СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F28C1/14 F24F11/08 F24F3/44 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе для охлаждения текучей среды, в частности системе для охлаждения воздуха, подаваемого в жилые дома или коммерческие сооружения, с использованием такой охлажденной текучей среды.

Известный уровень техники

Обычные холодильные установки широко используются для охлаждения подачи воздуха в дома. В обычном охладителе компрессорного типа испаренный хладагент сжимается в компрессоре, что приводит к нагреванию хладагента. Горячий газ направляется в холодильник, где хладагент охлаждается и конденсируется. Типично, холодильник охлаждается водой или воздухом. Многие такие холодильные системы используют башенные охладители для обеспечения подачи охлажденной воды в холодильник для поглощения отобранного тепла. Жидкий хладагент из холодильника проходит через расширительный клапан к испарителю. Когда жидкость проходит через расширительный клапан, давление хладагента уменьшается, вызывая испарение жидкости, что приводит к значительному снижению температуры. Холодный хладагент в испарителе используется для охлаждения отдельной системы циркуляции воды (или любой другой пригодной текучей среды).

Вода, охлажденная охладителем, затем подается насосом в теплообменник, размещенный в потоке подаваемого на охлаждение воздуха. Воздух, проходящий через теплообменник, охлаждается и затем подается в разные помещения здания, требующие охлаждения. Нагретая вода с выхода теплообменника поступает в охладитель для повторного охлаждения. Обычные холодильные установки могут быстро охлаждать внутренние помещения здания, но они потребляют большое количество электроэнергии, особенно при высоких значениях температуры окружающей среды и влажности.

Другой тип обычных широко применяемых холодильных систем использует абсорбционную холодильную систему. Этот тип системы использует источник тепла для обеспечения энергии, необходимой для приведения в действие системы охлаждения, вместо зависимости от электричества для работы компрессора, как в холодильных системах, описанных выше. Абсорбционные холодильные установки популярны в тех случаях, когда электричество является ненадежным, дорогим или недосягаемым, когда шум компрессора создает проблемы, или когда имеется легкодоступное избыточное тепло. Широко используемые системы газовых абсорбционных холодильных установок осуществляют охлаждение за счет испарения жидкого аммиака в среде водорода. Газообразный аммиак после этого растворяют в воде, а затем выделяют из воды с помощью источника тепла. При этом происходит отгонка растворенного газообразного аммиака, который затем конденсируется в жидкость. Жидкий аммиак потом поступает в заполненный водородом испаритель для повторения цикла. Используются также другие типы систем.

Обычные системы охлаждения на основе хладагента, которые часто называются системами DX (прямого охлаждения расширением), также используются для охлаждения подаваемого в дома воздуха. DX-система работает идентично охладителю, за исключением того, что испаритель используется непосредственно для охлаждения воздушного потока (контур охлажденной воды отсутствует). Холодильник системы DX также типично имеет воздушное охлаждение. Как и обычные холодильные установки, DX системы могут быстро охлаждать внутренние помещения здания, но они потребляют большое количество электроэнергии, особенно при высоких значениях температуры окружающей среды и влажности.

В регионах мира с пригодными климатическими условиями используются испарительные охладители как альтернатива обычным охладителям или DX-системам охлаждения воздуха, который подается в жилые дома и коммерческие сооружения. Использование испарительных охладителей является желательным способом охлаждения воздуха из-за относительно низких расходов на их установку, относительно низких затрат на их техническое обслуживание, и их относительно низких эксплуатационных затрат по сравнению с обычными холодильными установками и DX-системами. Поскольку испарительные охладители используют скрытую теплоту испарения для охлаждения технологической воды, такие испарительные системы имеют определенные эксплуатационные ограничения и недостатки. В частности, эффективность охлаждения испарительного охладителя зависит от температуры окружающей среды по мокрому термометру и сильно снижается при повышении температуры или влажности окружающего воздуха, или обоих этих параметров. Это означает, что использование испарительных охладителей ограничено в дни с жаркими и влажными погодными условиями и является непрактичным в регионах с продолжительными периодами жаркой и влажной погоды. Устройства испарительного охлаждения обычно неспособны охлаждать жидкость до температуры ниже температуры окружающего воздуха по мокрому термометру.

