具有精确温度控制的直接蒸发冷却系统技术方案

一种空气处理系统包括可移动蒸发介质部分。可移动蒸发介质部分能够在关闭位置和打开位置之间移动。当可移动蒸发介质部分处于打开位置时，可移动蒸发介质部分将开口暴露于空气流，并且定位成允许容积中的至少一部分空气流围绕可移动蒸发介质部分流动并且流动通过开口。

Direct Evaporative Cooling System with Precise Temperature Control

An air treatment system includes a movable evaporating medium part. The movable evaporating medium part can move between the closed position and the open position. When the movable evaporation medium part is in the open position, the movable evaporation medium part exposes the opening to the air flow, and is positioned to allow at least a portion of the air flow in the volume to flow around the movable evaporation medium part and flow through the opening.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有精确温度控制的直接蒸发冷却系统相关申请的交叉引用本申请以2016年5月9日提交的美国临时专利申请第62/333,425号和2017年5月8日提交的美国专利申请第15/589,279号为基础，它们的全部内容通过引用而并入本文。
本专利技术涉及空气处理系统以及控制空气处理系统的系统和方法。特别地，本专利技术涉及用于空气处理单元的蒸发冷却系统或加湿系统。例如，特别合适的应用是数据中心冷却系统。
技术介绍
蒸发冷却系统(由于蒸发冷却系统既能冷却空气又能加湿空气，有时也被称为蒸发加湿器)越来越多地用于数据中心冷却以及在住宅和工业建筑内的空气处理系统中的其他应用。期望这些蒸发冷却系统提供精确温度控制以及可行的最低压降以便最小化风扇功耗。一种这样的系统是由Munters公司制造的FA6TM蒸发加湿器/冷却器。在Munters公司的题为“EvaporativeHumidifier/CoolerFAforAHU’sTechnicalManual”且编号为HC/MMA/TGB-1711-06/10的出版文献中描述了FA6TM蒸发加湿器/冷却器，其公开内容通过全文引用而并入本文。例如，如图1所示，在蒸发冷却系统100中，水通过分配集管104供应到蒸发介质102的顶部。水沿着蒸发介质102的表面(通常为波纹状)流下，并且暖干空气(输入空气112)被引导穿过蒸发介质102到达蒸发介质102的上游面106。当暖干空气(输入空气112)经过蒸发介质102时，它蒸发一部分水。用于蒸发的能量从输入空气112本身汲取，这导致冷湿空气(输出空气114)离开蒸发介质102的下游面。当润湿时，给定的蒸发介质102的几何形状和空气流速将提供设定的蒸发效率。该效率可以作为干湿球温差效率(WetBulbDepressionEfficiency，WBDE)进行计算，其定义为以百分比效率测量的空气从干球温度(DBT)冷却到其湿球温度(WBT)的冷却程度。当蒸发介质102干燥时，该效率为零，并且不实现冷却。使蒸发介质102部分润湿是不实用的，原因是在每次进行干燥时，重复的湿/干循环会留下水垢。重复的湿/干循环也对介质寿命有害。当水首次流动通过蒸发介质102时，在几分钟内即可见到完全冷却。然而，当水流停止时，冷却效果在蒸发介质102的本体中所吸收的水蒸发的同时得以保持。该时间基于包括空气速度、DBT、WBT和介质类型的多种变量而变化，原因是不同的介质几何形状和组成保持不同的吸水量。通常，蒸发介质102可能需要20分钟或更长时间才能完全干燥并且在水流终止后失去其冷却能力。在期望的设定点提供冷却或加湿的输出空气114通常是重要的。仅用简单的润湿蒸发介质102不能实现这一点。即使忽略从干到湿或从湿到干的过渡期，输入空气112也会被冷却到由输入空气112的性质(例如温度和湿度)和介质效率限定的温度，或者输入空气112根本不会被冷却。除非设定点是这些值中的一个，否则输出空气114将不会被冷却到所需的设定点。结果，已经提出了各种方法和系统来控制蒸发冷却系统100以调节输出空气114的温度和湿度。最简单的控制形式是将蒸发介质102布置在具有单独的水分配系统的各个储库(bank)中。水流由泵或阀控制以仅润湿用以提供期望冷却所需数量的储库。通过将离开润湿介质的冷空气与来自未润湿介质的较暖空气混合，可以实现接近期望温度设定点的混合温度。由于蒸发介质102在被润湿之后迅速开始冷却，因此系统相当快速地响应对于增加冷却的要求；但是减少冷却量是缓慢的，原因是在水流终止之后介质在较长的时段内保持湿润(如上所述)。另外，该控制方法仅基于打开或关闭单个储库来提供冷却能力的离散变化。结果，该方法不能提供连续可变的冷却控制。调节输出空气114的温度和湿度的另一种方式是通过使用旁路控制或者主路-旁路控制(faceandbypasscontrol)。使用主路-旁路控制的蒸发冷却系统200在图2中示出。在该系统200中，一系列单独的蒸发单元210、220、230、240在平面中与旁路部分250对准。每个单独的单元210、220、230、240(在本文中也称为盒，并且在上面提及的FA6手册中描述)包括蒸发介质和水分配集管212、222、232、242。在所示的系统中，可以选择性地使用盒220、230、240的一部分。可以打开电磁阀224、234、244以允许水流动到相应的分配集管222、232、242并选择性地打开盒220、230、240的蒸发冷却能力。旁路挡板252用于选择性地和可变地打开或阻断旁路部分250，并且可选的主路挡板214用于选择性地和可变地阻断或打开通向至少一个盒210的流动。在使用主路-旁路控制的蒸发冷却系统200中，通过改变流动通过盒210、220、230、240以及流动通过旁路250的空气(输入空气262)的分配来控制温度和湿度。流动通过旁路250的较暖、较干空气(旁路空气264)与流动通过盒210、220、230、240的较冷、较湿空气(经调制的空气266)混合。