CN103759363B - 与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统，包括露点间接蒸发冷却室外机，其送风口连接有送风管，送风管穿过内嵌管墙体伸入室内，室内送风管的下部有干式风机盘管，还包括室内墙壁上设置的燃气壁挂炉、室内底板下部设置的地板辐射换热管、室顶外侧设置的太阳能集热器。本发明蒸发冷却空调系统制取的冷风能满足室内新风需求，制取的冷水部分通入内嵌管墙体中降低室外太阳辐射的热量，另一部分通入干式风机盘管消除室内余热；太阳能集热器制取低温热水部分用于降低室内向室外传热，另一部通过辐射采暖加热室内空气温度，燃气壁挂炉能辅助太阳能制取满足要求的低温热水。
Description
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，涉及一种与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统，具体涉及一种由露点间接蒸发冷却室外机、内嵌管墙体、太阳能集热器、地板辐射换热管、干式风机盘管和燃气壁挂炉组成的蒸发冷却空调系统。
背景技术
建筑业是社会三大能源消耗行业之一，目前，我国建筑能耗约占社会能耗的1/3左右，其中能耗最大的是空调和采暖设备。其实建筑围护结构具有很大的节能潜力，我国也颁布了相应的建筑节能规范和建筑节能标准体系，制定了一系列的建筑节能制度。空调和采暖设备所需要消耗的能源，主要体现在冬季和夏季，人们需要一个舒适的室内环境，就需要辅助空调和采暖设备，向室内输送一定量的冷量和热量。在夏季，进入室内的热负荷越多，需要提供的冷量越大；在冬季，室内向外散发的热量越多，需要提供的热量越大。通过降低室内和室外环境的传热，就能够在一定范围内大大降低室内所需要的冷量和热量，从而降低能耗。
传统的空调使用氟利昂等作为制冷剂，不仅对环境有危害，而且需要消耗大量的电能。此外，传统的空调一般循环使用室内回风，导致室内空气品质下降，长期呆在这种环境中，容易引起“空调综合症”。 蒸发冷却空调技术是利用水作为制冷剂，通过水蒸发冷却降低空气和水的温度，具有节能、环保、健康及空气品质良好的特点。
在冬季采暖时，大多使用煤炭制取热水，来满足人们的供暖需求。然而，我国煤炭资源短缺，煤炭品质优劣各异，燃烧不充分会带来极大的能源消耗；针对我国太阳辐射能较为丰富及天然气价格便宜的特点，采用太阳能制取热水技术已经较为成熟，冬季可以充分利用太阳能制取的低温热水，利用低品位能源供暖，降低能源消耗；而天然气制取的热水，可以补充太阳能不充足的情况下连续供给热水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统，不仅可以实现同时制取冷风和冷水；还能利用太阳能集热器和燃气壁挂炉连续供给满足要求的低温热水。
本发明所采用的技术方案是，与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统，包括有露点间接蒸发冷却室外机，露点间接蒸发冷却室外机的送风口连接有送风管，送风管穿过内嵌管墙体伸入室内，伸入室内的送风管下部设置有干式风机盘管，还包括室内墙壁上设置的燃气壁挂炉、室内底板下部设置的地板辐射换热管、室顶外侧设置的太阳能集热器以及之间连接的管道网。
本发明的特点还在于，
内嵌管墙体内平行设置有管道G7与管道G8，管道G7与管道G8的一端连通；室内送风管的管口处设置有送风口。
露点间接蒸发冷却室外机、太阳能集热器、内嵌管墙体、干式风 机盘管、地板辐射换热管及燃气壁挂炉之间连接的管道网结构为：
露点间接蒸发冷却室外机内蒸发冷却盘管的进水口通过管道G1与内嵌管墙体内的管道G7连接，蒸发冷却盘管的出水口过管道G2与内嵌管墙体内的管道G8连接；
