專利名稱：用于利用冷卻塔中的水的剩余冷卻的裝置和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于利用冷卻塔中水的過剩冷卻的裝置和方法。更特別地，本發(fā) 明涉及一種利用冷卻塔中的水的過剩冷卻進行制水的裝置和方法，并且在此在本文中進行 概要說明。然而，應當意識到本發(fā)明可以輕易地適于其他應用。
背景技術(shù)：
冷卻塔常常設計并構(gòu)造成在對有效冷卻性能的需要處于最高等級時在不利的溫 度下運行。因此，當冷卻塔在更有利的條件下運行時，它們易于將經(jīng)過它們的水冷卻到比所 需溫度更低的溫度。這導致過多的能量被用來冷卻冷卻塔內(nèi)的水，以及不必要的水損失。希望能夠至少部分地利用被用于過分冷卻冷卻塔內(nèi)的水的能量，并且使已經(jīng)被不 必要地蒸發(fā)掉的水恢復原狀。更進一步地，假如從潮濕空氣流恢復原狀的水將在某種程度上比進入冷卻塔的水 更潔凈，那么還希望利用冷卻塔內(nèi)的水的過分冷卻來制造潔凈水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明打算至少部分地滿足這些要求。根據(jù)本發(fā)明的廣泛的方面，提供一種用于從由冷卻塔排出的潮濕空氣回收水的裝置。該裝置包括熱交換器。熱交換器包括在進氣口和出氣口之間延伸的氣流通道，和 在進水口和出水口之間延伸的水流通道。熱交換器構(gòu)造成在使用中將進氣口至少部分地安裝在從冷卻塔排出的空氣的流 路中，以便產(chǎn)生沿著氣流通道通過熱交換器的熱潮濕氣流(至少最開始如此)。熱交換器還 被構(gòu)造成使進水口流體連接到在冷卻塔中冷卻的水，并且使出水口流體連接到在冷卻塔中 冷卻的水。該裝置包括用于繞水流環(huán)路抽水的泵。水流環(huán)路從冷卻塔中冷卻的水開始延伸， 經(jīng)過熱交換器沿著水流通道從進水口到出水口，并且從出水口又回到冷卻塔中冷卻的水。水回收裝置典型地還包括用于控制被泵繞水流環(huán)路抽取的水的流動速率而設置 的控制裝置。如果包括該控制裝置，該控制裝置控制繞水流環(huán)路抽取的水的流動速率，并且 在典型的構(gòu)造中將至少部分取決于冷卻塔中冷卻的水的溫度。該水回收裝置進一步包括水收集裝置，該水收集裝置用于安裝在出氣口的下游， 以便收集沿著氣流通道流動的潮濕空氣凝結(jié)而成的水。在一個特別優(yōu)選的形式中，控制裝置包括用于安裝在冷卻塔中冷卻的水中的水溫 傳感器。可以預見，水溫傳感器將構(gòu)造成安裝在位于進水口上游的水流環(huán)路中。然而，應該 意識到，溫度傳感器也可以安裝在其他任何適合于感測由冷卻塔冷卻的水的溫度的位置。因此，水溫傳感器可以直接安裝在冷卻塔下游的冷卻水收集池等內(nèi)。在優(yōu)選形式中，水回收裝置包括管道(flue)。管道優(yōu)選包括用于接收從冷卻塔排4出的熱潮濕空氣的入口和用于將空氣排出到熱交換器的進氣口中的出口。管道入口可以構(gòu) 造成裝配到冷卻塔的出氣口或者裝配到冷卻塔的出氣口附近，并且管道出口可以構(gòu)造成裝 配到熱交換器的進氣口或者裝配到熱交換器的進氣口附近。水回收裝置可以進一步包括排氣部分，用于將退出熱交換器出氣口的空氣排出或 逐出到大氣中。就此而言，排氣部分可以包括排氣部分入口和出氣口，排氣部分入口用于裝 配到熱交換器的出氣口或者裝配到熱交換器的出氣口附近，出氣口用于將退出排氣部分的 空氣引導到大氣中。應該理解，管道和排氣部分可以構(gòu)造為至少部分形成整體的單元，熱交換器可以 被接收到至少部分形成整體的單元中，裝配到至少部分形成整體的單元或者與至少部分形 成整體的單元一體形成。