CN114135954B - 一种热管换热空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热管换热空调系统,属于被动式能源利用技术领域,该热管换热空调系统包括:热管辐射制冷模块、太阳能发电集热模块、风机、水泵、电动调节阀、换热盘管、蓄能水箱。本发明利用热管的高传热特性,在热管冷凝端外部包裹辐射制冷薄膜,在夏季利用辐射制冷薄膜与外太空换热获得冷量,并通过热管将获得的冷量送入室内形成换热循环,同时在冬季利用太阳能发电集热模块给室内供暖,太阳能发电集热模块所产生的电量可用于系统内电子元件供电,从而达到降低全年室内能耗的目的。

Description

一种热管换热空调系统
技术领域
本发明属于被动式能源利用领域,具体来说,涉及一种热管换热空调系统。
背景技术
伴随着社会的发展和人们对于生活舒适性的不断追求,人类在能源方面的消耗量也越来越大。目前,建筑耗能已占社会总耗能的40%以上,随着空调技术的发展,暖通空调技术在人类生产生活中变得越来越重要,而在建筑耗能中最重要的一项就是空调、冰箱等制冷设备的消耗。为了满足日益增长的热舒适性和室内空气质量的需求,空调系统的节能优化对于减少空调能耗,降低建筑能耗,从而缓解能源问题有重大意义。近年来,辐射制冷因其可在无需任何电力情况下从外太空免费获得冷量的工作方式,受到了广泛的关注;同时,热管技术因为充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质,其导热能力超过任何已知金属的导热能力,如果将传统热管技术与辐射制冷技术相结合,利用热管的高传热特性将辐射制冷获得的冷量充分利用于室内,可有效降低室内负荷,节省空调能耗。
现有关于空调技术的公开文献中,热管结合空调系统的制冷能力很容易受室外温度状况的影响,当室外的温度越高,热管系统的制冷能力就会越差。因此,热管技术要想应用在空调上则急需一个稳定且巨大的自然“冷库”。专利CN209325982U公开了一种热管空调装置,该装置通过对机械制冷回路和热管冷却回路的优化设计,可适应不同的室外环境温度情况,提高机组整体性能和可靠性。但在室外高温情况下依旧需要压缩机辅助制冷。专利CN211451236U公开了一种新型被动式空调系统,将空调末端装置、被动冷却通风屋面、以及辐射制冷技术相结合利用辐射制冷薄膜与外太空换热获得免费冷量的特性,实现充分利用自然冷源,降低空调系统的能耗。但整体实施较为复杂,传热损失较大。
针对上述问题,本发明公开了一种热管换热空调系统,该空调系统将辐射制冷、太阳能集热、热管换热技术相结合,利用辐射制冷薄膜与外太空换热获得冷量,并通过热管的热传导原理与相变介质的快速热传递性质更高效的将冷量传递至室内,同时,在冬季由太阳能集热膜吸收太阳能进行集热为室内供暖,系统充分利用自然能源的同时,还可以降低室内负荷,节省空调能耗。除此之外,集热发电模块中的太阳能薄膜板还可以吸收太阳辐射用于发电,所产生电量储存在蓄电池中,当需要供电时,为热管换热空调系统的电子器件供电,实现系统内的自给自足,进一步降低空调能耗。
发明内容
本发明提供了一种热管换热空调系统,本发明将辐射制冷、太阳能集热、热管换热技术相结合,形成一种热管换热空调系统,由于外太空的温度较低且稳定,所以该系统在夏季通过辐射制冷材料从外太空获得额外冷量,不仅能持续为室内提供冷量,还保证了热管的稳定运行,而且由于热管的热传导原理与相变介质的快速热传递的性质,可以更高效的将冷量传递至室内;热管换热空调系统在冬季通过太阳能集热膜获得热量,从而在不同情况形成多种工作模式,有效降低空调系统能耗,同时集热发电模块中的太阳能薄膜板还可以吸收太阳辐射用于发电,所产生电量储存在蓄电池中,当需要供电时,为热管换热空调系统的电子器件供电,实现系统内的自给自足。
