冷却系统和方法.pdf

本发明提供一种水冷却热交换设备，包含：包含流体闭合回路的最初热交换设备；位于所述的最初热交换设备上游的空气冷却器；和可用来强制空气通过所述的空气冷却器和所述的最初热交换设备的风机，其中所述的空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，以使被强制通过所述空气冷却器的空气在被强制经过最初热交换设备中的部分闭合回路并因此冷却所述闭合回路中所容纳的水之前，因为蒸发作用而得到冷却。本发明还涉及使用该水冷却热交换设备的冷却系统和方法。

1.  一种水冷却热交换设备，包含：
包含流体闭合回路的最初热交换设备；
位于所述的最初热交换设备上游的空气冷却器；和
可用来强制空气通过所述的空气冷却器和所述的最初热交换设备的风机，
其中所述的空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，以使被强制通过所述空气冷却器的空气在被强制经过最初热交换设备中的部分闭合回路并因此冷却所述闭合回路中所容纳的水之前，因为蒸发作用而得到冷却。

2.  根据权利要求1所述的水冷却热交换设备，包含多个空气进口和出口，其间设有风机，所述风机可用来通过所述多个进口吸入空气以及通过所述多个出口强制排出空气。

3.  根据权利要求2所述的水冷却热交换设备，其中多个空气冷却器位于所述多个空气进口的上方，以使被风机吸入通过所述空气冷却器的空气在被吸入到或者被强制经过最初热交换器之前被冷却，随后，通过所述多个空气出口将空气排放出去。

4.  根据上述权利要求任意一项所述的水冷却热交换设备，其中水在导热管中通过所述最初热交换设备。

5.  根据权利要求4所述的水冷却热交换设备，其中形成所述导热管的导热性材料是铜。

6.  根据权利要求4所述的水冷却热交换设备，其中形成所述导热管的导热性材料是不锈钢。

7.  根据上述权利要求任意一项所述的水冷却热交换设备，其中用水将所述吸水材料弄湿。

8.  根据权利要求7所述的水冷却热交换设备，其中用于弄湿所述吸水材料的水与所述冷却水是分离的。

9.  根据上述权利要求任意一项所述的水冷却热交换设备，其中所述风机包括变距风机。

10.  根据上述权利要求任意一项所述的水冷却热交换设备，其中用化学品对所述冷却水进行处理，以防止金属部件的腐蚀和/或生锈。

11.  根据上述权利要求任意一项所述的水冷却热交换设备，其中从所述空气冷却器中排出的冷却的空气基本上不含液态流体。

12.  根据上述权利要求任意一项所述的水冷却热交换设备，其中所述空气冷却器和最初热交换设备沿从冷却器到最初热交换设备的空气流路径隔开一定距离，以减少液态流体从空气冷却器通过和撞击最初热交换设备的可能性。

13.  一种在水冷却热交换设备中冷却水的方法，该方法包括以下步骤：
使冷却系统的冷却水流经具有闭合水回路的最初热交换器，使得所述水被容纳于其中；
将空气冷却器安放在最初热交换器的上游；和
使空气流通过所述的空气冷却器并经过部分闭合水回路，其中所述的空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，使得通过蒸发流体来冷却空气。

14.  一种转换包含第一热交换设备的冷却系统的方法，所述第一热交换设备包含水冷却热交换设备，其中所述水暴露于通过该热交换设备吸入的空气中，所述转换方法是用包括最初热交换器和空气冷却器的第二热交换设备替代所述第一热交换设备，所述空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，使得被强制通过所述空气冷却器的空气通过蒸发作用而被冷却，其中，所述水被容纳在最初热交换设备中并被防止暴露于被强制通过空气冷却器的空气中，然后通过第二热交换设备，该方法包括以下步骤：
将第一热交换设备冷却水的进口和出口连接分开；
将所述水的进口和出口重新连接到相对应的第二热交换设备的连接点上；和
操作该冷却系统。

15.  一种具有水冷却热交换设备的冷却系统，包含：
包含冷却水闭合回路的最初热交换设备；
包含吸水材料的空气冷却器，所述吸水材料维持一定的湿度以通过蒸发来冷却空气，所述空气冷却器位于所述最初热交换设备的上游；和
风机，所述风机可用于强制空气通过所述的空气冷却器和所述的最初热交换设备；
其中被强制通过所述空气冷却器的空气在被强制经过所述最初热交换设备中的部分闭合回路之前，得到冷却。

