CN114963360A - 基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法 - Google Patents

基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114963360A
CN114963360A CN202111675571.1A CN202111675571A CN114963360A CN 114963360 A CN114963360 A CN 114963360A CN 202111675571 A CN202111675571 A CN 202111675571A CN 114963360 A CN114963360 A CN 114963360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
porous medium
temperature
climate
humidity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111675571.1A
Other languages
English (en)
Inventor
郭飞
武志强
陈佳明
蔡景成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN202111675571.1A priority Critical patent/CN114963360A/zh
Publication of CN114963360A publication Critical patent/CN114963360A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0089—Systems using radiation from walls or panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0017—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using cold storage bodies, e.g. ice
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0046—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground
    • F24F2005/0064—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater using natural energy, e.g. solar energy, energy from the ground using solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Abstract

一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法，属于室内气候调节领域。该装置主要包括水箱、温湿度测量装置和气候调节板。所述气候调节板包括可折叠的金属板、多孔介质中空管和保温材料。循环水由水箱经循环泵输运到气候调节板内，通过金属板辐射传热调节温度，通过多孔介质中空管内外水与水蒸气之间相变传质调节湿度。本发明气候调节装置结构紧凑；可以使用太阳能、建筑废热等实现供热性能，可以使用冬季存储的冰块等实现夏季供冷；可以通过控制多孔介质中空管的裸露面积调整加湿除湿速率；本装置加湿为水蒸气直接进行加湿，水中的杂质不会扩散进入空气。

Description

基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法
技术领域
本发明属于室内气候调节领域，特别涉及一种辐射传热温度调节与跨膜相变传质湿度调节的耦合系统及室内温湿度调节方法。
背景技术
室内气候主要是由温度、湿度、风和热辐射这四个综合作用于人体的气象因素组成。为了维持一个舒适的室内环境，人们通常会使用暖气、空调、加湿器等辅助设备对室内气候进行调控。传统的空调系统仅依靠对流传热来加热或冷却整个房间的空气，从而导致其能耗高以及匹配风机功率大。此外，空调房间内大量的空气循环很可能会引起噪音和气体流动带来的热不适。而且需要的外设设备多，结构复杂。辐射传热带给人体的舒适性更高，目前辐射传热调温应用较少。引入辐射供冷和供热系统，其可以改善与周围环境的热交换品质，降低系统能耗。
人类居住最舒适的相对湿度范围为30％-60％。研究表明，湿度的增加可改善室内的空气质量，减轻眼睛和呼吸道的刺激，并提高室内热舒适度。相对湿度升高会降低颗粒传播的速度。超声波加湿器也常被称为冷雾加湿器，通过振动将水分解成雾，增大蒸发面积。特点为没有加热元件、安静且产生水蒸气的效率高。但是人们会吸入加湿器产生的“白色灰尘”(水中杂质)导致肺损伤。
跨膜相变传质技术是一种膜分离技术，它是以疏水多孔介质作为料液侧和渗透侧之间的选择性屏障，以疏水多孔介质两侧的水蒸气压差作为驱动力，只有水蒸气跨过膜孔。通过纯净的水蒸气对室内空气进行加湿，不会影响室内空气质量。
发明内容
