[发明专利]冷却系统和方法

说明书

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。