16.  一种具有水冷却热交换设备的冷却系统，包含：
包含用于循环水的闭合回路的最初热交换设备；和
包含吸水材料的第二热交换设备，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，所述第二热交换设备适合于提供通过蒸发作用而得到冷却的空气，并与所述的最初热交换设备连通。

冷却系统和方法
本申请是申请日为2002年7月5日的申请号为02815835.0(PCT申请号：PCT/AU02/00898)、发明名称为“冷却系统和方法”的分案申请。
技术领域
本发明的系统和方法一般而言涉及空气冷却，更具体而言涉及在包含热交换设备的系统中冷却空气来实现冷却流体的热交换。本发明特别适合于对在诸如大的办公楼中的空气冷却的情况下所需要的相对大的量而言的冷却系统。
发明背景
人们所占据的区域一般来说需要一定形式的加热和/或冷却，
目的是维持该区域合理的温度。在一些情况下，法定或者契约规定
要求区域或建筑物维持在一定的温度范围内。
因此，加热和冷却系统随时间而发展并存在于大多数现代建筑物中，目的是将那些建筑物中的温度维持在预定温度范围内。
加热和冷却诸如办公楼的大区域通常要求相当大的资金投入，用于实现加热和/或冷却的设备和装置。
在暖和的气候下，包含冷却塔的冷却系统已成为一种用于冷却大型建筑物的常用系统。在该类型的系统中，采用制冷气体来冷却空气，此时制冷气体通过第一热交换设备(蒸发器)并从空气中吸收能量，制冷气体通过第二热交换单元(冷凝器)时从制冷气体中析出热。向第二热交换设备供应水来实现制冷气体的冷却和吸收能量，通常将所述水转移到第三热交换设备(冷却塔)中以冷却所述水而准备用于进一步的应用中。这种系统通常用于大型办公楼中，与此同时不利的是，冷却塔提供了一个有助于被称为嗜肺军团菌(legionella pneumophilia)的细菌繁殖和扩散的环境。这些细菌是空气传播的并随后被冷却塔附近的人们吸入，这会引起通常称为军团病的疾病的产生。
这种细菌首先是在1976年7月在美国的费城发现的，从那时候开始，在澳大利亚和许多海外国家发生零星的和流行性的感染。流行病学研究没有查出准确的感染源，然而，冷却塔和水扩散系统被认为是最有可能的源头。军团病通常表现为严重的肺炎，病人早期的症状为不舒服、肌肉疼痛、头痛和发烧。病人呼吸变得越来越短促，呼吸症状发展为肺炎，通常最终发展为呼吸衰竭。军团病的发展通常与大脑混乱和精神错乱、呕吐和肾脏衰竭相联系。该疾病的潜伏期通常为2-10天，虽然在过去的六年里，经确诊的军团病的致命率在澳大利亚已经下降，但仍然有致命的。1979年，在澳大利亚，军团病被宣布为必须申报的疾病，所有的病例必须由健康专家通知相关的健康部门来检测。
认识到冷却塔能产生和扩散嗜肺军团菌，已经进行了各种方法来减少冷却塔形成和扩散嗜肺军团菌的可能性。特别是，为了减少微生物的生长，通常建议采用阻蚀剂、表面活性剂、杀菌剂以及另外的化学品来处理冷却塔的水。
总的来说，为了减少在冷却塔水中的总的微生物量，推荐使用广谱性杀菌剂对水进行处理。然而，在冷却塔系统的动力环境中，化学品的性能与在所控制的实验室试验的环境是不同的。例如，在系统中的不同位置上，冷却塔的水的温度不同以及流速也不相同。系统中包括pH水平、导电性、总的溶解固体、悬浮物质和生物体的许多其它参数也会随着时间而发生变化。
结果，用广谱性杀菌剂进行水处理的效果对于任何特定环境而言是不能预先确定的，这样，就需要对冷却塔水进行不断的取样，以确保除了任何化学处理以外，微生物的生长也被限制在可以接受的范围内。除了杀菌剂的成本，不断取样的要求也导致了冷却塔系统维持成本的显著增加。
也有人建议使用臭氧，并且在一些情况下已成功地用于减少微生物的生长。尽管臭氧是一种不稳定的化学品，但是它仍然是一种很强的氧化杀菌剂，并且必须利用臭氧发生器现场产生并迅速用于水的处理。对于在冷却塔水中的细菌量的控制来说，臭氧消毒是比较新的，并且通常认为应当根据生产厂家的建议来小心维护发生器以确保最佳的效率。除了臭氧发生器所需要的相当大的资金投入以外，在这种系统用于抑制微生物生长和军团病扩散的效果方面还存在一些问题。