为实现本发明的目的,本发明实施例采用以下技术方案:
本发明提供一种热管换热空调系统,该系统包括:
热管辐射制冷模块、太阳能发电集热模块、风机、第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵、第五水泵、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀、第五电动调节阀、第六电动调节阀、第七电动调节阀、第八电动调节阀、第九电动调节阀、第十电动调节阀、第一换热盘管、第二换热盘管、第一蓄能水箱、第二蓄能水箱、第三蓄能水箱;所述的热管辐射制冷模块由辐射制冷薄膜、热管组成;所述的太阳能发电集热模块由太阳能薄膜板、逆变器、太阳能集热膜、蓄能材料、腔体、蓄电池、第三换热盘管组成;
作为优选例,所述一种热管换热空调系统的各个部件的连接方式如下:
热管辐射制冷模块的蒸发端与第一蓄能水箱内部连接,热管辐射制冷模块的冷凝端伸出室外并按照屋檐形状与屋檐贴合,冷凝端外部包裹有辐射制冷薄膜,第一蓄能水箱的第一输出端接第一管道的输入端,第一管道的输出端接第二管道的第一输入端,第二管道的输出端接第一换热盘管的输入端,第一换热盘管的输出端接第三管道的输入端,第三管道的第一输出端接第四管道的输入端,第四管道的输出端接第一蓄能水箱的第一输入端,第一电动调节阀在第一管道中,第二电动调节阀在第四管道中,第一水泵在第一管道中;
第一蓄能水箱的第二输出端接第五管道的输入端,第五管道的输出端接第二蓄能水箱的第一输入端,第二蓄能水箱的第一输出端接第六管道的输入端,第六管道的输出端接第一蓄能水箱的第二输入端,第三电动调节阀在第五管道中,第四电动调节阀在第六管道中,第二水泵在第六管道中;
第二蓄能水箱的第二输出端接第七管道的输入端,第七管道的输出端接第二管道的第二输入端;
第三管道的第二输出端接第八管道的输入端,第八管道的输出端接第二蓄能水箱的第二输入端,第五电动调节阀在第七管道中,第六电动调节阀在第八管道中,第三水泵在第七管道中;
第九管道的输出端与第一蓄能水箱的第三输入端相连,第九管道为补水管;
第三蓄能水箱的第一输出端接第十管道的输入端,第十管道的输出端接太阳能发电集热模块中第三换热盘管的进水口,第三换热盘管的出水口接第十一管道的输入端,第十一管道的输出端接第三蓄能水箱的第一输入端,第七电动调节阀在第十一管道中,第八电动调节阀在第十管道中,第四水泵在第十管道中;
第三蓄能水箱的第二输出端接第十二管道的输入端,第十二管道的输出端接第二换热盘管的输入端,第二换热盘管的输出端接第十三管道的输入端,第十三管道的输出端接第三蓄能水箱的第二输入端,第九电动调节阀在第十二管道中,第十电动调节阀在第十三管道中,第五水泵在第十二管道中;
第十四管道的输出端与第三蓄能水箱的第三输入端相连,第十四管道为补水管;
作为优选例,所述的一种热管换热空调系统,其特征在于,所述的热管辐射制冷模块外表面贴有辐射制冷薄膜,热管冷凝端被辐射制冷薄膜包裹在内部;所述的太阳能发电集热模块顶部贴有太阳能薄膜板,薄膜板外接有蓄电池,蓄电池的输出接口接逆变器,太阳能薄膜板下部贴有太阳能集热膜,太阳能集热膜下部为腔体,其内部有蓄能材料,内部放置有第三换热盘管;
作为优选例,所述的辐射制冷薄膜是超材料光谱选择性膜、纳米激光性选择发射材料、辐射制冷涂层或涂料中的一种;所述的辐射制冷薄膜在8-13μm波段内发射率大于0.90,同时在0.25-3μm波段的反射率大于0.90;
作为优选例,所述的太阳能集热膜在0.25-3μm吸收率大于0.90;
作为优选例,所述的热管是重力热管、扁平式热管中的一种;
作为优选例,所述的热管内部工作液是低温热管工作液或者常温热管工作液中的一种。
本发明可实现多种工作模式,包括:直冷模式、蓄能模式、供冷模式、供暖模式,同时在日间还能利用太阳能发电供能,具体工作情况如下:
