CN105737303B - 自动控温选择性储冷的自循环冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，包括循环换热模块、水冷蒸发单元和地下冷却单元，循环换热模块包括第一换热器、第二换热器和室内换热器，所述第一换热器、第二换热器和室内换热器依次串接形成循环换热回路，所述第一换热器置于水冷蒸发单元内，所述第二换热器置于所述地下冷却单元内。本发明的有益效果是：利用带平板太阳能集热器遮阳并充分通风的蓄水屋顶蒸发冷却带走室内热量并以自然循环为动力使传递热量使室内接近外界空气湿球温度；合理利用屋顶池水冷源与土壤冷源的选择性储冷供冷方法与装置，充分发挥两部分冷源的潜力；对屋顶水池使用自动控温装置，保障屋顶水池冷却系统的可靠性与应付恶劣工况的能力；基于温差的温度控制方法与装置保证耗能最小化。

Description

自动控温选择性储冷的自循环冷却系统
【技术领域】
本发明涉及冷却系统领域，尤其是一种使能耗最小化，可保证室内空气冷却的平稳高效节能的自动控温选择性储冷的自循环冷却系统。
【背景技术】
目前的自被动式蒸发冷却系统在系统应用上比较单一孤立，如应用屋顶蓄水池的应用通常只用到水池的隔热降温，未做遮阳以充分应用其所能接近的湿球温度。又如在地下储冷供冷方面通常只使用其储冷或土壤供冷一方面，通常未选择性利用以提高效率。存在冷却模块过于单一，无应付特殊工况的考虑
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有冷却系统存在的不足，提出一种使能耗最小化，可保证室内空气冷却的平稳高效节能的自动控温选择性储冷的自循环冷却系统。
为了实现上述目的，本发明是这样实现的：自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，包括循环换热模块、水冷蒸发单元和地下冷却单元，循环换热模块包括第一换热器、第二换热器和室内换热器，所述第一换热器、第二换热器和室内换热器依次串接形成循环换热回路，所述第一换热器置于水冷蒸发单元内，所述第二换热器置于所述地下冷却单元内。
在所述循环换热回路上设置水泵和阀门，用于控制流量。
所述水冷蒸发单元上方安装可以调节方向的平板太阳能集热器，用于遮阳或者提供阳光照射，调节所述水冷蒸发单元内温度。
在所述水冷蒸发单元与平板太阳能集热器之间设置冷却风扇。
在所述水冷蒸发单元和地下冷却单元以及室内设置温度传感器，用于监控温度。
所述温度传感器、水泵和阀门分别与控制单元连接，温度传感器将采集的温度数据传输到控制单元，控制单元控制水泵及阀门的开启。
若干平板太阳能集热器的进水口与进水管连接，平板太阳能集热器的出水口与出水管连接，所述进水管和所述出水管与储水箱连接，在所述平板太阳能集热器与储水箱之间的进水管上设置阀门，所述储水箱通过水管与第一换热器和第二换热器之间的管道连接相通，所述进水口与所述第一换热器和室内换热器之间的管道连接相通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用带平板太阳能集热器遮阳并充分通风的蓄水屋顶蒸发冷却带走室内热量并以自然循环为动力使传递热量使室内接近外界空气湿球温度；合理利用屋顶池水冷源与土壤冷源的选择性储冷供冷方法与装置，充分发挥两部分冷源的潜力；对屋顶水池使用自动控温装置，保障屋顶水池冷却系统的可靠性与应付恶劣工况的能力；基于温差的温度控制方法与装置保证耗能最小化。
【附图说明】
图1为本发明自动控温选择性储冷的自循环冷却系统的结构示意图；
图2为本发明自动控温选择性储冷的自循环冷却系统中的控制模块结构示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述说明。
自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，如图1和图2所示，包括循环换热模块、水冷蒸发单元3和地下冷却单元10。所述循环换热模块包括第一换热器7、第二换热器9和室内换热器8，所述第一换热器7、第二换热器9和室内换热器8依次串接形成循环换热回路，所述第一换热器7置于水冷蒸发单元3内，所述第二换热器9置于所述地下冷却单元10内。在所述循环换热回路上设置水泵11和最少一个阀门13，用于控制流量。所述水冷蒸发单元3可以是设置在屋顶的水池，在所述水池内设置第一温度传感器5，所述地下冷却单元10可以是埋设在地下的地底水箱，在地底水箱上设置第二温度传感器6。所述地下冷却单元10也可以是地下水池。所述室内换热器8设置在室内，并且在室内设置第三传感器4。所述水冷蒸发单元3上方安装可以调节方向的平板太阳能集热器1，用于遮阳或者提供阳光照射，调节所述水冷蒸发单元内温度。在所述水冷蒸发单元3与平板太阳能集热器1之间设置冷却风扇2。在所述温度传感器(4,5，6)、水泵11和阀门12分别与控制单元13(控制器)连接，各温度传感器将采集的温度数据传输到控制单元13，控制单元13控制水泵11及阀门12的开启。
通过屋顶平板太阳能集热器1遮阳且通风的水池3的蒸发冷却，使池水接近空气湿球温度。较低温密度大的池水沉在底部与池底换热器7换热。在下部封闭的循环回路的两条竖直方向通路中，带室内换热器8的一侧吸收室内热量温度较高，水密度较小，从而回路中形成自然循环，无需人为提供能量。系统还提供选择性的夜间储冷用的地底水箱(当地底土壤温度低于空气湿球温度时可获得额外冷量，即利用自然冷源土壤供冷)，利用夜间储存的冷量冷却地底换热管9，削减白天室内最高温度的峰值及推迟其出现时间。平板太阳能集热器以百叶式排列，实现白天遮阳、发电同时保证夜晚水池的辐射散热。系统的温度控制使用温度传感器(4、5、6)，当空气和水池底的温差达到设定的阈值时，自动启动水面风扇2强化蒸发冷却直至温差回到设定范围。同时当储冷水箱温度低于屋顶水池底温度时自动启动水泵11并切换循环回路阀门开关12加快储冷，水泵工作至储冷水箱温度等于屋顶水池底温度。
若干平板太阳能集热器1的进水口与进水管连接，平板太阳能集热器1的出水口与出水管连接，所述进水管和所述出水管与储水箱13连接，在所述平板太阳能集热器1与储水箱13之间的进水管上设置阀门，所述储水箱13通过水管与第一换热器7和第二换热器9之间的管道连接相通，所述进水口与所述第一换热器7和室内换热器8之间的管道连接相通。平板太阳能集热器1、储水箱13、第二换热器9以及室内换热器8依次串接形成热调节循环回路。
本发明综合多种热能利用技术，可以保证室内空气冷却的平稳高效节能；使用平板太阳能集热器遮阳且保证通风，生产电能的同时可以使水池获得比无遮阳水池更低的接近湿球温度的池水温度；自循环回路加强室内热量转移速率；地底水箱通常储存夜间冷量，在周围土壤温度较低的土壤深度或地区还可获得额外的土壤冷量；屋顶风机保证池水的温度不超出允许范围；选择性储冷方法保证冷量的最合理利用；基于温差的温度控制方法与装置保证耗能最小化。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (5)