有人建议使用紫外线来减少冷却塔水中的细菌水平。在这些系统中，将冷却塔的水暴露于足够强度的紫外线照射下，来消除水中的细菌。对于该系统的有效性来说，确保将所述水暴露于足够水平的紫外线照射强度下是重要的。通常使用传感器来监控紫外线照射的强度，传感器检测到的任何效率降低都提供需要维护的指示。紫外线照射对冷却塔水的PH、气味或化学组成没有影响，然而，水的颜色、温热和化学组成会干扰紫外线的传输，因此，通常建议在安装紫外线设备之前，测定待处理的水的紫外线吸收率。细菌会受到温热、凝集或存在粘液的保护，因此，通常建议结合紫外线照射系统进行适当的水过滤。
尽管执行该系统来破坏细菌，但是紫外线对细菌的破坏会显著地受到酶修复机理抵消，例如在黑暗中以及随后暴露于亮光下而进行的酶修复(光复活)。同样，紫外线照射系统的安装涉及相当大的资金消耗，并且由于这些系统的效果目前仍然受到质疑，因此并不是一个吸引人的选择。
有人建议将各种其它私有设备用于水处理，包括将所处理的水暴露于电磁场和静电场下的系统。缺少能证明这些私有设备对所处理的水的细菌量有任何显著影响的决定性的科学证据。目前正在对这些系统进行军团菌在受控的实验室试验中的生存和生长的研究。
虽然过滤系统提供了可以用于减少水中微生物物质的最简单的方法，但是由于空间和重量的限制，能除去微粒的全流过滤设备对于大多数现存的系统而言通常是不现实的。此外，这样的过滤系统伴有安装和运行的费用，这通常使得这种方法在经济上是不可行的。在任何情况下，采用任何类型的过滤系统，都需要持续的维护费用，用于反冲和替换过滤器。
不考虑目前正在使用的水处理系统，水取样形式的持续维护是不可避免的，并且必须增加包含冷却塔的冷却系统的运行的持续维护费用。
因此，本发明的目的是提供一种冷却系统和冷却方法，用于在正常的工作条件下消除冷却系统产生空气传播的称作嗜肺军团菌的细菌的可能性的系统。
本发明的第二个目的是提供一种冷却系统和冷却方法，用于使得能够修改可能产生空气传播的被称作嗜肺军团菌的细菌的现有冷却系统，从而消除该系统在正常的工作条件下产生这种空气传播细菌的任何可能性的系统。
包含在本说明书中的资料、法案、材料、设备、文章等的任何讨论都是为了提供本发明的背景的。并不能因为这些内容中的任何内容或所有内容在本申请每一权利要求的优先权日之前存在而认为它们构成现有技术基础的一部分或者是本发明相关领域中澳大利亚的公知技术。
发明内容
在一个方面，本发明提供一种冷却流体热交换设备，包含：
包含冷却流体闭合回路的最初热交换设备；
位于所述的最初热交换设备上游的空气冷却器；和
可用于强制空气通过所述的冷却器和所述的最初热交换设备的风机，
其特征在于：所述的空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，使得被强制通过所述冷却器的空气在被强制经过所述最初热交换设备中的所述闭合回路的一部分之前，通过蒸发作用被冷却。
当冷却流体通过最初热交换设备时，冷却流体的闭合回路确保防止冷却流体暴露于大气中，特别是被强制通过所述热交换设备的空气中。这种分离消除了军团菌产生和扩散的危险。在实践中，为了使冷却流体释放出所吸收的热能，闭合回路可以形成在从使用流体来吸收热能的位置上转移冷却流体并随后转移到热交换设备中的冷却系统中回路的一部分。
在优选的实施方案中，从空气冷却器中排出的冷却空气基本上不含液态流体。在一个特别优选的实施方案中，空气冷却器和最初热交换设备沿从所述冷却器到所述最初热交换设备的空气流路径隔开一定距离，以减少液态流体通过所述空气冷却器并撞击所述最初热交换设备的可能性。
优选的是，热交换设备包含多个空气进口和出口，其间设有风机，所述风机可用于通过多个进口吸入空气以及通过多个出口强制排出空气。空气冷却器可以设置在多个空气进口的上面，以使被风机吸入通过空气冷却器的空气在被吸入或者被强制经过最初热交换器并随后通过多个空气出口之前被冷却。
