CN103743011B - 露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，包括有复合式露点间接蒸发冷却空调机组、设置于屋顶的无动力通风器和太阳能发电系统，房屋采用双层通风幕墙，双层通风幕墙为有一定间隔的内墙和外墙结构，内墙上设置有送风口，外墙上分别设置有上百叶窗和下百叶窗，复合式露点间接蒸发冷却空调机组的一次排风口与送风口连接，复合式露点间接蒸发冷却空调机组的二次排风口与上百叶窗和下百叶窗连接。本发明露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统不仅能够实现季节运行控制，还能有效节省电能。
Description
技术领域
本发明属于空调制冷设备技术领域，涉及一种露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，具体涉及一种由露点间接蒸发冷却空调机组、双层通风幕墙、太阳能发电系统及无动力通风器联合运行的空调系统。
背景技术
夏季，通过阳光的照射，屋顶和墙面能够吸收太阳辐射能，通过围护结构的传热，向室内传递一定的热量。当室外温度较高，太阳能较为强烈时，通过维护结构向室内传递的热量就会增加，这就增加了夏季室内的热量，也就是增加了室内空调冷负荷，为了维持室内相对舒适的温湿度场，就需要空调机组承担更多的制冷量，这也势必增加了能耗。
双层通风幕墙分别设置有外墙和内墙，两者之间存在一定间距。夏季向双层通风幕墙中通入冷空气能够降低围护结构向室内传递的热量；冬季关闭双层通风幕墙，双层通风幕墙内的空气通过吸收太阳能可以减少维护结构向室外传递的热量。
传统的蒸发式冷风扇、蒸发式冷气机因具有设备简单、使用方便及价格低廉的特点受到人们的喜爱和欢迎，此外它还具有加湿的功效，所以在使用中需要结合相应的排风系统，而且降温幅度有限。为了进一步扩大降温幅度，控制送风的湿度，开发出了露点间接蒸发冷却空调机组，其可以降低空气温度到亚湿球温度，甚至逼近露点温度。露点间接蒸发冷却空调机组制取两种不同的气流：一次空气（产出空气）和二次空气（工作空气），一次空气作为送风被输送到室内，温度被降低的二次空气最后排到室外。露点间接蒸发冷却空调机组可以大量的向室内输送降温的新风，为了维持室内风量平衡，室内需要安装排风装置，无动力通风器在不需要耗能情况下，能够将室内热空气排到室外，确保室内合理的气流组织。
基于以上背景，将露点间接蒸发冷却空调机组、双层通风幕墙、太阳能发电、无动力通风器和岗位送风相结合构成的空调系统不仅能有效降低温度，还具有节能、环保的特点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，不仅能够实现季节运行控制，还能有效节省电能。
本发明所采用的技术方案是，露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，包括有复合式露点间接蒸发冷却空调机组、设置于屋顶的无动力通风器和太阳能发电系统，房屋采用双层通风幕墙，双层通风幕墙为有一定间隔的内墙和外墙结构，内墙上设置有送风口，外墙上分别设置有上百叶窗和下百叶窗，复合式露点间接蒸发冷却空调机组的一次排风口通过一次风管与送风口连接，复合式露点间接蒸发冷却空调机组的二次排风口通过二次风管分别与上百叶窗和下百叶窗连接。
本发明的特点还在于，
复合式露点间接蒸发冷却空调机组，包括有机组壳体，机组壳体一侧壁上设置有进风口，机组壳体内按空气进入方向依次设置有过滤器、压入式风机及复合式露点间接蒸发冷却空调器。
进风口内设置有进风阀。
压入式风机为变频风机。
复合式露点间接蒸发冷却空调器包括有露点间接换热器，露点间接换热器由左芯体和右芯体组成；
左芯体的上部依次设置有填料b及布水器b，左芯体的下部依次设置有风道及集水箱b，集水箱b内设置有补水阀b和循环水泵b，循环水泵b通过第一供水管与布水器b连接，第一供水管上设置有阀门b，补水阀b与连通机组外的第一补水管相连接；
右芯体的上部依次设置有填料a及布水器a，右芯体的下部依次设置有风道及集水箱a，集水箱a内设置有补水阀a和循环水泵a，循环水泵a通过第二供水管与布水器a连接，第二供水管上设置有阀门a，补水阀a与连通机组外的第二补水管相连接。