直冷模式:当夏季室外温度高于32℃时,此时打开第一电动调节阀、第二电动调节阀,关闭第三电动调节阀、第四电动调节阀,辐射制冷薄膜与外太空换热获得冷量后与热管的冷凝端进行换热,冷凝端的工作液气体获得冷量后凝结成液体并随着毛细管向低处蒸发端回流,液体工作液到达热管蒸发端后与第一蓄能水箱中的水进行换热,换热后热管内部工作液重新蒸发并流向热管冷凝端,第一蓄能水箱中的水换热降温后在第一水泵的作用下经过第一管道、第二管道传递至第一换热盘管,在风机的作用下冷水通过第一换热盘管与空气换热并送入室内,换热后的空气温度降低,进而降低室内温度,换热后升温的水经过第三管道、第四管道送回第一蓄能水箱;
蓄能模式:当处于夏季夜间时,由于室内外温差减小,此时关闭第一电动调节阀、第二电动调节阀,打开第三电动调节阀、第四电动调节阀,辐射制冷薄膜与外太空换热获得的冷量与热管的冷凝端进行换热,冷凝端的工作液气体获得冷量后凝结成液体并随着毛细管向低处蒸发端回流,液体工作液到达热管蒸发端后与第一蓄能水箱中的水进行换热,换热后热管内部工作液重新蒸发并流向热管冷凝端,第一蓄能水箱中的水换热降温后在第二水泵的作用下经过第五管道输送至第二蓄能水箱将冷量储存,进而第二蓄能水箱中的水在第二水泵的作用下经过第六管道送入第一蓄能水箱并与热管蒸发端换热形成循环,进行蓄冷;
供冷模式:当室外温度超过37℃时,关闭第三电动调节阀、第四电动调节阀,打开第一电动调节阀、第二电动调节阀、第五电动调节阀、第六电动调节阀,辐射制冷薄膜与外太空换热获得冷量,冷量将热管的冷凝端工作液降温冷凝并流入蒸发端,第一蓄能水箱中的水与热管蒸发端换热获得冷量,并在第二水泵的作用下经过第一管道、第二管道送入第一换热盘管换热,同时第二蓄能水箱中由夜间蓄能模式储存的冷量在第三水泵的作用下经过第七管道汇入第二管道,输送至第一换热盘管,在风机的作用下冷水通过第一换热盘管与空气换热并送入室内,给室内提供更多冷量,换热后的空气温度降低,进而降低室内温度,换热后升温的水分别经过第三管道、第四管道送回第一蓄能水箱,第三管道、第八管道送回第二蓄能水箱;
供暖模式:当冬季室外温度低于8℃时,关闭第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀、第五电动调节阀、第六电动调节阀,打开第七电动调节阀、第八电动调节阀、第九电动调节阀、第十电动调节阀,太阳能集热膜吸收太阳热辐射后将热量储存在蓄能材料中,随后蓄能材料与第三换热盘管中的水进行换热使水温升高,并由第四水泵将热水经过第十一管道输送至第三蓄能水箱储存,在需要使用时,热水在第五水泵的作用下经过第十二管道送入第二换热盘管在风机的作用下热水通过第二换热盘管与空气换热并送入室内,换热后的空气温度升高,进而升高室内温度,换热后的低温水经由第十三管道送回至第三蓄能水箱,随后低温水在第四水泵的作用下经过第十管道送入太阳能发电集热模块继续换热;
当处于日间时,太阳能薄膜板吸收太阳辐射用于发电,所产生电量储存在蓄电池中,当需要供电时,蓄电池输出直流电通过逆变器转化为交流电,并输送给系统内第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵第五水泵用于日常运行;当蓄电池电量不足时,第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵、第五水泵的电能由室内电路提供。
与现有技术相比,本发明实施例具有以下有益效果:
1本发明实现了辐射制冷、太阳能集热、热管换热技术与传统空调系统的结合,系统利用辐射制冷从外太空获取“免费”冷量,使热管换热工作更加稳定,太阳能集热获取热量以及太阳能发电,可有效降低传统空调系统使用能耗。
