CN103267329A

CN103267329A - 太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统

Info

Publication number: CN103267329A
Application number: CN2013102373789A
Authority: CN
Inventors: 吕静; 徐峰; 于国清; 马逸平
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: CN103267329B

Abstract

本发明涉及一种太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，蒸发冷却系统中的循环水箱通过循环水泵与淋水器连接，循环水箱进、出水口分别与第一集水器出水口和第一分水器进水口连接，第一集水器进水口分别与位于蒸发冷却系统中的空气冷却器出水口和第二集水器出水口连接，第一分水器出水口分别连接空气冷却器进水口和第二分水器进水口，第二分水器出水口和第二集水器进水口分别与房间内的毛细管辐射末端进、出水端连接；新风除湿机与房间相连通，毛细管重力循环柜设置在房间内，新风除湿机和毛细管重力循环柜分别与第二分水器连接。本发明结构简单，使用方便，节约能源，满足冬夏季的空调新风需求、全年的生活热水需求以及过渡季节的新风需求。

Description

太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统

技术领域

本发明涉及一种制冷、供热和热水系统，尤其是一种能满足制冷、供热、新风和生活热水需求的系统，满足冬夏季的空调新风需求、全年的生活热水需求以及过渡季节的新风需求的制冷、供热和热水系统。

背景技术

当今社会，能源浪费日益严重，并且随着人类生活水平的提高，人们对于舒适性的要求越来越高。

目前，常规空调夏季7-12℃和冬季45-40℃供回水所需的能耗高，并且体积大，使用寿命短。其采用冷水作为冷媒，换热效果差。机械制冷系统的造价高，耗电量高，用氟里昂对大气有污染。传统压缩式空调机组一般需要冷水机组、冷却塔、冷却水泵、末端装置等复杂的成套设备，运行、维护都麻烦，且需专业人员操作，耗资很大。

因此，需要一种高效、节能、舒适环保的空调系统。该系统以水作为冷媒载体，通过均匀紧密的毛细管席（一般管体4.3mm*0.8mm，间距20mm）辐射传热。由于该系统所需的夏季冷冻源只需17-19℃供回水温度，冬季只需32-30℃供回水温度，大大低于常规水空调夏季7-12℃和冬季45-40℃供回水所需的能耗，因而系统更节能。其可以敷设在屋面、墙体和地板上，占用空间小、使用寿命长。其采用高温冷水作为冷媒，换热效果好且对环境无污染。同时由于其利用低品位的能源，比较节能和环保。蒸发冷却系统通过利用湿能的手段，让水与空气进行换热，获得高温冷水，并提供给辐射空调。

发明内容

本发明是要提供一种太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，用于解决现有常规水空调夏季7-12℃和冬季45-40℃供回水所需的能耗高，体积大，使用寿命短，制冷系统的造价高等技术问题，满足冬夏季的空调新风需求、全年的生活热水需求以及过渡季节的新风需求。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，由蒸发冷却系统、毛细管重力循环柜、毛细管辐射末端、新风除湿机、太阳能热水器以及管路和阀件组成，其特点是：蒸发冷却系统中的循环水箱通过循环水泵与位于循环水箱上面的淋水器连接，循环水箱进、出水口分别与第一集水器出水口和第一分水器进水口连接，第一集水器进水口分别与位于蒸发冷却系统中的空气冷却器出水口和第二集水器出水口连接，第一分水器出水口分别连接空气冷却器进水口和第二分水器进水口，第二分水器出水口和第二集水器进水口分别与置于房间内的毛细管辐射末端进、出水端连接；新风除湿机与房间相连通，毛细管重力循环柜设置在房间内，新风除湿机和毛细管重力循环柜分别与第二分水器连接；太阳能热水器与板式换热器连接，板式换热器进水口通过第一三通阀与第一集水器和第二集水器之间的连接管路相连接、板式换热器出水口通过第二三通阀与第一分水器和第二分水器之间的连接管路相连接，且第二三通阀与第一分水器之间的连接管路中装有水泵。

太阳能热水器内装有辅助电加热器。新风除湿机包括新风预冷/热器，新风除湿器，风机，其中，风机安装在新风除湿机的出风口，新风预冷/热器安装在新风除湿机的进风口，新风预冷/热器与风机之间放置新风除湿器。

毛细管重力循环柜内设有毛细管网和冷凝水箱，毛细管重力循环柜上、下端分别设有室内新风进口和室内送风口，毛细管网两端分别设有毛细管回水口，毛细管供水口，冷凝水箱连接冷凝水排水管。毛细管辐射末端安装在房间的屋面顶部、墙面或者地面上。毛细管重力循环柜放置在房间围护结构里。

本发明与传统的压缩机型空调相比，具有以下有益效果：。

　　（1）初投资的成本低；约为传统机械制冷的1/2，机械制冷系统的造价为400元/m2左右，而蒸发型制冷系统为250元/m²左右，一般三年即可收回初投资。

　　（2）耗电量为传统空调的1/8，蒸发型空调（蒸发式冷气机）设备中所需的主要动力为风机和水泵动，无制冷压缩机，能效比COP值很高，通常机械制冷系统的耗电为50W/m²左右，而蒸发型空调系统为10 W/m²左右，节电80%左右。

