CN112344463A

CN112344463A - 一种引入室外风空调系统的冷却塔

Info

Publication number: CN112344463A
Application number: CN202011221555.0A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Huang Qiaoxia
Current assignee: Huang Qiaoxia
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-02-09
Also published as: CN111412566B; CN112344462B; CN112344462A; CN111412566A

Abstract

本发明涉及一种引入室外风空调系统的冷却塔，包括冷却塔，其特征在于：冷却塔内部具有内循环热交换器和外循环热交换器，其中内循环热交换器用于将经过外循环热交换器的冷却水循环冷却，内循环热交换器通过空气入口接收冷却塔外侧的冷空气；本发明的有益效果：本发明的冷却塔的流体出口连接室内的辐射系统，将冷水供给辐射系统，完成传统的制冷，而辐射系统出水口连接制冷部，室外风通过制冷部后通过进风管进入室内，这进一步的将水低温处理后，对室外风引入室内过程中对风进行冷却。

Description

一种引入室外风空调系统的冷却塔

本申请是申请日为2020年03月27日、申请号为202010227965X、发明名称为“一种引入室外风空调系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种引入室外风空调系统的冷却塔。

背景技术

目前，顶棚辐射系统作为制冷系统越来越多的进入用户家中，其不使用高价格冷却液，只使用水作为介质，在室内的顶棚进行换热，其是一种舒适节能空调系统，但是由于顶棚辐射系统冷水与室内热交换效率低，这种系统不能提供更低的温度，因此在使用上还有很多缺陷，无法推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提供更低温度的顶棚辐射系统。具体为一种引入室外风空调系统，其具有冷却塔，冷却塔的流体出口连接室内的辐射系统，辐射系统出水口连接制冷部，室外风通过制冷部后通过进风管进入室内。

所述制冷部包括与辐射系统出水口连接的水冷翅片，水冷翅片的出水口连接三通阀，三通阀第一支路连接多个串联的制冷叶轮泵，多个串联的制冷叶轮泵后连接气液分离室，气液分离室的出水口通过第三支路与冷却塔的流体入口连接；三通阀第二支路连接冷却塔的流体入口。

制冷叶轮泵包括转子及转子上的叶轮，转子还包括筒状壳体，筒状壳体设在叶轮外部；叶轮设置有多个间隔开的叶片，叶片中心对称设置；一根带有内部管道的支撑轴穿过转子，所述支撑轴相对于筒状壳体的对称轴线偏心安装，筒状壳体与叶轮固定联接并设置成允许其绕其支撑轴轴线旋转，筒状壳体通过驱动装置能够具有不同的速度；还设有框架，作为刚性的固定设备，以固定所述支撑轴；在筒状壳体内含有液体，且叶轮在旋转过程中，液体在离心力的作用下在筒状壳体内壁上形成液体活塞环，叶轮远离轴线的周向叶片尖端插入液体活塞环内；支撑轴包括进入导管和排出导管，且进入导管的截面积大于排出导管截面积，支撑轴在偏心的安装在筒状壳体内，支撑轴靠近液体活塞环的一端称为高压端，支撑轴上与高压端相对的一端为扩散端，进入导管与排出导管相邻并均位于支撑轴的高压端，且支撑轴还包括冷却喷管设在扩散端，冷却喷管在支撑轴内并具有多个喷嘴，在压力下供应冷却液。

多个制冷叶轮泵串联，且上游的制冷叶轮泵的排出导管与下游的进入导管相连。

循环热交换器和外循环热交换器，其中内循环热交换器用于将经过外循环热交换器的冷却水循环冷却，内循环热交换器通过空气入口接收冷却塔外侧的冷空气，冷空气经过内循环热交换器完成热交换后横跨内循环热交换器并向上通过风机排出冷却塔，冷却塔内部，配水组件将水向下喷撒至内循环热交换器，水冷却后由泵供给外循环热交换器，并再次进入配水组件；外循环热交换器包括多个翅片，多个翅片装在壳体内，外部待冷却的液体从流体入口进入多个翅片并从流体出口返回，在壳体内，多个翅片内的外循环水与冷却塔内循环水发生热交换。