2本发明利用热管的热传导原理与相变介质的快速热传递性质,使得辐射制冷获得的冷量可以更高效的被利用。
附图说明
图1是本发明实施例的示意图;
图2是热管外形的示意图;
图3是热管冷凝端的示意图;
图4是太阳能集热发电模块示意图;
图5是太阳能集热发电模块剖面图;
图中有:
热管辐射制冷模块1、辐射制冷薄膜101、热管102、太阳能发电集热模块2、太阳能薄膜板201、逆变器202、太阳能集热膜203、蓄能材料204、腔体205、蓄电池206、风机301、第一水泵401、第二水泵402、第三水泵403、第四水泵404、第五水泵405、第一电动调节阀501、第二电动调节阀502、第三电动调节阀503、第四电动调节阀504、第五电动调节阀505、第六电动调节阀506、第七电动调节阀507、第八电动调节阀508、第九电动调节阀509、第十电动调节阀510、第一换热盘管601、第二换热盘管602、第三换热盘管603、第一蓄能水箱701、第二蓄能水箱702、第三蓄能水箱703;
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行详细说明:
如图1、图2、图3、图4、图5所示,本发明实施例的一种热管换热空调系统,由热管辐射制冷模块1、太阳能发电集热模块2、风机301、第一水泵401、第二水泵402、第三水泵403、第四水泵404、第五水泵405、第一电动调节阀501、第二电动调节阀502、第三电动调节阀503、第四电动调节阀504、第五电动调节阀505、第六电动调节阀506、第七电动调节阀507、第八电动调节阀508、第九电动调节阀509、第十电动调节阀510、第一换热盘管601、第二换热盘管602、第一蓄能水箱701、第二蓄能水箱702、第三蓄能水箱703;所述的热管辐射制冷模块1由辐射制冷薄膜101、热管102组成;所述的太阳能发电集热模块2由太阳能薄膜板201、逆变器202、太阳能集热膜203、蓄能材料204、腔体205、蓄电池206、第三换热盘管603组成;
如图1所示,本发明实施例的一种热管换热空调系统,其各个部件之间的连接方式:
热管辐射制冷模块1的蒸发端与第一蓄能水箱701内部连接,热管辐射制冷模块1的冷凝端伸出室外并按照屋檐形状与屋檐贴合,冷凝端外部包裹有辐射制冷薄膜101,第一蓄能水箱701的第一输出端接第一管道801的输入端,第一管道801的输出端接第二管道802的第一输入端,第二管道802的输出端接第一换热盘管601的输入端,第一换热盘管601的输出端接第三管道803的输入端,第三管道803的第一输出端接第四管道804的输入端,第四管道804的输出端接第一蓄能水箱701的第一输入端,第一电动调节阀501在第一管道801中,第二电动调节阀502在第四管道804中,第一水泵401在第一管道801中;
第一蓄能水箱701的第二输出端接第五管道805的输入端,第五管道805的输出端接第二蓄能水箱702的第一输入端,第二蓄能水箱702的第一输出端接第六管道806的输入端,第六管道806的输出端接第一蓄能水箱701的第二输入端,第三电动调节阀503在第五管道805中,第四电动调节阀504在第六管道806中,第二水泵402在第六管道806中;
第二蓄能水箱702的第二输出端接第七管道807的输入端,第七管道807的输出端接第二管道802的第二输入端;
第三管道803的第二输出端接第八管道808的输入端,第八管道808的输出端接第二蓄能水箱702的第二输入端,第五电动调节阀505在第七管道807中,第六电动调节阀506在第八管道808中,第三水泵403在第七管道807中;
第九管道809的输出端与第一蓄能水箱701的第三输入端相连,第九管道809为补水管;