　　（3）保护环境，零污染；由于蒸发型空调（蒸发式冷气机）设备以水为制冷剂（不用氟里昂），对大气无污染。

　　（4）维护简单、保养费用低；传统压缩式空调机组一般需要冷水机组、冷却塔、冷却水泵、末端装置等复杂的成套设备，运行、维护都麻烦，且需专业人员操作，耗资很大，而蒸发型空调系统运行管理方便，一般无须专业人员。

本发明结构简单，使用方便，节约能源，满足冬夏季的空调新风需求、全年的生活热水需求以及过渡季节的新风需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是毛细管重力循环柜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，由蒸发冷却系统A、房间C、毛细管重力循环柜B、毛细管辐射末端18、新风除湿机D、太阳能热水器20以及各管路和阀件组成。

蒸发冷却系统A中的循环水箱3通过循环水泵4与位于循环水箱3上面的淋水器5连接，循环水箱3进、出水口分别与第一集水器9出水口和第一分水器10进水口连接，第一集水器9进水口分别与位于蒸发冷却系统A中的空气冷却器2出水口和第二集水器12出水口连接，第一分水器10出水口分别连接空气冷却器2进水口和第二分水器13进水口，第二分水器13出水口和第二集水器12进水口分别与置于房间C内的毛细管辐射末端18进、出水端连接；新风除湿机D与房间C相连通，毛细管重力循环柜B设置在房间C内，新风除湿机D和毛细管重力循环柜B分别与第二分水器13连接；太阳能热水器20与板式换热器19连接，板式换热器19进水口通过第一三通阀16与第一集水器9和第二集水器12之间的连接管路相连接、板式换热器19出水口通过第二三通阀17与第一分水器10和第二分水器13之间的连接管路相连接，且第二三通阀17与第一分水器10之间的连接管路中装有水泵11。

蒸发冷却系统A是一种获得高温冷水的装置，其在夏季空调末端供高温冷水用,它包括空气冷却器2，喷淋器5，填料6，循环水箱4，循环水泵4。新风1通过空气冷却器2预冷后与喷淋水进行换热，换热后的水落入循环水箱4中，经循环水泵4送至喷淋器5继续冷却，最终获得高温冷水供空调末端使用。

太阳能热水器20内含辅助电加热器21，其可全年获得热水，冬季时一部分热水器里的热水通过板式换热器19用于辐射末端冬季供暖用，一部分则用于生活热水。当出现阴雨天气或者太阳能热水器产生的热水温度达不到要求时开启辅助电加热器21。

新风除湿机D包括新风预冷/热器22，新风除湿器23，风机24，其中，风机24安装在新风除湿机D的出风口，新风预冷/热器22安装在新风除湿机D的进风口，新风预冷/热器22与风机24之间放置新风除湿器23。

如图2所示，毛细管重力循环柜B内设有毛细管网B3和冷凝水箱B6，毛细管重力循环柜B上、下端分别设有室内新风进口B1和室内送风口B7，毛细管网B3两端分别设有毛细管回水口B2，毛细管供水口B4，冷凝水箱B6连接冷凝水排水管B5。

毛细管重力循环柜B主要用于夏季对室内循环风降温除湿、冬季对室内循环风加热。夏天其冷源来源于蒸发冷却系统。冬季其热源来源于太阳能热水系统。此重力柜可以与维护结构融合在一起，不占用过多的室内空间。

为了达到室内舒适的温度，毛细管辐射末端18采用毛细管辐射系统，铺设在屋面顶端、墙面或者地面与房间进行显热交换。夏天其冷源来源于蒸发冷却系统。冬季其热源来源于太阳能热水系统。

为了保证系统的正常运行，利用各管道、泵、集分水器和阀门等连接整个系统。

夏季：

一，为了降低室内温度，开启蒸发冷却系统A，先对室外空气通过空气冷却器2进行预冷，循环水经循环水泵4送至喷淋器与预冷后的空气进行热湿交换，温度降低后落入循环水箱3后再经泵循环喷淋后，等水温达到需求时，通过第一、分水器10送至空气冷却器2，通过第二分水器13经供水管14送至房间C内的毛细管末端18、新风除湿机D内的空气预冷/热器22以及毛细管重力循环柜B。空气冷却器2中的冷水与空气换热后经第一集水器9回到循环水箱3继续循环。送至房间C中毛细管末端18的冷水在房间内进行显热交换后通过回水管15和第二集水器12回到循环水箱3继续循环、送至新风除湿机D内的冷水对新风预冷后以及通入毛细管重力循环柜B中的冷水对室内循环风降温除湿后经过第二集水器12回到蒸发冷却器继续循环。这样经过蒸发冷却系统不断产生高温冷水通入毛细管辐射末端18满足制冷需求。

