CN105020821A - 反射式辐射供冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反射式辐射供冷系统，包括供冷装置，向供冷装置提供冷冻水的冷水供应装置，以及驱动所述供冷装置生升降的升降装置，所述的供冷装置包括支架，覆盖在支架上的反射罩和竖直安装在支架内的辐射板；所述辐射板内部设有接入所述冷水供应装置的冷冻水管；所述辐射板下部设有冷凝水槽，以收集并排出冷凝水。本发明解决了传统顶板式辐射供冷空调的辐射板结露下滴问题，而且拥有全局冷却和局部冷却两种工作模式，是一种节能舒适的新型空调系统。

Description

反射式辐射供冷系统

技术领域

本发明属于空调设计技术领域，尤其是涉及一种反射式辐射供冷系统。

背景技术

现有的空调末端一般通过对流提供冷量，蒸发器将冷量传递给空气，并通过空气的对流传递到整个房间。这种供冷方式具有冷量耗散大、风机耗电量大、垂直方向温度梯度大、冷风降低了舒适度等缺点。

辐射供冷空调依靠辐射板与人体和围护结构辐射换热提供冷量，不仅舒适度高而且可比传统空调节能20％～40％。公开号为CN 101663541 B的中国专利文献提供了一种辐射空调系统，其将辐射板设置于被空调室的顶棚，利用辐射板的热辐射，进行制冷供暖，所述辐射板具备构成载热体流动的载热体流通路径的载热体流通管和从在该载热体流通管内流动的载热体受热而辐射该热量的板主体。

但是限制辐射供冷空调推广的问题是，一旦辐射顶板的温度低于空气露点，辐射顶板就会结露并下滴，影响用户使用。如果控制辐射顶板温度高于空气露点，则不仅辐射板难以提供足够的冷量而且无法实现室内湿度控制。如果配合以独立的除湿系统，则设备投资成本会大幅增加，使辐射供冷装置失去竞争力。因此，一旦有一种新型的技术能够在不影响辐射换热效果的基础上实现辐射板冷凝水的收集与排除问题，辐射供冷空调市场就有望实现爆发式增长。

发明内容

本发明提供了一种反射式辐射供冷系统，该系统通过辐射的方式提供冷量，并可以实现全局冷却和局部冷却两种工作模式，可以作为独立的房间空气调节装置也可以作为普通空调的补充。

一种反射式辐射供冷系统，包括供冷装置，向供冷装置提供冷冻水的冷水供应装置，以及驱动所述供冷装置升降的升降装置；所述的供冷装置包括支架，覆盖在支架上的反射罩和安装在支架内的辐射板；所述辐射板内部设有接入所述冷水供应装置的冷冻水管。

作为优选，所述升降装置包括推杆电机、第一定滑轮和第二定滑轮，推杆电机固定在墙上，推杆的端部通过第一定滑轮和第二定滑轮与供冷装置连接。可以通过推杆电机推杆的伸缩控制供冷装置的升降，供冷装置位置较高时，可以提供较大的供冷面积，但是单位面积上提供的冷量减少。在全局冷却模式下，供冷装置升高至天花板附近；在局部冷却模式下，供冷装置降低至用户上方0.5～1米处。

作为优选，所述的供冷装置包括反射罩、框架、强制对流风机、导风板、辐射板、冷凝水槽和冷冻水管，所述反射罩、强制对流风机、导风板和辐射板均固定在框架上，冷冻水管以蛇形安装在辐射板内部，即冷冻水管弯曲盘旋在两辐射板之间，辐射板的每个侧面均设有与冷冻水管相嵌合的安装槽，冷凝水槽固定在辐射板下边缘。

作为优选，所述辐射板的两侧设有强制对流风机。所述强制对流风机对称安装在辐射板两侧，如果辐射板的长度小于1米，只需在辐射板端面安装两台强制对流风机；如果辐射板长度大于或等于一米，除在辐射板端面安装两台强制对流风机外，可在辐射板中间位置再安装两台强制对流风机。强制对流风机的轴线与辐射板成15°角，以使空气冲击到辐射板上，增强换热效果。强制对流风机在局部冷却模式下关闭，在全局冷却模式下开启，使空气高速流过辐射板表面进行换热，并从导风板流出。