第三蓄能水箱703的第一输出端接第十管道810的输入端,第十管道810的输出端接太阳能发电集热模块2中第三换热盘管603的进水口,第三换热盘管603的出水口接第十一管道811的输入端,第十一管道811的输出端接第三蓄能水箱703的第一输入端,第七电动调节阀507在第十一管道811中,第八电动调节阀508在第十管道810中,第四水泵404在第十管道810中;
第三蓄能水箱703的第二输出端接第十二管道812的输入端,第十二管道812的输出端接第二换热盘管602的输入端,第二换热盘管602的输出端接第十三管道813的输入端,第十三管道813的输出端接第三蓄能水箱703的第二输入端,第九电动调节阀509在第十二管道812中,第十电动调节阀510在第十三管道813中,第五水泵405在第十二管道812中;
第十四管道814的输出端与第三蓄能水箱703的第三输入端相连,第十四管道814为补水管;
本发明可有以下几种工作模式:直冷模式、蓄能模式、供冷模式、供暖模式,同时在日间还能利用太阳能发电供能,具体工作情况如下:
直冷模式:当夏季室外温度高于32℃时,此时打开第一电动调节阀501、第二电动调节阀502,关闭第三电动调节阀503、第四电动调节阀504,辐射制冷薄膜101与外太空换热获得冷量后与热管102的冷凝端进行换热,冷凝端的工作液气体获得冷量后凝结成液体并随着毛细管向低处蒸发端回流,液体工作液到达热管102蒸发端后与第一蓄能水箱701中的水进行换热,换热后热管102内部工作液重新蒸发并流向热管102冷凝端,第一蓄能水箱701中的水换热降温后在第一水泵401的作用下经过第一管道801、第二管道802传递至第一换热盘管601,在风机301的作用下冷水通过第一换热盘管601与空气换热并送入室内,换热后的空气温度降低,进而降低室内温度,换热后升温的水经过第三管道803、第四管道804送回第一蓄能水箱701;
蓄能模式:当处于夏季夜间时,由于室内外温差减小,此时关闭第一电动调节阀501、第二电动调节阀502,打开第三电动调节阀503、第四电动调节阀504,辐射制冷薄膜101与外太空换热获得的冷量与热管102的冷凝端进行换热,冷凝端的工作液气体获得冷量后凝结成液体并随着毛细管向低处蒸发端回流,液体工作液到达热管102蒸发端后与第一蓄能水箱701中的水进行换热,换热后热管102内部工作液重新蒸发并流向热管102冷凝端,第一蓄能水箱701中的水换热降温后在第二水泵402的作用下经过第五管道805输送至第二蓄能水箱702将冷量储存,进而第二蓄能水箱702中的水在第二水泵402的作用下经过第六管道806送入第一蓄能水箱701并与热管102蒸发端换热形成循环,进行蓄冷;
供冷模式:当室外温度超过37℃时,关闭第三电动调节阀503、第四电动调节阀504,打开第一电动调节阀501、第二电动调节阀502、第五电动调节阀505、第六电动调节阀506,辐射制冷薄膜101与外太空换热获得冷量,冷量将热管102的冷凝端工作液降温冷凝并流入蒸发端,第一蓄能水箱701中的水与热管102蒸发端换热获得冷量,并在第二水泵402的作用下经过第一管道801、第二管道802送入第一换热盘管601换热,同时第二蓄能水箱702中由夜间蓄能模式储存的冷量在第三水泵403的作用下经过第七管道807汇入第二管道802,输送至第一换热盘管601,在风机301的作用下冷水通过第一换热盘管601与空气换热并送入室内,给室内提供更多冷量,换热后的空气温度降低,进而降低室内温度,换热后升温的水分别经过第三管道803、第四管道804送回第一蓄能水箱701,第三管道803、第八管道808送回第二蓄能水箱702;