二，为了保证室内湿度要求，需要对室内空气进行除湿。具体实施方式是：（1）毛细管重力循环柜B安装在维护结构上或者单独放置。毛细管网B3里通入冷水，室内热风从上部风口进入，毛细管网B3与室内进新风（热风）逆向流动换热后流出毛细管回水（热水），热风换热后得到室内送风（冷风）并从下部风口通入房间并除去房间内的湿度。毛细管重力循环柜B中的冷凝水汇集在冷凝水箱B6中经过冷凝水排水管B5排出。由于热空气从上部风口进入后被冷却，温度降低，密度增加，由于重力的作用下沉，并能从下部的风口进入室内。此过程完全靠重力循环作用，无需动力。此过程不仅能承担室内湿负荷，也能辅助末端毛细管辐射空调承担一部分室内显热负荷。（2）通过新风除湿机D的除湿系统将室外新风降温除湿后通入室内满足室内的湿度和新风需求。

三，夏季的热水需求通过太阳能热水器实现，夏季时关闭板式换热器19上所有的阀门，只开启第一阀门25和第二阀门26，满足生活热水需求。当出现阴雨天气时开启辅助电加热21。

冬季：

关闭蒸发冷却系统A，开启太阳能热水器20以及新风除湿机D，并且关闭新风除湿机D内的新风除湿器23。打开第三至第六阀门27、28、29、30以及将第一、二三通阀16、17切换到板式换热器19侧。

太阳能热水器20产生的热水一部分通过打开第二阀门26以及管道送入室内使用，一部分通过板式换热器19与空调侧水换热后回到太阳能热水器20。

通过板式换热器19换热后的热水通过第二分水器13分别送至房间C内的毛细管末端18、新风除湿机D内的空气预冷/热器22以及毛细管重力循环柜B。

在新风除湿机D中与室外空气换热后的热水回到第二集水器12、在毛细管重力循环柜B与室内空气换热后的热水回到第二集水器12以及在毛细管末端18内的热水与房间空气换热后回到第二集水器12，并回到板式换热器19和太阳能热水器20里的热水继续换热循环。

在新风除湿机D中被预热后的空气直接通入房间满足新风需求。

当太阳能热水器20中的热水温度达不到或者处于阴雨天时打开辅助电加热器21。

Claims

1.一种太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，由蒸发冷却系统（A）、毛细管重力循环柜（B）、毛细管辐射末端（18）、新风除湿机（D）、太阳能热水器（20）以及管路和阀件组成，其特征在于：所述蒸发冷却系统（A）中的循环水箱（3）通过循环水泵（4）与位于循环水箱（3）上面的淋水器（5）连接，循环水箱（3）进、出水口分别与第一集水器（9）出水口和第一分水器（10）进水口连接，第一集水器（9）进水口分别与位于蒸发冷却系统（A）中的空气冷却器（2）出水口和第二集水器（12）出水口连接，第一分水器（10）出水口分别连接空气冷却器（2）进水口和第二分水器（13）进水口，第二分水器（13）出水口和第二集水器（12）进水口分别与置于房间（C）内的毛细管辐射末端（18）进、出水端连接；新风除湿机（D）与房间（C）相连通，毛细管重力循环柜（B）设置在房间（C）内，新风除湿机（D）和毛细管重力循环柜（B）分别与第二分水器（13）连接；太阳能热水器（20）与板式换热器（19）连接，板式换热器（19）进水口通过第一三通阀（16）与第一集水器（9）和第二集水器（12）之间的连接管路相连接、板式换热器（19）出水口通过第二三通阀（17）与第一分水器（10）和第二分水器（13）之间的连接管路相连接，且第二三通阀（17）与第一分水器（10）之间的连接管路中装有水泵（11）。

2.根据权利要求1所述的太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，其特征在于：所述太阳能热水器（20）内装有辅助电加热器（21）。

3.根据权利要求1所述的太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，其特征在于：所述新风除湿机（D）包括新风预冷/热器（22），新风除湿器（23），风机（24），其中，风机（24）安装在新风除湿机（D）的出风口，新风预冷/热器（22）安装在新风除湿机（D）的进风口，新风预冷/热器（22）与风机（24）之间放置新风除湿器（23）。

4.根据权利要求1所述的太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，其特征在于：所述毛细管重力循环柜（B）内设有毛细管网（B3）和冷凝水箱（B6），毛细管重力循环柜（B）上、下端分别设有室内新风进口（B1）和室内送风口（B7），毛细管网（B3）两端分别设有毛细管回水口（B2），毛细管供水口（B4），冷凝水箱（B6）连接冷凝水排水管（B5）。

5.根据权利要求1所述的太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，其特征在于：所述毛细管辐射末端（18）安装在房间（C）的屋面顶部、墙面或者地面上。

6.根据权利要求1或4所述的太阳能蒸发冷却及毛细辐射的制冷、供热和热水系统，其特征在于：所述毛细管重力循环柜（B）放置在房间（C）围护结构里。