Таким образом, в технике существует потребность в испарительных системах охлаждения, которые могут использоваться самостоятельно или как вспомогательное средство с обычным охладителем или с DX-системой, что позволяет уменьшить некоторые ограничения на использование существующих испарительных систем. Также было бы желательным, чтобы новые испарительные системы охлаждения имели более высокую охлаждающую способность, чем существующие испарительные системы охлаждения, в условиях влажной среды.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к системам для охлаждения текучей среды, в частности к системам для охлаждения воздуха, который подается в жилой дом или коммерческие сооружения с использованием такой охлажденной текучей среды. Настоящее изобретение также относится к способам повышения охлаждающей способности башенного охладителя. Системы по настоящему изобретению могут также использоваться для охлаждения веществ в промышленных условиях.

По одному из аспектов настоящего изобретения, оно предусматривает систему для охлаждения подачи первичного воздуха, содержащую:

(a) первую испарительную систему охлаждения, включающую:

(i) средства циркуляции жидкости в первой системе;

(ii) первичный теплообменный элемент и первичный башенный охладитель, причем первичный башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с первичным теплообменным элементом;

(b) средства селективной принудительной подачи первичного воздуха в первичный теплообменный элемент;

(c) вторую испарительную систему охлаждения, включающую:

(i) средства циркуляции жидкости во второй системе;

(ii) второй теплообменный элемент и второй башенный охладитель, причем второй башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен со вторым теплообменным элементом; и

(d) средства селективной принудительной подачи воздуха в первичный башенный охладитель через второй теплообменный элемент, так чтобы воздух, подаваемый в первичный башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

В одном варианте исполнения, средства селективной принудительной подачи первичного воздуха через первичный теплообменный элемент включают воздуховод и по меньшей мере один вентилятор. В одном варианте исполнения, такие средства дополнительно включают обводные жалюзи. В одном варианте исполнения, средства циркуляции жидкости в первой системе и средства циркуляции жидкости во второй системе включают по меньшей мере один гидравлический насос. В варианте исполнения, теплообменные элементы включают оребренные охлаждающие змеевики. В одном варианте исполнения, система дополнительно содержит дополнительный теплообменный элемент, расположенный рядом с первичным теплообменным элементом, причем дополнительный теплообменный элемент соединен с обычным охладителем. В другом варианте исполнения, система дополнительно содержит дополнительный теплообменный элемент, расположенный рядом с первичным теплообменным элементом, причем дополнительный теплообменный элемент присоединен к DX-системе.

В одном варианте исполнения система также имеет третью испарительную систему охлаждения, которая содержит:

(i) средства циркуляции жидкости в третьей системе;

(ii) третий теплообменный элемент и третий башенный охладитель, причем третий башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с третьим теплообменным элементом; и

(iii) средства селективной принудительной подачи воздуха во второй башенный охладитель через третий теплообменный элемент, так чтобы воздух, подаваемый во второй башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

В одном варианте исполнения, система дополнительно содержит средства включения и отключения каждого башенного охладителя и каждых средств циркуляции жидкости. В другом варианте исполнения, средства включения и отключения являются автоматизированными и реагируют на изменения потребности в охлаждении, температуры окружающего воздуха, или на изменения потребности в охлаждении и температуры окружающего воздуха.

В одном варианте исполнения, система охлаждения подаваемого первичного воздуха дополнительно содержит:

(a) четвертую испарительную систему охлаждения, включающую:

(i) средства циркуляции жидкости в четвертой системе;

(ii) четвертый теплообменный элемент и четвертый башенный охладитель, причем четвертый башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с четвертым теплообменным элементом; и

(b) средства селективной принудительной подачи воздуха в третий башенный охладитель через четвертый теплообменный элемент, так чтобы воздух, подаваемый в третий башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

В одном варианте исполнения, система содержит дополнительный теплообменный элемент, расположенный рядом с первичным теплообменным элементом, причем дополнительный теплообменный элемент присоединен к обычному охладителю или к испарителю DX-системы.

