5排出，風冷式冷凝器10中的冷媒與工藝風經過換熱後溫度降低通過第二管線14進入蒸發器11，經過空氣-空氣換熱器3與工藝風進行換熱降溫後的產出風再繼續與蒸發器11中的冷媒進行換熱，經過與蒸發器11換熱後溫度降低的產出風經過送風機8送入室內，蒸發器11中的冷媒經過與產出風換熱後溫度升高經過壓縮機12送入至風冷式冷凝器10中循環利用。

實施例9，經過空氣-空氣換熱器3與產出風進行換熱升溫後的工藝風進入第二直接接觸式換熱器17與噴淋水換熱降溫後，再經過風冷式冷凝器10冷卻風冷式冷凝器10內的冷媒後經過排風機5排出。

實施例10，經過與蒸發器11換熱降溫後的產出風先進入第三直接接觸式換熱器18與噴淋水換熱降溫後再經過送風機8送入室內。

實施例11，本實施例採用第二產出風進口16相結合的方式，有兩種運行方式：第一種，關閉第一產出風進口7，產出風從第二產出風進口16進入機組產出風通道，經過蒸發器11降溫後通過送風機8送入室內；第二種，同時開啟第一產出風進口7和第二產出風進口16，一部分產出風先經過空氣-空氣換熱器3降溫後，與另外一部分由第二產出風進口16進入的產出風進行風混合後經過蒸發器11降溫後再經過送風機送入室內。

本發明能夠實現在不同的時間段內、不同的氣象條件下以及室內負荷變化時的運行模式，可最大化的在運行中實現節能，且本發明的乾式間接蒸發製冷與機械製冷複合供冷裝置易於與建築空間配合，布置靈活，系統方案的適應性較好，與空氣過濾器的結合，能夠提高室內空氣的品質，並且，本發明可以僅對室內風進行製冷後再送入室內需要降溫的區域，使得送入室內的產出風不需要引入室外新風，能夠有效保障室內的潔淨度，並且，通過與傳統機械製冷裝置的結合優化配置，實現能量梯級利用，合理匹配的工藝流程，提高本發明的能效利用，進一步實現節能，並且，本發明不需要配置常規數據中心等場所空調裝置所需的冷水機、冷卻塔、冷凍水管路系統和冷卻水管路系統，相比之下設備投入成本更小，經濟性較高，而且，本發明不僅適用於常規數據中心等場所的降溫，同時也適用於目前需要降溫的大型場所，節能效果明顯。

以上技術特徵構成了本發明的實施例，其具有較強的適應性和實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特徵，來滿足不同情況的需求。