退出熱交換器的出氣口的空氣不需要被引到大氣中或者逐出到大氣中。相反，該 空氣(在經(jīng)過熱交換器時已經(jīng)被冷卻)可以被引回而通過冷卻塔的空氣入口，以便幫助對 進入冷卻塔的被加熱過的水進行冷卻。就此而言，可以設置用于使退出出氣口的空氣返回 冷卻塔的空氣入口的返回部分。管道和返回部分可以至少部分地形成整體。確實，如果希望的話，退出熱交換器的冷卻空氣的一部分可以被引入大氣，而另一 部分返回冷卻塔(或者引向其他地方)?？梢蕴峁┯糜诟淖円酱髿庵械目諝馀c返回冷卻 塔的空氣之間比率的裝置。在該裝置中，管道、返回部分和排氣部分可以至少部分地形成整 體。在一個優(yōu)選的形式中，在包括控制裝置的構(gòu)造中，水回收裝置包括接口 (interface) 0該接口可以包括用于選擇冷卻塔中冷卻的水的期望溫度的溫度選擇器。就 此而言，溫度選擇器可以可操作地連接至泵，以產(chǎn)生水的繞水流環(huán)路的流動速率，該流動速 率取決于，例如由溫度傳感器感測的冷卻塔中冷卻的水的溫度與冷卻塔中冷卻的水的期望 溫度之間的差異。如果冷卻塔中冷卻的水的溫度低于需要(或期望)的溫度，則冷卻塔中 的一些冷卻水可以被引導通過熱交換器，以冷卻退出冷卻塔的熱潮濕空氣。這至少凝結(jié)了 熱潮濕空氣中的一些水份，由此從熱潮濕空氣中回收水。
泵可以由任何合適的手段來驅(qū)動，例如是電力驅(qū)動泵。到目前為止，本發(fā)明已經(jīng)概括描述了用于從退出冷卻塔的熱潮濕空氣回收水的水 回收裝置。該裝置可以補充適配到現(xiàn)存的冷卻器上，或者可以結(jié)合到新的冷卻器中。因此， 應該理解，本發(fā)明還涉及一種冷卻塔，該冷卻塔包括上面廣泛描述的類型的水回收裝置。本發(fā)明還涉及一種從由冷卻塔排出的潮濕空氣回收相對潔凈的水的方法。該方法包括沿著熱交換器的在進氣口和出氣口之間延伸的氣流通道引導空氣。該方法進一步包括繞水流環(huán)路抽水，該水流環(huán)路從冷卻塔中冷卻的水開始沿著熱 交換器的在進水口和出水口之間延伸的水流通道延伸，并且從出水口返回到冷卻塔中冷卻 的水。該方法還包括控制繞水流環(huán)路抽取的水的流動速率，至少部分取決于冷卻塔中冷 卻的水的溫度；并且收集由沿著出氣口下游的氣流通道流動的潮濕空氣凝結(jié)的水。該方法還包括將出氣口下游的空氣引導到大氣或者引回冷卻塔的進氣口。出氣口 下游的空氣還可以被部分引導到大氣或者部分引導到冷卻塔的進氣口。
該方法可以包括將冷卻塔中冷卻的水的期望溫度手工輸入控制裝置的步驟。由于 為操作者提供了一種手工改變離開冷卻塔并且繞建筑空調(diào)系統(tǒng)再循環(huán)的冷卻水的溫度的 手段，這可能是有利的。該方法優(yōu)選進一步包括控制繞水流環(huán)路抽取的水的流動速率的控制裝置。


下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。附圖的特殊性將被理解為不對本發(fā)明 的前述廣泛說明做出限制。圖1是從根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的冷卻塔排出的熱潮濕空氣回收水的裝置10 連同冷卻塔的示意性側(cè)視圖。
