CN107975897A - 一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统，包括在房屋两侧对称设置的蒸发冷却冷风塔和设置在屋顶的太阳能烟囱，两侧设置的蒸发冷却冷风塔的结构相同，蒸发冷却冷风塔上面设置有捕风单元，蒸发冷却冷风塔靠近房屋墙壁的底部预留有通入室内的送风口。本发明将清洁且可再生能源“太阳能”和“干空气能”有机地复合在一起，利用太阳能烟囱的烟囱效应来驱动整套系统，整套系统仅有水泵耗电，可将空调系统的电力消耗降到最低，从而缓解夏季电力短缺的问题。

Description

一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，涉及一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统。
背景技术
随着我国经济的迅猛发展，人们对生活品质的要求日益增高，越来越多的新建或者改造的建筑物已经或者正在加装空调系统，目的为人们创造一个舒适的热湿环境。但是传统的空调系统在为室内人员创造舒适热湿环境的同时，也带来了高耗能、高运行费用等一系列问题。
传统的空调系统能耗占建筑总能耗的50％以上，较高的能耗为我国的电力供应带来了不小的压力，尤其是在炎热的夏季，因空调的使用而造成的电力短缺问题更加明显，这种现象在今后较长时间内还会持续甚至越来越严重。在满足室内人员热舒适性的前提下，如何才能将空调系统能耗降到最低，从而减轻夏季空调系统对电力的消耗，这是作为暖通专业研究者亟待解决的问题。因此提出一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统，旨在充分利用自然资源(太阳能、干空气能)为室内创造舒适的热湿环境，同时将空调系统的电力消耗降到最低，从而缓解夏季电力短缺的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统，解决了现有技术中存在的因夏季空调系统电力消耗大而造成电力短缺的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统，包括在房屋两侧对称设置的蒸发冷却冷风塔和设置在屋顶的太阳能烟囱，两侧设置的蒸发冷却冷风塔的结构相同，蒸发冷却冷风塔上面设置有捕风单元，蒸发冷却冷风塔靠近房屋墙壁的底部预留有通入室内的送风口。
本发明的特征还在于，
蒸发冷却冷风塔内置有高压微雾单元，高压微雾单元包括设置在蒸发冷却冷风塔顶部的雾化喷嘴，蒸发冷却冷风塔底部设置有循环水箱，雾化喷嘴通过供水管与循环水箱连接。
蒸发冷却冷风塔外表面包覆有保温层。
捕风单元为捕风器。
供水管上设置有高压柱塞泵。
循环水箱上还分别连接有给水管和排水管，给水管和排水管上分别设置有阀门。
太阳能烟囱包括一段与地面垂直的太阳能烟囱a，太阳能烟囱a靠近屋内的一端分别连接有两段均与水平方向成40°夹角的太阳能烟囱b，太阳能烟囱a与两段太阳能烟囱b呈倒Y型设置。
该供冷系统还包括设置在屋顶上与屋内连通的排风道，排风道连接太阳能烟囱。
本发明的有益效果是：
(1)将蒸发冷却冷风塔与建筑有机地结合在一起，利用蒸发冷却冷风塔中的高压微雾单元将室外高温的空气冷却后，利用冷却后空气密度增大从而下沉的原理来为室内送风，不再利用传统的风机进行送风，这样可以大大节省系统的运行能耗；
(2)将太阳能烟囱设置成一部分与地面垂直，一部分与水平面成40°夹角，以便于太阳能烟囱充分接受太阳辐射，而且研究表明把太阳能烟囱设置成与水平面成40°夹角时，其效率最高，两部分的太阳能烟囱可以达到互补的作用，充分为整套供冷系统提供驱动力；
(3)蒸发冷却冷风塔的高度与房屋高度相近，同时高压微雾单元的喷嘴设置的高度较高，以便于雾化后的空气在蒸发冷却冷风塔内充分与水雾进行热湿交换，以便达到雾化后的水雾能够在蒸发冷却冷风塔内完全蒸发；
(4)在蒸发冷却冷风塔的外部设置保温材料，以便于在冷风塔蒸发冷却冷风塔被其内部的高压微雾单元冷却后的空气不受蒸发冷却冷风塔外部高温空气的影响；
