多模式冷却设备的制作方法

本发明涉及一种冷却设备，更具体地，涉及一种具有可变冷却能力和多种运行模式的多模式冷却设备，用于通过控制设备中循环的水的流量和体积来调节空气和水。

背景技术：

1、传统的空气冷却系统或空调(ac’s)利用带有冷凝器和压缩机的复杂管道阵列。循环的制冷剂，如氯氟烃(cfc)，被强制送入压缩机。它随后的释放在膨胀时从周围的空气中提取热量。这些冷却系统消耗大量的能源，而且拥有和运行成本高昂。努力的重点是更加环境友好和更具成本效益的替代系统。

2、干燥空气的温度可以通过利用液态水向水蒸气的相变(即蒸发)来降低。蒸发冷却可以被描述为将水蒸气加入空气中，从而降低空气的温度。蒸发水所需的能量以显热的形式从空气中获取并转化为潜热，而空气的焓值保持不变。这种显热向潜热的转化被称为绝热过程，因为它发生在恒定的焓值下。因此，蒸发冷却导致空气温度下降，与显热下降成正比，以及湿度增加，与潜热增加成正比。

3、基本的蒸发冷却系统使用风扇和蒸发介质。低压、高体积的空气移动器被安装在外壳中，该外壳包含大面积的多孔蒸发垫。外界空气通过该系统循环，在该系统中被冷却和加湿。由于它们的简单设计，蒸发冷却系统比蒸汽压缩系统更经济。

4、蒸发冷却的冷却潜力取决于干湿球温差(wet-bulb depression)，即干球温度和湿球温度之间的差异。可以使用多级蒸发冷却器或露点冷却器等替代物来尝试克服这一限制。例如，美国专利公开第2009/0031748号描述了一种蒸发冷却系统，该蒸发冷却系统将空气冷却到低于湿球温度的温度。它包括被冷却的储水器。据称，较冷的水蒸发得更慢，有助于提高系统的整体效率。旋转的盘状物将冷却的水滴向上喷洒，以使空气在离开腔室之前暴露在雾状帘中。

5、同样，专利申请第wo/2017/138889号描述了一种用于冷却室外空间的系统，该系统包括主冷却模块、排热模块、水管理模块和控制模块。主冷却模块包括间接蒸发冷却单元，该间接蒸发冷却单元用于通过减少显热来预冷外界空气，以及直接蒸发冷却单元，该直接蒸发冷却单元具有第一蒸发介质，该第一蒸发介质用于通过水的汽化来冷却预冷的空气(或直接外界空气)，以产生湿球温度低于外界空气的调节过的送风(supply air)。排热模块包括第二蒸发介质，该第二蒸发介质用于去除从间接蒸发冷却单元回收的水中所含的热量，从而产生温度几乎等同于进入的外界空气湿球温度的冷水。

6、专利申请第wo/2018/012970号描述了一种两级蒸发冷却装置，该两级蒸发冷却装置具有单一的中心腔室，通过可调节的分隔物分为上腔室和下腔室。一个或多个热交换单元围绕中心腔室，带有布置在上腔室上面的上风扇和布置在下腔室下面的下风扇，带有引导水流的单一水回路。每个热交换单元包括蒸发冷却元件和空气-水(air to water)的预冷器，预冷器被放置在冷却元件下部的前面，水回路被布置为灌溉冷却元件并收集冷却元件下面的灌溉水以输送至预冷器。水管理系统和循环仅提供有限的运行模式和可变冷却。

7、美国专利第4,361,525号描述了一种用于有效且经济地冷却空气的设备，该设备将待冷却的空气顺序地通过冷却水热交换器机构，然后通过蒸发冷却器机构。该设备还设置有冷却水交换装置，该冷却水交换装置用于在以上述方式蒸发冷却进入的外界空气之前降低进入的外界空气的温度。被蒸发原理冷却的水由于它向下通过冷却器的湿垫，被包含和收集在冷却器的水池(sump)中。这种冷却水从冷却器的水池通过热交换器单元再循环，然后输送到可润湿的冷却器垫的上方。

8、专利申请第wo/2018/021967a1号描述了一种设备，该设备具有用于保持一定体积的冷却剂的单一流体储存装置、带有热交换器的冷却装置以及被布置为与流体储存装置流体连通的第一蒸发介质。排热装置包括被布置为与流体储存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。在第一模式下，第一蒸发介质被启动，以使用冷却剂将空气冷却到第一温度。在第二模式下，第一蒸发介质、第二蒸发介质和热交换器被共同启动，以将空气冷却到低于第一温度的温度。

9、虽然上述发明提出了传统空调系统的替代方案，但仍需要一种改进的设备设计。具体地，需要一种改进的冷却设备，该设备具有优化的控制和运行模式，以允许用于调节空气和水的可变容量和有效温度控制。

技术实现思路

1、提供以下内容是为了便于理解所公开的实施方案所独有的一些创新特征，并不旨在作为完整的描述。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，可以获得本文所公开的实施方案的各个方面的充分理解。