冷却塔的壳体内还装有风冷装置，即送风风扇和排风口，送风风扇和排风口均通过控制阀与壳体内腔相通，送风风扇可以将冷却塔外部的空气直接引入外循环热交换器与外循环水发生热交换，且风冷装置与泵择一使用。

室内具有室内温度传感器和室内湿度传感器，在冷却塔的外壁上设有室外温度传感器和室外湿度传感器。

一种引入室外风的空调系统供风方法，其使用如前述的引入室外风空调系统，具体操作为如下：

S1.判断室内温度和湿度是否高于预设温度T和预设湿度H；如果是，执行S2；如果否结束；

S2.判断室内温度与室外温度的差值是否大于预设温度差值阈值ΔT和预设湿度差值阈值ΔH；如果是执行S3，如果否执行S4；

S3.冷却塔的泵工作，内循环热交换器用于将经过外循环热交换器的冷却水循环冷却，冷却塔的流体出口连接房间内的辐射系统，辐射系统出水管连接水冷翅片，冷却塔制取的冷水先进入辐射系统中对屋内进行预冷却，然后回到水冷翅片中，对室外的空气进入水冷翅片后进行降温处理，室外风进一步进入多个串联的制冷叶轮泵，进一步降温降压的持续制冷，之后气液混合流体进入气液分离室中分离，气体进入室内，而水返回冷却塔的流体入口进一步处理；

S4.冷却塔的送风风扇和排风口工作，在外循环热交换器内风冷降温，冷却塔的流体出口连接房间内的辐射系统，辐射系统出水管连接水冷翅片，冷却塔制取的冷水先进入辐射系统中对屋内进行预冷却，然后回到水冷翅片中，对室外的空气进入水冷翅片后进行降温处理，然后通过三通阀返回冷却塔的流体入口。

与现有技术相比，有益效果：

1)本发明的冷却塔的流体出口连接室内的辐射系统，将冷水供给辐射系统，完成传统的制冷，而辐射系统出水口连接制冷部，室外风通过制冷部后通过进风管进入室内，这进一步的将水低温处理后，对室外风引入室内过程中对风进行冷却。特别是，创造性的提出制冷部采用能够多级串联，灵活布置的制冷叶轮泵，根据制冷效果的需求确定制冷叶轮泵串联级数后，风在进入制冷叶轮泵后连续的降温制冷。而且多级串联的制冷叶轮泵结构替代了传统的离心风机，因为多个制冷叶轮泵中后一个制冷叶轮泵可以在前一个制冷叶轮泵的基础上进一步压缩和拉动吸入空气，同时也是锁风的结构，在制冷的同时完成送风，因此，风有足够的动力进入室内完成制冷。

2)使用了能够按气温切换使用的冷却塔，在室内外温度差距不大，而且不需要过度制冷的前提下，只需要开启风冷热交换即可，节省电能；按客观的制冷需求来选择是否采用多级串联的冷叶轮泵，同样能大幅度降低电能的使用。

值得提及的是，本发明的一种引入室外风空调系统，还包括用于控制第二支路和第三支路启闭的控制装置；其中，所述控制装置包括具有第一腔室和第二腔室的阀体、设于所述阀体上且与第一腔室或第二腔室连通的第一出水口和第二出水口、设于所述阀体上且均与第一腔室连通的第一进水口以及第二进水口，所述第一腔室和第二腔室之间设有连通两者的第三进水口；所述第二进水口、第一腔室、第三进水口、第二腔室和第二出水口形成用于控制第三支路启闭的第一控制通道，所述第一进水口、第一腔室和第一出水口形成用于控制第二支路启闭的第二控制通道；所述第一腔室和第二腔室内设有通过电磁组件驱动且分别用于开启或关闭第一控制通道和第二控制通道的阀芯。

进一步的，所述阀芯包括设于第一腔室内的第一阀芯和设于第二腔室内的第二阀芯，所述第一阀芯远离第一出水口的一端设有与第一腔室内壁固定连接的第一弹簧，所述第二阀芯远离第三进水口的一端设有与第二腔室内壁固定连接的第二弹簧；所述电磁组件为缠绕于所述阀体上且用于控制第二阀芯的电磁线圈。