供暖模式:当冬季室外温度低于8℃时,关闭第一电动调节阀501、第二电动调节阀502、第三电动调节阀503、第四电动调节阀504、第五电动调节阀505、第六电动调节阀506,打开第七电动调节阀507、第八电动调节阀508、第九电动调节阀509、第十电动调节阀510,太阳能集热膜203吸收太阳热辐射后将热量储存在蓄能材料204中,随后蓄能材料与第三换热盘管603中的水进行换热使水温升高,并由第四水泵404将热水经过第十一管道811输送至第三蓄能水箱703储存,在需要使用时,热水在第五水泵405的作用下经过第十二管道812送入第二换热盘管602在风机301的作用下热水通过第二换热盘管602与空气换热并送入室内,换热后的空气温度升高,进而升高室内温度,换热后的低温水经由第十三管道813送回至第三蓄能水箱703,随后低温水在第四水泵404的作用下经过第十管道810送入太阳能发电集热模块2继续换热;
当处于日间时,太阳能薄膜板201吸收太阳辐射用于发电,所产生电量储存在蓄电池中,当需要供电时,蓄电池输出直流电通过逆变器202转化为交流电,并输送给系统内第一水泵401、第二水泵402、第三水泵403、第四水泵404第五水泵405用于日常运行;当蓄电池电量不足时,第一水泵401、第二水泵402、第三水泵403、第四水泵404、第五水泵405的电能由室内电路提供。
上述四种模式可以单独运行,也可以多种模式同时运行,若系统水量不足,则通过补水管809、补水管814对系统内进行补水。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热管换热空调系统,其特征在于,该热管换热空调系统包括:热管辐射制冷模块(1)、太阳能发电集热模块(2)、风机(301)、第一水泵(401)、第二水泵(402)、第三水泵(403)、第四水泵(404)、第五水泵(405)、第一电动调节阀(501)、第二电动调节阀(502)、第三电动调节阀(503)、第四电动调节阀(504)、第五电动调节阀(505)、第六电动调节阀(506)、第七电动调节阀(507)、第八电动调节阀(508)、第九电动调节阀(509)、第十电动调节阀(510)、第一换热盘管(601)、第二换热盘管(602)、第一蓄能水箱(701)、第二蓄能水箱(702)、第三蓄能水箱(703);
所述的热管辐射制冷模块(1)由辐射制冷薄膜(101)、热管(102)组成;
所述的太阳能发电集热模块(2)由太阳能薄膜板(201)、逆变器(202)、太阳能集热膜(203)、蓄能材料(204)、腔体(205)、蓄电池(206)、第三换热盘管(603)组成;
所述的一种热管换热空调系统,各个部件连接方式如下:
热管辐射制冷模块(1)的蒸发端与第一蓄能水箱(701)内部连接,热管辐射制冷模块(1)的冷凝端伸出室外并按照屋檐形状与屋檐贴合,冷凝端外部包裹有辐射制冷薄膜(101),第一蓄能水箱(701)的第一输出端接第一管道(801)的输入端,第一管道(801)的输出端接第二管道(802)的第一输入端,第二管道(802)的输出端接第一换热盘管(601)的输入端,第一换热盘管(601)的输出端接第三管道(803)的输入端,第三管道(803)的第一输出端接第四管道(804)的输入端,第四管道(804)的输出端接第一蓄能水箱(701)的第一输入端,第一电动调节阀(501)在第一管道(801)中,第二电动调节阀(502)在第四管道(804)中,第一水泵(401)在第一管道(801)中;
第一蓄能水箱(701)的第二输出端接第五管道(805)的输入端,第五管道(805)的输出端接第二蓄能水箱(702)的第一输入端,第二蓄能水箱(702)的第一输出端接第六管道(806)的输入端,第六管道(806)的输出端接第一蓄能水箱(701)的第二输入端,第三电动调节阀(503)在第五管道(805)中,第四电动调节阀(504)在第六管道(806)中,第二水泵(402)在第六管道(806)中;
第二蓄能水箱(702)的第二输出端接第七管道(807)的输入端,第七管道(807)的输出端接第二管道(802)的第二输入端;