具體實施例方式參考圖1，裝置10包括熱交換器16，該熱交換器16構(gòu)造成用于使通過冷卻塔出氣 口 15從冷卻塔14排出的熱潮濕空氣12凝結(jié)的冷凝器。熱交換器16包括在進氣口 20和 出氣口 22之間延伸的氣流通道18和在進水口沈和出水口 28之間延伸的水流通道對。水回收裝置10包括管道30。管道30包括入口 32和出口 34，入口 32用于接收從 冷卻塔14排出的熱潮濕空氣12，出口 34用于將熱潮濕空氣12排出到熱交換器進氣口 20 中。在這方面，管道入口 32被附接至冷卻塔出氣口 15或者在冷卻塔出氣口 15附近；出口 34被附接至熱交換器16的進氣口 20或者在熱交換器16的進氣口 20附近。這種布置將通過出口 15排出冷卻塔14的熱潮濕空氣12通過熱交換器16沿著氣 流通道18引導，在氣流通道18中，至少一些熱潮濕空氣中的水份被凝結(jié)。熱交換器16的進水口沈被液體連接至在冷卻塔14底部的水36，這些水36已經(jīng) 在冷卻塔14中被冷卻。熱交換器16的出水口觀同樣液體連接到在冷卻塔14的底部被冷 卻的水。因此，水流環(huán)路四(以短劃線形式顯示)被限定為從冷卻塔14中冷卻的水開始延 伸到進水口 26，通過熱交換器16沿著水流通道對從進水口沈到出水口 28，并且從出水口 28返回冷卻塔14中冷卻的水36。沿著水流通道M經(jīng)過熱交換器16的冷卻水冷卻沿著氣流通道18流動的熱潮濕 空氣，使得空氣中的至少一些水份在氣流通道18中凝結(jié)。裝置10包括用于繞水流環(huán)路四抽水的泵38。泵10可以由任何合適的手段驅(qū)動， 并且在舉例說明的實施例中，該泵10是電力驅(qū)動泵。排氣部分40被設置用來將退出出氣口 22的空氣排出或逐出到大氣。排氣部分40 包括入口 41和出氣口 43，入口 41用于附接到熱交換器16的出氣口 22 (或者在出氣口 22 附近)，出氣口 43用于將退出排氣部分40的空氣引導到大氣。排氣部分40的下部包括容器42 (同樣安裝在出氣口 22下游)形式的水收集裝 置，用于收集從經(jīng)過熱交換器16的熱潮濕空氣12凝結(jié)的潔凈水。收集在容器42中的水可 以用于任何期望的目的。在舉例說明的實施例中，收集在容器42中的水經(jīng)由管道44移除。 應該理解，收集在容器中的水可能明顯比進入冷卻塔中的水更潔凈。應該理解，管道30和排氣部分40可以構(gòu)造為至少部分形成整體的單元，熱交換器 16可以被接收到至少部分形成整體的單元中，裝配到至少部分形成整體的單元或者與至少部分形成整體的單元一體形成?？刂蒲b置46被設置用于控制由泵38繞水流環(huán)路四抽取的水的流動速率?？刂蒲b 置46至少部分取決于冷卻塔14中冷卻的水的溫度來控制繞水流環(huán)路四抽取的水的流動 速率?？刂蒲b置46使冷卻塔14中任何過分的冷卻被用于至少從退出冷卻塔14的熱潮濕 空氣12凝結(jié)一些水份。就此而言，冷卻塔14中一些過分冷卻的水通過熱交換器16循環(huán)， 由此被加熱(在冷卻熱潮濕空氣12的過程中)，然后返回到冷卻塔14中冷卻的水36。控 制裝置包括溫度調(diào)節(jié)裝置(未示出)?？刂蒲b置46 (或者更具體地，溫度調(diào)節(jié)裝置)包括用于安裝在冷卻塔14中冷卻的 水中的水溫傳感器48。傳感器48被顯示為安裝在位于進水口沈上游的水流環(huán)路四。然 而，應該意識到傳感器48可以安裝在任何其他適于感測由冷卻塔14冷卻的水36的溫度的 位置，例如直接在冷卻塔14的底部之內(nèi)。溫度調(diào)節(jié)裝置可操作的連接至傳感器48?？刂蒲b置46包括操作者或自動化的接口 50。接口 50包括用于手工選擇冷卻塔 14中冷卻的水36的期望溫度的溫度選擇器?？刂蒲b置46調(diào)節(jié)冷卻塔14底部中的水36的 溫度。就此而言，溫度選擇器被可操作地連接至泵38，以產(chǎn)生繞水流環(huán)路四的水的流動速 率，該流動速率取決于例如由溫度傳感器48感測的冷卻塔14中冷卻的水36的溫度和冷卻 塔14中冷卻的水36的期望溫度之間的差異。