По другому аспекту настоящего изобретения, изобретение предусматривает систему охлаждения жидкости, включающую:

(a) множество испарительных систем охлаждения, где каждая такая система имеет:

(i) средства циркуляции жидкости в системе;

(ii) теплообменный элемент и башенный охладитель, причем башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с теплообменным элементом;

(b) средства принудительной подачи жидкости в один из теплообменных элементов;

где ко всем башенным охладителям, кроме одного, подается воздух, который нагнетается через теплообменный элемент другой системы, так чтобы воздух, подаваемый в каждый такой башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

По другому аспекту настоящего изобретения, изобретение предусматривает способ повышения охлаждающей способности башенного охладителя в первой испарительной системе охлаждения путем охлаждения воздуха, подаваемого в башенный охладитель, теплообменным элементом второй отдельной испарительной системы охлаждения.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет далее описано на примере иллюстративного варианта исполнения со ссылкой на сопроводительные упрощенные схематические чертежи, выполненные без соблюдения масштаба. На чертежах:

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение одного варианта исполнения известного уровня техники.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение одного варианта исполнения настоящего изобретения, которое показывает использование в сочетании с обычным охладителем.

Фиг.3 представляет собой схематическое изображение одного варианта исполнения настоящего изобретения, которое показывает использование в сочетании с DX-системой.

Фиг.4 представляет собой схематическое изображение одного варианта исполнения настоящего изобретения, которое показывает использование башенного охладителя поперечноточной конструкции.

Фиг.5 представляет собой схематическое изображение одного варианта исполнения настоящего изобретения, которое показывает использование башенного охладителя противоточной конструкции.

Фиг.6 представляет собой схематическое изображение одного варианта исполнения настоящего изобретения, имеющего множество испарительных систем охлаждения.

Фиг.7 представляет собой схематическое изображение одного варианта исполнения настоящего изобретения, показывающего использование двух отдельных систем.

Детальное описание предпочтительных вариантов исполнения

Настоящее изобретение предусматривает систему охлаждения текучей среды, в частности систему охлаждения воздуха, подаваемого в жилой дом или коммерческие сооружения, с использованием такой охлажденной текучей среды. В описании настоящего изобретения все термины, не определенные тут, имеют свои обычные значения, известные специалистам. В той степени, в которой приведенное далее описание относится к конкретному варианту исполнения или определенной области использования изобретения, оно должно считаться лишь иллюстративным и не ограничивающим заявляемое изобретение. Приведенное далее описание должно охватывать все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые не выходят за пределы сущности и объема изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.

В настоящем патенте следующие термины должны иметь такие значения:

1. "Обычный охладитель" обозначает любую холодильную установку, обычно используемую в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) с использованием сжатия паров хладагента (которая типично содержит компрессор, холодильник и испаритель) или с применением абсорбционной холодильной системы.

2. "DX-система" обозначает систему кондиционирования воздуха, типично используемую в жилых домах и меньших по размеру коммерческих сооружениях, использующую сжатие паров хладагента, которая типично содержит компрессор, холодильник и испаритель, находящийся в непосредственном контакте с подаваемым воздухом, нуждающимся в охлаждении.

3. "Башенный охладитель" обозначает башенную или другую конструкцию, включающую испарительный охладитель, где испарительный охладитель представляет собой охладитель, который снижает температуру водяного пара за счет контакта воды с ненасыщенным воздухом, приводящего к испарению. Испарение расходует энергию водяного пара, снижая температуру воды. Эта охлажденная вода может быть использована непосредственно (открытый цикл) или пропущена через внутренний теплообменник для охлаждения отдельного потока текучей среды (закрытый цикл). Термин башенный охладитель, в используемом тут значении, должен охватывать башенные охладители как поперечноточного, так и противоточного типа. В поперечноточной конструкции воздушный поток направлен перпендикулярно к потоку воды. В отличие от этого, в противоточной конструкции воздушный поток имеет направление, противоположное направлению потока воды. Термин башенный охладитель, в используемом тут значении, также охватывает башенные охладители, в которых воздушный поток создается естественной тягой и механической тягой, включая, без ограничения, искусственную тягу, принудительную тягу и естественную тягу, усиленную вентилятором.

4. "Текучая среда" обозначает воду, но также включает все другие водные растворы или газы, обычно используемые в испарительных системах охлаждения. Термины "текучая среда" и "вода" используются в описании настоящей заявки взаимозаменяемо.