作为优选，所述辐射板的表面具有强化换热结构，并涂有0.1毫米厚的导热漆，辐射板两侧各排列有若干针肋，且相邻两排针肋错位布置。

所述辐射板的材料可以为铜或铝，强化换热结构可以采用三维微肋结构，该结构有三重作用：使冷凝水成股流下，而非在辐射板表面形成水膜；增大对流换热面积；增强空气流过辐射板表面时的扰动，以增大对流换热系数。并在表面涂有0.1毫米厚的导热漆，以增大辐射板对红外线的吸收比。辐射板两侧各排列有若干针肋，且相邻两排针肋错位布置，以强化在强制对流状态下的换热。

作为优选，所述反射罩内侧为反射面，反射罩的横截面形状为抛物线，抛物线的焦点和辐射板侧面的几何中心大致重合。

反射面材料可以采用磨光的铜，其对红外线的反射比可达0.97。反射罩的横截面形状为抛物线，与反射罩连接的框架的形状与反射罩一致，抛物线的焦点和辐射板侧面的几何中心大致重合。房间维护结构和人体发出的红外线在经反射罩反射后大部分会汇聚在辐射板上，并被辐射板吸收转化为热量，然后被冷冻水带走。

作为优选，所述导风板由若干角度可调的叶片组成，叶片的长度根据框架的形状而变化，嵌合在框架内部，可以通过调节导风板叶片的角度来调节全局冷却模式下的风向。

作为优选，所述冷凝水槽的一端连接有冷凝水排出管，冷凝水排出管以一定的斜率连接至距离冷凝水槽最近的墙壁，并穿过墙壁将冷凝水排到室外。冷凝水槽沿长度方向有2°的倾角，且与冷凝水排出管连接的一端较低，以加快冷凝水槽中的冷凝水的流动。

作为优选，所述供水管和回水管从天花板接入房间，并以螺旋状缠绕在卷筒上，以实现一定的伸缩度。当供冷装置下降时，卷筒与辐射板之间的水管长度增大，卷筒上缠绕的水管的升角增大。

本发明和现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明解决了辐射板上的冷凝水收集与排除的问题，从而使辐射板表面的温度可以低于空气露点而且可以实现湿度的控制。

2、不同于传统空调依靠对流提供冷量，本发明主要依靠辐射提供冷量，减少了风机能耗，并减小了竖直方向的温度梯度，提高了舒适度。

3、本发明拥有全局冷却和局部冷却两种工作模式，可以满足用户处于静止位置和在室内移动的不同需求。

4、本发明在局部冷却模式下，其供冷区域只为用户所处的区域，避免了冷量扩散到整个房间，减少了能耗。

综上所述，本发明解决了辐射供冷空调辐射板冷凝水的收集与排除的问题并实现了局部冷却和全局冷却两种工作模式。本发明在局部冷却模式下，依靠自然对流和辐射提供冷量，在全局冷却模式下，依靠强制对流和辐射提供冷量。由于本发明在局部冷却模式下的节能效果明显，因此应用在病房、卧室、办公室等场合可以取得良好的节能效果。

附图说明

图1为本发明的供冷系统部分的结构原理简图。

图2为供冷系统与升降系统的连接原理简图。

图3为供冷系统与冷水供应系统的连接原理简图。

图4为辐射板的结构原理简图。

上述附图中：

1、反射罩；2、框架；3、强制对流风机；4、导风板；5、辐射板；6、冷凝水槽；7、冷冻水管；8、供冷系统；9、第二定滑轮；10、第一定滑轮；11、推杆电机；12、回水管；13、供水管；14、回水管卷筒；15、供水管卷筒；16、冷源；17、针肋。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

一种反射式辐射供冷系统，包括供冷装置、升降装置和冷水供应装置。如图1所示，供冷装置包括反射罩1、框架2、强制对流风机3、导风板4、辐射板5、冷凝水槽6和冷冻水管7。如图2所示，升降装置包括推杆电机11、第一定滑轮10和第二定滑轮9。如图3所示，冷水供应装置包括冷源16、回水管12、供水管13、回水管卷筒14和供水管卷筒15。