如果冷卻塔14中冷卻的水36的溫度低于需 要(或期望)的溫度，則冷卻塔14中冷卻的水36被引導通過熱交換器16以冷卻退出冷卻 塔14的熱潮濕空氣12，從而凝結(jié)至少一些熱潮濕空氣12，以從熱潮濕空氣回收水。水在經(jīng) 過熱交換器16時被加熱，并且返回到溫度升高的水36。水36的溫度的整體升高將部分依 賴于由控制裝置46和泵38產(chǎn)生的繞水流環(huán)路四的水的流動速率。盡管沒有舉例說明，退出熱交換器出氣口 22的空氣不需要被引到大氣中或者逐 出到大氣中。反而，該空氣(已經(jīng)在經(jīng)過熱交換器16時被冷卻)可以通過冷卻塔空氣入口 (未圖示)被引回冷卻塔14，以幫助冷卻進入冷卻塔14的被加熱過的水。就此而言，可以 設置用于使退出出氣口 22的空氣返回冷卻塔14的空氣入口的返回部分(未圖示)。管道30和返回部分(未圖示)可以至少部分地形成整體。如果期望的話，一部分退出熱交換器16的冷卻空氣可以被引導至大氣并且一部 分冷卻的空氣返回冷卻塔14?？梢蕴峁┯糜诟淖円龑У酱髿獾目諝馀c返回冷卻塔的空氣之 間的比率的裝置。在這種裝置中，管道30、返回部分和排氣部分40可以至少部分地形成整 體。裝置10可以補充適配到現(xiàn)存的冷卻塔上，或者可以結(jié)合到新的冷卻塔中。因此， 應該理解，本發(fā)明不僅涉及裝置10，還涉及包括上面廣泛描述的類型的裝置10的冷卻塔 (例如冷卻塔14)。裝置提供至少兩種可能的操作模式。首先，控制裝置46可以人工設置在預選冷卻 塔中冷卻水36的期望溫度(或者溫度范圍)的位置(installation)。控制裝置可以自動 把諸如周圍空氣溫度的額外因子計算在內(nèi)，以便調(diào)節(jié)水36的溫度以使之與周圍環(huán)境溫度 一致性變化。因此，控制裝置46使得建筑的空調(diào)單元在令人滿意的給定周圍空氣溫度的操 作水平下運行。第二操作模式可以包括使用接口 50來選擇冷卻水36的(臨時性或永久) 的期望溫度。裝置10構(gòu)造成在使用中沿著熱交換器16的在進氣口 20和出氣口 22之間延伸的氣流通道18引導熱潮濕空氣。如果冷卻塔14中冷卻的水36的溫度等于期望值，則沒有水會繞水流環(huán)路四流動。然而，如果冷卻塔14中冷卻的水36的溫度低于需要(或者期望)的溫度，則控制 裝置46激活泵38以繞著水流環(huán)路四抽取一部分冷卻塔14中冷卻的水36，該水流環(huán)路四 從冷卻塔14中冷卻的水36開始沿著熱交換器16的水流通道M延伸并且返回到冷卻塔14 中冷卻的水36。進入熱交換器16的冷卻水使得熱潮濕空氣12冷卻，從而使至少一些熱潮 濕空氣12中的水份凝結(jié)而產(chǎn)生潔凈水，該潔凈水從熱交換器16流出以便收集來用于任何 期望的目的。(現(xiàn)在)加熱的繞水流環(huán)路四流動的水從熱交換器返回到這冷卻塔14底部的水 36，以使得水36的溫度整體提高。該過程持續(xù)到冷卻塔14的底部中的水36的溫度升高到 期望水平的時刻為止。應該理解，控制裝置46控制繞水流環(huán)路四抽取的水的流動速率，該流動速率取決 于在冷卻塔14的底部內(nèi)的水36的實際溫度與水的期望溫度之間的差異。通過這樣的方式， 控制裝置46調(diào)節(jié)由泵38產(chǎn)生的水的流動速率，也就是，調(diào)節(jié)水36的溫度。水繞水流環(huán)路 29的流動速率導致潮濕空氣流冷卻。該空氣的冷卻具有使流過熱交換器16的熱潮濕空氣 12中的水份凝結(jié)并且在出氣口 22下游被收集到容器42中的傾向。此外，裝置10可以包括用于將出氣口 22下游的空氣引導到大氣或者引回冷卻塔 14的空氣入口的單元。出氣口 22下游的空氣還可以被部分引導到大氣或者部分引導到冷 卻塔進氣口。