5. "Температура по мокрому термометру" обозначает температуру, измеренную термометром, шарик которого покрыт марлевым чехлом, постоянно смачиваемым дистиллированной и очищенной водой, имеет свободный доступ воздуха и защищен от воздействия излучений. При относительной влажности меньше 100% вода испаряется с шарика, вследствие чего шарик охлаждается до температуры ниже температуры окружающей среды. Для определения относительной влажности температуру окружающей среды измеряют с помощью обычного термометра, известного как термометр с сухим шариком. При любой данной температуре окружающей среды меньшая относительная влажность приводит к большей разности между температурами шарика сухого термометра и шарика влажного термометра; шарик влажного термометра является более холодным. Точную относительную влажность определяют по психрометрической диаграмме с использованием измеренных температур по сухому и мокрому термометрам. Температура по мокрому термометру зависит от температуры шарика сухого термометра и относительной влажности. Снижение температуры по сухому термометру (при постоянной удельной влажности) сопровождается также снижением температуры по мокрому термометру, но не на такую же именно величину.

Настоящее изобретение относится к системам охлаждения жидкости, в частности испарительной системе охлаждения для охлаждения воздуха, подаваемого в жилой дом или коммерческие здания, с использованием такой охлажденной текучей среды. Фиг.1 изображает испарительную систему охлаждения по известному уровню техники. Система состоит из обычного охладителя (30), присоединенного к башенному охладителю (20). Назначением башенного охладителя (20), присоединенного к охладителю (30), является обеспечение источника охлажденной воды для обычного охладителя (30) для улучшения охлаждения используемого в нем газообразного хладагента и для поглощения отобранного тепла, выделяющегося при сжатии газообразного хладагента, используемого в охладителе. Охладитель (30) подает охлажденную текучую среду в присоединенный теплообменный элемент (28). Второй теплообменный элемент (32) образует часть испарительной системы охлаждения (23) и присоединен к башенному охладителю (22). Теплообменные элементы (28, 32) расположены в потоке подаваемого первичного воздуха (А). Вентилятор (24) обеспечивает подачу первичного воздуха. В тех случаях, когда условия в здании и окружающая среда являются такими, что подаваемый воздух не нуждается в охлаждении, башенные охладители (20, 22) и обычный охладитель (30) не работают. Если возникает потребность в охлаждении, то включается башенный охладитель (22) испарительной системы (23) и охлажденная текучая среда циркулирует в испарительной системе охлаждения (23) между теплообменным элементом (32) и башенным охладителем (22). Воздушный поток (А) проходит через теплообменный элемент (32) и охлаждается. Если башенный охладитель (22) и ассоциированный теплообменный элемент (32) не могут охладить воздух в достаточной степени, то включаются обычный охладитель (30) и первый башенный охладитель (20) и охлажденная текучая среда также циркулирует через ассоциированный теплообменный элемент (28). Когда потребность в охлаждении уменьшается, обычный охладитель (30) может быть отключен. В те дни, когда температура по мокрому термометру превышает желательный уровень, эффективность второго башенного охладителя (22) может ухудшиться настолько, что будет работать один лишь обычный охладитель для охлаждения подаваемого первичного воздуха.

В альтернативном варианте исполнения известного уровня техники башенный охладитель (20), присоединенный к охладителю (30), может иметь обводные средства обычного охладителя (30), подающие охлажденную воду непосредственно в теплообменный элемент (28) до тех пор, пока потребность в охлаждении не превысит производительность испарительной охладительной системы, вследствие чего включается обычный охладитель (30) и отводит поток воды из первого башенного охладителя в помощь обычному охладителю (30). Понятно, что такие испарительные системы охлаждения известного уровня техники ограничены производительностью башенных охладителей (20 и 22) по подаче холодной воды в теплообменный элемент. В определенные дни, особенно при высокой влажности окружающего воздуха, температура по мокрому термометру повышается, значительно снижая способность автономного башенного охладителя обеспечивать подачу воды, достаточно холодной для охлаждения подаваемого воздуха в достаточной степени. В таких условиях обычный охладитель должен интенсивно эксплуатироваться, что требует значительных расходов из-за потребления большого количества энергии.

Система по настоящему изобретению (10) способна обеспечивать стабильную подачу холодной воды в теплообменный элемент даже в дни с высокой влажностью. Таким образом, потребность в обычном охладителе уменьшается и возможно уменьшение расхода электроэнергии на охлаждение подаваемого воздуха. Как показано на Фиг.2, настоящее изобретение (10) может быть использовано в сочетании с обычным охладителем (30). Как показано на Фиг.3, настоящее изобретение (10) может также использоваться в сочетании с DX-системой (31). Однако следует понимать, что оно может быть использовано само, без обычного охладителя или DX-системы, если это позволяют условия окружающей среды в области расположения определенного здания.

