CN110057004B - 一种新型空调***及成套装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型空调***及成套装置，包括多功能横流式冷却塔、冷水机组、组合式空调箱、第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵、第五水泵、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀以及空调房间。本发明将太阳能集热技术和辐射致冷技术与传统空调技术相结合，充分利用太阳辐射热和外太空的冷量，根据用户需求灵活切换制冷和制热功能，并充分结合传统空调技术，根据用户需求灵活切换各种空调的送风模式，既满足各个条件下送风，又能进一步降低建筑物的能耗。

Description

一种新型空调***及成套装置
技术领域
本发明涉及一种新型空调***及成套装置，属于被动式能源利用的技术领域。
背景技术
进入二十一世纪以来，暖通空调***是人们生活所需的必要设施和***，对建筑功能的发挥起到了重要作用，而暖通空调***的运用不可避免的需要消耗能源，对环境造成了一定的影响，在能源短缺的今天，暖通空调***带来的能源消耗加剧了能源供需的矛盾。能源问题备受关注，节能降耗也成为了人类关注的重点。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可以***，又无需运输，对环境无任何污染，如果能很好的利用，对能源的节约会产生很大的影响。近年来，辐射致冷受到了越来越多的关注，因为它可以为建筑提供“免费冷量”，有助于降低传统空调***的能源消耗。最近，一种辐射致冷薄膜被提出，这种膜通过“大气窗口”(8-13um波段)将热量散发到外太空，并通过辐射换热，使膜的表面温度降低到环境温度以下。如果能够将传统的空调***与该辐射致冷薄膜进行集成，形成一套全新的空调***，可以有效提高***或设备的效率，降低设备能耗，达到节能的效果。
现有关于空调***的公开文献中，专利CN109631209A通过空气压缩装置的作用，使得压力容器内的压力增大，温度升高，向外释放大量的热，并将热量传递给蓄水容器中的水，将热量吸收，达到供热的效果；当需要向室内放气时，停止压缩装置，压力容器的压力逐渐减少，使空气从高压转为低压，从而使空气的温度降低，随后将空气送入室内，达到供冷的效果。专利CN109489167A是一种直接利用太阳能驱动的、以水为工质的空调***。该空调***以具有强吸湿能力的干燥剂和水作为转移介质，将干燥剂和水置于密闭的容器中，在密闭的氛围中水蒸气被干燥剂迅速吸收导致容器内的水快速挥发气化，而水的气化会吸收环境中的大量热量从而产生制冷效果。本发明相比较专利CN109631209A和专利CN109489167A，是一种全新的装置，其提高***或设备的效率是通过辐射致冷薄膜与大气之间的换热获得冷量，太阳能集热技术获得热量，充分利用自然冷源，不仅可以大量节约能源，并且符合绿色建筑的节能理念；同时，本专利可以通过各个组件之间的配合，实现供冷模式和供热模式之间的切换，也可以调节各个阀门和水泵的开关，采用各种不同方式的送风模式，简单方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型空调***及成套装置，实现辐射致冷技术、太阳能集热技术与传统空调技术的有机结合，充分利用太阳辐射热和外太空的冷量，根据用户需求灵活切换制冷和制热功能，根据用户需求灵活切换各种空调的送风模式，既满足各个条件下送风，又能进一步降低建筑物的能耗。
为实现本发明的目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一种新型空调***及成套装置，该装置包括：多功能横流式冷却塔、冷水机组、组合式空调箱、第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵、第五水泵、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀以及空调房间；通过旋转多功能横流式冷却塔中的转轴组件，通过辐射致冷技术和太阳能集热技术，实现致冷与制热功能的切换。