管道G1通过转换阀门P1分别连接有管道G5、管道G4，管道G2通过转换阀门P2分别连接有管道G6、管道G3，管道G5与管道G6都与干式风机盘管连接；
管道G4依次通过管道G12、管道G14与太阳能集热器的进水口连接，管道G3依次通过管道G11、管道G13与太阳能集热器的出水口连接；
地板辐射换热管的进水口通过管道G9与管道G11连接，地板辐射换热管的出水口通过管道G10与管道G12连接；燃气壁挂炉的进水口通过管道G16与管道G12连接，燃气壁挂炉的出水口通过管道G15与管道G11连接。
管道G15与管道G11连接处设置有阀门P3；管道G16与管道G12连接处设置有阀门P4；管道G3和管道G4均设置于室外地面下。
露点间接蒸发冷却室外机，包括有机组壳体，机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口、送风窗，送风窗内设置有送风机；机组壳体内按一次空气流动方向依次设置有露点间接蒸发冷却器、填料-蒸发冷却盘管复合的蒸发冷却器。
露点间接蒸发冷却器，包括有露点间接换热器，露点间接换热器的上部依次设置有布水网格a、布水器a、挡水板a及排风机a，露点 间接换热器的下部依次设置有第一风道及集水箱a；集水箱a内分别设置有循环水泵a、水处理器a及补水阀a，循环水泵a和水处理器a通过供水管与布水器a连接；露点间接换热器与进风口之间设置有过滤器，排风机a对应的机组壳体顶壁上设置有排风口a。
露点间接换热器由若干水平设置的换热管组成，若干换热管的长向沿一次空气进入方向，每根换热管的管壁上均设置有小孔，自下而上的换热管管壁上的小孔依次减少；排风机b为变频风机；补水阀a为浮球阀或者电磁阀。
填料-蒸发冷却盘管复合的蒸发冷却器，包括有填料，填料的上部依次设置有布水网格b、布水器b、挡水板b及排风机b，填料的下部依次设置有蒸发冷却盘管、第二风道及集水箱b；第二风道与送风机之间设置有挡水板c；集水箱b内分别设置有循环水泵b、水处理器b及补水阀b，循环水泵b和水处理器b通过水管与布水器b连接；排风机b对应的机组壳体顶壁上设置有排风口b。
填料为植物纤维填料、金属填料、多孔陶瓷填料或高分子填料。
排风机b为变频风机；补水阀b为浮球阀或者电磁阀。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的蒸发冷却空调系统，利用“水”作为制冷剂，通过蒸发冷却达到降温目的，利用“太阳能”作为热源，制取热水，具有环保及节能的特点。
（2）本发明的蒸发冷却空调系统中，露点间接蒸发冷却室外机能够同时制取冷风和冷水，能够带动多台室内机末端工作；露点间接 蒸发冷却器利用一部分的一次空气通过孔口进入湿通道，与喷淋水热湿交换，从而降低一次空气的温度，使产出的冷风趋近于入口空气的露点温度，达到亚湿球温度；蒸发冷却盘管形成闭式水系统，产出的冷水不与空气直接接触，水质良好，能够满足高温冷水的需求。
（3）本发明的蒸发冷却空调系统采用新型管式围护结构，能够充分利用低品位能源；在夏季，露点间接蒸发冷却室外机制取的高温冷水中的一部分通入管式维护结构内，增强夏季围护结构的保温作用，降低室外热量向室内的传递；在冬季，太阳能集热器制取的低温热水中的一部分通入管式围护结构内，增加冬季维护结构的保温作用，降低室内热量向室外传递；还可以通过阀门实现季节运行模式转换，实现被动式降温和采暖，具有节能及环保的特点。
（4）本发明的蒸发冷却空调系统中采用空气-水系统，露点间接蒸发冷却室外机制取的冷风，通过送风管和送风口直接送入室内，制取的冷水一部分通入室内末端装置，吸收室内余热，维持夏季室内舒适的环境。
（5）本发明的蒸发冷却空调系统中，采暖系统采用地板辐射采暖，太阳能集热器制取的热水一部分通入室内辐射的地板辐射换热管中，向室内传递热量，满足人体“脚暖头凉”的感觉。
（6）本发明的蒸发冷却空调系统中设置燃气壁挂炉，在太阳能不充足的不利环境下，保证连续供给满足要求的低温热水，具有安全及可靠的特点。