Как видно на Фиг.2, изобретение имеет первую испарительную систему охлаждения (50). Первая испарительная система охлаждения (50) имеет средства циркуляции жидкости (56), которые могут включать любой пригодный насос, который может быть выбран специалистом в данной области техники, включая, без ограничения, центробежные насосы. Первая испарительная система охлаждения (50) имеет первичный теплообменный элемент (58), расположенный в потоке подачи первичного воздуха (А). Первичный теплообменный элемент (58) и все теплообменные элементы, описанные здесь, могут включать любой пригодный теплообменник, имеющий конструкцию с оребренными змеевиками и может быть изготовлен из любых пригодных материалов, включая медь и алюминий. Подача первичного воздуха может состоять исключительно из внешнего воздуха, исключительно из воздуха рециркуляции или из их смеси. Средства принудительной подачи воздушного потока (А) в первичный теплообменный элемент (58) являются комбинацией вентилятора (24) и воздуховода (25) и могут также необязательно включать обводные жалюзи (26). Вентилятор (24) может иметь регулируемую скорость для обеспечения переменной потребности в охлаждении. При использовании обводных жалюзи (26) они могут приоткрываться и закрываться для отвода воздушного потока (А) в первичный теплообменный элемент (58). Первая испарительная система охлаждения (50) содержит первичный башенный охладитель (54), присоединенный к теплообменному элементу (58). В первичный башенный охладитель подается воздух (В). Первичный башенный охладитель (54) охлаждает циркулирующую текучую среду, которая поступает в первичный теплообменный элемент (58). Первичный башенный охладитель и все башенные охладители, упоминаемые тут, могут быть любыми пригодными башенными охладителями, обычно используемыми в этой отрасли промышленности.

Система (10) использует циркуляцию воздуха в первичном башенном охладителе (54) в комбинации с испарительным процессом предыдущего охлаждения. Система (10), таким образом, включает вторую испарительную систему охлаждения (60), которая аналогично первой испарительной системе (50) имеет средства циркуляции жидкости (64), второй башенный охладитель (62) и второй теплообменный элемент (66). Аппарат содержит средства селективной принудительной подачи воздуха (В) через второй теплообменный элемент (66) второй испарительной системы охлаждения (60). Такие средства могут быть комбинацией воздуховода (не показан), вентилятора (63) и обводных жалюзи (52). Вторая замкнутая система циркуляции жидкости предназначена для охлаждения воздуха, подаваемого в первичный башенный охладитель (В). Когда обводные жалюзи (52) открыты, воздушный поток (В) подается в обход второго теплообменного элемента (66). Когда обводные жалюзи (52) закрыты, воздушный поток (В) проходит через второй теплообменный элемент (66). Понятно, что когда обводные жалюзи (52) закрыты и когда второй башенный охладитель (62) включен, второй теплообменный элемент (66) будет осуществлять предварительное охлаждение воздуха (В), подаваемого в первичный башенный охладитель (54). В результате, температура по мокрому термометру первичного башенного охладителя будет снижаться, повышая производительность охладительной системы первичного башенного охладителя.

Фиг.4 изображает поперечноточный башенный охладитель (80), который используется в аппарате по изобретению. Поперечноточная конструкция характеризуется тем, что воздушный поток (AF) направлен перпендикулярно к потоку воды (WF). Воздушный поток (AF) поступает через одну или несколько вертикальных боковых поверхностей башенного охладителя (80), встречаясь там с материалом насадки (82). Вода стекает (перпендикулярно к воздуху) через материал насадки (82) под действием силы тяжести. Воздух проходит через материал насадки (82) и, таким образом, мимо потока воды (WF), к открытому сборному участку. В поперечноточной башне используется распределительный бассейн или бассейн с горячей водой (84), который состоит из глубокого поддона с отверстиями или патрубками (не показаны) в дне. Сила тяжести равномерно распределяет воду через патрубки по материалу насадки (82).

Фиг.5 изображает противоточную охладительную башню (90), используемую в настоящем изобретении. В противоточной конструкции воздушный поток (AF) имеет направление, по существу противоположное направлению потока воды (WF). Воздушный поток сначала поступает в открытый участок под материалом насадки (92), а потом поднимается вертикально вверх. Вода разбрызгивается через сопла под давлением (94) и стекает книзу через насадку (92) в направлении, противоположном воздушному потоку (AF).