如果冷却流体是水，冷却水优选在诸如铜管等的导热管中通过所述最初热交换器，所吸入的空气流经所述管并从通过所述管的水中除去热能。
空气冷却器优选包含与在蒸发冷却应用中使用的材料相似的吸水材料，并且可以包含木质纤维或者冷却衬垫材料，例如以商标“CELDEK”配送的那些。被润湿的吸水材料利用蒸发作用来冷却通过所述材料的空气。该效果通常用在蒸发冷却系统中，并且可以使用与现有的蒸发冷却系统中相似的设备将与所述冷却流体分离的水供应给吸水材料。
与通过最初热交换器的冷却水相分离的空气冷却器中的水的使用没有造成产生或者扩散军团菌的任何危险，这是因为空气冷却器的水温没有上升到产生这一危险的足够温度。
总的来说，吸水材料的衬垫可以在热交换设备的空气进口上方基本垂直地设置，并且可以将水施加到吸水衬垫的上面部分以渗透并弄湿整个衬垫。如果以比从吸水材料衬垫上蒸发快的速度将水施加到吸水材料衬垫上，那么可以在材料衬垫下面悬挂收集器来收集流出来的水。任何收集在所述收集器中的流出来的水都可以通过将其抽吸回材料衬垫的上面部分以向其再次施加来重新使用。
在一个特别优选的实施方案中，将包含多个尺寸小于7mm的凹槽孔的吸水材料衬垫用作空气冷却器的一部分。通常，在蒸发冷却应用中，使用具有多个7mm凹槽孔的吸水材料衬垫。然而，在本发明的实施方案中，发现使用具有尺寸小于7mm标准尺寸的凹槽孔的衬垫，提供更有效的冷却效果。该具体实施方案也使用变距风机来吸入空气通过最初热交换器和通过空气冷却器衬垫。由于使用具有小于7mm的凹槽孔的衬垫而引起效率增加，因此可以减小衬垫的总体尺寸，同时仍然取得和具有标准尺寸凹槽孔的衬垫相同的冷却效果。空气冷却衬垫总体尺寸的减小对于需要从现有的冷却塔装置进行转换以及在有限的物理空间中安装新的冷却流体热交换设备的安装来说意义是很大的。
在另一实施方案中，冷却流体包含高浓度的氨，最初热交换设备包含影响氨通过热交换设备的不锈钢管或者铝管。在该具体实施方案中，氨以气态进入最初热交换设备，并在除去热能时，氨以液态形式排出。虽然氨先前已用作冷却流体，但是它只是对于超大的装置来说是可行的。作为由于使用空气冷却阶段而改善冷却效率的结果，可以制造对于较小设备而言的使用氨作为冷却流体的有效的和经济上可行的冷却流体热交换设备。
在另一方面，本发明提供一种在冷却流体热交换设备中冷却流体的方法，该方法包括以下步骤：
使冷却系统的冷却流体流经具有闭合流体回路的最初热交换器，使得所述冷却流体被容纳于其中；
将空气冷却器安放在最初热交换器的上游；和
使空气流通过所述空气冷却器并经过部分闭合流体回路，其中所述空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，使得空气通过蒸发流体被冷却。
在一个特别优选的实施方案中，本发明的冷却流体热交换设备制造为具有一定范围的热交换容量，使得根据本发明的热交换器可以用来代替具有相似热交换容量的现有冷却塔。
在另一方面，本发明提供了一种转换包含第一热交换设备的冷却系统的方法，所述第一热交换设备包含流体冷却热交换设备，其中所述流体暴露于通过该热交换设备吸入的空气中，所述转换方法是用包括最初热交换器和空气冷却器的第二热交换设备替代所述第一热交换设备，所述空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，使得被强制通过所述空气冷却器的空气通过蒸发作用而被冷却，其中，流体被容纳在最初热交换设备中并被防止暴露于被强制通过空气冷却器的空气中，然后通过第二热交换设备，该方法包括以下步骤：
将第一热交换设备冷却流体的进口和出口连接分开；
将流体进口和出口重新连接到相对应的第二热交换设备的连接点上；和
操作该冷却系统。
在大多数的转换中，可以将第一热交换设备除去而为第二热交换设备提供空间，但是这不是必须的。
在又一方面，本发明提供了一种具有流体冷却热交换设备的冷却系统，包含：
包含冷却流体闭合回路的最初热交换设备；