附图说明
图1是本发明蒸发冷却空调系统的结构示意图；
图2是本发明蒸发冷却空调系统中露点间接蒸发冷却室外机的结构示意图；
图3是本发明蒸发冷却空调系统中与内嵌管墙体联合运行的被动式降温及采暖的水路系统结构示意图；
图4是本发明蒸发冷却空调系统供冷时水路系统的结构示意图；
图5是本发明蒸发冷却空调系统供暖时水路系统的结构示意图。
图中，A.露点间接蒸发冷却室外机，B.太阳能集热器，C.内嵌管墙体，D.送风口，E.干式风机盘管，F.地板辐射换热管，G.燃气壁挂炉，1.进风口，2.过滤器，3.露点间接换热器，4.布水网格a，5.布水器a，6.挡水板a，7.排风机a，8.排风机b，9.挡水板b，10.布水器b，11.布水网格b，12.填料，13.蒸发冷却盘管，14.送风机，15.挡水板c，16.循环水泵a，17.水处理器a，18.集水箱a，19.补水阀a，20.补水阀b，21.集水箱b，22.水处理器b，23.循环水泵b，24.送风管，25.排风口a，26.排风口b。
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。
本发明与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统，其结构如图1，包括有露点间接蒸发冷却室外机A，露点间接蒸发冷却室外机A的送风口连接有送风管24，送风管24穿过内嵌管墙体C伸入室内，伸入室内的送风管24下部设置有干式风机盘管E，还包括室内墙壁上设置的燃气壁挂炉G、室内底板下部设置的地板辐射换热管F、 室顶外侧设置的太阳能集热器B以及之间连接的管道网。
如图1及图3所示，室内送风管24的管口处设置送风口D。内嵌管墙体C内平行设置有管道G7与管道G8，管道G7与管道G8的一端连通。
露点间接蒸发冷却室外机A、太阳能集热器B、内嵌管墙体C、干式风机盘管E、地板辐射换热管F及燃气壁挂炉G之间连接的管道网结构为：
如图1及图3所示，露点间接蒸发冷却室外机A内蒸发冷却盘管13的进水口通过管道G1与内嵌管墙体C内的管道G7连接，蒸发冷却盘管13的出水口过管道G2与内嵌管墙体C内的管道G8连接；管道G1通过转换阀门P1分别连接有管道G5、管道G4，管道G2通过转换阀门P2分别连接有管道G6、管道G3，管道G5与管道G6都与干式风机盘管E连接。管道G4依次通过管道G12、管道G14与太阳能集热器B的进水口连接，管道G3依次通过管道G11、管道G13与太阳能集热器B的出水口连接，地板辐射换热管F的进水口通过管道G9与管道G11连接，地板辐射换热管F的出水口通过管道G10与管道G12连接，燃气壁挂炉G的进水口通过管道G16与管道G12连接，燃气壁挂炉G的出水口通过管道G15与管道G11连接，管道G15与管道G11连接处设置有阀门P3，管道G16与管道G12连接处设置有阀门P4。
管道G3和管道G4均设置于室外地面下。
露点间接蒸发冷却室外机A，其结构如图2，包括有机组壳体，机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口1、送风窗，送风窗内设 置有送风机14，送风机14与第二风道之间设置有挡水板c15；机组壳体内按一次空气流动方向依次设置有露点间接蒸发冷却器、填料-蒸发冷却盘管复合的蒸发冷却器。
露点间接蒸发冷却器，其结构如图2，包括有露点间接换热器3，露点间接换热器3的上部依次设置有布水网格a4、布水器a5、挡水板a6及排风机a7，露点间接换热器3的下部依次设置有第一风道及集水箱a18，集水箱a18内分别设置有循环水泵a16、水处理器a17及补水阀a19，循环水泵a16和水处理器a17通过供水管与布水器a5连接，露点间接换热器3与进风口1之间设置有过滤器2，排风机a7对应的机组壳体顶壁上设置有排风口a25。