可以通过改变旁路空气262与经调制的空气264的比率(混合比)来实现输出空气268的期望温度和湿度。例如，调节主路挡板214和旁路挡板252打开的量以实现输出空气268的期望混合比，并且打开必要数量的电磁阀224、234、244以将水供应到期望的盒210、220、230、240。主路-旁路控制确实允许进行连续可变的冷却控制，并且具备对期望温度的变化的快速响应。然而，对于主路-旁路控制而言，存在几种不利因素。挡板214、252和旁路250占据了空气处理系统中的物理横截面空间，因此减小了可供用于蒸发介质的面积，并且导致更高的介质主路速度。速度的增加将导致压降增加，并且因此将需要更多的风扇功率来克服阻力。主路挡板214可能会在部分打开时导致高速通道效应。这些较高速度的“喷射”可能会破坏蒸发介质的通道中的水流，并且能够导致水从蒸发介质的下游面喷出。因此，经常不包括主路挡板214，并且接受仅使用旁路挡板252所实现的不太精确的控制。主路-旁路控制的另一缺点是输出空气268的分层。结果，输出空气268没有达到期望的温度条件，原因是流动通过旁路250的较热空气处于与流动通过盒210、220、230、240的较冷空气在维度上分离的独立层中。该缺陷在数据中心的冷却(其中冷却器紧密地联接到服务器通道，并且冷却系统出口和服务器空气入口之间几乎没有机会进行空气混合)中非常令人担忧。增加多个旁路250的部分可能有助于减轻该不利因素；然而，该方法增加了成本，进一步减小了可供用于冷却介质的高压区(plenumarea)，并且进一步增加了风扇功率要求。在美国专利第6,085,834号中描述了主路-旁路系统的改进，所述主路-旁路系统设计成用以减轻上述空气“喷射”问题的影响，同时提供稳定的系统空气压降。期望对蒸发冷却系统(特别是用于数据中心冷却应用的蒸发冷却系统)实现进一步改进的控制。
技术实现思路
在一方面，本专利技术涉及一种空气处理系统，其包括：封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；以及可移动蒸发介质部分。所述可移动蒸发介质部分位于所述容积内并且能够在关闭位置和打开位置之间移动。当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，所述可移动蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气处理系统，其包括：封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；以及可移动蒸发介质部分，所述可移动蒸发介质部分位于所述封闭容积内并且能够在关闭位置和打开位置之间移动，其中，当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，所述可移动蒸发介质部分将开口直接暴露于空气流并且定位成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.09 US 62/333,4251.一种空气处理系统，其包括：封闭容积，空气能够沿着空气流动方向流动通过所述封闭容积；以及可移动蒸发介质部分，所述可移动蒸发介质部分位于所述封闭容积内并且能够在关闭位置和打开位置之间移动，其中，当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，所述可移动蒸发介质部分将开口直接暴露于空气流并且定位成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口。2.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分具有多个打开位置。3.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分通过围绕旋转轴线旋转而能够在关闭位置和打开位置之间移动。4.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分通过线性平移而能够在关闭位置和打开位置之间移动。5.根据权利要求4所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分在横向于空气流动方向的方向上线性地平移。6.根据权利要求4所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分在相对于空气流动方向的上游和下游的方向上线性地平移。7.根据权利要求1所述的空气处理系统，其还包括具有上游面的第一蒸发介质部分，所述第一蒸发介质部分定位在所述封闭容积内并且所述第一蒸发介质部分的上游面横向于空气流动方向，其中所述开口邻近所述第一蒸发介质部分并且配置成允许所述封闭容积中的至少一部分空气流围绕所述第一蒸发介质部分流动，并且其中所述可移动蒸发介质部分是第二蒸发介质部分。8.根据权利要求7所述的空气处理系统，其中，在关闭位置，所述第二蒸发介质部分定位在所述开口的上游，并且所述封闭容积中的至少一部分空气流在流动通过所述开口之前流动通过所述第二蒸发介质部分。9.根据权利要求7所述的空气处理系统，其中，在关闭位置，所述第二蒸发介质部分定位在所述开口的下游，并且所述封闭容积中的至少一部分空气流在流动通过所述第二蒸发介质部分之前流动通过所述开口。10.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中，当所述可移动蒸发介质部分处于打开位置时，围绕所述可移动蒸发介质部分流动并且流动通过所述开口的所述至少一部分空气流流动通过旁路流动间隙，所述旁路流动间隙具有一定面积，所述空气处理系统还包括边缘密封件，所述边缘密封件(1)定位在所述旁路流动间隙中并且(2)具有将所述旁路流动间隙的面积限制为最大流动间隙面积的一定百分比的几何形状，所述最大流动间隙面积的一定百分比小于最大流动间隙面积的100％，所述最大流动间隙面积由所述可移动蒸发介质部分的高度以及从打开位置到关闭位置的距离限定。11.根据权利要求1所述的空气处理系统，其中所述可移动蒸发介质部分具有多个打开位置，并且所述空气处理系统还包括：移动装置，所述移...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·A·丁纳吉，D·恩格，A·尼尔森，
申请(专利权)人：蒙特斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US