露点间接换热器的表面上按空气进入方向沿对角线自下而上设置有单排孔；循环水泵a和循环水泵b均采用采用变频水泵；布水器a上部对应的机组壳体顶壁上设置有二次排风口，二次排风口内设置有二次风阀；布水器b上部对应的机组壳体顶壁上设置有一次排风口，一次排风口内设置有一次风阀。
双层通风幕墙的内墙和外墙平行设置，内墙和外墙之间的间隔形成幕墙通道。
太阳能发电系统，包括有太阳能电池组，太阳能电池组通过导线依次与控制器、逆变器及蓄电池组连接，蓄电池组通过导线与单片机构成闭合回路。
太阳能电池组由若干块太阳能电池板依次连接构成；蓄电池组由多个蓄电池依次串联构成；逆变器为自激式振荡逆变器或他激式振荡逆变器。
无动力通风器，包括有通风格栅，通风格栅的上部设置有鼓形排风窗，鼓形排风窗由多个排风口依次排列组成。
本发明的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统具有如下特点：
（1）本发明的太阳能发电空调系统采用“水”作为制冷剂，通过蒸发冷却制取冷风；采用天然能源“太阳能”作为发电系统，具有节能、环保的特点。
（2）本发明的太阳能发电空调系统中的露点间接蒸发冷却空调机组采用了特殊的换热器结构以及内部构造，能够实现露点间接-直接两级蒸发冷却空气处理过程，将空气温度降低到亚湿球温度，甚至逼近露点温度，该露点间接蒸发冷却空调机组可以制取一次空气（产出空气）和二次空气（工作空气）两种气流，两种空气都得到了合理利用。
（3）本发明的太阳能发电空调系统中，露点间接蒸发冷却空调机组能够实现季节运行控制，两路水系统分别设置阀门，可以控制两个功能段的开启和关闭。
（4）本发明的太阳能发电空调系统中设置有双层通风幕墙，夏季开启双层通风幕墙外墙上设置的百叶窗，将露点间接蒸发冷却空调机组的二次气流（工作气流）通入幕墙内，用来减少太阳辐射能向室内的传递；冬季关闭双层通风幕墙外墙设置的百叶窗，由于太阳照射，在双层通风幕墙通道内形成热气流，减少房间冬季围护结构耗热量，具有能量合理利用、节能的特点。
（5）本发明的太阳能发电空调系统的太阳能发电系统，由太阳能电池组、逆变器、控制器、蓄电池组成，可将太阳能转换成电能，一部分用来供给露点间接蒸发冷却空调机组风机和水泵能耗，另一部分可储存在蓄电池内，保证天气不利情况下连续供电。
（6）本发明的太阳能发电空调系统采用工位送风，冷空气被送入室内，热空气通过屋顶设置的无动力通风器排出室内，能够在室内形成均匀的气流组织。
附图说明
图1是本发明太阳能发电空调系统的结构示意图；
图2是本发明太阳能发电空调系统中复合式露点间接蒸发冷却空调机组的结构示意图；
图3是本发明太阳能发电空调系统中复合式露点间接蒸发冷却空调机组和双层通风幕墙联合运行的结构示意图；
图4是本发明太阳能发电空调系统中太阳能发电系统的结构示意图；
图5是本发明太阳能发电空调系统中无动力通风器的结构示意图。
图中，A.复合式露点间接蒸发冷却空调机组，B.双层通风幕墙，C.太阳能发电系统，D.无动力通风器，E.送风口；
1.进风阀，2.过滤器，3.压入式风机，4.补水阀a，5.集水箱a，6.循环水泵a，7.补水阀b，8.集水箱b，9.循环水泵b，10.填料a，11.布水器a，12.二次风阀，13.布水器b，14.填料b，15.一次风阀，16.阀门b，17.露点间接换热器，18.阀门a，19.通风格栅，20.排风口，21.上百叶窗，22.下百叶窗，23.外墙，24.内墙，25.太阳能电池组，26.控制器，27.逆变器，28.蓄电池组，29.单片机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，包括有复合式露点间接蒸发冷却空调机组A、设置于屋顶的无动力通风器D和太阳能发电系统C，房屋采用双层通风幕墙B，双层通风幕墙B为有一定间隔的内墙24和外墙23结构，内墙24上设置有送风口E，外墙23上分别设置有上百叶窗21和下百叶窗22，复合式露点间接蒸发冷却空调机组A的一次排风口通过一次风管与送风口E连接，复合式露点间接蒸发冷却空调机组A的二次排风口通过二次风管分别与上百叶窗21和下百叶窗22连接。
复合式露点间接蒸发冷却空调机组A设置于室外靠近双层通风幕墙B处。