针对以上现有空调和加湿器的现状及存在的不足，为了解决能够在室内温湿度调节中同时控温调湿的问题，不采用分立结构分别控温和调湿，以最紧凑和低成本结构实现本发明的目的，本发明提供如下技术方案：一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，
包括介质循环系统，
还包括
气候调节板，是由板材构建而成的仓体；
多孔介质中空管，其安装在气候调节板内，并包括其上具有微孔的管状基材，基材表面具有经疏水处理过的疏水膜和亲水膜；
辐射板，其是由多个金属页片制成的可折叠式金属板，至少安装在气候调节板的一面，所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，并使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。
进一步的，所述介质循环系统包括水箱、循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器，水箱一端口为上水管连通端，一端口为回水管连通端，上水管和/或回水管其上安装循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器。
进一步的，所述气候调节板包括支撑架、保温材料、保温材料覆于支撑架上。
进一步的，所述保温材料为蓬松材质的保温材料，通过压缩或拉伸保温材料而使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。
进一步的，在所述的气候调节板的保温材料上覆有防水材料。
进一步的，支撑架上安装有用于破坏多孔介质中空管外的水蒸气饱和层的出风装置。
进一步的，水箱为输入能量与循环水的热交换场所，夏季使用的冷媒包括冬末存储的冰块；冬季使用的热源包括建筑废热、低品位热能，并用保温材料覆盖水箱外部。
一种所述系统的温湿度调节方法：
冬季，通过介质循环系统向多孔介质中空管内供应热水，多孔介质中空管内的热水通过热传导将热量传递到辐射板上，并辐射散热于人体，且多孔介质中空管内热水在多孔介质界面发生蒸发而产生水蒸气，由于多孔介质中空管外空气中水蒸气温度低，多孔介质中空管内外两侧的水蒸气因温度不同产生压力差，多孔介质中空管内的水蒸气通过微孔扩散到室内空气中，从而升温加湿；
夏季，通过介质循环系统向多孔介质中空管内供应冷水，人体热量通过辐射板传导将热量传递到多孔介质中空管内的冷水，且室内湿热空气导致室内水蒸气压力高于多孔介质中空管内的饱和水蒸气压力，水蒸气通过微孔扩散到多孔介质中空管内，多孔介质中空管管内的冷水将空气中的水蒸气冷凝，从而降温除湿。
进一步的，水箱作为循环水的储存箱，通过循环水泵进行循环水的输运，通过流量调节阀调节循环水流量，通过上水管将循环水输送到气候调节板的多孔介质中空管中，循环水在气候调节板内进行换热，并在多孔介质中空管界面发生蒸发，最后通过回水管输送回水箱中。
进一步的，基于如下方式取得湿度调节速率：
Figure RE-GDA0003604816990000031
式中：
跨膜通量为J，单位kg/m2/h，
相对湿度变化不引起温度T改变，相对湿度变化为Δx，单位％；
气温为T，单位℃；
空间体积为V，单位m3；
多孔介质中空管直径为d，单位m；
多孔介质中空管长度为l，单位m；
相对湿度变化Δx所需的时间为t，单位h。
本发明的有益效果为：本发明所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，从而使辐射板的辐射面积由此调整，能够方便调整辐射热需求。从而该调整使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加，由此调整介质中空管与空气接触面积而增加或减小除湿或加湿的空间。本发明不新增加湿器，却能实现同步加热增湿和同步降温除湿的效果，结构紧凑、成本低。本发明的湿度调节速率可控，通过控制多孔介质裸露面积控制加湿速率。
附图说明
图1为本发明的装置图。
图2为气候调节板的辐射底部图。
图3为气候调节板的保温顶部图。
图4为气候调节板的侧面图。
图中：1水箱；2循环水泵；3流量调节阀；4温度传感器；5上水管；6回水管；7气候调节板；8吊链；9温湿度传感器；10温湿度调节控制窗口；11金属叶片；12可折叠式金属板；13多孔介质中空管；14滑块；15支撑架；16压缩后的保温材料；17保温材料。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的目的、技术方案及有益效果，以下结合具体实施例进一步详细叙述本发明。应理解，所述的实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：如图1所示，一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，该系统包括集合辐射供冷和供热系统与多孔介质中空管而成的气候调节板7、水箱1、循环水泵2、流量调节阀3、温度传感器4、上水管5、回水管6、链条8、温湿度传感器9。优选的，还可以包括基于温度湿度调节算法的温湿度调节控制窗口10。