第三管道(803)的第二输出端接第八管道(808)的输入端,第八管道(808)的输出端接第二蓄能水箱(702)的第二输入端,第五电动调节阀(505)在第七管道(807)中,第六电动调节阀(506)在第八管道(808)中,第三水泵(403)在第七管道(807)中;
第九管道(809)的输出端与第一蓄能水箱(701)的第三输入端相连,第九管道(809)为补水管;
第三蓄能水箱(703)的第一输出端接第十管道(810)的输入端,第十管道(810)的输出端接太阳能发电集热模块(2)中第三换热盘管(603)的进水口,第三换热盘管(603)的出水口接第十一管道(811)的输入端,第十一管道(811)的输出端接第三蓄能水箱(703)的第一输入端,第七电动调节阀(507)在第十一管道(811)中,第八电动调节阀(508)在第十管道(810)中,第四水泵(404)在第十管道(810)中;
第三蓄能水箱(703)的第二输出端接第十二管道(812)的输入端,第十二管道(812)的输出端接第二换热盘管(602)的输入端,第二换热盘管(602)的输出端接第十三管道(813)的输入端,第十三管道(813)的输出端接第三蓄能水箱(703)的第二输入端,第九电动调节阀(509)在第十二管道(812)中,第十电动调节阀(510)在第十三管道(813)中,第五水泵(405)在第十二管道(812)中;
第十四管道(814)的输出端与第三蓄能水箱(703)的第三输入端相连,第十四管道(814)为补水管;
所述的一种热管换热空调系统,所述的系统在夏季高温环境下可吸收外部冷量,降低室内温度,具体工作情况如下:
直冷模式:当夏季室外温度高于32℃时,此时打开第一电动调节阀(501)、第二电动调节阀(502),关闭第三电动调节阀(503)、第四电动调节阀(504),辐射制冷薄膜(101)与外太空换热获得冷量后与热管(102)的冷凝端进行换热,冷凝端的工作液气体获得冷量后凝结成液体并随着毛细管向低处蒸发端回流,液体工作液到达热管(102)蒸发端后与第一蓄能水箱(701)中的水进行换热,换热后热管(102)内部工作液重新蒸发并流向热管(102)冷凝端,第一蓄能水箱(701)中的水换热降温后在第一水泵(401)的作用下经过第一管道(801)、第二管道(802)传递至第一换热盘管(601),在风机(301)的作用下冷水通过第一换热盘管(601)与空气换热并送入室内,换热后的空气温度降低,进而降低室内温度,换热后升温的水经过第三管道(803)、第四管道(804)送回第一蓄能水箱(701);
蓄能模式:当处于夏季夜间时,由于室内外温差减小,此时关闭第一电动调节阀(501)、第二电动调节阀(502),打开第三电动调节阀(503)、第四电动调节阀(504),辐射制冷薄膜(101)与外太空换热获得的冷量与热管(102)的冷凝端进行换热,冷凝端的工作液气体获得冷量后凝结成液体并随着毛细管向低处蒸发端回流,液体工作液到达热管(102)蒸发端后与第一蓄能水箱(701)中的水进行换热,换热后热管(102)内部工作液重新蒸发并流向热管(102)冷凝端,第一蓄能水箱(701)中的水换热降温后在第二水泵(402)的作用下经过第五管道(805)输送至第二蓄能水箱(702)将冷量储存,进而第二蓄能水箱(702)中的水在第二水泵(402)的作用下经过第六管道(806)送入第一蓄能水箱(701)并与热管(102)蒸发端换热形成循环,进行蓄冷;