(5)在高压微雾单元中的循环水箱上分别设置有供水管与排污管，定期向循环水箱中补充新鲜水，同时利用排污管定期进行排污，这样使得循环水箱的水避免了结垢的问题，从而减小了因循环水结垢导致堵塞雾化喷嘴的问题出现；
(6)将清洁且可再生能源“太阳能”和“干空气能”有机地复合在一起，利用太阳能烟囱的烟囱效应来驱动整套系统，整套系统仅有高压柱塞泵耗电，可将空调系统的电力消耗降到最低，从而缓解夏季电力短缺的问题。
附图说明
图1是本发明供冷系统的结构示意图；
图2是本发明供冷系统中蒸发冷却冷风塔的截面图。
图中，1.循环水箱b，2.供水管b，3.供水管a，4.循环水箱a，5.阀门a，6.排水管a，7.阀门d，8.给水管a，9.高压柱塞泵a，10.保温层a，11.雾化喷嘴a，12.蒸发冷却风冷塔a，13.捕风器a，14.太阳能烟囱，15.捕风器b，16.蒸发冷却风冷塔b，17.雾化喷嘴b，18.保温层b，19.高压柱塞泵b，20.给水管b，21.阀门c，22.排水管b，23.阀门b，24.排风道。
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。
本发明一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统，如图1所示，包括在房屋两侧对称设置的蒸发冷却冷风塔和设置在屋顶的太阳能烟囱14，两侧设置的蒸发冷却冷风塔的结构相同，蒸发冷却冷风塔上面设置有捕风单元，蒸发冷却冷风塔靠近房屋墙壁的底部预留有通入室内的送风口。捕风单元用于捕捉室外的新鲜空气，为蒸发冷却冷风塔提供需要冷却的新鲜空气。
蒸发冷却冷风塔内置有高压微雾单元，高压微雾单元包括设置在蒸发冷却冷风塔顶部的雾化喷嘴，蒸发冷却冷风塔底部设置有循环水箱，雾化喷嘴通过供水管与循环水箱连接。
如图2所示，蒸发冷却冷风塔外表面包覆有保温层。
捕风单元为捕风器。
供水管上设置有高压柱塞泵。
循环水箱上还连接有给水管，给水管上设置有阀门，循环水箱上还连接有排水管，排水管上设置有阀门。
太阳能烟囱包括一段与地面垂直的太阳能烟囱a，太阳能烟囱a靠近屋内的一端分别连接有两段均与水平方向成40°夹角的太阳能烟囱b，太阳能烟囱a与两段太阳能烟囱b呈倒Y型设置。与水平方向成40°夹角的太阳能烟囱b能使其尽最大可能接受太阳光照射，从而获取更多的太阳辐射，便于获得更多的热量用来加热空气。
该供冷系统还包括设置在屋顶上与屋内连通的排风道24，排风道24连接太阳能烟囱14。高压微雾单元冷却后的空气密度增大，在重力的作用下向下流动，最终分别从预留的送风口送入室内用于吸收室内的余热余湿，吸收室内余热余湿后的排风在太阳能烟囱的驱动下沿着排风道向上运动，从而达到排除屋顶热量的作用。
如图1所示，左右两侧设置的蒸发冷却冷风塔分别为蒸发冷却冷风塔a12与蒸发冷却冷风塔b16，均紧靠在房屋两侧的墙壁设置，便于蒸发冷却冷风塔的安装，捕风单元包括分别设置在蒸发冷却冷风塔a12与蒸发冷却冷风塔b16上面的捕风器a13和捕风器b15，蒸发冷却冷风塔a12内设置的高压微雾单元包括设置在蒸发冷却冷风塔a12底部的循环水箱a4，循环水箱a4依次连接有供水管a3、高压柱塞泵a9、雾化喷嘴a11。蒸发冷却冷风塔b16内设置的高压微雾单元包括设置在蒸发冷却冷风塔b16底部的循环水箱b1，循环水箱b1依次连接供水管b2、高压柱塞泵b19、雾化喷嘴b17，其中，雾化喷嘴a11和雾化喷嘴b17分别设置在蒸发冷却冷风塔a12与蒸发冷却冷风塔b16的内部靠近房屋吊顶处的位置，经过雾化喷嘴雾化后的水雾与被捕捉的室外空气进行热湿交换，同时雾化喷嘴设置的高度较高，能使雾化后的水雾完全蒸发；被捕风单元捕捉后的空气进入蒸发冷却风冷塔a12和蒸发冷却风冷塔b16中，与由雾化喷嘴a11和雾化喷嘴b17产生的水雾进行热湿交换。
蒸发冷却冷风塔外表面包覆有保温层，蒸发冷却冷风塔a12外表面包覆有保温层a10、蒸发冷却冷风塔b16外表面包覆有保温层b18，用于防止被蒸发冷却冷风塔a12和蒸发冷却冷风塔b16冷却后的空气受到蒸发冷却冷风塔a12和蒸发冷却冷风塔b16外围高温空气的影响；在蒸发冷却冷风塔a12与蒸发冷却冷风塔b16靠近墙壁的底部预留送风口，通过送风口使蒸发冷却冷风塔与屋内接通，经过冷却后的空气在密度差的作用下在蒸发冷却冷风塔a12与蒸发冷却冷风塔b16中向下运动，最终由预先预留的送风口送入到室内。
