CN109579184A - 一种蒸发冷却与机械通风耦合集成系统 - Google Patents

Abstract

一种蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，包括喷水系统和集/送风系统，所述喷水系统包括：蓄水池，用于储蓄水幕停用时的水；净化装置，用于过滤蓄水池中的水；循环水泵，用于将过滤后的水经管网输送至玻璃幕墙顶部；多个喷嘴，用于将水雾化并从玻璃幕墙顶部喷出，形成水幕；水槽，用于收集从雾化喷嘴喷出的水，水槽连接蓄水池，实现水循环；所述集/送风系统包括：风机，用于将水幕与玻璃幕墙之间的空气输送至室内；集/送风孔板，用于使送风或集风的气流均匀分布；通风管道，用于引入水幕与玻璃幕墙之间的空气。本发明既可以增加景观装饰性，又可以减少太阳对玻璃幕墙的直射，从而降低幕墙表面温度；并能够减少制冷能耗。

Description

一种蒸发冷却与机械通风耦合集成系统

技术领域

本发明涉及建筑节能技术领域，特别是一种集景观与节能于一体的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统。

背景技术

玻璃幕墙以其独特外观、采光效果好等优点被广泛用于现代建筑上。目前降低建筑能耗是既有玻璃幕墙建筑，而大量公共建筑采用玻璃幕墙最为外围护结构造成了巨大的能耗问题，如在夏季炎热的情况下，由于玻璃传热系数比传统墙体高，透射率高，因此导致室内温度较高，室内舒适度降低，常见的降温措施有通风和空调系统，但是采用未经过处理的室外空气进行通风其降温效果差，利用空调系统又会导致能耗增加。

近年来我国建筑能耗问题被广泛关注，对节能玻璃幕墙的研究显得尤其重要，目前常见的做法使用不同类型的玻璃，如吸热玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等，大量的实验研究表明玻璃类型对玻璃幕墙建筑能耗影响很大，单层玻璃能耗差别主要与透射比，反射比等玻璃的光学特性有关，双层玻璃不仅传热系数较低，其遮光性能也较强，热反射玻璃和低辐射中空玻璃夏季可以大幅度降低能耗，一些性能较好的双层低辐射中空玻璃能耗仅是普通玻璃的30％—35％，即使这样，玻璃幕墙建筑的能耗依旧很高，因此在此基础上进一步改进玻璃幕墙是非常有必要的。

水介质双层玻璃幕墙是一种新型的双层玻璃幕墙设计方法，水介质双层玻璃幕墙一般由内、外两层玻璃幕墙组成，两层幕墙中间形成一个水通道，同时外幕墙要设置进、出水口。水介质双层玻璃幕墙可以提高建筑围护结构的隔热性及保温性，并且可以吸收太阳辐射，从而降低室内温度。但是由于水在幕墙中间接触式流动，对玻璃幕墙的密封性要求十分严格。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种集景观与节能于一体的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统。

本发明的技术方案是：一种蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，包括喷水系统和集/送风系统，所述喷水系统包括：

蓄水池，用于储蓄水幕停用时的水；

净化装置，用于过滤蓄水池中的水；

循环水泵，用于将过滤后的水经管网输送至玻璃幕墙顶部；

多个喷嘴，用于将水雾化并从玻璃幕墙顶部喷出，形成水幕；

水槽，用于收集从雾化喷嘴喷出的水，水槽连接蓄水池，实现水循环；

所述集/送风系统包括：

风机，用于将水幕与玻璃幕墙之间的空气输送至室内；

通风管道，用于将水幕与玻璃幕墙之间的空气引至室内。

进一步，所述喷水系统还包括补水泵，用于将其它水源中的水送至净化装置内，作为补水使用；或者所述集/送风系统还包括灭菌装置，用于消除引入室内空气中的细菌或病毒。

进一步，所述喷嘴为扁平状，使得水呈扇形状喷出。

进一步，所述喷嘴的喷射速度其中，x为建筑宽度，h为玻璃幕墙高度，g为重力加速度；则单个喷嘴流量喷嘴的喷雾角度其中，d为喷嘴等效孔径，a为相邻两喷嘴水流交汇点距喷嘴的水平距离，b为两相邻喷嘴间距。