2、在一个方面，提供了一种用于冷却空气和/或水的设备，所述设备包括：第一储液器，所述第一储液器用于保持第一水体积；第二储液器，所述第二储液器用于保持第二水体积，其中所述第一和第二储液器彼此流体连通；排热单元，所述排热单元包括至少一个蒸发介质；冷却单元，所述冷却单元包括至少一个蒸发介质和至少一个预冷器；第一水回路，所述第一水回路流体地连接所述冷却单元的所述至少一个预冷器和所述至少一个蒸发介质、所述排热单元、所述第一储液器和所述第二储液器；以及第二水回路，所述第二水回路流体地连接所述冷却单元的所述至少一个蒸发介质和所述第二储液器。

3、在一个实施方案中，所述第一水体积大于所述第二水体积。

4、在一个实施方案中，所述设备进一步包括用于调节通过所述第一和第二水回路中的每一个的水流以提供可变冷却的装置。

5、在一个实施方案中，所述第一储液器位于所述排热单元内。

6、在一个实施方案中，所述第二储液器位于所述冷却单元内。

7、在一个实施方案中，所述第一水回路和所述第二水回路形成闭合环路，该闭合环路将水从所述第二储液器中循环出来，并再次返回以通过所述设备再循环。

8、在一个实施方案中，所述第一水回路被配置为将水从所述第一或第二储液器引导到所述至少一个预冷器，然后引导到所述排热单元的所述至少一个蒸发介质，然后被引导到所述第一储液器。

9、在一个实施方案中，所述第二水回路被配置为将水从所述第二储液器引导到所述冷却单元的所述至少一个蒸发介质，然后再循环回所述第二储液器。

10、在一个实施方案中，所述设备可在四种模式之间运行，用于空气和/或水的可变冷却。

11、在一个实施方案中，所述设备是可运行的：在第一模式下，所述第一回路和所述第二回路都可运行以使水循环通过；在第二模式下，只有所述第一回路可运行以使水通过其循环；在第三模式下，只有所述第二回路可运行以使水循环通过；以及在第四模式下，所述第一回路和所述第二回路都不可运行。

12、在一个实施方案中，所述设备进一步包括与所述第一和第二水回路联结的泵。

13、在一个实施方案中，用于调节水流的装置包括阀门和/或限流装置，以调节循环通过所述第一和/或第二水回路的水流率和/或体积。

14、在一个实施方案中，所述排热单元围绕第一中心腔室。

15、在一个实施方案中，所述冷却单元围绕第二中心腔室。

16、在一个实施方案中，所述冷却单元和所述排热单元可以被配置为彼此堆叠或彼此分离(即在第一位置和第二位置)。

17、在一个实施方案中，所述冷却单元和所述排热单元中的每一个都被联结至可变风扇。

18、在第二方面，提供了一种用于冷却空气和/或水的设备，所述设备包括：第一储液器，所述第一储液器用于保持第一水体积；第二储液器，所述第二储液器用于保持第二水体积；排热单元，所述排热单元包括至少一个蒸发介质；冷却单元，所述冷却单元包括至少一个蒸发介质和至少一个预冷器；第一水回路，所述第一水回路流体地连接所述冷却单元和所述排热单元，其中所述第一储液器与所述冷却单元的所述至少一个预冷器流体连通；以及第二水回路，所述第二水回路将所述冷却单元的所述至少一个蒸发介质流体地连接至所述第二储液器。

19、在一个实施方案中，所述第一水回路被配置为将水从所述第一储液器循环到所述至少一个预冷器，然后循环到所述排热单元的所述蒸发介质，然后被循环回所述第一储液器。

20、在一个实施方案中，所述第二水回路被配置为将水从所述第二储液器循环到所述冷却单元的所述蒸发介质，然后被循环回所述第二储液器。

21、在一个实施方案中，所述第一储液器位于所述排热单元内，并且所述第二储液器位于所述冷却单元内。

22、在一个实施方案中，所述设备进一步包括两个泵，其中一个泵被联结至所述第一和第二水回路中的每一个。

23、在一个实施方案中，所述冷却单元和所述排热单元中的每一个都被联结至可变风扇。

24、在第三方面，提供了一种调节空气和/或水的方法，所述方法包括以下步骤：启动本文所公开的设备以将外界空气引导通过该设备；调节运行模式以控制通过所述设备的水流和体积以提供可变冷却，其中所述运行模式包括四种运行模式；以及将热空气和冷空气排出所述设备外。

25、在一个实施方案中，调节所述第一储水器、所述排热单元、所述第二储水器、主冷却单元中的预冷器和主冷却单元中的蒸发多孔介质中的至少一个的水流和体积。

26、在一个实施方案中，水流被调节为“深冷模式”，以便水流通过所有回路。

27、在一个实施方案中，水流被调节为“干冷模式”，以便水流通过所述主冷却单元中的所述预冷器，然后通过排热单元。

28、在一个实施方案中，水流被调节为“绝热冷却模式”，以便水流通过所述主冷却单元中的所述蒸发多孔介质。

29、在一个实施方案中，水流被调节为“风扇模式”，没有水流通过任一水回路。

30、在一个实施方案中，所述方法进一步包括基于被调节的空气所需的温度和/或湿度来调节水流的步骤。

31、在一个实施方案中，所述方法进一步包括将空气从排热单元中排出远离聚集区的步骤。

32、在一个实施方案中，所述方法进一步包括用一个或多个变流风扇调节空气流的步骤。

33、在一个实施方案中，调节通过排热的水流，使其大于通过所述主冷却单元的水流。