應該理解，裝置10可以和任何實用類型的冷卻塔結(jié)合使用或者集成到任何實用 類型的冷卻塔中，而不需要是所示類型的冷卻塔14。應該理解，熱交換器16的具體設計可以由在此廣泛描述的內(nèi)容進行改變。有利地，裝置10能夠至少部分地利用用于過分冷卻冷卻塔中水的能量。此外，裝 置10使該能量用于產(chǎn)生可以用于任何合適目的的潔凈淡水。已經(jīng)根據(jù)和冷卻塔14結(jié)合使用的裝置10說明了本發(fā)明。然而，裝置10可以與任 何其他的裝置一起使用，在該其他裝置中，可能期望應用用于過分冷卻水或任何其他液體 的能量。最后，應該理解，各種變化、修改和/或增加可以被引入先前描述的部件的結(jié)構(gòu)或 者布置中，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于從冷卻塔排出的潮濕空氣回收水的裝置，所述裝置包括熱交換器，所述熱交換器包括在進氣口和出氣口之間延伸的氣流通道，和在進水口和 出水口之間延伸的水流通道；所述熱交換器構(gòu)造成在使用中將所述進氣口至少部分地安裝在從所述冷卻塔排出的空氣的流路中，以便沿著所述氣 流通道產(chǎn)生通過所述熱交換器的熱潮濕氣流；使所述進水口流體連接到所述冷卻塔中冷卻的水，并且使所述出水口流體連接到所述 冷卻塔中冷卻的水；泵，所述泵用于繞水流環(huán)路抽水，所述水流環(huán)路從所述冷卻塔中冷卻的水開始延伸，沿 著所述水流通道經(jīng)過所述熱交換器從所述進水口到達所述出水口，并且從所述出水口又回 到所述冷卻塔中冷卻的水；以及水收集裝置，所述水收集裝置用于安裝在所述出氣口的下游，用于收集由沿著所述氣 流通道流動的潮濕空氣凝結(jié)的水。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，包含控制裝置，所述控制裝置用于控制由所 述泵繞所述水流環(huán)路抽取的水的流動速率，所述控制裝置至少部分取決于所述冷卻塔中冷 卻的水的溫度來控制繞所述水流環(huán)路抽吸的水的流動速率。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制裝置包括用于安裝在所述冷卻塔 中冷卻的水中的水溫傳感器。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述水溫傳感器構(gòu)造用于安裝在存儲在所 述冷卻塔中的冷卻水中，或者安裝在所述進水口上游的所述水流環(huán)路<內(nèi)。
5.如前面任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，包括管道，所述管道包含入口和 出口，所述入口用于接收從所述冷卻塔排出的空氣，所述入口用于將空氣排出到所述熱交 換器底進氣口。
6.如前面任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，包括排氣部分，所述排氣部分用 于將退出所述出氣口的空氣排放到大氣中。
7.當直接或間接從屬于權(quán)利要求5和6時的裝置，其特征在于，所述管道和排氣部分至 少部分地形成整體。
8.如前面任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，包括返回部分，所述返回部分用 于使退出所述出氣口的空氣返回所述冷卻塔的空氣入口。
9.當直接或間接從屬于權(quán)利要求5和8時的裝置，其特征在于，所述管道和返回部分至 少部分地形成整體。