进一步，所述循环水泵的扬程H＝h+△p+p，流量Q＝n×q×(1+5％)；其中，h为玻璃幕墙高度，△p为管路压力损失，p为喷嘴工作压力，q为单个喷嘴流量，n为喷嘴个数；且喷嘴工作压力p由喷雾角度β以及单个喷嘴流量q查询该喷嘴的性能参数表获得。

进一步，所述集/送风系统还包括集风孔板和送风孔板，所述通风管道的一端与集风孔板连通，另一端与送风孔板连通。

进一步，所述集风孔板连接于玻璃幕墙的下侧，送风孔板连接于玻璃幕墙的上侧，且送风孔板与室内连通；通过集风孔板，将水幕与玻璃幕墙之间的空气引入通风管道的内腔，再经送风孔板，将空气送至室内。

进一步，所述通风管道为弧形结构。

进一步，所述风机的选取根据建筑的用途估算室内所需新风量Q_新及集/送风孔板压降△p_风，则所选用的风机流量Q_风＝1.1×l×x×Q_新，风机压头p_风＝1.1△p_风；其中，l为室内长度，x为建筑宽度。

进一步，所述引风机和灭菌装置连接于集风孔板和通风管道之间。

本发明的有益效果：

(1)通过在传统玻璃幕墙上方形成一层水幕不仅能增加装饰效果，而且还能有效的减少太阳辐射，可以直接有效的降低室内温度；

(2)在运行过程中水雾喷出后将会有3％的漂水直接低落到玻璃幕墙上，由于幕墙温度较高，这部分水分会直接蒸发，从而间接的带走室内热量；

(3)该系统通风采用的是水幕与玻璃幕墙间的空气层，该部分空气绝大部分是由水雾上方渗透进来的，水雾对空气起到了很好的降温和过滤效果，通过通风管道、集/送风孔板和引风机将该空气层送入室内可以有效改善室内环境并降低室内温度；

(4)该系统利用水幕减少太阳辐射，漂水的自然蒸发冷却以及以风机为动力通入从水雾层渗透进来的低温空气，从而达到降低室温的作用，减少了传统幕墙建筑对制冷系统的依赖，降低了室内的能耗35％-40％，从而达到节能效果。

附图说明

图1是本发明实施例的系统框图；

图2是本发明实施例的系统原理图；

图3是本发明实施例集风孔板的结构示意图；

图4是本发明实施例送风孔板的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示：一种蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，包括喷水系统和集/送风系统。

本实施例中，喷水系统包括：

蓄水池，用于储蓄水幕停用时的水；

净化装置，用于过滤蓄水池中的水；

循环水泵，用于将过滤后的水经管网输送至玻璃幕墙1的顶部；

多个喷嘴2，用于将水雾化并从玻璃幕墙顶部喷出，形成水幕；

水槽，用于收集从雾化喷嘴喷出的水，水槽连接蓄水池，实现水循环；

补水泵，用于将其它水源(如人工湖)中的水送至净化装置内，再经循环水泵输送至玻璃幕墙顶部，作为补水使用。

本实施例中，集/送风系统包括：

引风机，用于将水幕与玻璃幕墙之间的空气输送至室内；

集/送风孔板，包括送风孔板3和集风孔板4，集风孔板用于水幕与玻璃幕墙之间的空气引入通风管道的内腔，且使集风的气流均匀分布；送风孔板用于通风管道内的空气引入至室内，且使送风的气流均匀分布；

通风管道5，用于引入水幕与玻璃幕墙之间的空气，作为一个过渡腔。

本实施例中，喷水系统的循环水管路连接关系为：蓄水池、净化装置、循环水泵依次管道连接，循环水泵经管道连接玻璃幕墙顶部布水管，玻璃幕墙顶部布水管上设有多个喷嘴，以形成水幕。水幕的下方设有水槽，水槽连接蓄水池，实现水循环。