通过采用上述技术方案，其优势在于：能够对第二支路和第三支路进行控制，更明确的说是：利用一个装置能够同时对两条支路(即：第二支路和第三支路，下同)进行控制，从而达到节省能源的目的(虽然，看似简单第二支路和第三支路可以通过不同的阀门进行控制，但是实际上两条支路的流量控制是极为困难的，而本申请采用一个装置就能达到多个装置的目的以及效果，无论是在使用过程中以及后续维护的过程中，都更加的方便和精确，并且还能够大幅度降低能耗)；

不仅如此，本申请虽然只采用了一个装置来达到同时控制两条支路的目的，其在流量控制方面的效果相较传统的两个“控制部件”(例如，阀门)有过之而无不及，例如：本控制装置具有两个腔室(即：第一腔室和第二腔室，下同)，并且利用各腔室内部设置的阀芯在阀体内形成两条可进行“互动”的第一控制通道和第二控制道，可以加强本空调系统在不同季节(甚至是相同季节，不同气温)的使用效果。

附图说明

图1为本发明的实施例1的制冷叶轮泵正面截面示意图；

图2为本发明的实施例1的两个制冷叶轮泵侧面截面串联示意图；

图3为本发明的实施例1的制冷叶轮泵的体积-压力原理图；

图4为本发明的实施例1的冷却塔示意图；

图5为本发明的实施例1的引入室外风空调系统示意图；

图6为本发明的实施例2的引入室外风空调系统示意图；

图7为本发明的实施例2中控制装置全封闭的结构示意图；

图8为本发明的实施例2中控制装置第一控制通道开启的结构示意图；

图9为本发明的实施例2中控制装置全开时的结构示意图；

图中：辐射系统1,水冷翅片2,气液分离室21,三通阀22,进风管3，制冷叶轮泵4，筒状壳体41，进入导管42，间隙43，排出导管44，喷嘴45，高压端46，扩散端47，冷却喷管48，叶片49，室内5，冷却塔6，送风风扇60，流体入口61，流体出口62，配水组件63，内循环热交换器64，外循环热交换器65，翅片66，排风口67，空气入口68，泵69，控制装置70，阀体710，第一腔室711，第二腔室712，第一出水口711a，二出水口712a，第一进水口711b，，第二进水口712b，第三进水口713b，电磁组件74，阀芯75，第一阀芯751，第二阀芯751，第一弹簧751a，第一弹簧752a，第二支路72，第三支路73。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，图1示出了示意性剖视图看的制冷叶轮泵，其包括转子及转子上的叶轮，转子还包括筒状壳体41，筒状壳体41设在叶轮外部；叶轮设置有多个间隔开的叶片49，叶片49最好是对称设置；一根空心支撑轴40穿过转子，所述轴40相对于筒状壳体41的对称轴线偏心安装，筒状壳体41与叶轮固定联接并设置成允许其绕其支撑轴40轴线旋转，筒状壳体41通过合适驱动装置可具有不同的速度。作为示出实施例中，本发明实施例10逆时针旋转操作。另外还设有框架(未示出)可以作为刚性的固定设备，以接收所述支撑轴40。在筒状壳体41内注入液体，且叶轮在旋转过程中，液体在离心力的作用下在筒状壳体41内壁上形成液体活塞环，叶轮远离轴线的周向叶片尖端插入液体活塞环内。

空心支撑轴40包括进入导管42，向筒状壳体41提供工作流体，还包括排出导管44，排出工作流，且进入导管42的截面积大于排出导管44截面积，支撑轴40在偏心的安装在筒状壳体41内，支撑轴40靠近液体活塞环的一端称为高压端，支撑轴40上与高压端相对的一端为扩散端，进入导管42与排出导管44相邻并均位于支撑轴40的高压端，且支撑轴40还包括冷却喷管48设在扩散端，冷却喷管48在支撑轴40内，并在压力下供应冷却液，其具有多个喷嘴45。

