CN101603714A - 利用毛细管辐射末端的高大空间节能空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高大空间建筑的空调系统，尤其涉及一种节能的空调系统。所述的空调系统由冷热源系统、毛细管辐射末端系统、采用溶液调湿机组处理新风的置换送风系统组成。所述的空调方法旨在解决高大空间空调能耗大的问题，同时提高大空间的空调舒适性。所述空调系统的冷热源可以采用地源热泵系统提供或者采用地源热泵机组与其他冷热源相结合的方式。所述空调系统的毛细管末端产品采用外径小于20mm，其间距小于或等于100mm的各种规格的毛细管末端。所述空调系统的溶液调湿机组可以选择热泵式溶液调湿机组或其他形式的溶液调湿机组。
Description
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于高大空间建筑的空调系统，尤其涉及一种利用毛细管辐射末端的节能空调系统。
背景技术
[0002]在高度大于或等于5m，宽度或长度为高度2倍以上的建筑内部空间，可采用分层空调系统。高大空间分层空调是指仅对高大空间的下部区域进行空调，保持一定的温湿度，而对上部区域不要求空调的空调方式。
[0003]目前常见的分层空调大多采用全空气系统，难以保证垂直温度梯度的稳定，从而影响人员区域的舒适性。而全室空调(整个空间均空调)采用全空气空调系统，空调负荷包含整个空调区与非空调区的负荷，能耗较大。另外，全空气系统室内的热湿负荷完全采用空气来承担，送风量较大，供水温度较低，制冷机组能耗较大。
[0004]为了解决这种高大空间的空调系统的舒适性以及能耗大的问题，在所述的高大空间内采用毛细管地板辐射供冷和置换送风的空调系统，在较大降低空调系统耗能的同时，也解决了采用传统全空气系统冷热不均衡的技术问题。毛细管辐射供冷的原理与以往大空间采用PB管(聚丁烯管)的供冷原理类似，但是PB管(聚丁烯管)径粗、间距大，而毛细管产品管径细(外径小于20mm)、间距小，因此增加了每平米的辐射供冷能力；同时，与采用PB管(聚丁烯管)相比，毛细管还可以提高供水温度，避免结露的风险，为直接利用天然冷源提供很大机会，供冷系统更节能。本发明提出的高大空间空调系统，除了采用的辐射供冷产品(毛细管)与传统的地面辐射产品(PB管，即聚丁烯管)不一样外，其置换送风系统的处理也与以往的设计不同，以往的高大空间的辐射空调应用案例中置换送风系统均采用冷冻除湿处理方式，本发明提出了在高大空间辐射空调系统中，新风处理采用溶液调湿机组的处理方式。
发明内容
[0005]本发明为一种对高大空间建筑采用辐射供冷和溶液调湿机组处理新风的系统进行空调的方法，旨在解决高大空间空调能耗大的问题，同时提高高大空间的空调舒适性。
[0006]这种用于高大空间建筑的空调系统组成为：冷热源系统、毛细管辐射末端系统、采用溶液调湿机组处理新风的置换送风系统。系统的冷热源可以采用地源热泵机组为系统提供冷热源，也可以是地源热泵系统与电制冷冷水机组、蒸汽溴化锂冷水机组、电锅炉/燃气锅炉、城市热网相结合的方式，或者是常规单制冷机组和供热换热设备的组合的方式。利用外径小于20mm，其间距小于或等于100mm的各种规格的毛细管末端进行辐射供冷供暖。这种空调方法采用溶液调湿机组来处理新风，其中的溶液调湿机组采用热泵式或蒸发冷却式、水冷式溶液调湿机组。
附图简介
[0007]图1是利用毛细管辐射末端的高大空间节能空调系统的系统组成。
[0008]图2是毛细管席示意图
[0009]图3是高大空间利用毛细管辐射末端的安装方式图，毛细管主管路安装在地面层内。
[0010]图4是高大空间利用毛细管辐射末端的另一种安装方式图，毛细管主管路安装在侧墙内。
[0011]图5是高大空间示意图。
[0012]附图标记：1-毛细管席；2-系统集水器；3-分水器；4-冷热源设备；5-空调循环水泵；6-源侧循环水泵；7-散热取热源；8-溶液除湿机组；9-置换送风系统送风管道；10-置换送风系统回风管道；11-地面装饰层；12-毛细管席安装层；13-地面或楼层面结构层；14-毛细管席供、回水管。
具体实施方式