空气冷却器，所述空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料维持一定的湿度，用于通过蒸发作用来冷却空气，所述空气冷却器位于所述最初热交换设备的上游；和
风机，所述风机可用于强制空气通过所述空气冷却器和所述最初热交换设备；
其中被强制通过所述空气冷却器的空气在被强制经过所述最初热交换设备中的部分所述闭合回路之前被冷却。
在再一方面，本发明提供一种具有流体冷却热交换设备的冷却系统，包含：
包含用于循环流体的闭合回路的最初热交换设备；和
包含吸水材料的第二热交换设备，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，所述第二热交换设备适合于提供通过蒸发作用而被冷却的空气并与所述的最初热交换设备连通。
在本说明书中，术语“包含”或者其变形例如“包括”或“含有”应理解为包含所述的要素、整体或步骤或者要素、整体或步骤的组合，但是不排除任何其它要素、整体或步骤或者要素、整体或步骤的组合。
附图说明
现在参照附图描述本发明的一个实施例，在附图中：
图1是表示包含冷却塔形式的热交换设备的传统冷却系统的主要组成部分的示意图。
图2是表示包含空气冷却冷凝器的冷却系统的主要组成部分的示意图。
图3是表示包含根据本发明实施方案的热交换器的冷却系统的示意图。
图4A和4B分别是图3的热交换设备的侧视和截面图。
具体实施方式
参照图1，提供了包含冷却塔的传统冷却系统的示意图。这种系统通常用在具有相对大的要冷却的空间的大型建筑物中并且通常以如下方式布置：冷却系统的大部分设置在建筑物的底部，冷却塔放在建筑物的屋顶上。
在图1中，建筑物10安装了包含通过冷凝器14和蒸发器16的制冷气体回路12的冷却系统。制冷气体流动通过回路12由压缩机18驱动，通过膨胀阀20来调节。建筑物10内的空气通常由将空气吸入通过管道来冷却，其中影响建筑物10中空气的冷却的冷水回路22的一部分不在这儿进行详细说明。
为了冷却制冷气体，使制冷气体通过冷凝器14。通常，在大型建筑物中，使用水来对制冷气体进行冷却。从冷凝器14的制冷气体中吸收热能后，通过泵24将水转移到冷却塔26。如前所述，由于冷却塔通常很大并且在运行过程中发出大量的噪音，因此通常将冷却塔设置在建筑物10的屋顶上。
从冷凝器14出来的热水通过管道28流到冷却塔26的水进口处。然后冷却塔26从水中提取热能，并从冷却塔26中吸入冷水通过管道30。
通常，利用流动通过冷却塔的空气来实现一部分水的蒸发，从而使冷却塔从冷却水中除去热量。为了蒸发一部分水，由此使所述水从液体转变成气体，需要热能，该热能从继续以液体形式存在的剩余水中吸取。因此，当热能除去后，塔中水的温度下降。
最常使用的冷却塔的形式是使用引风逆流，其中由设在冷却塔排放口的风机吸引空气通过冷却塔。空气通过天窗进入塔中，在与通过塔的冷却水流相反的方向上，垂直地通过塔。另一种冷却塔具有设置在塔的一侧的风机，其中空气以与下降的水交叉流动的方式被强制或者被诱导通过塔。在任何情况下，所有已知的冷却塔都包括使冷却水暴露于被吸引或者被强制通过所述塔的空气中、和将水在水池中储存一段时间，随后通过泵24将被冷却的水吸引通过管道30。这种设置是常用的，因为使用诸如水的流体来实现热交换以及将所述水泵入到设置在屋顶的热交换器以冷却水是相对便宜的。
图2表示一个作为替代方案的传统冷却系统装置，其中，该系统包含制冷气体40的闭合回路，利用压缩机42进行压缩。制冷气体通过蒸发器46，在蒸发器46中，从水回路40中吸收热能。用在图1中所描述系统相似的方式对建筑物35中的空气进行冷却。然而，与图1的系统相比较，图2所示的系统不包含用于从制冷气体中除去热能的冷却塔装置和水冷却冷凝器。相反，将制冷气体从建筑物35的底部泵入到建筑物的屋顶上，并通过空气冷却冷凝器45。为了吸引空气经过空气进口而通过空气冷却冷凝器以及将吸取的空气通过空气出口排出，空气冷却冷凝器45包含电驱动的风机(47和49)。