作为优选例，所述的多功能横流式冷却塔包括辐射致冷薄膜、相变蓄能模块、第一换热盘管、太阳能吸热膜、转轴组件、第二换热盘管、第三换热盘管、布水器、风机、填料、集水器、水箱和高透明盖板。
作为优选例，所述的冷水机组包括压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。
作为优选例，所述的空调房间包括楼板、高架地板、可调节地板散流器、风机盘管、吊顶。
作为优选例，所述一种新型空调***及成套装置的各个部件的连接方式如下：
冷水机组中的蒸发器输出端与管道a输入端相连，管道a的第一输出端与管道b的输入端相连，管道b的输出端与管道c的输入端相连，管道c的输出端与管道d的输入端相连，管道d的输出端与组合式空调箱中表冷器的输入端相连，第二水泵安装在管道c上，第一电动调节阀安装在管道d上；
组合式空调箱中表冷器的输出端与管道e的输入端相连，管道e的输出端与管道f的输入端相连，管道f的输出端与管道g的输入端相连，管道g的输出端与管道h的第一输入端相连，管道h的输出端与冷水机组中蒸发器的输入端端相连；
管道a的第二输出端与管道i的输入端相连，管道i的输出端与管道j的输入端相连，管道j的输出端与管道k的输入端相连，管道k的输出端与空调房间的毛细管的输入端相连，第三水泵安装在管道i上，第二电动调节阀安装在管道j上；
控股条房间的毛细管的输出端与管道l的输入端相连，管道l的输出端与管道m的输入端相连，管道m的输出端与管道n的输入端相连，管道n的输出端与管道h的第二输入端相连；
管道a的第三输出端与管道o的输入端相连，管道o的输出端与管道p的输入端相连，管道p的输出端与管道q的输入端相连，管道q的输出端与管道r的输入端相连，管道r的输出端与风机盘管中盘管的输入端相连，第四水泵安装在管道p中，第三电动调节阀安装在管道q中；
风机盘管中盘管的输出端与管道s的输入端相连，管道s的输出端与管道t的输入端相连，管道t的输出端与管道u的输入端相连，管道u的输出端与管道v的输入端相连，管道v的输出端与管道h的第三输入端相连；
组合式空调箱第一空气输出端通过第一管道接空调房间空气输入端，空调房间空气输出端通过第二管道接组合式空调箱第一空气输入端；
组合式空调箱第二空气输入端与大气相通；
多功能横流式冷却塔中第一换热盘管的输出端接管道a2的输入端，管道a2的输出端接管道b2的输入端，管道b2的输出端接管道c2的输入端，管道c2的输出端接第二换热盘管的输入端，第二换热盘管的输出端接管道c1的输入端，管道c1的输出端接管道b1的输入端，管道b1的输出端接管道a1的输入端，管道a1输出端接第一换热盘管的输入端，第一水泵安装在管道b2中；
多功能横流式冷却塔中集水器的输出端接管道d1的输入端，管道d1的输出端接管道e1的输入端，管道e1的输出端接管道f1的输入端，管道f1的输出端接第三换热盘管的输入端，第三换热盘管的输出端接管道g1的输入端，管道g1的输出端接冷水机组中冷凝器的输入端，冷凝器的输出端接管道h1的输入端，管道h1的输出端接多功能横流式冷却塔中布水器的输入端。
作为优选例，所述的横流式冷却塔的顶部为高透明的盖板，其上方与大气接触；高透明的盖板下方为相变蓄能模块，相变蓄能材料封装在相变蓄能模块内部，辐射致冷薄膜附在相变蓄能模块的上方，太阳能吸热膜附在相变蓄能模块的下方，且辐射致冷薄膜和太阳能吸热膜都可以随着转轴组件的旋转而转动，第一换热盘管安装在相变蓄能模块内部。
作为优选例，光谱选择性发射膜可以是纳米光激性选择发射材膜，也可以是光谱选择性超材料膜，光谱选择性发射膜在8-13μm波段的光谱发射率大于0.90，在0.25-3μm波段内反射率大于0.90；所述太阳能吸热膜在0.25-3μm波段内吸收率大于0.90。
