專利名稱：露點(diǎn)冷卻設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于冷卻氣流的設(shè)備，包括，至少一個(gè)冷卻通道，該冷
卻通道具有用于冷卻氣流的流入開口和用于已冷卻氣流的流出開口 ；至少一 個(gè)蒸發(fā)通道，該蒸發(fā)通道通過傳導(dǎo)壁與所述冷卻通道分離，并且具有一個(gè)流 入開口和一個(gè)流出開口 ，該流入開口連接至所述冷卻通道的流出開口 ；以及 用于濕潤(rùn)朝向所述蒸發(fā)通道的傳導(dǎo)壁的一側(cè)的裝置。美國(guó)專利4, 002, 040公 開了這種通過蒸發(fā)來間接對(duì)氣流冷卻的設(shè)備，這種設(shè)備也可以稱為"露點(diǎn)冷 卻器"。
背景技術(shù)：
已知的冷卻設(shè)備采用交叉流熱交換機(jī)的形式，帶有多組互相平行的冷卻 通道和多組蒸發(fā)通道，該蒸發(fā)通道也是互相平行的并且垂直于所述冷卻通道
之亦然，這樣^i得到了熱^換':的分層結(jié)構(gòu):" '
冷)的壁是由導(dǎo)熱非常好的材料制成的，例如鋁。蒸發(fā)通道的壁，也包括在 蒸發(fā)通道和冷卻通道之間形成分隔的壁，均覆蓋有保濕材料。設(shè)置在蒸發(fā)通 道上面的是周期性工作的噴射裝置形式的濕潤(rùn)裝置，該噴射裝置在帶有保濕 材料的壁上噴射一定量的水。
在現(xiàn)有的冷卻設(shè)備中，用于冷卻的空氣，例如環(huán)境空氣，是通過風(fēng)扇吸 入并推動(dòng)穿過冷卻通道的。冷卻后的空氣從冷卻通道流入到例如用于通風(fēng)的 空間。然而，在離開冷卻通道時(shí)，部分空氣，例如氣流體積的三分之一，與 主氣流分離并被引導(dǎo)進(jìn)入蒸發(fā)通道。在這里，已冷卻的氣流沿著潮濕的壁流 動(dòng)，從而使水分蒸發(fā)并被氣流帶走。水分的蒸發(fā)導(dǎo)致了壁溫度的降低。由于 傳導(dǎo)壁良好的熱導(dǎo)性，還導(dǎo)致了冷卻通道內(nèi)溫度的降低，從而使得氣流被冷 卻。
同例如空調(diào)設(shè)備相比，這種現(xiàn)有的基于間接蒸發(fā)的冷卻設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是空 氣的冷卻只需要很少的能量。此外，這種冷卻設(shè)備具有很少的移動(dòng)部分，從 而使其能夠以簡(jiǎn)單的方式和低成本來制造和安裝。而且，不需要冷卻劑。同直接蒸發(fā)冷卻器相比，間接工作冷卻設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是空氣的冷卻并不帶 來空氣濕度的增加。干燥的冷卻空氣的提供帶來了所冷卻空間內(nèi)的舒適的環(huán) 境。此外，利用這種間接工作冷卻設(shè)備可以將空氣冷卻到比直接蒸發(fā)冷卻器 所能冷卻到的更低的溫度。其中，直接蒸發(fā)冷卻器不能將空氣冷卻到超過所 謂的"濕球"的溫度，而間接蒸發(fā)冷卻器能夠?qū)⒖諝饫鋮s到所謂的"露點(diǎn)"， 這就是為什么這種已知的冷卻設(shè)備也被稱之為露點(diǎn)冷卻器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要改進(jìn)上述類型的冷卻設(shè)備，從而可以將所提供的氣 流再進(jìn)一步冷卻，并且可以實(shí)現(xiàn)更舒適的室內(nèi)環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明，在這種冷 卻設(shè)備中，這是通過在冷卻通道中的用于對(duì)氣流除濕的裝置實(shí)現(xiàn)的。通過從 待冷卻的空氣中提取水分，這種空氣可以在蒸發(fā)通道中吸收更多的水分，從 而可以從壁上吸取更大量的蒸發(fā)熱，因此使壁上的溫度降得更低。
