CN110375406B - 一种辐射空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及辐射空调系统,包括:控制单元、与该控制单元相连的新风装置、除湿装置和辐射吊顶单元;所述新风装置的进风管道一端与室内的进风口相连,其进风管道另一端与所述除湿装置相连;所述新风装置的出风管道与室内的出风口相连;所述出风口位于上方且靠近辐射吊顶单元;以及所述进风口位于下方且靠近地面;本发明的辐射空调系统通过除湿装置对室外新风进行除湿处理,经过除湿处理后的室外新风经新风装置进入室内,解决了辐射吊顶单元制冷时,容易在辐射吊顶单元的辐射面出现结露的问题;同时本新风装置结合地进顶出的送风方式,能够更好地置换室内污浊空气,从而提高室内的居住环境品质。
Description
技术领域
本发明属于室内空调技术领域,具体涉及一种辐射空调系统。
背景技术
目前传统的空调系统存在着两个主要的问题:一是能耗大;二是室内环境中的空气质量比较差,容易引起人的不适感。
随着生活质量水平的不断提高,人们对现在的空调系统不再简单地满足于仅仅提供合适的温度和湿度,而是在这基础上向更舒适健康、节能低碳的要求上发展。尤其是在目前较严重的空气污染下,人们对室内环境的空气品质改善提出了更迫切的要求。
在这样的背景下,辐射吊顶技术走进了人们的视野并在最近几年得到了快速的发展。和传统空调相比,辐射吊顶技术可以有效的降低风速和垂直温度梯度,大大提高室内人员的舒适度,但是由于辐射空调是表面制冷的方式,制冷面与坏境直接接触,这就导致夏天房间内湿热的空气遇到温度较低的辐射面板,容易在辐射面板的表面凝结成水珠,因此目前不仅辐射空调的制热及制冷的能力问题是主要的技术难点,如何解决结露问题也是目前主要的技术难点。
攻克该技术难点的主要方向:一、将辐射吊顶与新风系统结合,以加快辐射吊顶辐射的热能扩散速度;二、提高辐射吊顶的辐射效率,目前辐射吊顶中的石墨板材采用平直结构,如图2所示,在进行制热或制热时,管道20向外四处传递管道内的热能,在实际应用过程中,我们发现在板材本体10宽度方向上,热能先以平行板材本体10宽度方向辐射后再逐渐以垂直板材本体10宽度方向辐射,如图1中的箭头方向指示,这使得我们所需的在垂直板材本体10宽度方向上辐射的热能损耗非常大(比如管道20内的水温是30℃,从辐射面出来的温度只有26℃),大大影响了热能辐射效率,且热能辐射至室内的时间长。
发明内容
本发明的目的是提供一种辐射空调系统。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种辐射空调系统,包括:控制单元、与该控制单元相连的新风装置、除湿装置和辐射吊顶单元;所述新风装置的进风管道一端与室内的进风口相连,其进风管道另一端与所述除湿装置相连;所述新风装置的出风管道与室内的出风口相连;所述出风口位于上方且靠近辐射吊顶单元;以及所述进风口位于下方且靠近地面。
进一步,所述辐射吊顶单元包括:若干石墨辐射板;所述石墨辐射板包括:石墨板材和位于该石墨板材上端面的保温层;所述石墨板材包括:板材本体;所述板材本体的上端面设有至少一个适于包裹管道的凸起部;以及所述凸起部呈山峰状。
进一步,所述凸起部的两侧对称设置,且从峰顶部向下依次形成峰腰部、峰底部;其中所述峰顶部、峰腰部均呈弧状曲线;以及在凸起部相邻时,峰底部相连形成一近似平摊区域。
进一步,设定板材本体的最大厚度为H、最小厚度为L;其中最大厚度H表示峰顶部的顶点至板材本体另一面的垂直距离,最小厚度L表示峰底部至板材本体另一面的垂直距离;管道的圆心与峰顶部的顶点同轴设置,且设定管道的半径为R、管道表面距离峰顶部的顶点最短长度为J1,管道表面距离板材本体另一面的最短长度为J2;其中J1的范围为1-2.5mm,J2的范围为1-2.5mm;最大厚度H与管道半径R、长度J1和长度J2之间的关系式为:H=J1+J2+R;最小厚度L的范围为2-5mm。
进一步,设定峰顶部的曲线半径为a;其中所述峰顶部的曲线半径a与最大厚度为H、最小厚度为L之间的关系为:a=H-L。
进一步,以峰顶部的曲线圆心为原点(0,0),板材本体的厚度方向为y轴,板材本体的宽度方向为x轴,峰顶部、峰腰部和峰底部的曲线分别通过y与x之间的函数关系表示,且关系式为:
其中:b为峰腰部的曲线半径;
A为峰腰部与峰底部交接点距离原点(0,0)的距离;
B为峰底部的线长;
E为峰腰部与峰顶部交接点距离y轴的垂直距离;
其中:A+B=50mm,且A的范围为30-35mm;