作为优选例，所述的空调房间的底部高架地板和下楼板形成一个空间，空调房间空气输入端在其一侧，可调节地板散流器安装在高架地板上，吊顶与上楼板也形成一个空间，空调房间空气输出端在其上方，毛细管和风机盘管均在其内部。
作为优选例，可调节地板散流器为手动调节或自动调节中的一种。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
(1)该装置将辐射致冷技术、太阳能集热技术以及传统空调技术相结合，根据用户需求灵活切换制冷和制热功能，并充分结合传统空调技术，根据用户需求灵活切换各种空调的送风模式，既满足各个条件下送风，又能进一步降低建筑物的能耗；
(2)本发明的装置利用自然能源，可以实现供冷，供热，可大量节约能源，符合绿色建筑的节能理念。
附图说明
图1是本发明实施例的示意图；
图中有：多功能横流式冷却塔1，辐射致冷薄膜101，相变蓄能模块102，第一换热盘管103，太阳能吸热膜104，转轴组件105，第二换热盘管106，第三换热盘管107，布水器108，风机109，填料110，集水器111，水箱112，高透明盖板113，冷水机组2，压缩机201，冷凝器202，节流阀203，蒸发器204，组合式空调箱3，第一水泵401，第二水泵402，第三水泵403，第四水泵404，第一电动调节阀501，第二电动调节阀502，第三电动调节阀503，空调房间6，楼板601，高架地板602，可调节地板散流器603，风机盘管604，吊顶(605)，第一风管7，第二风管10，管道a，管道b，管道c，管道d，管道e，管道f，管道g，管道h，管道i，管道j，管道k，管道l，管道m，管道n，管道o，管道p，管道q，管道r，管道s，管道t，管道u，管道v，管道a1，管道b1，管道c1，管道a2，管道b2，管道c2，管道d1，管道e1，管道f1，管道g1，管道h1。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明实施例的一种新型空调***及成套装置，包括多功能横流式冷却塔1、冷水机组2、组合式空调箱3、第一水泵401、第二水泵402、第三水泵403、第四水泵404、第五水泵405、第一电动调节阀501、第二电动调节阀502、第三电动调节阀503以空调房间6。
上述实施例的多功能横流式冷却塔1包括辐射致冷薄膜101、相变蓄能模块102、第一换热盘管103、太阳能吸热膜104、转轴组件105、第二换热盘管106、第三换热盘管107、布水器108、风机109、填料110、集水器111、水箱112、高透明盖板113。
上述实施例的所述冷水机组2包括压缩机201、冷凝器202、节流阀203、蒸发器204。
上述实施例的空调房间6包括楼板601、高架地板602、可调节地板散流器603、风机盘管604、吊顶605。
上述实施例的横流式冷却塔1的顶部为高透明的盖板113，其上方与大气接触；高透明的盖板113下方为相变蓄能模块102，相变蓄能材料封装在相变蓄能模块102内部，辐射致冷薄膜101附在相变蓄能模块102的上方，太阳能吸热膜104附在相变蓄能模块102的下方，且辐射致冷薄膜101和太阳能吸热膜104都可以随着转轴组件105的旋转而转动，第一换热盘管103安装在相变蓄能模块102内部。
上述实施例的辐射致冷薄膜101在8-13μm波段内发射率大于0.90且在0.25-3μm波段内反射率大于0.90，辐射致冷薄膜101可为纳米光激性选择性膜，超材料的光谱选择性膜，或辐射致冷涂层的一种；所述太阳能吸热膜104在0.25-3μm波段内吸收率大于0.90。
上述实施例的空调房间6的底部高架地板602和下楼板601形成一个空间，空调房间6空气输入端8在其一侧，可调节地板散流器603安装在高架地板602上，吊顶605与上楼板601也形成一个空间，空调房间6空气输出端9在其上方，毛细管和风机盘管604均在其内部。
上述实施例的可调节地板散流器603为手动调节或自动调节中的一种。
