[发明专利]用于进行分层热空气调节的多单元蒸发冷却系统

说明书

本发明涉及一种多单元空气调节系统，所述多单元空气调节系统在不使用机械蒸汽压缩系统的情况下将环境空气调节到湿球温度以下。所述系统包括两个或更多个单独的单元。每个单元都可以包括热交换器和蒸发多孔介质。通过改变一个或多个冷却单元的输出和控制水循环，所述系统可以将空气调节至可变温度。所述系统可以产生分层空气流，从而使具有可辨别的干球温度和/或湿度的空气层或气穴保持完整。这可以提高所述系统的效率和热舒适性。

技术领域

本发明涉及一种蒸发冷却系统，更具体地，涉及一种具有多个调节单元的蒸发冷却系统，用于调整输出、调节具有温度分层和温度控制的空气。

背景技术

传统的空气冷却系统或空调(AC)利用带有冷凝器和压缩机的复杂管道阵列。诸如含氯氟烃(CFC，氟利昂)等循环制冷剂被压入压缩机。随着含氯氟烃的膨胀，含氯氟烃随后的释放会从周围空气中吸收热。这些系统消耗大量能源，购买成本和运行成本都很高。努力的重点是更环保和更具成本效益的替代系统。

利用液态水向水蒸气的相变(即蒸发)可以降低干燥空气的温度。蒸发冷却可以描述为向空气中添加水蒸气，从而降低空气温度。蒸发水分所需的能量以显热的形式从空气中获得，并转化为潜热，而空气的焓保持不变。显热到潜热的这种转换在恒焓下发生，因此被称为绝热过程。蒸发冷却导致与显热下降成正比的空气温度下降，以及与潜热增加成正比的湿度增加。

基本的蒸发冷却系统，通常被称为“沼泽冷却器”，使用风扇和蒸发介质。一个低压、大容量的鼓风机被安装在一个外壳中，该外壳包括大面积的多孔蒸发垫。环境空气在系统中循环，在系统中被冷却和加湿。由于设计简单，蒸发冷却系统比蒸汽压缩系统更经济。然而，蒸发冷却系统的空气调节能力受到环境空气的温度和湿度的限制。

蒸发冷却的冷却潜力取决于湿球压低，即干球温度与湿球温度之间的差异。多级蒸发冷却器或露点冷却器等替代物旨在克服这一限制。例如，美国专利申请第12/185,617号描述了一种蒸发冷却系统，该系统将空气冷却到湿球温度以下。该系统包括冷却的储水器。较冷的水蒸发较慢，提高了系统的效率。旋转的圆盘喷射冷却的水滴，使空气在离开腔室之前暴露在雾状帘幕中。

类似地，国际专利申请第PCT/SG2017/050062号描述了一种用于产生供应空气的系统，该供应空气具有低于环境空气的湿球温度。主冷却模块包括通过减少显热预冷环境空气的间接蒸发冷却单元和通过水汽化冷却预冷空气的直接蒸发冷却单元。排热模块包括第二蒸发介质，用于去除水中的热，从而产生温度几乎等于吸入环境空气湿球温度的冷水。

国际专利申请第PCT/SG2015/050503号描述了多部件空气调节系统的配置、控制和操作。该系统包括环境传感器、控制芯片和多个冷却部件。冷却部件根据最有效的操作模式启动或关闭。操作模式基于环境参数确定，以产生有效且高效的温度降低。

专利公开第WO/2018/021967A1号描述了一种设备，该设备具有用于保持一定体积冷却剂的流体存储装置、具有热交换器的冷却装置以及被布置成与流体存储装置流体连通的第一蒸发介质。排热装置包括被布置成与流体存储装置和热交换器流体连通的第二蒸发介质。该设备可以在两种模式下运行。在第一种模式下，第一蒸发介质被启动以将空气冷却至第一温度。在第二种模式下，第一蒸发介质和第二蒸发介质以及热交换器被共同启动以将空气温度冷却到第一温度以下。

虽然这些发明提供了传统空气调节系统的替代方案，但仍需要改进。无论条件如何，这些系统均旨在最大限度地降低温度。可以控制空气流速率，但不能调整输出温度。改进的蒸发冷却系统应允许可变容量和温度控制。当用户希望提高效率和舒适性时，该系统还应将调节后的空气进行分层。

发明内容

提供以下概述是为了便于理解所公开的实施例所特有的一些创新特征，并不旨在作为完整描述。通过将整个说明书、权利要求书、附图和摘要作为一个整体来考虑，可以全面理解本文公开的实施例的各个方面。