Хотя это не показано на Фиг.4 или 5, подразумевается, что, если поперечноточный или противоточный тип башенного охладителя или любой другой тип башенного охладителя, используемый в практике настоящего изобретения, имеет более одного воздухозаборника, то теплообменный элемент, используемый для предварительного охлаждения воздуха, который подается в такой башенный охладитель, и впускной канал будут иметь конфигурацию, необходимую для предварительного охлаждения подаваемого воздуха для всех таких воздухозаборников.

Как в поперечноточной, так и в противоточной охладительной башнях взаимодействие воздушного и водного потоков позволяет обеспечить частичное уравновешивание и испарение воды, и подаваемый воздух, уже насыщенный водяным паром (DA), выходит из башенного охладителя. Далее, в любом типе охладительной башни используется сборник или бассейн холодной воды (86), предназначенный для содержания охлажденной воды после ее взаимодействия с воздушным потоком. Как поперечноточная, так и противоточная конструкции могут быть использованы в охладительных башнях с естественной тягой и механической тягой, и с гибридной тягой. В башенных охладителях с открытым контуром вода отстойника непосредственно подается для использования. Башенный охладитель с закрытым контуром работает идентично башням с открытым контуром, за исключением того, что внутри башенного охладителя размещен дополнительный теплообменник. В башне с закрытым контуром испаряемая охлажденная текучая среда стекает через теплообменник и охлаждает поток второй текучей среды.

Специалисту в данной области техники понятно, что в соответствии со стандартной практикой, испарительные системы охлаждения будут соединены с источником воды для пополнения объема воды, которая теряется при испарении в башенном охладителе. Специалисту в данной области техники также понятно, что в испарительных системах охлаждения будут использоваться определенные виды систем водоподготовки и систем фильтрации для поддержания качества воды и минимизации загрязнения или коррозии компонентов системы.

Далее будет описана работа одного варианта исполнения системы охлаждения (10) со ссылкой на Фиг.2. Если охлаждение подаваемого первичного воздуха (А) не требуется, то обводные жалюзи (26) приоткрываются и башенные охладители (54, 62) являются неактивными. При возникновении потребности в охлаждении включаются первичный башенный охладитель (54), гидравлический насос (56)и вентилятор (63). Обводные жалюзи (52), которые направляют подаваемый воздух в первичный башенный охладитель (В), открыты. Обводные жалюзи (26) для отвода первичного воздушного потока (А) в первичный теплообменный элемент (58) закрыты. Если первичный башенный охладитель (54) неспособен удовлетворить потребность в охлаждении, то обводные жалюзи (52) закрываются и включаются вторичный башенный охладитель (62) и гидравлический насос (64). Это приводит к охлаждению воздуха, подаваемого в первичный башенный охладитель (В), что снижает температуру по мокрому термометру первичного башенного охладителя, тем самым повышая производительность охладительной системы первичной охладительной башни (54). Если первичный и вторичный башенные охладители вместе не могут удовлетворить потребность в охлаждении, то может быть активирован обычный охладитель (30) и соответствующие обводные жалюзи (29) закрываются, тем самым направляя подачу первичного воздушного потока (А) в теплообменный элемент (28). Первая (50) и вторая (60) испарительные системы охлаждения могут контролироваться автоматизированными средствами включения и отключения, которые реагируют на потребность в охлаждении и производительность системы и на температуру окружающей среды. В общем, может быть использована любая пригодная электронная сенсорная система с обратной связью, которая может быть выбрана специалистом в данной области техники. Такие средства включения и отключения могут контролироваться центральным компьютерным процессором, способным принимать и обрабатывать сигналы датчиков, касающиеся производительности системы, потребности в охлаждении и условий окружающей среды.

Как показано на Фиг.6, третья испарительная система охлаждения (70), которая содержит третий башенный охладитель (72) и третий гидравлический насос (74) и третий теплообменный элемент (76), также может быть добавлена аналогичным образом к аппарату (10) для охлаждения воздуха, подаваемого (С) во второй башенный охладитель (62). Кроме того, понятно, что также могут быть добавлены четвертая и, возможно, пятая испарительная системы охлаждения, причем каждая такая дополнительная система предназначена для охлаждения воздуха, который подается к башенному охладителю предыдущей испарительной системы охлаждения. Понятно, что при использовании множества таких ступенчатых испарительных систем охлаждения, они могут быть активированы поочередно, в соответствии с увеличением потребностей в охлаждении.