上述实施例在于分为供冷模式和供热模式；使用T表示空调房间的温度，t1表示供冷温度，t2表示供热温度，各模式的运行条件、各部件开启方式以及冷水流动过程如下：
供冷模式：若T＞t1，则室内需要供冷，通过旋转多功能横流式冷却塔1内的转轴组件105，使辐射致冷薄膜101朝上，辐射致冷薄膜101通过与外太空之间的辐射换热获得冷量，所获冷量储存在相变蓄能模块102内，第一换热盘管103内的水与相变蓄能模块102换热，冷水在第一水泵401的作用下经过管道a2、管道b2、管道c2将冷量储存在水箱112中，冷水经过换热后温度升高，热水经过第二换热盘管106的输出端、管道c1、管道b1、管道a1流回第一换热盘管103；冷水机组2中冷凝器202内冷却水与制冷剂换热，热水从冷凝器202的输出端流出，经过管道h1流经布水器108，布水器108喷淋出来的水经过风机109的作用下与空气换热，温度降低，经填料110收集到集水器111，在第五水泵405的作用下，冷却水从集水器111的输出端流经管道d1、管道e1、管道f1到第三换热盘管107，第三换热盘管107内的冷却水与水箱112内的冷水进行换热，温度进一步降低，然后冷却水从第三换热盘管107的输出端流出，经过管道g1流回冷凝器202；在冷凝器202中，制冷剂与冷却水换热温度降低，经过节流阀203，在蒸发器204中，制冷剂与冷冻水换热，制冷剂温度升高，经过压缩机201温度降低，流向冷凝器202形成一个循环；冷冻水温度降低，
若用户采用地板送风，打开第二水泵402、第一电动调节阀501，关闭第三水泵403、第四水泵404、第二电动调节阀502、第三电动调节阀503，冷冻水经过管道a、管道b、管道c、管道d流进组合式空调箱3中表冷器的盘管中与空气进行换热，空气温度降低经过加热加湿通过风机送入空调房间6，冷冻水温度升高从表冷器盘管输出端流出，经过管道e、管道f、管道g、管道h流回蒸发器204；
若用户采用顶棚辐射，打开第三水泵403、第二电动调节阀502，关闭第二水泵402、第四水泵404、第一电动调节阀501、第三电动调节阀503，冷冻水经过管道a、管道i、管道j、管道k流进空调房间6的顶棚毛细管，在辐射的作用下使屋内温度降低，热水经过管道l、管道m、管道n、管道h流回蒸发器204；
若用户采用风机盘管+新风***，打开第四水泵404、第三电动调节阀503，关闭第二水泵402、第三水泵403、第一电动调节阀501、第二电动调节阀502，冷冻水经过管道a、管道o、管道p、管道q、管道r流进风机盘管604，在风机盘管604内进行换热，热水经过管道s、管道t、管道u、管道v、管道h流回蒸发器204。
供热模式：若T＜t2，则室内需要供暖，通过旋转多功能横流式冷却塔1中的转轴组件105，将太阳能吸热膜104朝上，通过太阳能集热技术获得热量，采用与供冷模式相同的运行流程进行制热，以达到供暖的目的。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型空调***成套装置，其特征在于，该装置包括多功能横流式冷却塔（1）、冷水机组（2）、组合式空调箱（3）、第一水泵（401）、第二水泵（402）、第三水泵（403）、第四水泵（404）、第五水泵（405）、第一电动调节阀（501）、第二电动调节阀（502）、第三电动调节阀（503）以空调房间（6）；
所述的多功能横流式冷却塔（1）包括辐射致冷薄膜（101）、相变蓄能模块（102）、第一换热盘管（103）、太阳能吸热膜（104）、转轴组件（105）、第二换热盘管（106）、第三换热盘管（107）、布水器（108）、风机（109）、填料（110）、集水器（111）、水箱（112）、高透明盖板（113）；
所述的冷水机组（2）包括压缩机（201）、冷凝器（202）、节流阀（203）、蒸发器（204）；
所述的空调房间（6）包括楼板（601）、高架地板（602）、可调节地板散流器（603）、风机盘管（604）、吊顶（605）；