露点间接换热器3由若干水平设置的换热管组成，若干换热管的长向沿一次空气进入方向，每根换热管的管壁上均设置有小孔，自下而上的换热管管壁上的小孔依次减少。
填料-蒸发冷却盘管复合的蒸发冷却器，其结构如图2，包括有填料12，填料12的上部依次设置有布水网格b11、布水器b10、挡水板b9及排风机b8，填料12的下部依次设置有冷却盘管13、风道及集水箱b21，集水箱b21内分别设置有循环水泵b23、水处理器b22及补水阀b20，循环水泵b23和水处理器b22通过另一供水管与布水器b10连接，排风机b8对应的机组壳体顶壁上设置有排风口b26。
填料12为植物纤维填料、金属填料、多孔陶瓷填料或高分子填料。
排风机a7、排风机b8、送风机14均为变频风机，通过控制，可 实现节能。
补水阀a19和补水阀b20均为浮球阀或者电磁阀。
露点间接蒸发冷却器3分为两个通道：湿通道和干通道；露点间接蒸发冷却器3按一次进风的水平方向，水平布置，由左下方向左上方依次打孔，一部分的一次进风可以通过孔口进入到湿通道，与喷淋水进行热湿交换，来预冷另一部分的一次进风；被预冷的空气垂直向上，与蒸发冷却盘管13外表面的水膜进行热湿交换，空气带走喷淋水的热量，喷淋水在冷却蒸发冷却盘管13管内的循环水，被冷却的循环水通过管道进去室内末端干式风机盘管E。蒸发冷却盘管13上设置一定厚度的填料12，来增加水和空气湿热交换的能力。
本发明的蒸发冷却空调系统中，设置露点间接蒸发冷却室外机A、太阳能集热器B、内嵌管墙体C、送风口D、干式风机盘管E和燃气壁挂炉G，形成一种被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统，其中各部件的作用如下：
露点间接蒸发冷却室外机A将制取的冷风送入室内，满足新风要求；制取的冷水，一部分通入内嵌管墙体C中，降低夏季太阳辐射的热量，另一部分通入室内设置的干式风机盘管E，消除室内余热。
太阳能集热器B能够吸收太阳辐射能，将它转换成热水；制取的低温热水，满足被动式采暖和室内地板辐射供暖的热水需求；其中一部分低温热水通入内嵌管墙体C，降低室内向室外的传热即减少室内热负荷；另一部分低温热水通入室内地板辐射换热管F，通过辐射加热室内空气温度。
建筑物维护结构中使用内嵌管墙体C，其中墙体中的内嵌管内可以通入高温冷水和低温热水，有效的利用低品位能源，实现被动式降温、采暖，来降低室外和室内环境的传热，降低室内所需要的冷负荷和热负荷。
室内末端采用的是干式风机盘管E，通入蒸发冷却制取的高温冷水，不需要设置冷凝水管路，防止室内细菌的滋生和传播。
燃气壁挂炉G，能够利用天然气燃烧的热量，制取热水。当极端天气，在太阳能集热器制取的热水不能满足要求的时候，可以辅助太阳能集热器B，保证在供暖季里连续供给满足要求的低温热水，具有增加系统运行稳定性的作用。
本发明与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统的工作过程如下：
在夏季供冷季节，如图1所示：
室外新风经过进风口1和过滤器2进入露点间接换热器3，一次空气进入干通道，经过露点间接换热器3的孔口，一部分进入到露点间接换热器3的湿通道成为二次空气。从露点间接换热器3水平方向看，进入露点间接换热器3干通道的一次空气最多，被等湿冷却，进入到填料-冷却盘管复合的蒸发冷却器；经过孔口的空气成为二次空气与经过布水器a5喷淋和布水网格a4的二次布水后的循环水在露点间接换热器3表面形成的水膜进行热湿交换，温度降低，将冷量通过露点间接换热器3的器壁传递给干通道的一次空气，经过挡水板a6和排风机a7由排风口a25排出室外，喷淋水最后落入下方设置的集 水箱a18内，经过水处理器a17和循环水泵a16，与布水器a5相连接，形成环路，集水箱a18可通过补水阀a19进行补水。