[0013]利用毛细管辐射末端的高大空间节能空调系统的系统组成主要为三部分(如图1所示)：冷热源系统4，毛细管辐射末端1，采用溶液调湿机组8处理新风的置换送风系统9、10。其中：
[0014]冷热源系统：由冷热源设备4、空调循环水泵5、源侧循环水泵(或一次供热循环水泵)6、散热取热源(或供热源)7及其他的系统必要设备组成。冷热源设备可以是热泵机组，也可以是热泵机组和其他形式机组(电制冷冷水机组、蒸汽溴化锂冷水机组、电锅炉/燃气锅炉、城市热网)的组合方式，或者是常规单制冷机组和供热换热设备的组合。冷热源系统夏季给末端提供的冷水供水温度为16~18℃左右，冬季给末端提供的热水供水温度为30~35℃左右。
[0015]毛细管辐射末端系统：由毛细管席1、系统集水器2、系统分水器3及其他的系统必要设备组成。各个空调区域分别设置毛细管辐射末端，并将其置于地板内层中，冷热换热采用水作为循环介质，采用水泵作为动力装置进行循环，与冷热源系统进行热交换。毛细管辐射末端系统的毛细管席1也可以采用墙面安装的方式对地面安装的毛细管席进行补充换热。辐射末端承担室内显热负荷，地板供水温度需高于近地面空调区域空气的露点温度。供冷地板平面主要以辐射传热的形式直接吸收通过透明围护结构太阳辐射热、通过非透明围护结构热传导的热量以及由室内人员、设备灯光等的散热量。系统集水器2及系统分水器3可以根据工程的具体情况设置，也可以取消，利用主管路代替。
[0016]溶液调湿机组处理新风的置换送风系统：由溶液调湿机组8、置换送风系统送风管道9、置换送风系统回风管道10以及系统的其他必要设备组成。为了保证室内空调区域的卫生要求以及除湿的要求，需通入一定量的新风，新风经过降温除湿处理后，干燥的新风以置换送风的方式送入房间。该系统的新风处理方式采用热泵式溶液调湿机组处理新风的这种方式，系统的冷热源不需要提供处理新风的这部分负荷，这种热泵式溶液调湿新风机组COP值(包含溶液泵)在5.0以上。溶液调湿技术是采用具有调湿功能的盐溶液(溴化锂)为工作介质，利用溶液的吸湿与放湿特性对空气湿度进行控制，盐溶液与空气中的水蒸气分压力差是二者进行水分传递的驱动势。溶液调湿型机组除了采用热泵式溶液调湿机组外，还可以采用热泵式溶液空气处理机组、热泵式溶液深度除湿机组、蒸发冷却式溶液调湿机组、水冷式溶液调湿机组。与常规除湿方式相比，溶液调湿技术具有以下优势：
1)健康：取消潮湿表面，杜绝了滋生霉菌等不利于人体健康的隐患出现的可能性；解决了使用空气过滤器造成的可吸入颗粒物二次污染问题。通过溶液喷洒可除去空气中的尘埃、细菌、霉菌等有害物质，保证送风健康清洁，提高室内空气品质。
2)舒适：能够实现各种空气处理工况的顺利转换，不会出现传统空调在部分负荷下牺牲室内含湿量控制的情况。
3)高效：通过独特的全热回收方式，有效地降低新风处理能耗。
4)节能：采用溶液调湿技术可以使用16～20℃的高温冷源处理室内显热负荷，使系统能源效率大幅度提高，系统运行能耗降低30％左右。
5)降耗：无需再热即可达到需要的送风参数，不会出现冷却后再热造成的能源浪费。
[0017]采用这种空调系统形式和传统的全空气系统相比，毛细管地板辐射空调系统直接吸收了这部分热量，减少了其对人体因辐射传热造成的影响，提高了人员工作区的舒适性。置换送风系统定义为空气以低于0.25m/s风速，高于18℃且低于室内房间温度送入活动区下部，在室内热源的影响下，气流受热并上升，将污浊空气提升至顶部排掉。由于地板辐射的供冷和置换送风系统及热空气上升原理，大厅的垂直方向上形成了下冷上热稳定的温度梯度，保证了建筑下层人员活动区域的舒适性，且受上层非空调区域的影响减小，因此可使空调系统的冷负荷减少。人员活动区域内，由于没有温差、吹风的影响，人体感觉更舒适、自然。
[0018]从系统的耗能看，首先，由于空调空间较稳定的温度分层，冷负荷将比全室空调减少30％，因此将降低空调系统能耗。毛细管辐射末端的供水温度较高，因此冷源系统可采用高温冷水机组或者直接利用自然界的免费冷量。由于机组的蒸发温度较高，机组的制冷COP可提高25-40％，大大降低了机组的运行耗能。如果系统利用自然环境的免费冷源时，比如水库、湖泊、河流或地源热泵系统中土壤等的冷量，则系统的节能效果更加显著。新风采用溶液调湿新风机组承担室内新风负荷，比常规除湿方式节能40％。毛细管地板辐射供冷+置换送风+自然冷源系统在高大空间应用将比传统空调系统节能达50％以上。