所述的一种新型空调***成套装置，其特征在于，各个部件之间的连接方式如下：
冷水机组（2）中的蒸发器（204）输出端与管道a输入端相连，管道a的第一输出端与管道b的输入端相连，管道b的输出端与管道c的输入端相连，管道c的输出端与管道d的输入端相连，管道d的输出端与组合式空调箱（3）中表冷器的输入端（3a）相连，第二水泵（402）安装在管道c上，第一电动调节阀（501）安装在管道d上；
组合式空调箱（3）中表冷器的输出端（3b）与管道e的输入端相连，管道e的输出端与管道f的输入端相连，管道f的输出端与管道g的输入端相连，管道g的输出端与管道h的第一输入端相连，管道h的输出端与冷水机组（2）中蒸发器的输入端相连；
管道a的第二输出端与管道i的输入端相连，管道i的输出端与管道j的输入端相连，管道j的输出端与管道k的输入端相连，管道k的输出端与空调房间（6）的毛细管的输入端相连，第三水泵（403）安装在管道i上，第二电动调节阀（502）安装在管道j上；
空调房间（6）的毛细管的输出端与管道l的输入端相连，管道l的输出端与管道m的输入端相连，管道m的输出端与管道n的输入端相连，管道n的输出端与管道h的第二输入端相连；
管道a的第三输出端与管道o的输入端相连，管道o的输出端与管道p的输入端相连，管道p的输出端与管道q的输入端相连，管道q的输出端与管道r的输入端相连，管道r的输出端与风机盘管（604）中盘管的输入端相连，第四水泵（404）安装在管道p中，第三电动调节阀（503）安装在管道q中；
风机盘管（604）中盘管的输出端与管道s的输入端相连，管道s的输出端与管道t的输入端相连，管道t的输出端与管道u的输入端相连，管道u的输出端与管道v的输入端相连，管道v的输出端与管道h的第三输入端相连；
组合式空调箱（3）第一空气输出端（3e）通过第一管道（7）接空调房间（6）空气输入端（8），空调房间（6）空气输出端（9）通过第二管道（10）接组合式空调箱（3）第一空气输入端（3d）；
组合式空调箱（3）第二空气输入端（3c）与大气相通；
多功能横流式冷却塔（1）中第一换热盘管（103）的输出端接管道a2的输入端，管道a2的输出端接管道b2的输入端，管道b2的输出端接管道c2的输入端，管道c2的输出端接第二换热盘管（106）的输入端，第二换热盘管（106）的输出端接管道c1的输入端，管道c1的输出端接管道b1的输入端，管道b1的输出端接管道a1的输入端，管道a1输出端接第一换热盘管（103）的输入端，第一水泵（401）安装在管道b2中；
多功能横流式冷却塔（1）中集水器（111）的输出端接管道d1的输入端，管道d1的输出端接管道e1的输入端，管道e1的输出端接管道f1的输入端，管道f1的输出端接第三换热盘管（107）的输入端，第三换热盘管（107）的输出端接管道g1的输入端，管道g1的输出端接冷水机组（2）中冷凝器（202）的输入端，冷凝器（202）的输出端接管道h1的输入端，管道h1的输出端接多功能横流式冷却塔（1）中布水器（108）的输入端；
所述的一种新型空调***成套装置，其特征在于，所述的横流式冷却塔（1）的顶部为高透明的盖板（113），其上方与大气接触；高透明的盖板（113）下方为相变蓄能模块（102），相变蓄能材料封装在相变蓄能模块（102）内部，辐射致冷薄膜（101）附在相变蓄能模块（102）的上方，太阳能吸热膜（104）附在相变蓄能模块（102）的下方，且辐射致冷薄膜（101）和太阳能吸热膜（104）都可以随着转轴组件（105）的旋转而转动，第一换热盘管(103)安装在相变蓄能模块（102）内部。
2.根据权利要求1所述的一种新型空调***成套装置，其特征在于，所述辐射致冷薄膜（101）在8-13μm波段内发射率大于0.90且在0.25-3μm波段内反射率大于0.90；
所述辐射致冷薄膜（101）可为纳米光激性选择性膜，超材料的光谱选择性膜，或辐射致冷涂层的一种；
所述太阳能吸热膜（104）在0.25-3μm波段内吸收率大于0.90。