进入露点间接蒸发冷却室外机A内蒸发冷却器侧温度降低的空气，一部分通过挡水板c15和送风机14送到送风管24，经过送风管24上的送风口D送到房间内，满足新风需求；室内回水经过布水器b10和布水网格b11喷淋在填料12上，再落到蒸发冷却盘管13的表面，形成均匀水膜，另一部分空气与蒸发冷却盘管13上水膜进行热湿交换，带走喷淋水热量，喷淋水将这部分冷量传递给蒸发冷却盘管13管内的循环水，升温的空气继续向上，与填料12表面的水膜热湿交换，预冷室内回水，经过挡水板b9和排风机b8由排风口b26排出室外，喷淋水最后落入下方集水箱b21内，经过水处理器b22和循环水泵b23，与布水器b10相连接，形成环路，集水箱b21可以通过补水阀b20进行补水。
如图4所示，制取的一部分冷水经管道G2、管道G6通入室内设置的干式风机盘管E，吸收室内回风热量，再通过管道G5、管道G1回到蒸发冷却盘管13；如图1所示，另一部分冷水通过管道G2、管道G8通入室内设置的干式风机盘管E，吸收室内回风热量，通过管道G7、管道G1回到蒸发冷却盘管13。
在冬季供暖季节，如图1及图5所示：
当太阳能集热器B制取的低温热水满足要求时，太阳能集热器B制取的低温热水，一部分通过管道G13、管道G11、管道G9送到室内的地板辐射换热管F，然后通过管道G10、管道G12、管道G14回到太 阳能集热器B；另一部分低温热水，经过管道G13、管道G11、管道G3、管道G8通入内嵌管墙体C，通过管道G7、管道G4、管道G12、管道G14回到太阳能集热器B。
当太阳能集热器B制取的低温热水不能满足要求时，开启室内设置的燃气壁挂炉G，太阳能集热器B制取的热水经过管道G13，燃气壁挂炉G制取的热水经过管道G15，在管道G11中混合，通过管道G9送到室内的地板辐射换热管F，然后通过管道G10、管道G12、管道G14、管道G16回到太阳能集热器B和燃气壁挂炉G；另一部分低温热水，经过管道G8通入内嵌管墙体C，通过管道G7、管道G4、管道G12、管道G14、管道G16回到太阳能集热器B和燃气壁挂炉G。
通过转换阀门P1和转换阀门P2可以实现供冷和供暖的转换；通过阀门P3和P4来控制燃气壁挂炉G对太阳能集热器B制取低温热水的辅助。
本发明的与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统中，使用内嵌管墙体C，可以利用低品位能源，实现被动式降温和采暖，来降低室内冷热负荷；露点间接蒸发冷却室外机A能够同时产出冷风和冷水，带动多台室内末端工作。冷风通过送风管24和送风口送到室内，满足室内新风需求。一部分冷水通入内嵌管墙体C中，降低室外热量向室内的传递，另一部分通入室内的末端干式风机盘管F，吸收室内余热；太阳能集热器A，能够吸收太阳辐射能，制取低温热水，一部分通入内嵌管墙体C中，降低室内环境与室外环境的传热，降低室内热负荷;另一部分热水，通过室内地板辐射换热管F中，通 过辐射加热室内空气温度，满足采暖需求，同时具有“脚暖头凉”的舒适感觉。燃气壁挂炉G可以充分利用天然气燃烧的热量，制取热水，来辅助供暖季太阳能集热器A工作制取热水。
Claims (6)
1.与被动式降温、采暖相结合的蒸发冷却空调系统，其特征在于，包括有露点间接蒸发冷却室外机(A)，所述露点间接蒸发冷却室外机(A)的送风口连接有送风管(24)，所述送风管(24)穿过内嵌管墙体(C)伸入室内，伸入室内的送风管(24)下部设置有干式风机盘管(E)，还包括室内墙壁上设置的燃气壁挂炉(G)、室内底板下部设置的地板辐射换热管(F)、室顶外侧设置的太阳能集热器(B)以及之间连接的管道网；
所述内嵌管墙体(C)内平行设置有管道G7与管道G8，所述管道G7与管道G8的一端连通；所述室内送风管(24)的管口处设置有送风口(D)；
所述露点间接蒸发冷却室外机(A)、太阳能集热器(B)、内嵌管墙体(C)、干式风机盘管(E)、地板辐射换热管(F)及燃气壁挂炉(G)之间连接的管道网结构为：