除濕裝置優(yōu)選包括具有低臨界溶液溫度的聚合物(LCST聚合物)。這種 聚合物在臨界溫度以下是水溶性的，并通過這種方式保持潮濕。這種聚合物 在溶液狀態(tài)下的穩(wěn)定性是通過合適選擇的交聯(lián)方式保證的。
根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備的 一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)施例可以通過將朝向冷卻通道 的分隔壁的至少部分覆蓋有LCST聚合物或由LCST聚合物制成來獲得。因此， 所述冷卻通道或每個(gè)冷卻通道的流入一側(cè)可以例如覆蓋有LCST聚合物的帶 條。當(dāng)然，還可能設(shè)想出所述或每個(gè)冷卻通道的所有壁完全被這種材料所覆 蓋。
這種LCST聚合物可以有利的從下面的組中選擇，所述組包括聚噁唑 啉，聚曱基丙烯酸二曱基氨基乙酯(p (DMAEMa))和聚N-異丙基丙烯酰胺 (pNiPAAm)。這些都是能夠從空氣中提取并保持相對(duì)大量的水分的聚合物。
優(yōu)選的，根據(jù)本發(fā)明的冷卻設(shè)備還配有用于再生除濕裝置的裝置。畢竟 這些除濕裝置的效率將會(huì)隨著從流入空氣吸取更多的水分并因此變得飽和 而降低。然后，可以通過激活再生裝置而將這些水分從除濕裝置中釋放，從 而恢復(fù)初始的效率。
在結(jié)構(gòu)上和操作上簡(jiǎn)單的冷卻設(shè)備的實(shí)施例中，再生裝置適于周期性的 在臨界溶液溫度以上加熱LCST聚合物。因?yàn)檫@種聚合物具有低臨界溶液溫 度的特點(diǎn)，通常為大約60到70°C,筒單的加熱元件就足夠了。
為了阻止再生導(dǎo)致欲冷卻氣流的濕化，再生裝置優(yōu)選適于從冷卻通道將由LCST聚合物在再生期間放出的水分收集并放出。
若再生裝置適于引導(dǎo)所收集的水分到濕潤(rùn)裝置，就得到一種特殊有效的 冷卻設(shè)備。因此，為了濕潤(rùn)蒸發(fā)通道的目的只需要提供少量的水。


以下基于兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，其中所參照的附圖如下 圖1示出了氣流穿過根據(jù)本發(fā)明的采用交叉流工作的冷卻設(shè)備的氣流的 示意圖。
圖2是圖1中的冷卻設(shè)備的冷卻通道和蒸發(fā)通道的一部分的透視細(xì)節(jié)圖。
圖3是冷卻設(shè)備的替代實(shí)施例的剖面頂視圖，以及 圖4是沿著圖3中的線IV-IV的截面圖。
具體實(shí)施例方式
用于冷卻氣流的設(shè)備1 (圖1 )包括多組互相平行的被分隔壁7 (圖2 ) 所分離的冷卻通道2,該冷卻通道具有用于冷卻氣流Al的流入開口和用于已 冷卻氣流A2的流出開口 。該流入開口例如連"l妾到外部環(huán)境S,而流出開口流 出到待冷卻的空間R中。穿過冷卻設(shè)備1的氣流是由風(fēng)扇5提供的。
冷卻設(shè)備1還包括多組蒸發(fā)通道3,其通過傳導(dǎo)壁4與冷卻通道2分離。 蒸發(fā)通道3通過分隔壁8互相分離。蒸發(fā)通道3的流入開口連4妄到冷卻通道 2的流出開口 ，而冷卻通道3的流出開口流出到外部環(huán)境S。
由于冷卻通道2和蒸發(fā)通道3的連接，部分氣流A3同已冷卻氣流A2分 離并被引導(dǎo)通過蒸發(fā)通道3。在穿過蒸發(fā)通道后，潮濕氣流A5被吹出并進(jìn)入 外部環(huán)境S中。最終流入待冷卻空間R的主氣流與所分離的部分氣流A3之 間的比率是由冷卻通道和蒸發(fā)通道的尺寸連同其他因素決定的，該比例可以 是例如2: 1。