本发明的有益效果是,本发明的辐射空调系统通过除湿装置对室外新风进行除湿处理,经过除湿处理后的室外新风经新风装置进入室内,解决了辐射吊顶单元制冷时,容易在辐射吊顶单元的辐射面出现结露的问题;同时本新风装置结合地进顶出的送风方式,能够更好地置换室内污浊空气,从而提高室内的居住环境品质;另外,本辐射空调系统的辐射吊顶单元中的石墨板材将现有的平直结构改为山峰状结构,优化了热能的传递路径,使管道传递出的热能能够高效低损地传递至峰底部,从而提高了本石墨板材的热能辐射效率,还有效缩短了热能辐射至室内的时间,从而提高了本辐射空调系统的制热或制冷能力,进一步提高室内的居住环境品质。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的辐射空调系统的结构示意图;
图2是现有平直结构的石墨板材的结构示意图;
图3是现有平直结构的石墨板材在管道温度16°情况下的达到稳态时的温度模拟仿真图;
图4是本发明的辐射空调系统的石墨板材的结构示意图;
图5是本发明的辐射空调系统的石墨板材的标注各数据的结构示意图;
图6是本发明的辐射空调系统的石墨板材在管道温度16°情况下的达到稳态时的温度模拟仿真图。
其中:
现有技术:板材本体10、管道20;
本申请:辐射吊顶单元1、进风口2、出风口3、凸起部10、峰顶部100、峰腰部101、峰底部102、管道20。
具体实施方式
现在结合附图对本发明的结构作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示,本实施例1提供了一种辐射空调系统,包括:控制单元、与该控制单元相连的新风装置、除湿装置和辐射吊顶单元1;所述新风装置的进风管道一端与室内的进风口2相连,其进风管道另一端与所述除湿装置相连;所述新风装置的出风管道与室内的出风口3相连;所述出风口3位于上方且靠近辐射吊顶单元1;以及所述进风口2位于下方且靠近地面。
具体的,本实施例的辐射空调系统通过除湿装置对室外新风进行除湿处理,经过除湿处理后的室外新风经新风装置进入室内,解决了辐射吊顶单元1制冷时,容易在辐射吊顶单元1的辐射面出现结露的问题;同时本新风装置结合地进顶出的送风方式,能够更好地置换室内污浊空气,从而提高室内的居住环境品质。
具体的,进、出风口可以分别设置在相对的两侧壁上,也可以采用对角线设置;如果出风口3在辐射吊顶单元1的上方,在辐射吊顶单元1上留设通风口。
所述辐射吊顶单元1包括:若干石墨辐射板;如图4所示,所述石墨辐射板包括:石墨板材和位于该石墨板材上端面的保温层;所述石墨板材包括:板材本体;所述板材本体的上端面设有至少一个适于包裹管道20的凸起部10;以及所述凸起部10呈山峰状。
所述凸起部10的两侧对称设置,且从峰顶部100向下依次形成峰腰部101、峰底部102;其中所述峰顶部100、峰腰部101均呈弧状曲线;以及在凸起部10相邻时,各峰底部102相连形成一近似平摊区域。
具体的,本石墨板材的热能辐射原理是:管道20内接入热源或冷源后,向外传递热能,且热能从峰顶部100沿着各峰腰部101分别传递至相应的峰底部102,再从峰底部102对应的板材本体的辐射面辐射出去;本石墨板材将现有的平直结构改为山峰状结构,优化了热能的传递路径,使管道20传递出的热能能够高效低损地传递至峰底部102,且扩大了向下热能传递的面积,从而提高了本石墨板材的热能辐射效率,还有效缩短了热能辐射至室内的时间;同时,本石墨板材与现有的平直结构相比,在石墨材料密度相等的情况下,山峰状结构的石墨板材所用材料大大减少,从而降低了制造成本,并且可以使制备的石墨辐射吊顶板更加轻薄。
具体的,本实施例以设置两个凸起部10为例,利用有限元工具软件(ANSYS软件)模拟本石墨板材的均温性能;如图6所示,本实施例模拟的工况是管道内的水温为16℃时,本石墨板材达到稳态时的温度分布图,其中两个凸起部对应包裹管道处温度最低,为16℃,然后冷量按图中的箭头方向传递,使各凸起部的两侧温度逐渐升高,而采用山峰状结构能让冷量尽量从峰顶处高效低损地传递到峰底处,从模拟的结果可以很直观地看出两凸起部的峰底部区域形成的平摊区域的温度从模拟软件上读出约16.2℃,而如图3所示,现有平直结构的石墨板材同样在管道温度为16℃,达到稳态时,可以看出两管道之间靠近中间的区域温度约为16.8℃,因此本实施例的山峰状结构对于热能的传递有积极作用,使峰顶部与峰底部之间的温度梯度明显减小,从而提高了本石墨板材的热能辐射效率。
具体的,所述凸起部10的数量可以为一个、两个、三个或四个。