通常，制冷气体被容纳在存在于空气冷却冷凝器45的区域中的形成为弯曲路径的导热管道中，并受到空气流的影响。
图2所示的这种冷却系统通常用在机房和空气冷却冷凝器之间的距离足够短的设置中。如果距离太长而不能传送气体，那就要找可替代的设置。在热交换设备安装在建筑物屋顶上的大多数情况下，从机房到热交换设备的距离很长，使得这种系统不可行。
图3中描述了本发明的实施方案，其中，用于建筑物50的冷却系统包含制冷气体的闭合回路52，所述制冷气体借助于压缩机58而通过冷凝器54和蒸发器56。气体流动通过闭合回路52受膨胀阀60控制。蒸发器包含闭合水回路62，从所述闭合水回路62中除去热能，从而以与前述相似的方式(参见图1)使所述闭合水回路62用于实现建筑物50中的空气的冷却。对于图1所示的系统，该冷凝器54作为热交换器而运行，从制冷气体的闭合回路52中吸取热能。
从冷凝器54中的制冷气体闭合回路52中除去热能通过使用另一种流体(通常是水)来实现，所述另一种流体通过管道66而被吸引到冷凝器54中，以及通过管道68而被带出冷凝器54。在泵70的控制下，冷却水被吸入到冷凝器54中并通过该冷凝器54。从冷凝器54中排出的水通过管道68被带到建筑物50的屋顶上，在那儿，水进入安装在屋顶上的热交换器75中。
热交换器75包含电驱动的风机(77和79)，运转该风机来吸引空气通过。管道68通常是导热的，并形成为弯曲路径，形成为弯曲路径的那部分位于当空气被吸引通过热交换器75时受到空气流影响的区域内。沿着形成为弯曲路径的管道部分，导热的延伸区域可以与管道68连接，以提高当空气经过管道68和导热的延伸区域时从管道68中的水中除去热能的效率。通常，导热延伸区域包含由合适的导热材料形成的散热片。水在通过了形成为弯曲路径的管道部分后，经过管道66被带出安装在屋顶上的热交换器75，并且再次通过泵70的作用被泵入到冷凝器54中。
除了使冷却水通过受到强制空气流影响的管道部分以外，屋顶安装的热交换器75还包含悬挂在热交换器75的空气进口上方的弄湿了的吸水材料，以使被吸引通过所述弄湿了的吸水材料的空气在空气经过形成为弯曲路径的管道68的一部分之前，由于蒸发作用而被冷却。由于在使空气经过输送从冷凝器54中排出的水的管道之前冷却空气，因此从流体中除去热能的效果大为提高。
图4A和图4B中分别提供了热交换器75的侧视图和截面图。
参考图4B，热交换器75包含电驱动的风机(77和79)，所述风机设置来吸引空气通过热交换器75。热交换器(82和84)的侧壁包含输送来自冷凝器54的水的形成为弯曲路径的导热管，所述导热管位于受到通过热交换器75的空气流影响的区域中。导热管基本上在受到空气流影响的整个区域上通过弯曲路径蜿蜒延伸，在图4B的截面图中，所述导热管基本上垂直地延伸进入和延伸出图的平面。
在图4B所示的热交换器75的实施方案中，侧壁82和84有效地形成热交换器的两个堤，每一个的作用是从流过的水中除去热能。在这方面，水通过进口68和68a进入热交换堤(heat exchange bank)82和84并且在通过相应的热交换堤后通过相应的出口66和66a排出，水以“热”的状态通过进口68和68a进入热交换堤82和84，并且在从其中吸取热能后，水以“冷”的状态通过出口66和66a从热交换堤82和84中排出。当然，进口68和68a可以通过常用的联箱连接。相似地，出口66和66a也可以连接至常用的联箱。
虽然仅仅通过被吸引通过这些热交换堤的空气的作用就能从通过热交换堤82和84的水中吸取热能，但是将弄湿了的吸水材料悬挂在热交换器75的空气进口上方可以显著改善从通过热交换设备的水中吸取热能的效率。
参照图4B，吸水材料衬垫85和87被悬挂在热交换器75的空气进口上方，使得经过热交换堤82和84的空气需要首先通过吸水材料衬垫85和87。