1.自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，其特征在于，包括循环换热模块、水冷蒸发单元和地下冷却单元，循环换热模块包括第一换热器、第二换热器和室内换热器，所述第一换热器、第二换热器和室内换热器依次串接形成循环换热回路，所述第一换热器置于水冷蒸发单元内，所述第二换热器置于所述地下冷却单元内；所述水冷蒸发单元是设置在屋顶的水池，所述地下冷却单元是埋设在地下的地底水箱；所述水冷蒸发单元上方安装可调节方向的平板太阳能集热器；若干平板太阳能集热器的进水口与进水管连接，平板太阳能集热器的出水口与出水管连接，所述进水管和所述出水管与储水箱连接，在所述平板太阳能集热器与储水箱之间的进水管上设置阀门，所述储水箱通过水管与第一换热器和第二换热器之间的管道连接相通，所述进水口与所述第一换热器和室内换热器之间的管道连接相通。
2.按照权利要求1所述的自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，其特征在于，在所述循环换热回路上设置水泵和阀门。
3.按照权利要求2所述的自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，其特征在于，在所述水冷蒸发单元与平板太阳能集热器之间设置冷却风扇。
4.按照权利要求1所述的自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，其特征在于，在所述水冷蒸发单元和地下冷却单元以及室内设置温度传感器。
5.按照权利要求4所述的自动控温选择性储冷的自循环冷却系统，其特征在于，所述温度传感器、水泵和阀门分别与控制单元连接，温度传感器将采集的温度数据传输到控制单元，控制单元控制水泵及阀门的开启。
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