冷卻設(shè)備1還提供裝置6，用于濕潤(rùn)蒸發(fā)通道3以及尤其是傳導(dǎo)壁4。 這里，這些濕潤(rùn)裝置6包括帶有多個(gè)開口 10的噴射管9和供水回路11,利 用泵(此處未示出)通過該供水回路將水從蒸發(fā)通道3下面的收集容器12 運(yùn)送到噴射管9。為了防止?jié)駶?rùn)裝置6不得不連續(xù)的工作，蒸發(fā)通道3的壁4、 8上覆蓋有保持水分的材料13,例如吸收劑織物或陶瓷金屬涂層。
迄今，冷卻設(shè)備l很大程度具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為了增加冷卻設(shè)備的效率 并由此與傳統(tǒng)的冷卻設(shè)備相比得到對(duì)引入氣流Al的更進(jìn)一步的冷卻，本發(fā) 明提出對(duì)該引入氣流A1除濕。所分離的氣流A3吸收水分的能力增加了，從 而使得蒸發(fā)通道3中可以蒸發(fā)更多的水分并且可以因此從傳導(dǎo)壁4抽取更多 的蒸發(fā)熱。通過這種方式，傳導(dǎo)壁4變得比傳統(tǒng)冷卻設(shè)備更冷，從而得到更 高的冷卻能力。
在所示的實(shí)施例中，用于對(duì)欲冷卻氣流Al除濕的裝置14采用具有低臨 界溶液溫度的聚合物材料(LCST聚合物)的形式，其設(shè)置成在冷卻通道2 的壁4、 7上的覆蓋層15。作為L(zhǎng)CST聚合物這里可以采用以下材料，例如 聚噁唑啉，聚曱基丙烯酸二曱基氨基乙酯(p (DMAEMa))和聚N-異丙基丙烯 酰胺(pNiPAAm )。雖然這里冷卻通道2的所有壁4、 7都完全由LCST聚合物 所覆蓋，不過可能只覆蓋一部分壁也是滿足的，例如垂直傳導(dǎo)壁4。還有可 能設(shè)置LCST聚合物只覆蓋冷卻通道2長(zhǎng)度的一部分，例如在其中的流入一 側(cè)(圖3 )，或者在位于實(shí)際冷卻通道2上游的冷卻設(shè)備1的流入部分。
在壁4、 7上的LCST聚合物層15吸收流經(jīng)空氣中所攜帶的水分并于此 成為溶液。由于合適選擇的交聯(lián)劑的存在，溶液的聚合物層15保持其穩(wěn)定 性。如所述的，由于空氣的除濕，對(duì)蒸發(fā)通道3中的氣流A3的水分吸收能 力-以及隨之的冷卻能力-增加了。此外，這可以帶來更高級(jí)的舒適性，因?yàn)?提供給空間R的冷卻的氣流A2更干燥。
隨著更多的水分被吸收進(jìn)入LCST聚合物層15以及該層因此變得更為飽 和，除濕裝置14的效率就會(huì)降低。因此，在所示的實(shí)施例中，冷卻設(shè)備1 還配有用于再生聚合物層15的裝置16。這些再生裝置16適于周期性的在其 臨界溶液溫度以上加熱LCST聚合物。因?yàn)樵撆R界溫度相對(duì)較低，數(shù)值在例 如大約60到70°C，相對(duì)簡(jiǎn)單地利用低功率的加熱元件17就可以滿足。這種 加熱元件的結(jié)構(gòu)和操作在本申請(qǐng)人的未預(yù)公開的荷蘭專利申請(qǐng)1030149中做 了描述和展示。
若LCST聚合物15被加熱到高于其臨界溶液溫度，其脫離溶液狀態(tài)而因 此再一次釋放水分L。水分L然后沿著壁4、 7流動(dòng)。因此，為了防止流入空 氣A1的不期望的濕化，再生裝置16還適于從冷卻通道2收集、排出再生期 間所放出的水分L。為了實(shí)現(xiàn)該目的，冷卻通道2可以例如一定程度向下傾 斜從而使水分L流到冷卻通道2的最低點(diǎn)。在所示的實(shí)施例中收集容器18位于該處。其隨后連接到濕潤(rùn)裝置6的容器12。因此，通過將從流入空氣中 提取的水分L引導(dǎo)到濕潤(rùn)裝置減少了冷卻設(shè)備1對(duì)水的消耗。