进一步,如图5所示,设定板材本体的最大厚度为H、最小厚度为L;其中最大厚度H表示峰顶部100的顶点至板材本体另一面的垂直距离,最小厚度L表示峰底部102至板材本体另一面的垂直距离;管道20的圆心与峰顶部100的顶点同轴设置,且设定管道20的半径为R、管道20表面距离峰顶部100的顶点最短长度为J1,管道20表面距离板材本体另一面的最短长度为J2;其中J1的范围为1-2.5mm,J2的范围为1-2.5mm;最大厚度H与管道半径R、长度J1和长度J2之间的关系式为:H=J1+J2+R;最小厚度L的范围为2-5mm。
具体的,J1和J2的范围为1-2.5mm以及最小厚度L的范围为2-5mm,以防止板材本体对管道20的包裹厚度不够而发生破裂的问题。
进一步,设定峰顶部100的曲线半径为a;其中所述峰顶部100的曲线半径a与最大厚度为H、最小厚度为L之间的关系为:a=H-L。
进一步,以峰顶部100的曲线圆心为原点(0,0),板材本体的厚度方向为y轴,板材本体的宽度方向为x轴,峰顶部100、峰腰部101和峰底部102的曲线分别通过y与x之间的函数关系表示,且关系式为:
其中:b为峰腰部的曲线半径;
A为峰腰部与峰底部交接点距离原点(0,0)的距离;
B为峰底部的线长;
E为峰腰部与峰顶部交接点距离y轴的垂直距离;
其中:A+B=50mm,且A的范围为30-35mm;
作为本实施例的一种实施方式:
所述凸起部10为两个,且R=5mm,J1=J2=1.5mm,则H=13mm,L=3mm,A=30mm,B=20mm,因此,a=10mm;b=46mm;E=5.7143mm。
总而言之,本石墨板材将现有的平直结构改为山峰状结构,优化了热能的传递路径,使管道传递出的热能能够高效低损地传递至峰底部,从而提高了本石墨板材的热能辐射效率,还有效缩短了热能辐射至室内的时间;同时,本石墨板材与现有的平直结构相比,在石墨材料密度相等的情况下,山峰状结构的石墨板材所用材料大大减少,从而降低了制造成本,因此本石墨板材有很大的经济效益。
综上所述,本辐射空调系统通过除湿装置对室外新风进行除湿处理,经过除湿处理后的室外新风经新风装置进入室内,解决了辐射吊顶单元制冷时,容易在辐射吊顶单元的辐射面出现结露的问题;同时本新风装置结合地进顶出的送风方式,能够更好地置换室内污浊空气,从而提高室内的居住环境品质;另外,本辐射空调系统的辐射吊顶单元中的石墨板材将现有的平直结构改为山峰状结构,优化了热能的传递路径,使管道传递出的热能能够高效低损地传递至峰底部,从而提高了本石墨板材的热能辐射效率,还有效缩短了热能辐射至室内的时间,从而提高了本辐射空调系统的制热或制冷能力,进一步提高室内的居住环境品质。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种辐射空调系统,其特征在于,包括:
控制单元、与该控制单元相连的新风装置、除湿装置和辐射吊顶单元;
所述新风装置的进风管道一端与室内的进风口相连,其进风管道另一端与所述除湿装置相连;
所述新风装置的出风管道与室内的出风口相连;
所述出风口位于上方且靠近辐射吊顶单元;以及
所述进风口位于下方且靠近地面;
所述辐射吊顶单元包括:若干石墨辐射板;
所述石墨辐射板包括:石墨板材和位于该石墨板材上端面的保温层;
所述石墨板材包括:板材本体;
所述板材本体的上端面设有至少一个适于包裹管道的凸起部;以及
所述凸起部呈山峰状。
2.根据权利要求1所述的辐射空调系统,其特征在于,
所述凸起部的两侧对称设置,且从峰顶部向下依次形成峰腰部、峰底部;其中
所述峰顶部、峰腰部均呈弧状曲线;以及
在凸起部相邻时,峰底部相连形成一近似平摊区域。
3.根据权利要求2所述的辐射空调系统,其特征在于,
设定板材本体的最大厚度为H、最小厚度为L;
其中最大厚度H表示峰顶部的顶点至板材本体另一面的垂直距离,最小厚度L表示峰底部至板材本体另一面的垂直距离;
管道的圆心与峰顶部的顶点同轴设置,且设定管道的半径为R、管道表面距离峰顶部的顶点最短长度为J1,管道表面距离板材本体另一面的最短长度为J2;
其中J1的范围为1-2.5mm,J2的范围为1-2.5mm;以及
最大厚度H与管道半径R、长度J1和长度J2的关系式为:H=J1+J2+R;
最小厚度L的范围为2-5mm。
4.根据权利要求3所述的辐射空调系统,其特征在于,
设定峰顶部的曲线半径为a;其中
所述峰顶部的曲线半径a与最大厚度H、最小厚度L之间的关系式为:
a=H-L。
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