Как показано на Фиг.7, может быть использовано более одной системы для охлаждения воздуха, так чтобы более одного теплообменного элемента было соединено с испарительными системами охлаждения, размещенными в потоке первичного воздуха. Как показано на Фиг.7, предусмотрен первый теплообменный элемент (58), размещенный в воздушном потоке А. Первый теплообменный элемент (58) является частью первой испарительной системы охлаждения (50), которая также содержит первый башенный охладитель (54) и первый гидравлический насос (56). Первый башенный охладитель имеет подачу воздуха (В), который охлаждается второй испарительной системой охлаждения (60). Вторая испарительная система охлаждения (60) содержит второй башенный охладитель (62), второй гидравлический насос (64) и второй теплообменный элемент (66). Предусмотрен третий теплообменный элемент (102), размещенный в воздушном потоке (А). Третий теплообменный элемент (102) является частью третьей испарительной системы охлаждения (100), которая содержит третий башенный охладитель (104) и третий гидравлический насос (106). Воздух, который подается в третий башенный охладитель (Е), охлаждается четвертой испарительной системой охлаждения (200), содержащей четвертый теплообменный элемент (202), четвертый гидравлический насос (204) и четвертый башенный охладитель (206). Как было описано выше, системы могут быть использованы селективно и последовательно для удовлетворения меняющихся потребностей в охлаждении и в зависимости от разных условий окружающей среды. При увеличении числа теплообменных элементов, устанавливаемых на пути потока воздуха (А), может возникнуть необходимость использования вентилятора большего размера или использования большего числа вентиляторов для физического нагнетания воздуха через теплообменные элементы.

Системы по настоящему изобретению могут также использоваться в варианте исполнения, в котором вместо размещения во входном потоке подаваемого воздуха теплообменный элемент расположен внутри дома. В таких системах теплообменный элемент может принадлежать к любому пригодному типу, который может быть использован специалистом в данной области техники для охлаждения, включая, без ограничения, радиатор, охлаждающую плиту, охлаждающую подвесную панель или охлаждающий луч. Эти типы теплообменников охлаждают внутренние помещения дома с помощью комбинации кондуктивного, конвективного и лучевого охлаждения. Они могут быть пассивными по характеру, без использования каких-либо типов вентиляторов или тягодутьевых систем, или активными, включающими вентиляторы или тягодутьевые системы, для активного втягивания и перемещения воздуха по поверхности теплообменного элемента. Система может быть соединена с одним таким теплообменным элементом или с множеством элементов, расположенных в разных местах внутри дома.

Хотя описанные выше варианты исполнения касаются охлаждения воздуха, подразумевается, что теплообменные элементы системы (10) могут быть использованы для охлаждения любого пригодного вещества, требующего охлаждения, путем введения вещества в физический контакт с теплообменными элементами. Таким образом, настоящее изобретение может в равной степени найти применение в промышленных процессах, требующих охлаждения определенного технологического вещества.

Как понятно квалифицированным специалистам, разные модификации, адаптации и варианты приведенного выше конкретного описания могут быть выполнены без выхода за пределы объема заявляемого изобретения.

Изобретение относится к системе для охлаждения текучей среды. Система охлаждения подаваемого первичного воздуха содержит:

(a) первую испарительную систему охлаждения, включающую;

(i) средства циркуляции текучей среды в первой системе;

(ii) первичный теплообменный элемент и первичный башенный охладитель, где первичный башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с первичным теплообменным элементом;

(b) средства селективной принудительной подачи первичного воздуха через первичный теплообменный элемент;

(c) вторую испарительную система охлаждения, включающую:

(i) средства циркуляции текучей среды во второй системе;

(ii) второй теплообменный элемент и второй башенный охладитель, где второй башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен со вторым теплообменным элементом; и

(d) средства селективной принудительной подачи воздуха в первичный башенный охладитель через второй теплообменный элемент, так чтобы воздух, подаваемый в первичный башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух. Изобретение позволяет обеспечить высокую охлаждающую способность. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система охлаждения подаваемого первичного воздуха, содержащая:
(a) первую испарительную систему охлаждения, включающую:
(i) средства циркуляции текучей среды в первой системе;
(ii) первичный теплообменный элемент и первичный башенный охладитель, где первичный башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с первичным теплообменным элементом;
(b) средства селективной принудительной подачи первичного воздуха через первичный теплообменный элемент;
(c) вторую испарительную систему охлаждения, включающую:
(i) средства циркуляции текучей среды во второй системе;
(ii) второй теплообменный элемент и второй башенный охладитель, где второй башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен со вторым теплообменным элементом; и
(d) средства селективной принудительной подачи воздуха в первичный башенный охладитель через второй теплообменный элемент, так чтобы воздух, подаваемый в первичный башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

2. Система по п.1, в которой средства селективной принудительной подачи первичного воздуха через первичный теплообменный элемент включают воздуховод и по меньшей мере один вентилятор.