在一个优选的实施方案中，吸水材料衬垫85和87包含商标为“Celdek”的材料，这些衬垫85和87连续不断地通过在进口90和92处将水施加到衬垫85和87中每一个的上面而被弄湿。在进口90和92处施加的水最终滴下通过吸水材料衬垫85和87，基本上将整个材料衬垫弄湿。在材料衬垫85和87没有完全吸收施加到进口90和92的水的情况下，从每一个衬垫底部流出的水可以收集在槽中(此处没有示出)，然后可以经泵(也没有示出)返回到水进口90和92。
被吸引通过材料衬垫85和87的空气通过蒸发作用而冷却，该冷却空气流经热交换堤82和84的作用是显著增加从通过这些热交换堤的水中吸取热能的效率。
在一个特别优选的实施方案中，包含直径小于7mm的多个凹槽孔的吸水材料衬垫用作空气冷却器的一部分。此外，在该实施方案中，使用变距风机来吸引空气通过最初热交换器和空气冷却器衬垫。使用带有小于标准直径的孔的吸水材料衬垫产生更有效的空气冷却效果，由此，吸水材料衬垫的总体尺寸得以降低，同时，仍然提供和具有较大孔的衬垫相似的冷却效果。衬垫总体尺寸的减小对于热交换设备必须符合物理空间限制的安装而言可能是很关键的。在这些情况下，减小了的衬垫总体尺寸可能使得本发明的热交换设备对于特定的安装来说成为更可行的方案。
在又一实施方案中，冷却流体包含高浓度的氨，最初热交换设备包含使氨通过热交换设备的不锈钢管或者铝管。虽然氨先前已用作冷却流体，但是通常仅限于用于非常大型的设备。然而，本发明的热交换设备改进的冷却效果使得热交换器的构造可以包含减少了物理尺寸并具有和较大尺寸的传统热交换器设备相似的冷却能力的氨冷却流体。因此，使用氨作为冷却流体的热交换设备对于比较小的设备来说成为更加经济可行的方案。
本发明体现了许多优点，最大的意义在于提供了一种作为替代方案的热交换设备，该设备没有产生和扩散空气传播的军团菌的危险，可以用来替代现有的冷却塔热交换设备。在这方面，虽然提出了许多方法来克服冷却塔的缺点以及产生和扩散军团菌的感染性，但是这些方法大多涉及冷却系统持续维护费用的显著增加。
与大多数现有建议相比较，本发明将冷却流体保持在完全闭合的回路中，以使冷却流体不能暴露于环境中。如此，完全消除了根据本发明的系统在正常工作条件下，冷却流体向环境中扩散军团菌的可能性。
此外，本发明的装置特别适合于通过继续使用建筑物底部的冷凝器以及将冷却流体泵入到屋顶的热交换器中来代替现有的冷却塔装置。特别是，将包含冷却塔的现有冷却系统装置转换成本发明的系统比较容易通过将水进口和出口管道与现有冷却塔的连接断开、除去所述冷却塔并用根据本发明的热交换器替代以及重新连接流体导管来实现。
综上所述，本发明提供了：
1.一种流体冷却热交换设备，包含：
包含流体闭合回路的最初热交换设备；
位于所述的最初热交换设备上游的空气冷却器；和
可用来强制空气通过所述的空气冷却器和所述的最初热交换设备的风机，
其中所述的空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，以使被强制通过所述空气冷却器的空气在被强制经过最初热交换设备中的部分闭合回路之前，因为蒸发作用而得到冷却。
2.根据项1所述的流体冷却热交换设备，包含多个空气进口和出口，其间设有风机，所述风机可用来通过多个进口吸入空气以及通过多个出口强制排出空气。
3.根据项2所述的流体冷却热交换设备，其中多个空气冷却器位于所述多个空气进口的上方，以使被风机吸入通过所述空气冷却器的空气在被吸入到或者被强制经过最初热交换器之前被冷却，随后，通过多个空气出口将空气排放出去。
4.根据上述各项中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中流体在导热管中通过最初热交换设备。
5.根据项4所述的流体冷却热交换设备，其中形成所述导热管的导热性材料是铜。
6.根据项4所述的流体冷却热交换设备，其中形成所述导热管的导热性材料是不锈钢。
7.根据上述各项中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中用水将所述吸水材料弄湿。
8.根据项7所述的流体冷却热交换设备，其中用于弄湿所述吸水材料的水与要被冷却的流体是分离的。
