一种冷却水塔制造技术

本实用新型专利技术公开了一种冷却水塔，其包括冷却水塔主体，湿度计，可以变频控制的水泵，多个温度量测器与具运算功能的控制器。必要的数据如冷却水塔最大容许操作范围，冷却水塔传热性能，外界空气的湿球温度与接近度的关系式等，利用数值方法加以运算而内建于控制器。冷却水塔运转时，通过温度量测器的量测，并将程序传送至控制器，在控制器内比较实际数据与预先计算的数据，求得最适合的冷却水流量与冷却空气流量值。再由控制器分别控制冷却水泵与冷却水塔内的冷却风扇，而达到最适合的流量。本实用新型专利技术不仅可自动调整冷却空气流量，更可调整冷却水流量，以大幅节省冷却水塔使用的能源。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空调系统，尤其是指一种用于空调系统中的可随负载 改变而自动调整冷却水流量与冷却空气流量的冷却水塔。
技术介绍
随着国内民生富裕，中央空调系统的使用量亦随之增加，致使空调的用电 量成为夏季尖峰用电居高不下的主因之一。如何改善空调能源的使用效率，以降低夏季尖峰用电量，成为国内节约能源政策的重要课题之一。公知中央空调系统的主要元件配置及操作原理如图1所示，基本上包含五 道热量交换的循环系统，由左侧的室内空调负载逐次向外，既有室内空气与冷 却盘管4做热交换；冰水与冷媒在蒸发器3中做热交换；之后冷媒与冷却水在 冰水主机的冷凝器2中做热交换；最后则是冷却水和室外空气在冷却水塔1中 做热交换。上述最后一道热交换程序"冷却水和室外空气在冷却水塔中从事热交换过 程"的电力使用量仍较高，具有可进一步改善的空间，本技术即是针对上 述最后一道热交换程序提出的。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种可随负载改变而自动调整冷却 水流量与冷却空气流量的冷却水塔，以改善和克服上述公知技术的缺陷，减少 中央空调系统的电力使用量。本技术的技术解决方案是 一种可随负载改变而自动调整冷却水流量与冷却空气流量的冷却水塔，其中该冷却水塔包括冷却水塔主体、湿度计、可 以变频控制的水泵、多个温度量测器及具有运算功能的控制器，该冷却水塔主 体为一个或多组并联使用，以吸入冷却空气以冷却流入的冷却水，所述湿度计 装设于冷却水塔，量测吸入的冷却空气的湿球温度变化值，所述可以变频控制 的冷却水泵装设于冷却水流道中以控制冷却水流量，且多个温度量测器分别装 设于冷却空气及冷却水的进出口处，以量测各温度的变化值并与控制器连接， 此外至少一个控制器用以计算冷却空气的湿球温度及冷却水进出冷却水塔时的 温差，其中控制器内预先设定最大容许操作条件和内建外气的湿球温度对应的 接近度的数据用以处理前述控制器所得的数据，以决定最佳冷却水流量及冷却 空气流量的数据。本技术的特点和优点是在过去为了节省冷却水塔的能源消耗，随冰水 主机的热负载改变而自动调整进出冷却水塔的冷却空气流量，为主要的方法， 以达到节能目的。本技术为能更有效利用能源，所提的崭新冷却水塔控制 系统，随冰水主机的热负载改变，不但可自动调整冷却空气流量，更可调整冷 却水流量，可大幅节省冷却水塔使用的能源。本技术包括冷却水塔主体、 湿度计、可以变频控制的水泵、多个温度量测器与具有运算功能的控制器。必 要的数据如冷却水塔最大容许操作范围、冷却水塔传热性能、外界空气的湿球 温度与接近度的关系式等，利用数值方法加以运算而内建于控制器。冷却水塔 运转时，通过温度量测器的量测，并将程序传送至控制器，在控制器内比较实 际数据与预先计算的数据，求得最适合的冷却水流量与冷却空气流量值，再由 控制器分别控制冷却水泵与冷却水塔内的冷却风扇，而达到最适合的流量。本 技术克服了现有技术的缺陷，提出了崭新的节约能源方法，可减少中央空 调系统的电力使用量，降低尖峰用电的压力。附图说明图l为公知的中央空调系统图。 图2为本技术的冷凝器与冷却水塔作动详图。 图3为微小距离的热平衡图。图4为系统控制架构图。图5为外界的湿球温度WB与接近AP关系图。附图标号说明-l.冷却水塔12.冷却盘14.温度量测器(]16.湿度计21.温度量测器'23.冷却水泵25.控制器3.蒸发器5.压縮机7.膨胀阀!l得T,Gl溯得Tu )11.风扇 13.水槽15.温度量测器(量测得Tc2 ) 2.冷凝器22.温度量测器(量测得TY2 ) 24.控制器 26.控制器4.室内风机冷却盘管 6.