复合式露点间接蒸发冷却空调机组A，其结构如图2所示，包括有机组壳体，机组壳体一侧壁上设置有进风口，机组壳体内按空气进入方向依次设置有过滤器2、压入式风机3及复合式露点间接蒸发冷却空调器。
进风口内设置有进风阀1；压入式风机3可以采用变频风机，通过改变风机频率，来满足室内制冷量需求的变化，达到节能效果。
复合式露点间接蒸发冷却空调包括有露点间接换热器17，露点间接换热器17由左芯体和右芯体组成。
左芯体的上部依次设置有填料b14及布水器b13，左芯体的下部依次设置有风道及集水箱b8，集水箱b8内设置有补水阀b7和循环水泵b9，循环水泵b9通过第一供水管与布水器b13连接，第一供水管上设置有阀门b16，补水阀b7与连通机组外的第一补水管连接。
右芯体的上部依次设置有填料a10及布水器a11，右芯体的下部依次设置有风道及集水箱a5，集水箱a5内设置有补水阀a4和循环水泵a6，循环水泵a6通过第二供水管与布水器a11连接，第二供水管上设置有阀门a18，补水阀a4与连通机组外的第二补水管连接。
露点间接换热器17的表面上按空气进入方向沿对角线自下而上设置有单排孔。
循环水泵a6和循环水泵b9均采用采用变频水泵，通过改变水泵频率，调节水量，达到节能的目的。
布水器a11上部对应的机组壳体顶壁上设置有二次排风口；布水器b13上部对应的机组壳体顶壁上设置有一次排风口；二次排风口内设置有二次风阀12；一次排风口内设置有一次风阀15。
双层通风幕墙B，如图3所示，包括有平行设置的内墙24和外墙23，内墙24和外墙23之间设置有幕墙通道，内墙24上设置有多个送风口E，外墙23的上部设置有上百叶窗21、外墙23的下部设置有下百叶窗22。
太阳能发电系统C，如图4所示，包括有太阳能电池组25，太阳能电池组25通过导线依次与控制器26、逆变器27及蓄电池组28连接，蓄电池组28的通过导线与单片机29构成闭合回路。
太阳能电池组25由若干块太阳能电池板依次连接构成；蓄电池组28有多个蓄电池依次串联构成合而成；逆变器27为自激式振荡逆变器或他激式振荡逆变器。
无动力通风器D，如图5所示，包括有通风格栅19，通风格栅19的上部设置有鼓形排风窗；鼓形排风窗由多个排风口20依次排列组成。
本发明露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统中各部件的作用：
复合式露点间接蒸发冷却空调机组A的核心部件是露点间接换热器17，露点间接换热器17由左芯体和右芯体构成，其特殊芯体材料构成干通道和湿通道，芯体壁面上打孔，一部分空气通过孔口进入湿通道，变成二次空气；经过了复合式露点间接蒸发冷却空调机组A处理过程，机组能够制取一次空气（产出空气）和二次空气（工作空气），其中一次空气的温度可以降低到亚湿球温度。
双层通风幕墙B，包括设置的外墙23、内墙24，两者之间存在一定间距，形成幕墙通道；外墙23的上部和下部分别设置上百叶窗21和下百叶窗22；夏季，外墙23、内墙24之间通入复合式露点间距蒸发冷却空调机组的二次空气（工作空气）来降低室外热量向室内的传递，从而降低室内空调负荷；冬季，幕墙内的空气在太阳能辐射能作用下被加热，可以降低室内向室外的传热，从而降低室内热负荷。
太阳能发电系统C中，太阳能电池组25能够吸收太阳辐射能，将它转换成电能，通过导线、控制器26、逆变器27，将电能储存在蓄电池组28内，给复合式露点间接蒸发冷却空调机组的压入式风机3、循环水泵a6及循环水泵b9提供所需能耗；控制器26主要功能使太阳能发电系统始终处于发电系统的功率最高点附近，以获得最大功率；逆变器27主要功能是将蓄电池的直流电转换成交流电，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变；蓄电池组28是将太阳能转换成直流电能储存的组件。
无动力通风器D，包括有通风格栅19和排风口20，开启通风格栅19，室内热空气在冷空气和自身的作用下向上运动，通过通风格栅19，进入无动力通风器D，再通过排风口20排至室外。无动力通风器D可以取代传统的排气扇等，可以在不提供电能的情况下，将进入通风器的空气排到室外。
送风口E，设置于室内，可以实现岗位送风，能够有效的吸收室内余热，在室内形成良好的气流组织。