9.根据上述各项中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中所述吸水材料包含多个孔径小于7mm的凹槽孔。
10.根据上述各项中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中所述风机包括变距风机。
11.根据上述各项中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中要被冷却的流体是水。
12.根据上述项11所述的流体冷却热交换设备，其中用化学品对水进行处理，以防止金属部件的腐蚀和/或生锈。
13.根据上述项1-10中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中所述冷却流体是氨。
14.根据上述各项中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中从所述空气冷却器中排出的冷却的空气基本上不含液态流体。
15.根据上述各项中任意一项所述的流体冷却热交换设备，其中所述空气冷却器和最初热交换设备沿从冷却器到最初热交换设备的空气流路径隔开一定距离，以减少液态流体从空气冷却器通过和撞击最初热交换设备的可能性。
16.一种在流体冷却热交换设备中冷却流体的方法，该方法包括以下步骤：
使冷却系统的冷却流体流经具有闭合流体回路的最初热交换器，使得流体被容纳于其中；
将空气冷却器安放在最初热交换器的上游；和
使空气流通过所述的空气冷却器并经过部分闭合流体回路，其中所述的空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，使得通过蒸发流体来冷却空气。
17.一种转换包含第一热交换设备的冷却系统的方法，所述第一热交换设备包含水冷却热交换设备，其中流体暴露于通过该热交换设备吸入的空气中，所述转换方法是用包括最初热交换器和空气冷却器的第二热交换设备替代所述第一热交换设备，所述空气冷却器包含吸水材料，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，使得被强制通过所述空气冷却器的空气通过蒸发作用而被冷却，其中，流体被容纳在最初热交换设备中并被防止暴露于被强制通过空气冷却器的空气中，然后通过第二热交换设备，该方法包括以下步骤：
将第一热交换设备冷却流体的进口和出口连接分开；
将流体进口和出口重新连接到相对应的第二热交换设备的连接点上；和
操作该冷却系统。
18.一种具有流体冷却热交换设备的冷却系统，包含：
包含冷却流体闭合回路的最初热交换设备；
包含吸水材料的空气冷却器，所述吸水材料维持一定的湿度以通过蒸发来冷却空气，所述空气冷却器位于所述最初热交换设备的上游；和
风机，所述风机可用于强制空气通过所述的空气冷却器和所述的最初热交换设备；
其中被强制通过所述空气冷却器的空气在被强制经过所述最初热交换设备中的部分闭合回路之前，得到冷却。
19.一种具有流体冷却热交换设备的冷却系统，包含：
包含用于循环流体的闭合回路的最初热交换设备；
包含吸水材料的第二热交换设备，所述吸水材料在使用中维持一定的湿度，所述第二热交换设备适合于提供通过蒸发作用而得到冷却的空气，并与所述的最初热交换设备连通。
20.一种根据项1所述的流体冷却热交换设备，基本上如上文中参照图3、4A和4B所描述的那样。
21.一种根据项16所述的冷却流体的方法，基本上如上文中参照图3、4A和4B所描述的那样。
22.一种根据项17所述的转换冷却系统的方法，基本上如上文中参照图3、4A和4B所描述的那样。
23.一种根据项18或者19所述的冷却系统，基本上如上文中参照图3、4A和4B所描述的那样。
本领域技术人员应理解，可以对具体实施方式中所示的本发明作出许多变化和/或改进，而不背离广义描述的本发明的精神或范围。因此这些实施方式应当视为举例说明但不是限制。