冰水泵躺錯放图2为冷凝器(Condensor) 2与冷却水塔(cooling tower) 1之间的作动 详图。^^为冷却水流量，用以冷却冷凝器内的工作流体(冷媒)，冷却水的温度 因而上升为Tu从冷凝器流出。随之被输送至冷却水塔l的入口。 一般通过重力 作用，高温Tu的冷却水从冷却水塔的入口流经冷却塔内的冷却盘12,往下流至 冷却水塔底部的水槽13，为能冷却往下流的冷却水， 一般利用装设在冷却水塔 上方的抽气风扇11，从冷却水塔1的下方入口抽取外界低温的冷却空气流量为 Mc，温度为T。，使其往上流，以冷却往下流的冷却水，且于冷却水塔1连却空气会因加入蒸发的水气而使流量有所增加，但一般近似视M。为一定。相反地，冷却水则从Tu的较高温度被冷却为1Y2,流量虽因水的蒸发作用而略减，但 一般仍会近似视Mt为定值。此温度为TY2的冷却水再进入冷凝器2，执行新的回 圈作用。图2中控制器24可调整设定从冷却水塔流出的冷却水的温度，并将 1Y2的温度信号传送给控制器26。控制器25可以计算及调整设定冷却水的温度 差AT (Tu—TY2)，并将温度差的信号传送给控制器26。控制器26则整合各种 信号，并送出指令调整设定冷却水塔风扇11和冷却水泵23的转速和流量。由于能量守恒(energy conservation)的关系，从冷却水塔上方流入、 下方流出的冷却水所传出的总热量，必须和从冷却水塔下方流入，上方流出的 冷却空气所获得的总热量相等。若以微观而言，冷却水和冷却空气之间的热交 换可如图3表示。在此微量距离dx之间冷却水的传出热量<formula>formula see original document page 7</formula> (式l) (式l)中ATY为此区间的温度差，(^为冷却水的比热(specific heat), 假设不随温度改变而改变，可视为定值，式中负号表示热量的传出。 同样的，冷却空气可获得的热量dQc为<formula>formula see original document page 7</formula> (式2) (式2)中厶H为此区冷却空气的烚差(enthalpy difference),由下式算出<formula>formula see original document page 7</formula>(式3 )H (TC)和H (Te+dT 分别为进入和离开微量空间时的空气的焓值，(式1 )和 (式2)必须相等所以<formula>formula see original document page 7</formula> (式4 ) 一般在工程应用上，dQe亦可近似由下式求得d QG = { (H「H) d A (式5 )(式5)中的f为热对流系数(convection heat coefficient), k依使用 的冷却液体和冷却气体的物理性质而决定，其值近似常数。H为此区间的未饱和空气(unsaturated air)的焓值，而Hs为此区间的为冷却水表面温度(以冷 却水的温度近似)所对应的饱和空气(saturated air)的焓值。H和Hs均为温 度函数，(Hs—H)表示热量由冷却水表面的空气流至周遭的冷却空气，dA为此 区间的热传面积。若将微量距离，扩充至整体冷却塔，则下式成立。—J;"M,XC丄dT-J:f(他一/z)d A (式6 )式中A表示为冷却塔中冷却盘(12)的总热传面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可随负载改变而自动调整冷却水流量与冷却空气流量的冷却水塔，其中该冷却水塔包括冷却水塔主体、湿度计、可以变频控制的水泵、多个温度量测器及具有运算功能的控制器，其特征在于：该冷却水塔主体为一个或多组并联使用，以吸入冷却空气冷却流入的冷却水，所述湿度计装设于冷却水塔，所述可以变频控制的冷却水泵装设于冷却水流道中，且多个温度量测器分别装设于冷却空气及冷却水的进出口处，并与控制器连接，其中至少包括一个用以计算冷却空气的湿球温度及冷却水进出冷却水塔时的温差的控制器，其中该控制器内预先设定有最大容许操作条件和内建外气的湿球温度对应的接近度的数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉一，黄文正，
申请(专利权)人：王吉一，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]