喷水系统的补水管路连接关系为：人工湖内的水经补水泵管道连接净化装置，经净化装置过滤后的水再经循环水泵输送至玻璃幕墙顶部布水管，再通过喷嘴喷出，形成水幕，水幕的下方设有水槽，水槽连接蓄水池，从而对蓄水池进行补水。

如图3和图4所示：本实施例中，集/送风系统的结构具体为：喷嘴2为扁平状，使得水呈扇形状喷出。通风管道5为透明弧形结构，通风管道5的一端与集风孔板4连通，另一端与送风孔板3连通。集风孔板4连接于玻璃幕墙1的下侧，送风孔板3连接于玻璃幕墙1的上侧，且送风孔板3与室内连通。通过集风孔板4，将水幕与玻璃幕墙1之间的空气引入通风管道的内腔，再经送风孔板3，将空气送至室内。其中，引风机和灭菌装置连接于集风孔板和通风管道之间，用于提供动力和对过滤的空气进行杀菌消毒。

本实施例将蓄水池中的水经过净化装置过滤后由循环水泵泵入玻璃幕墙顶部的布水管内，然后经喷嘴使水呈平抛运动即扇形状喷出，在不接触玻璃幕墙表面的前提下落入水槽，并利用水槽坡度流入蓄水池中循环利用；考虑到水分蒸发，在蓄水池与净化装置之间增加补水装置，即直接从人工湖用补水泵进行补水。室内新风从玻璃幕墙与水幕间引入，先经过灭菌装置，而后以引风机为动力，通过通风管道和送风孔板送入室内，既能满足室内所需新风量，又能有效降低室温。

如图2所示：本实施例中，在选取喷嘴时，要根据其喷嘴的喷射速度其中，x为建筑宽度，h为玻璃幕墙高度，g为重力加速度；来获得单个喷嘴流量喷嘴的喷雾角度其中，d为喷嘴等效孔径，a为相邻两喷嘴水流交汇点距喷嘴的水平距离，b为两相邻喷嘴间距。

本实施例中，循环水泵的扬程H＝h+△p+p，流量Q＝n×q×(1+5％)；其中，h为玻璃幕墙高度，△p为管路压力损失，p为喷嘴工作压力，q为单个喷嘴流量，n为喷嘴个数。且喷嘴工作压力p由喷雾角度β以及单个喷嘴流量q查询该喷嘴的性能参数表获得。

本实施例中，引风机的选取根据建筑的用途估算室内所需新风量Q_新及集/送风孔板压降△p_风，则所选用的风机流量Q_风＝1.1×l×x×Q_新，风机压头p_风＝1.1△p_风；其中，l为室内长度，x为建筑宽度。

以下为本发明的一个优选实施例：

该实施例为某一玻璃幕墙通道，从图中可以看出该建筑宽度x＝5m，玻璃幕墙高度h＝5m，室内长度l＝14m，查询相关手册知公共区域走廊所需新风量Q_新为0.25(L/s×m²)。两个相邻喷嘴的间距为b＝1m，相邻两喷嘴水流交汇点距喷嘴的水平距离为a＝0.8m，喷嘴直径d＝1mm。

根据上述设备选型原则，其喷嘴的喷射速度单个喷嘴流量则喷雾角度根据喷雾角度以及单个喷嘴流量q查询该喷嘴的性能参数表，选取喷射角度为110°，单个喷嘴流量为0.233L/min，工作压力p＝3bar的扇形雾化喷嘴。

玻璃幕墙高度为h＝5m，管路压力损失△p＝0.5bar，以及喷嘴工作压力p＝3bar，单个喷嘴流量为0.233L/min，喷嘴个数为14，选择扬程H＝1.1×(h+△p+p)＝9.479m，流量Q＝14×q×(1+5％)＝3.425L/min的循环水泵。

根据实用供热空调设计手册，本实例室内用途为走廊，室内所需新风量Q_新＝0.25(L/s·m²)，风管及孔板压降△p_风＝350pa，房间面积S，则所选用的风机流量Q_风＝1.1×l×x×Q_新＝19.25(L/s·m²)，风机压头p_风＝1.1△p_风＝385pa。