所述露点间接蒸发冷却室外机(A)内蒸发冷却盘管(13)的进水口通过管道G1与所述内嵌管墙体(C)内的管道G7连接，所述蒸发冷却盘管(13)的出水口过管道G2与内嵌管墙体(C)内的管道G8连接；
所述管道G1通过转换阀门P1分别连接有管道G5、管道G4，所述管道G2通过转换阀门P2分别连接有管道G6、管道G3，所述管道G5与管道G6都与干式风机盘管(E)连接；
所述管道G4依次通过管道G12、管道G14与太阳能集热器(B)的进水口连接，所述管道G3依次通过管道G11、管道G13与太阳能集热器(B)的出水口连接；
所述地板辐射换热管(F)的进水口通过管道G9与管道G11连接，所述地板辐射换热管(F)的出水口通过管道G10与管道G12连接；
所述燃气壁挂炉(G)的进水口通过管道G16与管道G12连接，所述燃气壁挂炉(G)的出水口通过管道G15与管道G11连接；
所述管道G15与管道G11连接处设置有阀门P3；所述管道G16与管道G12连接处设置有阀门P4；所述管道G3和管道G4均设置于室外地面下；
所述露点间接蒸发冷却室外机(A)，包括有机组壳体，所述机组壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口(1)、送风窗，所述送风窗内设置有送风机(14)；所述机组壳体内按一次空气流动方向依次设置有露点间接蒸发冷却器、填料-蒸发冷却盘管复合的蒸发冷却器。
2.按照权利要求1所述的蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述露点间接蒸发冷却器，包括有露点间接换热器(3)，所述露点间接换热器(3)的上部依次设置有布水网格a(4)、布水器a(5)、挡水板a(6)及排风机a(7)，所述露点间接换热器(3)的下部依次设置有第一风道及集水箱a(18)；
所述集水箱a(18)内分别设置有循环水泵a(16)、水处理器a(17)及补水阀a(19)，所述循环水泵a(16)和水处理器a(17)通过供水管与布水器a(5)连接；
所述露点间接换热器(3)与进风口(1)之间设置有过滤器(2)，所述排风机a(7)对应的机组壳体顶壁上设置有排风口a(25)。
3.按照权利要求2所述的蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述露点间接换热器(3)由若干水平设置的换热管组成，所述若干换热管的长向沿一次空气进入方向，每根换热管的管壁上均设置有小孔，自下而上的换热管管壁上的小孔依次减少；
所述排风机a(7)为变频风机；
所述补水阀a(19)为浮球阀或者电磁阀。
4.按照权利要求1所述的蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述填料-蒸发冷却盘管复合的蒸发冷却器，包括有填料(12)，所述填料(12)的上部依次设置有布水网格b(11)、布水器b(10)、挡水板b(9)及排风机b(8)，所述填料(12)的下部依次设置有蒸发冷却盘管(13)、第二风道及集水箱b(21)；
所述第二风道与送风机(14)之间设置有挡水板c(15)；
所述集水箱b(21)内分别设置有循环水泵b(23)、水处理器b(22)及补水阀b(20)，所述循环水泵b(23)和水处理器b(22)通过水管与布水器b(10)连接；
所述排风机b(8)对应的机组壳体顶壁上设置有排风口b(26)。
5.按照权利要求4所述的蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述填料(12)为植物纤维填料、金属填料、多孔陶瓷填料或高分子填料。
6.按照权利要求4所述的蒸发冷却空调系统，其特征在于，所述排风机b(8)为变频风机；所述补水阀b(20)为浮球阀或者电磁阀。
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