循环水箱b1上还连接有给水管b20，给水管b20上设置有阀门c21，循环水箱a4上还连接有给水管a8，给水管a8上设置有阀门d7。给水管a8、给水管b20均与市政供水相连接，定期打开阀门d7和阀门c21为向循环水箱a4和循环水箱b1补充新鲜水，从而达到稀释循环水箱中的污染物，以至于减小结垢的风险，从而也降低了雾化喷嘴堵塞的可能性，从而降低循环水箱中循环水的电导率，便于提高雾化喷嘴的使用寿命。
循环水箱a4上还连接有排水管a6，排水管a6上设置有阀门a5，循环水箱b1上还连接有排水管b22，排水管b22上设置有排水管b23。排水管b22和排水管a6与下水道相连，定期打开排水管b23和阀门a5对循环水进行定期排污，以便于使得循环水的电导率维持在较低水平，从而降低雾化喷嘴因水垢堵塞的风险。
本发明供冷系统的工作过程如下：
(1)捕风单元工作流程
室外温度较高的空气由设置在蒸发冷却冷风塔a12和蒸发冷却冷风塔b16上部的捕风器a13和捕风器b15捕捉后，沿着蒸发冷却冷风塔a12和蒸发冷却冷风塔b16向下运动，为高压微雾单元捕捉所需要冷却的空气。
(2)高压微雾单元工作流程
循环水箱a4和循环水箱b1中的循环水分别被高压柱塞泵a9和高压柱塞泵b19加压，然后经供水管a3和供水管b2由雾化喷嘴a11和雾化喷嘴b17雾化成水雾，被捕风单元捕捉的室外温度较高的空气与雾化后的水雾接触发生等焓加湿冷却过程，由于蒸发冷却冷风塔a12和蒸发冷却冷风塔b16设置的足够高，因此被雾化后的水雾完全蒸发用于冷却捕风单元捕捉的室外空气，最终从两侧预留的送风口送入室内。
(3)驱动单元工作流程
太阳能烟囱14在太阳辐射的作用下温加热烟囱内部的空气，使其温度升高，此时在烟囱内部空气的压力就会小于室内空气的压力。吸收室内余热余湿后的空气在热压差的驱动下沿着房间顶部设置的风道向上运动，最终排出室外。
(4)供水单元工作流程
定期分别打开阀门d7和阀门c21通过给水管a8和给水管b20将市政供水送入到循环水箱a4和循环水箱b1内，从而达到稀释循环水箱中的污染物，以至于减小结垢的风险，从而也降低了雾化喷嘴堵塞的可能性。
(5)排污单元工作流程
定期分别打开阀门a5和排水管b23对通过排水管a6和排水管b22和将循环水箱a4和循环水箱b1中电导率较高的循环水排掉，从而大达到定期排污的目的。

Claims (8)

1.一种太阳能烟囱与蒸发冷却冷风塔复合的供冷系统，其特征在于，包括在房屋两侧对称设置的蒸发冷却冷风塔和设置在屋顶的太阳能烟囱(14)，两侧设置的蒸发冷却冷风塔的结构相同，所述蒸发冷却冷风塔上面设置有捕风单元，所述蒸发冷却冷风塔靠近房屋墙壁的底部预留有通入室内的送风口。
2.根据权利要求1所述的供冷系统，其特征在于，所述蒸发冷却冷风塔内置有高压微雾单元，所述高压微雾单元包括设置在蒸发冷却冷风塔顶部的雾化喷嘴，所述蒸发冷却冷风塔底部设置有循环水箱，所述雾化喷嘴通过供水管与循环水箱连接。
3.根据权利要求1所述的供冷系统，其特征在于，所述蒸发冷却冷风塔外表面包覆有保温层。
4.根据权利要求1所述的供冷系统，其特征在于，所述捕风单元为捕风器。
5.根据权利要求2所述的供冷系统，其特征在于，所述供水管上设置有高压柱塞泵。
6.根据权利要求2所述的供冷系统，其特征在于，所述循环水箱上还分别连接有给水管和排水管，所述给水管和排水管上分别设置有阀门。
7.根据权利要求1-6任一所述的供冷系统，其特征在于，所述太阳能烟囱(14)包括一段与地面垂直的太阳能烟囱a，太阳能烟囱a靠近屋内的一端分别连接有两段均与水平方向成40°夹角的太阳能烟囱b，太阳能烟囱a与两段太阳能烟囱b呈倒Y型设置。
8.根据权利要求7所述的供冷系统，其特征在于，该供冷系统还包括设置在屋顶上与屋内连通的排风道(24)，所述排风道(24)连接所述太阳能烟囱(14)。
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