3.根据权利要求1所述的一种新型空调***成套装置，其特征在于，所述的空调房间（6）的底部高架地板（602）和下楼板（601）形成一个空间，空调房间（6）空气输入端（8）在其一侧，可调节地板散流器（603）安装在高架地板（602）上，吊顶（605）与上楼板（601）也形成一个空间，空调房间（6）空气输出端（9）在其上方，毛细管和风机盘管均在其内部。
4.根据权利要求1所述的一种新型空调***成套装置，其特征在于，可调节地板散流器（603）为手动调节或自动调节中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种新型空调***成套装置，其特征在于分为供冷模式和供热模式，具体工作情况如下：
使用T表示空调房间的温度，t1表示供冷温度，t2表示供热温度，各模式的运行条件、各部件开启方式以及冷水流动过程如下：
供冷模式：若T>t1，则室内需要供冷，通过旋转多功能横流式冷却塔（1）内的转轴组件（105），使辐射致冷薄膜（101）朝上，辐射致冷薄膜（101）通过与外太空之间的辐射换热获得冷量，所获冷量储存在相变蓄能模块（102）内，第一换热盘管（103）内的水与相变蓄能模块（102）换热，冷水在第一水泵（401）的作用下经过管道a2、管道b2、管道c2将冷量储存在水箱（112）中，冷水经过换热后温度升高，热水经过第二换热盘管（106）的输出端、管道c1、管道b1、管道a1流回第一换热盘管（103）；冷水机组（2）中冷凝器（202）内冷却水与制冷剂换热后温度升高，热水从冷凝器（202）的输出端流出，经过管道h1流经布水器（108），布水器（108）喷淋出来的水经过风机（109）的作用下与空气换热，温度降低，经填料收集到集水器（111），在第五水泵（405）的作用下，冷却水从集水器（111）的输出端流经管道d1、管道e1、管道f1到第三换热盘管（107），第三换热盘管（107）内的冷却水与水箱（112）内的冷水进行换热，温度进一步降低，然后冷却水从第三换热盘管（107）的输出端流出，经过管道g1流回冷凝器（202）；在冷凝器（202）中，制冷剂与冷却水换热温度降低，经过节流阀（203），在蒸发器（204）中，制冷剂与冷冻水换热，制冷剂温度升高，经过压缩机（201）温度降低，流向冷凝器（202）形成一个循环；冷冻水温度降低，
若用户采用地板送风，打开第二水泵（402）、第一电动调节阀（501），关闭第三水泵（403）、第四水泵（404）、第二电动调节阀（502）、第三电动调节阀（503），冷冻水经过管道a、管道b、管道c、管道d流进组合式空调箱（3）中表冷器的盘管中与空气进行换热，空气温度降低经过加热加湿通过风机送入空调房间（6），冷冻水温度升高从表冷器盘管输出端流出，经过管道e、管道f、管道g、管道h流回蒸发器（204）；
若用户采用顶棚辐射，打开第三水泵（403）、第二电动调节阀（502），关闭第二水泵（402）、第四水泵（404）、第一电动调节阀（501）、第三电动调节阀（503），冷冻水经过管道a、管道i、管道j、管道k流进空调房间（6）的顶棚毛细管，在辐射的作用下使屋内温度降低，热水经过管道l、管道m、管道n、管道h流回蒸发器（204）；
若用户采用风机盘管+新风***，打开第四水泵（404）、第三电动调节阀（503），关闭第二水泵（402）、第三水泵（403）、第一电动调节阀（501）、第二电动调节阀（502），冷冻水经过管道a、管道o、管道p、管道q、管道r流进风机盘管（604），在风机盘管（604）内进行换热，热水经过管道s、管道t、管道u、管道v、管道h流回蒸发器（204）；
供热模式：若T<t2，则室内需要供暖，通过旋转多功能横流式冷却塔（1）中的转轴组件（105），将太阳能吸热膜（104）朝上，通过太阳能集热技术获得热量，采用与供冷模式相同的运行流程进行制热，以达到供暖的目的。
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