在使用中，制冷叶轮泵将待制冷的工作流体，比如引入室外风气流，沿轴向进入的实施例中支撑轴40的进入导管42，并穿过转子叶轮的一对相邻的叶片49之间的间隙43，由于进入导管42位于高压端46，支撑轴40离流体的液体活塞环较近，而筒状壳体41设在叶轮在旋转过程中该部分工作流体被携带入扩散端47，此时支撑轴40离液体活塞环的间距增大引入室外风气流的压力降低，因此产生了进一步从进入导管42吸入引入室外风气流的动力，并在该扩散端被冷却喷管48喷出的冷却液所降温冷却。然后，经过降温的引入室外风气流继续被叶片推动再次进入高压端，体积明显变小，以高压的形式进入排出导管44。

优选的是，可以有多个制冷叶轮泵串联，且上游的制冷叶轮泵的排出导管44与下游的进入导管42相联，由于在制冷的过程中需要引入冷却液，大多情况下也是水，仅是温度较低，因此，筒状壳体41内的液体活塞的厚度将增加，为了保持液体活塞的厚度不变从而提供稳定的引入室外风气流的压力，多余的水或其他工作流体将与压缩后的气体一起从排出导管44内排出，在串联时一起进入下游的制冷叶轮泵的进入导管42。

本领域技术人员可以理的是，可以根据实际的冷却和供风压力灵活设置制冷叶轮泵串联的级数，多个的制冷叶轮泵可以采用相同或不同的筒状壳体41直径，并能提供连续的引入室外风气流的压缩供气的压力。此时，引入室外风气流经过水冷翅片2之间的空隙进入导管42，从水冷翅片2排出的水进入冷却喷管48与风更充分的热交换从而获取更低的气体温度。

对于图1或图2的制冷叶轮泵，在图3示出了其在理想热力学的压力-体积关系原理，这里将描述实施例中工作流体的处理。

图3给出了工作流体通过理想的压力-体积循环，用ABCDEF四个点形成闭环，增加工作流体的压力和体积从表示的点A对表示的点D，如果是冷却气体从高温高压至减温减压，则从D、E、F至A，当引入室外风气流一旦进入制冷叶轮泵，其为高温高压气体，然后在扩散区被冷却后，等体积的从E降到F点，然后从F加压后回到A点，此时引入室外风气流变为减温减压的气体，同时气体内的含水量也变少，更加适合人体的舒适度。

图4给出了本发明的冷却塔6，冷却塔用于将制冷叶轮泵的排出的水冷却。冷却塔6内部具有内循环热交换器64和外循环热交换器65。

内循环热交换器64用于将供向外循环热交换器65的冷却水循环冷却，内循环热交换器64通过空气入口68接收冷却塔6外侧6的冷空气，冷空气经过内循环热交换器64完成热交换后横跨内循环热交换器64并向上通过风机排出冷却塔。冷却塔6内部，配水组件63通常将水的向下喷撒至内循环热交换器64，水冷却后由泵69供给外循环热交换器65，并再次进入配水组件63。

外循环热交换器65通常由多个翅片66，多个翅片66装在壳体内，外部待冷却的水从流体入口61进入多个翅片66并从流体出口62返回。在壳体内，多个翅片66内的外循环水与冷却塔6内循环水发生热交换。

同时壳体内还装有风冷装置，即送风风扇60和排风口67，送风风扇60和排风口67均通过控制阀与壳体内腔相通。送风风扇60可以将冷却塔6外部的空气直接引入外循环热交换器65与外循环水发生热交换。

如图5所示，给出一种引入室外风空调系统，其具有冷却塔6，冷却塔6的流体出口62连接房间内的辐射系统1，辐射系统1出水管连接水冷翅片2，冷却塔6制取的冷水先进入辐射系统1中对屋内进行预冷却，然后回到水冷翅片2中，对室外的空气进入水冷翅片2后进行降温处理，室外风进一步进入多个串联的制冷叶轮泵，进一步降温降压的持续制冷，之后气液混合流体进入气液分离室21中分离，气体进入室内，而液体也就是水返回冷却塔6的流体入口61进一步处理。在水冷翅片2与多个串联的制冷叶轮泵之间具有三通阀，三通阀引出支路直接返回水返回冷却塔6的流体入口61。