供冷模式:当室外温度超过37℃时,关闭第三电动调节阀(503)、第四电动调节阀(504),打开第一电动调节阀(501)、第二电动调节阀(502)、第五电动调节阀(505)、第六电动调节阀(506),辐射制冷薄膜(101)与外太空换热获得冷量,冷量将热管(102)的冷凝端工作液降温冷凝并流入蒸发端,第一蓄能水箱(701)中的水与热管(102)蒸发端换热获得冷量,并在第二水泵(402)的作用下经过第一管道(801)、第二管道(802)送入第一换热盘管(601)换热,同时第二蓄能水箱(702)中由夜间蓄能模式储存的冷量在第三水泵(403)的作用下经过第七管道(807)汇入第二管道(802),输送至第一换热盘管(601),在风机(301)的作用下冷水通过第一换热盘管(601)与空气换热并送入室内,给室内提供更多冷量,换热后的空气温度降低,进而降低室内温度,换热后升温的水分别经过第三管道(803)、第四管道(804)送回第一蓄能水箱(701),第三管道(803)、第八管道(808)送回第二蓄能水箱(702);
供暖模式:当冬季室外温度低于8℃时,关闭第一电动调节阀(501)、第二电动调节阀(502)、第三电动调节阀(503)、第四电动调节阀(504)、第五电动调节阀(505)、第六电动调节阀(506),打开第七电动调节阀(507)、第八电动调节阀(508)、第九电动调节阀(509)、第十电动调节阀(510),太阳能集热膜(203)吸收太阳热辐射后将热量储存在蓄能材料(204)中,随后蓄能材料与第三换热盘管(603)中的水进行换热使水温升高,并由第四水泵(404)将热水经过第十一管道(811)输送至第三蓄能水箱(703)储存,在需要使用时,热水在第五水泵(405)的作用下经过第十二管道(812)送入第二换热盘管(602)在风机(301)的作用下热水通过第二换热盘管(602)与空气换热并送入室内,换热后的空气温度升高,进而升高室内温度,换热后的低温水经由第十三管道(813)送回至第三蓄能水箱(703),随后低温水在第四水泵(404)的作用下经过第十管道(810)送入太阳能发电集热模块(2)继续换热;
当处于日间时,太阳能薄膜板(201)吸收太阳辐射用于发电,所产生电量储存在蓄电池中,当需要供电时,蓄电池输出直流电通过逆变器(202)转化为交流电,并输送给系统内第一水泵(401)、第二水泵(402)、第三水泵(403)、第四水泵(404)第五水泵(405)用于日常运行;当蓄电池电量不足时,第一水泵(401)、第二水泵(402)、第三水泵(403)、第四水泵(404)、第五水泵(405)的电能由室内电路提供。
2.根据权利要求1所述的一种热管换热空调系统,其特征是,所述的热管辐射制冷模块(1)外表面贴有辐射制冷薄膜(101),热管(102)冷凝端被辐射制冷薄膜(101)包裹在内部;
所述的太阳能发电集热模块(2)顶部贴有太阳能薄膜板(201),薄膜板外接有蓄电池(206),蓄电池(206)的输出接口接逆变器(202),太阳能薄膜板(201)下部贴有太阳能集热膜(203),太阳能集热膜(203)下部为腔体(205),其内部有蓄能材料(204),内部放置有第三换热盘管(603)。
3.根据权利要求1所述的一种热管换热空调系统,其特征是,所述的辐射制冷薄膜(101)是超材料光谱选择性膜、纳米激光性选择发射材料、辐射制冷涂层或涂料中的一种;
所述的辐射制冷薄膜(101)在8-13μm波段内发射率大于0.90,同时在0.25-3μm波段的反射率大于0.90。
4.根据权利要求1所述的一种热管换热空调系统,其特征是,所述的太阳能集热膜(203)在0.25-3μm吸收率大于0.90。
5.根据权利要求1所述的一种热管换热空调系统,其特征是,所述的热管(102)是重力热管、扁平式热管中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种热管换热空调系统,其特征是,所述的热管(102)内部工作液是低温热管工作液或者常温热管工作液中的一种。
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