除了采取交叉流的方式以外，冷卻通道2和蒸發(fā)通道3還可以平行延伸， 不過延伸的方向相反(圖3和圖4)。這就是逆流冷卻器。這種設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是 更加延長(zhǎng)，從而在名爻冷卻氣流Al與蒸發(fā)流A3之間實(shí)現(xiàn)更加劇烈的熱交換接 觸。
雖然上面基于多個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是很明顯其可以通過 多種方式進(jìn)行改變。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍由下面的權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻氣流的設(shè)備，包括至少一個(gè)冷卻通道，該冷卻通道具有用于冷卻氣流的流入開口和用于已冷卻氣流的流出開口，至少一個(gè)蒸發(fā)通道，該蒸發(fā)通道與冷卻通道通過傳導(dǎo)壁所分離，并且所述蒸發(fā)通道具有流入開口和流出開口，其流入開口與冷卻通道的流出開口相連，用于濕潤(rùn)傳導(dǎo)壁朝向蒸發(fā)通道的一側(cè)的裝置，其特征在于，用于對(duì)冷卻通道中的氣流除濕的裝置。
2. 權(quán)利要求1所述的冷卻設(shè)備，其特征在于， 所述除濕裝置包括具有低臨界溶液溫度的聚合物(LCST聚合物)
3. 權(quán)利要求1或2所述的冷卻設(shè)備，其特征在于 傳導(dǎo)壁朝向冷卻通道的一側(cè)至少部分被LCST聚合物覆蓋或由 LCST聚合物制成。
4. 權(quán)利要求2或3所述的冷卻設(shè)備，其特征在于 所述LCST聚合物是從下面的組中選取的，該組包括聚噁唑啉， 聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(p (DMAEMa))和聚N-異丙基丙烯 酰胺(pNiPAAm)。
5. 權(quán)利要求2-4之一所述的冷卻設(shè)備，其特征在于 用于再生除濕裝置的裝置。
6. 權(quán)利要求5所述的冷卻設(shè)備，其特征在于 所述再生裝置適于周期性的在臨界溶液溫度以上加熱LCST聚合 物。
7. 權(quán)利要求5或6所述的冷卻設(shè)備，其特征在于 所述再生裝置適于從冷卻通道收集并放出在再生期間由LCST聚合 物放出的水分。
8. 權(quán)利要求7所述的冷卻設(shè)備，其特征在于 所述再生裝置適于將所收集的水分引導(dǎo)至濕潤(rùn)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻氣流的設(shè)備，包括，至少一個(gè)冷卻通道，該冷卻通道帶有用于待冷卻氣流的流入開口和用于已冷卻氣流的開口；至少一個(gè)蒸發(fā)通道，該蒸發(fā)通道通過傳導(dǎo)壁與所述冷卻通道分離，并且具有一個(gè)流入開口和一個(gè)流出開口，該流入開口連接至所述冷卻通道流出開口；以及濕潤(rùn)朝向所述蒸發(fā)通道一側(cè)的傳導(dǎo)壁的裝置，以及用于在冷卻通道中對(duì)氣流除濕的裝置。該除濕裝置包括具有低臨界溶液溫度的聚合物(LCST聚合物)，朝向冷卻通道一側(cè)的傳導(dǎo)壁被該聚合物所覆蓋或由該聚合物制成。該冷卻設(shè)備還具有用于再生除濕裝置的裝置。
文檔編號(hào)F24F1/00GK101317040SQ200680044438
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者W·梅杰 申請(qǐng)人:最佳空氣控股公司