[0019]该系统采用分层空调设计理念，在机场、体育馆、会展中心等高大建筑领域将具有节能、舒适、室内空气品质好等优势，具有较强的应用环境、社会效益及经济效益，其具有广阔的市场应用前景。
Claims (11)
1、一种用于高大空间建筑的空调系统，其特征在于：冷热源系统，毛细管辐射末端系统，采用溶液调湿机组处理新风的置换送风系统。
2、如权利要求1所述的空调系统，其特征在于所述溶液调湿机组处理新风的置换送风系统，溶液调湿机组采用热泵式。
3、如权利要求2所述的空调系统，其特征在于冷热源系统采用地源热泵为系统提供冷热源。
4、如权利要求1至3任意一项所述的空调系统，其特征在于所述溶液调湿机组处理新风的置换送风系统采用除热泵式溶液调湿机组以外其他形式的溶液调湿型空气处理机组，比如热泵式溶液空气处理机组、热泵式溶液深度除湿机组、蒸发冷却式溶液调湿机组、水冷式溶液调湿机组。
5、如权利要求1至2任意一项所述的空调系统，其特征在于所述冷热源系统采用地源热泵系统与其他形式能源系统相结合的方式。其他形式能源系统包括电制冷冷水机组、蒸汽溴化锂冷水机组、电锅炉/燃气锅炉、城市热网等。
6、如权利要求1至2任意一项所述的空调系统，其特征在于所述冷热源系统采用常规单制冷机组和供热/换热设备的组合方式。
7、如权利要求1所述的空调系统，其特征在于所述毛细管辐射末端的毛细管的外径小于20mm，间距小于或等于100mm。
8、一种对高大空间建筑进行空调的方法，其特征在于采用毛细管辐射末端系统辐射供冷供热，并且采用溶液调湿机组置换处理新风。
9、如权利要求8所述的对高大空间建筑进行空调的方法，其特征在于冷热源系统采用地源热泵为系统提供冷热源。
10、如权利要求8所述的对高大空间建筑进行空调的方法，其特征在于所述冷热源系统采用常规单制冷机组和供热/换热设备的组合方式。
11、如权利要求8所述的对高大空间建筑进行空调的方法，其特征在于毛细管辐射末端的毛细管的外径小于20mm，间距小于或等于100mm。
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Denomination of invention: Energy-saving air conditioning system utilizing radiating capillary tail ends for high and large space Effective date of registration: 20150805 Granted publication date: 20120530 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: Hundred Group Co., Ltd. Registration number: 2015990000645 |
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Denomination of invention: Energy-saving air conditioning system utilizing radiating capillary tail ends for high and large space Effective date of registration: 20170816 Granted publication date: 20120530 Pledgee: Haidian Beijing science and technology enterprise financing Company limited by guarantee Pledgor: Hundred Group Co., Ltd. Registration number: 2017990000761 |