10.當直接或間接從屬于權(quán)利要求3時，根據(jù)前面任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其特 征在于，包括接口，所述接口包含溫度選擇器，所述溫度選擇器用于選擇所述冷卻塔中冷卻 的水的期望溫度，所述溫度選擇器可操作地連接到所述泵，以取決于由所述溫度傳感器感 測的所述冷卻塔中冷卻的水的溫度與所述冷卻塔中冷卻的水的期望溫度之間的任何差異 來產(chǎn)生水的繞所述水流環(huán)路的流動速率。
11.如前面任意一項權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述泵是電力驅(qū)動泵。
12.—種冷卻塔，包括前面任意一項權(quán)利要求所述的裝置。
13.一種從由冷卻塔排出的潮濕空氣回收水的方法，其特征在于，所述方法包括沿著熱交換器的在進氣口和出氣口之間延伸的氣流通道引導空氣；繞水流環(huán)路抽吸水，所述水流環(huán)路從所述冷卻塔中冷卻的水開始，沿著所述熱交換器 的在進水口和出水口之間延伸的水流通道延伸，并且從所述出水口返回所述冷卻塔中冷卻 的水；以及在所述出氣口下游收集由沿著所述氣流通道流動的潮濕空氣凝結(jié)而成的水。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，包括至少部分地取決于所述冷卻塔中冷 卻的水的溫度來控制水的繞所述水流環(huán)路的流動速率。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，包括將所述出氣口下游的空氣引導 至大氣。
16.如權(quán)利要求13，14或15所述的方法，其特征在于，包括將所述出氣口下游的空氣引 導到冷卻塔進氣口。
17.如權(quán)利要求13至16中任意一項所述的方法，其特征在于，包括將所述冷卻塔中冷 卻的水的期望溫度輸入控制裝置的步驟。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，繞所述水流環(huán)路抽吸的水的流動速率通 過所述控制裝置控制。
19.一種本質(zhì)上如在此所描述和舉例說明的那樣的裝置。
20.一種本質(zhì)上如在此所描述和舉例說明的那樣的冷卻塔和裝置。
21.一種使用本質(zhì)上如在此描述和舉例說明的那樣的裝置的方法。
全文摘要
裝置(10)用于從由冷卻塔(14)排出的潮濕空氣回收水。裝置(10)包括熱交換器(16)，熱交換器(16))包含在進氣口(20)和出氣口(22)之間延伸的氣流通道(18)和在進水口(26)和出水口(28)之間延伸的水流通道(24)。熱交換器(16)構(gòu)造成在使用中將進氣口(20)至少部分地安裝在從冷卻塔(14)排出的空氣的流路中，以便沿著氣流通道(18)產(chǎn)生通過熱交換器(16)的熱潮濕氣流。熱交換器(16)還被構(gòu)造成使進水口(26)流體連接到冷卻塔(14)中冷卻的水，并且使出水口(28)流體連接到冷卻塔(14)中冷卻的水。泵(38)設置用于繞水流環(huán)路(29)抽吸水，水流環(huán)路(29)從冷卻塔(14)中冷卻的水開始延伸，通過熱交換器(16)沿著水流通道(18)從進水口(26)到達出水口(28)，并且從出水口(28)回到冷卻塔(14)中冷卻的水。水收集裝置(42)還設置用于安裝在出氣口(22)的下游，用于收集由沿著氣流通道(18)流動的潮濕空氣凝結(jié)而成的水。
文檔編號B01D5/00GK102046254SQ200980119889
公開日2011年5月4日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者斯蒂芬·謝利 申請人:創(chuàng)新水科技有限公司