在室外温度为35℃时，经过测试开启该系统与未开启该系统相比，室内温度降低3.7℃，空调能耗降低37.3％。

综上所述，本发明针对传统玻璃幕墙，采用管网和喷嘴在传统玻璃幕墙上方形成一层雾滴状的“水幕”，既可以增加景观装饰性，又可以减少太阳对玻璃幕墙的直射，从而降低幕墙表面温度；同时有一部分漂水将直接落在玻璃幕墙上，由于玻璃幕墙表面温度较高，水滴迅速蒸发，进一步降低玻璃幕墙温度，并且在“水幕”与玻璃幕墙之间存在空气层，该空气层中的空气大部分经过“水幕”渗透过来的，因此“水幕”起到了一定的降温和过滤作用，将这部分空气充当室内新风供入室内从而减少制冷能耗。

在室外温度36℃条件下，通过加装本发明系统的玻璃幕墙建筑与未加装前相比，通道内温度比传统玻璃幕墙通道内温度低3-5℃，且空气质量要好于未加装前玻璃幕墙建筑，室内空调总能耗降低35％-40％。

Claims (10)

1.一种蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，包括喷水系统和集/送风系统，所述喷水系统包括：

蓄水池，用于储蓄水幕停用时的水；

净化装置，用于过滤蓄水池中的水；

循环水泵，用于将过滤后的水经管网输送至玻璃幕墙顶部；

多个喷嘴，用于将水雾化并从玻璃幕墙顶部喷出，形成水幕；

水槽，用于收集从雾化喷嘴喷出的水，水槽连接蓄水池，实现水循环；

所述集/送风系统包括：

风机，用于将水幕与玻璃幕墙之间的空气输送至室内；

通风管道，用于将水幕与玻璃幕墙之间的空气引至室内。

2.根据权利要求1所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述喷水系统还包括补水泵，用于将其它水源中的水送至净化装置内，作为补水使用；或者所述集/送风系统还包括灭菌装置，用于消除引入室内空气中的细菌或病毒。

3.根据权利要求1或2所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述喷嘴为扁平状，使得水呈扇形状喷出。

4.根据权利要求3所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述喷嘴的喷射速度其中，x为建筑宽度，h为玻璃幕墙高度，g为重力加速度；则单个喷嘴流量喷嘴的喷雾角度其中，d为喷嘴等效孔径，a为相邻两喷嘴水流交汇点距喷嘴的水平距离，b为两相邻喷嘴间距。

5.根据权利要求1或2所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述循环水泵的扬程H＝h+△p+p，流量Q＝n×q×(1+5％)；其中，h为玻璃幕墙高度，△p为管路压力损失，p为喷嘴工作压力，q为单个喷嘴流量，n为喷嘴个数；且喷嘴工作压力p由喷雾角度β以及单个喷嘴流量q查询该喷嘴的性能参数表获得。

6.根据权利要求1或2所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述集/送风系统还包括集风孔板和送风孔板，所述通风管道的一端与集风孔板连通，另一端与送风孔板连通。

7.根据权利要求6所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述集风孔板连接于玻璃幕墙的下侧，送风孔板连接于玻璃幕墙的上侧，且送风孔板与室内连通；通过集风孔板，将水幕与玻璃幕墙之间的空气引入通风管道的内腔，再经送风孔板，将空气送至室内。

8.根据权利要求1或2所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述通风管道为弧形结构。

9.根据权利要求6所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述风机的选取根据建筑的用途估算室内所需新风量Q_新及集/送风孔板压降△p_风，则所选用的风机流量Q_风＝1.1×l×x×Q_新，风机压头p_风＝1.1△p_风；其中，l为室内长度，x为建筑宽度。

10.根据权利要求6所述的蒸发冷却与机械通风耦合集成系统，其特征在于，所述引风机和灭菌装置连接于集风孔板和通风管道之间。