本发明露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统的工作过程如下：
室外新风经过进风口和进风阀1进入机组壳体内后，经过滤器2过滤后，进入露点间接换热器17右边的干通道，在压入式风机3的作用下，一部分空气通过孔口进入到另一侧的湿通道，空气与喷淋在右芯体和填料a10表面的水分进行热湿交换，温度降低的二次空气，通过二次风阀12和二次风管，经过双层通风幕墙B外墙23上设置的下百叶窗22进入幕墙通道内，在通道内形成一层冷空气层，最后空气经过上百叶窗21排出室外；另一部分空气在露点间接换热器17右边的干通道得到了湿通道传递的能量，空气温度不断降低，然后进入露点间接换热器17的左边部分，最后空气依次经过孔口，进入到湿通道，与喷淋在左芯体和填料b13表面形成的水分进行湿热交换，一次空气被等焓降温，通过一次风阀15和一次风管，输送到室内的送风口E，在送风口E处均匀送到室内，实现岗位送风，冷空气吸收室内余热，成为热空气向室内上方运动，通过无动力通风器D的通风格栅19，进入无动力通风器D，最后经过排风口20排出室外。
间接蒸发冷却段的循环水通过布水器a11和循环水泵a6，在集水箱a5中实现循环，补水阀a4控制水位；直接蒸发冷却段的循环水通过布水器b13和循环水泵b9，在集水箱b8中实现循环，补水阀b7控制水位。
运行模式：
（1）过渡季节，
开启复合式露点间接蒸发冷却空调机组A，关闭阀门a18和阀门b16，一次空气（产出空气）经过送风口E被送到室内，置换室内空气，通过无动力通风器D上的通风格栅19和排风口20排到室外；复合式露点间接蒸发冷却空调机组A制取的二次空气（工作空气）通过下百叶窗22进入双层通风幕墙B内的幕墙通道，再通过上百叶窗21排到室外。
太阳能发电系统C中的太阳能电池组25能够吸收太阳辐射能，将它转换成电能，通过导线、控制器26、逆变器27，将电能储存在蓄电池组28内。蓄电池组28中的电能通过导线与复合式露点间接蒸发冷却空调机组相A连接，用来满足机组开启所需的电能。
（2）供冷季节：
开启复合式露点间接蒸发冷却空调机组A，开启阀门a18和阀门b16，一次空气（产出空气）经过送风口E被送到室内，置换室内空气，通过无动力通风器D上的通风格栅19和排风口20排到室外；复合式露点间接蒸发冷却空调机组A制取的二次空气（工作空气）通过下百叶窗22进入双层通风幕墙B内的幕墙通道，再通过上百叶窗21排到室外。
太阳能发电系统C中的太阳能电池组25能够吸收太阳辐射能，将它转换成电能，通过导线、控制器26、逆变器27，将电能储存在蓄电池组28内，蓄电池组28中的电能通过导线与复合式露点间接蒸发冷却空调机组相A连接，用来满足机组开启所需的电能。
（3）供热季节：
关闭复合式露点间接蒸发冷却空调机组A，关闭双层通风幕墙B外墙上的上百叶窗21和下百叶窗22，双层通风幕墙B吸收太阳辐射能，幕墙通道内的空气温度上升，降低室内热量向外的传递。
太阳能发电系统C中的太阳能电池组25能够吸收太阳辐射能，将它转换成电能，通过导线、控制器26、逆变器27，将电能储存在蓄电池组28内。
本发明的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统主要设置复合式露点间接蒸发冷却空调机组A、双层通风幕墙B、太阳能发电系统C、无动力通风器D和送风口E。其中，复合式露点间接蒸发冷却空调机组A内设置有一台压入式风机3，只需设置一台风机，无需设置挡水板，使得空气处理机组内部呈现负压，空气被室内外大气压差压入，通过调节进风阀和排风阀，来改变一、二次空气风量之比，从而满足所需的降温幅度；对于露点间接换热器17被分为干通道和湿通道，经过过滤的室外空气进入其左半部分，一部分作为工作空气（二次空气）进入湿通道，与喷淋水热湿交换，被等焓降温后排出室外；另一部分作为产出空气（一次空气）沿着干通道，被等湿降温后进入右半部分，露点间接换热器17末端密封，进入右半部分的空气沿着节流孔进入湿通道，与喷淋水热湿交换后，通过第一风管和送风口E送入室内；左、右两侧水系统独立设置，降温效果良好，也可控制间接-直接两级蒸发冷却段的开启、关闭和开启程度，实现季节供冷转换的运行模式；双层通风幕墙B可以减少室外和室内两者间的热量传递；太阳能发电系统C能够吸收太阳辐射能，并转换成电能，为复合式露点间接蒸发冷却空调机组A提供动力；无动力通风器D安装在屋顶，室内热空气在冷空气的作用下，向上运动，通过无动力通风器排到室外；室内设置送风口E可实现岗位送风。