上述部件的连接关系如下：

反射罩1、辐射板5、强制对流风机3和导风板4均连接在框架上，冷凝水槽6固定在辐射板5的底部，冷冻水管以蛇形固定在辐射板内部；供冷装置8通过钢索经第二定滑轮10和第一定滑轮9与推杆电机11的推杆连接，钢索与供冷装置8的连接点在框架2上；冷源16通过供水管13和回水管12经供水管卷筒15和回水管卷筒14与冷冻水管7相连。

反射罩1的横截面形状为一段抛物线，若以抛物线的顶点为原点建立坐标系，其方程为x2＝-1.2y(-0.5＜y＜0)，单位为米。反射罩的焦点位于(0,-0.3)点。反射罩1的材料为0.1毫米厚的塑料板，其内侧贴有铜箔，其对于红外线的反射比可达0.97。

图4所示为辐射板5的结构。辐射板5上端距离反射罩1顶点0.1米。辐射板5的高度为0.4米，长2米，厚3厘米，其内部冷冻水管7的直径为1.4厘米。辐射板5的材料为铝，其表面利用冲压制成三维微肋结构，辐射板5的两侧各排列有39排针肋17，奇数排每排10根针肋，偶数排每排9根根针。针肋17直径0.5厘米，高2厘米。

强制对流风扇3为直径30厘米的220伏交流风机，其轴线与辐射板5成15°角。在辐射板5一端两侧布置有两台强制对流风扇3，在辐射板5中间两侧布置有另外两台强制对流风扇3。

冷源16为功率一匹的冷水机组，供水温度为7℃，回水温度为12℃。

推杆电机11依靠螺栓固定在墙上，可以提供1米的行程。

局部冷却模式下，供冷装置8的高度下降到距离用户0.5～1米处，具体高度视用户需要决定，供冷装置高度越低冷量越集中。在该模式下，主要依靠辐射和自然对流提供冷量，提供的冷量约为320瓦，依靠自然对流提供的冷量约为130供冷量约450瓦，冷冻水的流速约为0.25米每秒。

全局冷却模式下，供冷装置8升高到天花板附近，强制对流风机3开启，迫使空气以5米每秒的速度流过辐射板5表面，与辐射板5及针肋17进行换热，并最终从导风板4流出，可以通过调节导风板4的叶片角度调节风向。在该模式下，主要依靠辐射和强制对流提供冷量，供冷量约2000瓦，冷冻水的流速约1米每秒。

需要说明的是，如果在冷冻水管中通热水，则本发明也可用于供热。为了使热量有效地供应到用户所在区域，应尽量降低供冷装置的高度。在强制对流风机关闭时，辐射板发出的红外线经反射罩反射照射在人体和围护结构上，而辐射板通过自然对流提供的热量则会聚集到房间顶部。在强制对流风机开启时，辐射板通过辐射和强制对流提供的热量都可以有效到达用户所在区域。

Claims (9)

1.一种反射式辐射供冷系统，包括供冷装置，向供冷装置提供冷冻水的冷水供应装置，以及驱动所述供冷装置升降的升降装置；其特征在于，所述的供冷装置包括支架，覆盖在支架上的反射罩和安装在支架内的辐射板；所述辐射板内部设有接入所述冷水供应装置的冷冻水管。

2.如权利要求1所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，所述的升降装置包括推杆电机，连接在推杆电机的推杆与支架之间的牵引绳，以及用于牵引绳导向的定滑轮。

3.如权利要求1所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，所述辐射板的两侧设有强制对流风机。

4.如权利要求3所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，位于强制对流风机的出风向的支架内装有导风板，所述导风板由若干角度可调的叶片组成。

5.如权利要求1或4所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，所述辐射板的表面具有强化换热结构，并涂有0.1毫米厚的导热漆，辐射板两侧各排列有若干针肋，且相邻两排针肋错位布置。

6.如权利要求1所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，所述反射罩内侧为反射面，反射罩的横截面形状为抛物线，抛物线的焦点和辐射板侧面的几何中心大致重合。

7.如权利要求1所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，所述的冷冻水管弯曲盘旋在两辐射板之间，辐射板的两个侧面内侧均设有与冷冻水管相嵌合的安装槽。

8.如权利要求7所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，所述辐射板的下边缘设有冷凝水槽。

9.如权利要求1所述的反射式辐射供冷系统，其特征在于，所述的冷水供应装置包括冷源，连接冷源和冷冻水管的供水管和回水管，以及用于供水管和回水管缠绕的卷筒。