室内具有室内温度传感器和室内湿度传感器，在冷却塔6的外壁上设有室外温度传感器和室外湿度传感器。

在该引入室外风空调系统使用中，具体操作为如下：

S3.冷却塔6泵69工作，内循环热交换器64用于将供向外循环热交换器65的冷却水循环冷却，内循环热交换器64通过空气入口68接收冷却塔6外侧6的冷空气，冷空气经过内循环热交换器64完成热交换后横跨内循环热交换器64并向上通过风机排出冷却塔，送风风扇60和排风口67均不工作，冷却塔6的流体出口62连接房间内的辐射系统1，辐射系统1出水管连接水冷翅片2，冷却塔6制取的冷水先进入辐射系统1中对屋内进行预冷却，然后回到水冷翅片2中，对室外的空气进入水冷翅片2后进行降温处理，室外风进一步进入多个串联的制冷叶轮泵，进一步降温降压的持续制冷，之后气液混合流体进入气液分离室21中分离，气体进入室内，而液水也就是水返回冷却塔6的流体入口61进一步处理；

S4.冷却塔6泵69不工作，送风风扇60和排风口67均工作，在外循环热交换器65内风冷降温，冷却塔6的流体出口62连接房间内的辐射系统1，辐射系统1出水管连接水冷翅片2，冷却塔6制取的冷水先进入辐射系统1中对屋内进行预冷却，然后回到水冷翅片2中，对室外的空气进入水冷翅片2后进行降温处理，然后通过三通阀23返回冷却塔6的流体入口61。

这样，在春季或秋季，室内外温差不是特别大的情况下，启用循环制冷即可，不需要使用制冷叶轮泵；而且夏季，则使用大循环，使用制冷叶轮泵来制冷。

实施例2，同实施例1的不同之处在于

请参阅图6，一种引入室外风空调系统，其具有冷却塔6，冷却塔6的流体出口62连接房间内的辐射系统1，辐射系统1出水管连接水冷翅片2，冷却塔6制取的冷水先进入辐射系统1中对屋内进行预冷却，然后回到水冷翅片2中，对室外的空气进入水冷翅片2后进行降温处理，室外风进一步进入多个串联的制冷叶轮泵4，进一步降温降压的持续制冷，之后气液混合流体进入气液分离室21中分离，气体进入室内5，而液体也就是水返回冷却塔6的流体入口61进一步处理。在水冷翅片2与多个串联的制冷叶轮泵之间具有三通阀22，三通阀22引出支路并将水返回冷却塔6的流体入口61处。

气液分离室21通过第三支路73与流体入口61连通，所述三通阀22引导水返回冷却塔6的流体入口61的支路为第二支路72。

参阅图6-图7，还包括用于控制第二支路72和第三支路73启闭的控制装置70；其中，所述控制装置70包括具有第一腔室711和第二腔室712的阀体710、设于所述阀体710上且与第一腔室711或第二腔室712连通的第一出水口711a和第二出水口712a、设于所述阀体710上且均与第一腔室711连通的第一进水口711b以及第二进水口712b，所述第一腔室711和第二腔室712之间设有连通两者的第三进水口713b；所述第二进水口712b、第一腔室711、第三进水口713b、第二腔室712和第二出水口712a形成用于控制第三支路73启闭的第一控制通道，所述第一进水口711b、第一腔室711和第一出水口711a形成用于控制第二支路72启闭的第二控制通道；所述第一腔室711和第二腔室内设有通过电磁组件74驱动且分别用于开启或关闭第一控制通道和第二控制通道的阀芯75。

进一步的，所述阀芯75包括设于第一腔室711内的第一阀芯751和设于第二腔室712内的第二阀芯752，所述第一阀芯751远离第一出水口711a的一端设有与第一腔室711内壁固定连接的第一弹簧751a，所述第二阀芯752远离第三进水口713b的一端设有与第二腔室712内壁固定连接的第二弹簧752a；所述电磁组件74为缠绕于所述阀体710上且用于控制第二阀芯752的电磁线圈。

