[发明专利]组合冷却系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及冷却系统，并且具体地涉及流体冷却热交换器，其中的流体基本上通过对流热换热冷却。本发明特别适合用于相对大的空间的冷却系统，例如，商业制冷系统或大型办公楼的空调系统的一部分。

背景技术

加热和制冷系统被用在大多数现代建筑中以将那些建筑中的温度保持在预定的限度内。一类用于大型建筑物冷却的系统是结合了屋顶安装热交换器的冷却系统。在此类型的系统中，来自建筑物内空气的热量通过建筑物内的一个或多个相互连接的热交换单元传递至屋顶安装热交换单元。在建筑物中，当空气通过热交换单元(蒸发器)时使用制冷剂冷却空气。受热后的制冷剂接着通过另一个热交换单元(冷凝器)，在其中使用热交换流体(例如水)将热量从制冷剂中提取出。受热后的水通常随后被传送至屋顶安装热交换器，其利用建筑物屋顶处的周围空气来冷却水，以准备进一步利用。最普遍安装的屋顶安装热交换器是称为“开放式”系统的类型，其包括很多缺点，例如易于产生并传播足够水平的称为嗜肺军团菌(legionella pneumophilia)的细菌，从而使吸入该细菌的人患上军团病(Legionnaire′s disease)。

大型建筑通常需要转移大量热负荷，特别是在盛夏中。因此，屋顶安装热交换器一般被配置成提供充足的热交换能力以应对最大预期热负荷。

鉴于与“开放式”屋顶安装热交换器相关联的问题，建筑物所有者越来越倾向于考虑“封闭式”屋顶安装热交换器或热交换器装置，其中冷却流体保持在封闭回路中并且不暴露于大气环境。封闭回路热交换器避免了与产生并传播嗜肺军团菌相关联的问题。不过，封闭回路热交换器具有一些问题，包括与相近尺寸和重量的开放式屋顶安装热交换器相比热交换能力显著降低。

封闭回路热交换器通常采用大型平面管和鳍片组件，其包括带有风扇装置的流体运载通道，以使空气通过和/或越过该平面组件，以满足期望的热交换需要。这些类型的热交换器的构造必需专门的设备来移动、安装和组装该结构。此外，在建筑物屋顶上一般需要专门的结构支撑件以将封闭回路热交换器的重量分配在屋顶表面上，并且在建筑物屋顶上需要大量的空间以容纳相对大的尺寸。通常，封闭回路热交换器为“场地外(off site)”构造，并运送至大型卡车上的安装位置，进而通过起重机从开车提升至屋顶，以进行安装和调试。布置运输和起重机的成本和不便利性是明显的并且增加了整个安装的成本。

在安装大型封闭回路热交换器的情形中，有时需要在与建筑物相邻的街上安置大型起重机来将塔(tower)提升至建筑物屋顶。这可能要求在安装过程中封闭街道，这一般将安装限制在街道使用相对低的时间阶段。当然，这一般涉及夜晚和周末，其增加对于任意安装人员的工资标准并因此增加安装的总体成本。

因此，需要提供替换的封闭回路热交换器，其比现有布置更紧凑，并且避免或至少改善与运输、安装和支撑封闭回路热交换系统相关联的成本和难度。

发明内容

在一个方面中，本发明提供用于组合热交换系统中的热交换单元，包括：具有用于冷却流体的封闭回路的至少一个第一热交换器；位于第一热交换器上游的至少一个空气冷却器；以及至少一个第一风扇装置，其可操作以使空气通过至少一个空气冷却器和至少一个第一热交换器；至少一个通道，当用在组合热交换系统中时在第一热交换器与至少一个其他热交换单元中的热交换器之间提供冷却流体相互连接。

在一个实施方式中，在使用中，空气冷却器具有由风扇装置导致通过其中的空气，风扇装置可以是第一风扇装置。在该实施方式中通过空气冷却器的空气被冷却。冷却的空气接着通过和/或越过封闭回路热交换器。

在另一个实施方式中，第一封闭回路热交换器配置成具有一定截面的(cross sectional)基本管状的装置，其中第一风扇装置可操作以使空气纵向通过第一封闭回路热交换器的基本上管状装置的内部空间。当然，空气也可以通过基本上管状装置的壁，从而辅助热交换过程。

在另一个实施方式中，具有用于冷却流体的封闭回路的第二热交换器与第一封闭回路热交换器设置成它们形成具有空气可通过的内部空间的基本上一定截面的管状装置。

风扇装置可安置在相对于第一封闭回路热交换器的各种位置中。不过，在一个示例性实施方式中，由第一风扇装置的操作而产生的空气流动的方向在基本上与管状装置的纵向轴线对齐的方向上，或者在基本上与第一封闭回路热交换器和第二封闭回路热交换器的装置的纵向轴线对齐的方向上。