Claims (5)
1.露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，其特征在于，包括有复合式露点间接蒸发冷却空调机组(A)、设置于屋顶的无动力通风器(D)和太阳能发电系统(C)，房屋采用双层通风幕墙(B)，双层通风幕墙(B)为有一定间隔的内墙(24)和外墙(23)结构，内墙(24)上设置有送风口(E)，能够有效的吸收室内余热，在室内形成良好的气流组织；外墙(23)上分别设置有上百叶窗(21)和下百叶窗(22)，所述复合式露点间接蒸发冷却空调机组(A)的一次排风口通过一次风管与送风口(E)连接，所述复合式露点间接蒸发冷却空调机组(A)的二次排风口通过二次风管分别与上百叶窗(21)和下百叶窗(22)连接；
所述复合式露点间接蒸发冷却空调机组(A)，包括有机组壳体，所述机组壳体一侧壁上设置有进风口，所述机组壳体内按空气进入方向依次设置有过滤器(2)、压入式风机(3)及复合式露点间接蒸发冷却空调器；所述压入式风机(3)为变频风机，通过改变风机频率，来满足室内制冷量需求的变化，达到节能效果；
所述双层通风幕墙(B)的内墙(24)和外墙(23)平行设置，内墙(24)和外墙(23)之间的间隔形成幕墙通道；
所述太阳能发电系统(C)，包括有太阳能电池组(25)，所述太阳能电池组(25)通过导线依次与控制器(26)、逆变器(27)及蓄电池组(28)连接，所述蓄电池组(28)通过导线与单片机(29)构成闭合回路；
所述无动力通风器(D)，包括有通风格栅(19)，所述通风格栅(19)的上部设置有鼓形排风窗，所述鼓形排风窗由多个排风口(20)依次排列组成。
2.按照权利要求1所述的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，其特征在于，所述进风口内设置有进风阀(1)。
3.按照权利要求1所述的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，其特征在于，所述复合式露点间接蒸发冷却空调器包括有露点间接换热器(17)，所述露点间接换热器(17)由左芯体和右芯体组成；
所述左芯体的上部依次设置有填料b(14)及布水器b(13)，所述左芯体的下部依次设置有风道及集水箱b(8)，所述集水箱b(8)内设置有补水阀b(7)和循环水泵b(9)，所述循环水泵b(9)通过第一供水管与所述布水器b(13)连接，所述第一供水管上设置有阀门b(16)，所述补水阀b(7)与连通机组外的第一补水管相连接；
所述右芯体的上部依次设置有填料a(10)及布水器a(11)，所述右芯体的下部依次设置有风道及集水箱a(5)，所述集水箱a(5)内设置有补水阀a(4)和循环水泵a(6)，所述循环水泵a(6)通过第二供水管与布水器a(11)连接，所述第二供水管上设置有阀门a(18)，所述补水阀a(4)与连通机组外的第二补水管相连接。
4.按照权利要求3所述的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，其特征在于，所述露点间接换热器(17)的表面上按空气进入方向沿对角线自下而上设置有单排孔；
所述循环水泵a(6)和循环水泵b(9)均采用采用变频水泵；
所述布水器a(11)上部对应的机组壳体顶壁上设置有二次排风口，二次排风口内设置有二次风阀(12)；所述布水器b(13)上部对应的机组壳体顶壁上设置有一次排风口，所述一次排风口内设置有一次风阀(15)。
5.按照权利要求1所述的露点间接蒸发冷却与通风幕墙结合的太阳能发电空调系统，其特征在于，所述太阳能电池组(25)由若干块太阳能电池板依次连接构成；
所述蓄电池组(28)由多个蓄电池依次串联构成；
所述逆变器(27)为自激式振荡逆变器或他激式振荡逆变器。
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