进一步的，所述电磁线圈只能用于控制第二阀芯752，而第一阀芯751则是基于第二阀芯752的开启，使得第一控制通道开启后，使得第一弹簧751a的弹簧腔泄压后，并配合第一进水口711b进入的水流将第一阀芯751顶开，从而完成第二控制通道的开启。

进一步的，所述三通阀22引导水返回冷却塔6从第一进水口711b进入，所述气液分离室21排出的水从第二进水口712b进入。

控制装置的原理是，请参阅图7-图9；

以夏天为例，夏天同时也分为，初夏、盛夏以及夏末，而初夏和夏末的温度一般会低于盛夏，因此，在盛夏时，可以单纯使用大循环(即：从气液分离室排出的水经过第三支路进入第一控制通道并进一步进入流体入口内)，而在初夏或者夏末时，可以同时使用大循环和小循环，即：(从气液分离室以及水冷翅片排出的水分别通过第三支路和第二支路回到流体入口内)，在使用过程中，可以通过调整三通阀的开度实现；

其一，在盛夏时，三通阀调整为全开度，水冷翅片排出的水全部进入制冷叶轮泵中进行制冷，并形成温度较低的“冷风”进入室内，而此时，控制装置(即：阀体)的第二进水口进水，并在使用时，对电磁线圈进行通电，第二阀芯经由电磁线圈通电后的吸引压缩第二弹簧，并使得第三进水打开，进入第二进水口内的水经由第一控制通道以及第三支路进入冷却塔内制冷(不仅如此：本实施例中的第二出水口设有多个，可以提高本空调系统的换热效率，从而保证在盛夏时对室内提供温度较低的冷风)；

其二，在初夏或者夏末时，三通阀调整为半开度(即：将一部分水送入气液分离室，另一部水送至第一进水口)，在使用时，同样使得电磁线圈通电，第二阀芯首先离开第三进水口，第一控制通道打开，第一控制通道的水开始流动，使得第一腔室(即：第一弹簧的弹簧腔)泄压，当第一进水口进水时，进入的水会将第一阀芯“顶起”(即：使得第二弹簧压缩)，从而实现第一出水口打开，进而使得第二控制通道打开，第二支路的水开始循环，而此时，既能够保证第二支路和第三支路的水进行循环，还能够达到对室内提供冷风的目的，而在此状态下，由于进入制冷叶轮泵的水量相较“盛夏”状态时较低，其提供室内的冷风恰到好处，还能够将另外的水直接送入冷却塔内，其不仅能够降低制冷叶轮泵的能耗，还可以对第二支路和第三支路的水流量进行精确的控制，进而提高本空调系统的实用性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种引入室外风空调系统的冷却塔，包括冷却塔(6)，其特征在于：冷却塔(6)内部具有内循环热交换器(64)和外循环热交换器(65)，其中内循环热交换器(64)用于将经过外循环热交换器(65)的冷却水循环冷却，内循环热交换器(64)通过空气入口(68)接收冷却塔(6)外侧的冷空气，冷空气经过内循环热交换器(64)完成热交换后横跨内循环热交换器(64)并向上通过风机排出冷却塔，冷却塔(6)内部，配水组件(63)将水向下喷撒至内循环热交换器(64)，水冷却后由泵(69)供给外循环热交换器(65)，并再次进入配水组件(63)；外循环热交换器(65)包括多个翅片(66)，多个翅片(66)装在壳体内，外部待冷却的液体从流体入口(61)进入多个翅片(66)并从流体出口(62)返回，在壳体内，多个翅片(66)内的外循环水与冷却塔(6)内循环水发生热交换。

2.根据权利要求1所述的一种引入室外风空调系统的冷却塔，其特征在于：冷却塔的壳体内还装有风冷装置，即送风风扇(60)和排风口(67)，送风风扇(60)和排风口(67)均通过控制阀与壳体内腔相通，送风风扇(60)将冷却塔(6)外部的空气直接引入外循环热交换器(65)与外循环水发生热交换，且风冷装置与泵(69)择一使用。

3.根据权利要求2所述的一种引入室外风空调系统的冷却塔，其特征在于：室内具有室内温度传感器和室内湿度传感器，在冷却塔(6)的外壁上设有室外温度传感器和室外湿度传感器。