3. Система по п.2, в которой средства селективной принудительной подачи первичного воздуха через первичный теплообменный элемент дополнительно включают по меньшей мере одни обводные жалюзи.

4. Система по п.1, в которой средства селективной принудительной подачи воздуха в первичный башенный охладитель через второй теплообменный элемент включают воздуховод и по меньшей мере один вентилятор.

5. Система по п.1, в которой средства циркуляции текучей среды в первой системе и средства циркуляции текучей среды во второй системе включают по меньшей мере один гидравлический насос.

6. Система по п.1, в которой теплообменные элементы включают оребренные охлаждающие змеевики.

7. Система по п.1, содержащая дополнительный теплообменный элемент, расположенный рядом с первичным теплообменным элементом, причем дополнительный теплообменный элемент соединен с обычным охладителем.

8. Система по п.1, содержащая дополнительный теплообменный элемент, расположенный рядом с первичным теплообменным элементом, причем дополнительный теплообменный элемент включает испаритель системы DX.

9. Система по п.1, дополнительно содержащая:
(а) третью испарительную систему охлаждения, включающую:
(i) средства циркуляции текучей среды в третьей системе;
(ii) третий теплообменный элемент и третий башенный охладитель, причем третий башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с третьим теплообменным элементом; и
(b) средства селективной принудительной подачи воздуха во второй башенный охладитель через третий теплообменный элемент, так чтобы воздух, подаваемый во второй башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

10. Система по п.1, дополнительно содержащая средства включения и отключения каждого башенного охладителя и каждых средств циркуляции текучей среды.

11. Система по п.10, в которой средства включения и отключения являются автоматизированными и реагируют на:
(a) изменения потребности в охлаждении;
(b) температуру окружающего воздуха; или
(c) изменения потребности в охлаждении и температуру окружающего воздуха.

12. Система по п.1, дополнительно содержащая:
(a) третью испарительную систему охлаждения, включающую:
(i) средства циркуляции текучей среды в третьей системе;
(ii) третий теплообменный элемент и третий башенный охладитель, где третий башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с третьим теплообменным элементом;
(b) средства селективной принудительной подачи первичного воздуха через третий теплообменный элемент;
(c) четвертую испарительную систему охлаждения, включающую:
(i) средства циркуляции текучей среды в четвертой системе;
(ii) четвертый теплообменный элемент и четвертый башенный охладитель, где четвертый башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с четвертым теплообменным элементом; и
(d) средства селективной принудительной подачи воздуха в третий башенный охладитель через четвертый теплообменный элемент, так чтобы воздух, подаваемый в третий башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

13. Система по п.12, содержащая дополнительный теплообменный элемент, расположенный рядом с первичным теплообменным элементом, причем дополнительный теплообменный элемент соединен с обычным охладителем.

14. Система по п.12, содержащая дополнительный теплообменный элемент, расположенный рядом с первичным теплообменным элементом, причем дополнительный теплообменный элемент включает испаритель DX-системы.

15. Система охлаждения жидкости, содержащая:
(a) множество испарительных систем охлаждения, причем каждая такая система включает:
(i) средства циркуляции текучей среды в системе;
(ii) теплообменный элемент и башенный охладитель, где башенный охладитель имеет подачу воздуха и функционально соединен с теплообменным элементом;
(b) средства принудительной подачи жидкости в один из теплообменных элементов;
в которой во все башенные охладители, кроме одного, подается воздух, нагнетаемый через теплообменный элемент другой системы, так чтобы воздух, подаваемый в каждый такой башенный охладитель, имел более низкую температуру по мокрому термометру, чем окружающий воздух.

16. Способ повышения охлаждающей способности башенного охладителя в первой испарительной системе охлаждения путем охлаждения воздуха, подаваемого в башенный охладитель, теплообменным элементом второй отдельной испарительной системы охлаждения.