其中，所述气候调节板7包括可折叠的金属板12、多孔介质中空管13、支撑架15和保温材料17。可折叠的金属板是辐射板，是由多个金属页片制成的可折叠式金属板，至少安装在气候调节板的一面，所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，并使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。
如图2-3所示，在一种方案中，所述可折叠的金属板12为多块金属叶片11制成的可折叠式链板，优选的，滑块14与位于端部的金属叶片11连接，若干金属叶片间相互铰接，可以通过滑块在轨道上推动相互铰接的金属叶片实现本发明的上述目的。
在另一种方案中，可折叠式金属板可以为百叶窗结构，在优选方案中，可折叠式金属板包括左边框、右边框、上横框、下横框、金属页片，左边框和右边框的端头分别联接上横框、下横框，金属页片的两端通过联动带条和左边框、右边框用螺栓螺母联接，联动带条上设有滑块，滑块上装配联动轴，在上横框的一端部的侧面，设有滑轮固定座和滑轮，在下横框的一端部的侧面设有旋转轴固定座，旋转轴固定座上设有旋转轴，旋转轴上设有弹簧、旋钮和绳索，旋转轴上的绳索与滑动块和滑轮相联接。所述的金属页片两端设有与联动带条联接的孔与边框联接的孔，联动带条上设有与金属页片联接的孔和金属页片旋转的凹槽及滑动块。
本发明可以根据室内温度湿度调整所需要的辐射面积，还可优选通过算法计算并调整所需要的辐射面积，从而合理布置所需的辐射面积，创造舒适的热环境，也可以合理控制多孔介质的裸露面积控制调湿速率。而且金属材质具有高导热性能，可以使得金属板温度均匀分布，使得辐射均匀。本发明所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，从而使辐射板的辐射面积由此调整，能够方便调整辐射热需求。从而该调整使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加，由此调整介质中空管与空气接触面积而增加或减小除湿或加湿的空间。本发明不新增加湿器，却能实现同步加热增湿和同步降温除湿的效果，结构紧凑、成本低。
在一种方案中，所述保温材料17为蓬松的保温材料，包括岩棉、玻璃棉和气凝胶毡等，既能起到保温作用，避免热量/冷量向上辐射到屋顶，起到节能的作用，又能经过压缩折叠，调节多孔介质中空管的裸露面积进行湿度调节。由此调整介质中空管与空气接触面积而增加或减小除湿或加湿的空间。
在一种方案中，所述多孔介质中空管13包括疏水化处理的特种加工的具有微孔的不锈钢管或陶瓷管，具有支撑的疏水膜和具有支撑的疏水化处理过的亲水膜，多孔介质中空管13应具有良好的导热性能，又能通过微孔调节室内的湿蒸汽含量。布管方式为包括4根中空管串联使用，也可以单管布置，多根中空管串并联使用。微孔直径在0.1μm-2μm之间，以保证循环水不发生渗透。
在一种方案中，所述支撑架15顶部含有吊链通孔，既能支撑金属板、保温材料、多孔介质中空管，又具有滑槽，使得金属板和保温材料可以进行覆盖调节，其支撑方式包括吊顶、桁架结构。
在一种方案中，所述滑块14为控制金属页片、保温材料滑动折叠的装置，其机械结构包括滑块机构、连杆机构。
在一种方案中，所述的气候调节板保温材料上方覆盖防水材料，防止潮湿环境使得保温材料中产生霉斑。
在一种方案中，水箱、循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器，水箱一端口为上水管连通端，一端口为回水管连通端，上水管和/或回水管其上安装循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器是所述室内温湿度调节系统的介质循环系统。
介质循环系统基于如下方式实现循环水循环：水箱1作为循环水的储存箱；通过循环水泵2进行循环水的输运，然后通过流量调节阀3合理地调节循环水流量，通过上水管5将循环水输送到气候调节板7中；循环水在气候调节板7内进行换热，并在多孔介质中空管内进行跨膜传质；最后通过回水管6进入水箱1中。
在一种方案中，水箱1也作为输入能量与循环水的热交换场所，夏季可以使用但不限于冬末存储的冰块作为冷媒，冬季可以使用但不限于建筑废热、太阳能等低品位热能对循环水进行加热，实现能量的高效利用；外部使用保温材料覆盖水箱，减少热损失。
在一种方案中，使用温度传感器4检测进出口循环水温，基于温湿度调节算法，适时对水箱1内存储的循环水进行加热或添加冰块处理。所使用的循环水温度夏季推荐使用但不限于在10℃-25℃，冬季推荐使用但不限于在40℃-60℃。
在一种方案中，循环水在多孔介质中空管中所起的湿度调节具体方式为：冬季，管内热水在多孔介质界面发生蒸发，产生水蒸气，由于管外空气中水蒸气温度低，管内的水蒸气就会通过微孔扩散到室内空气中，达到加湿环境的效果。夏季，室内的湿热空气具有比管内高的饱和水蒸气压力，气体就会通过膜孔扩散到多孔介质中空管内，管内的冷水会将空气中的水蒸气冷凝，到达除湿的目的。采用热的水蒸气进行加湿，既避免了水中的杂质扩散到室内空间中，又避免了长时间潮湿环境中产生的菌落扩散到空气中。除湿的方式不需引进新的除湿设备，使得系统简单，而且也避免了辐射供冷和供热系统中常见的结露问题，使得室内环境更加干净、舒适。
在一种方案中，辐射换热涉及到的技术为：冬季供热，管内的热水通过热传导将热量传递到金属板12上，然后通过辐射的形式与人体换热。夏季供冷，人体热量通过辐射换热给金属板12，然后通过热交换将热量传递到冷水。
在一种方案中，温度湿度调节都是耦合进行的，需要一个最优解，通过将算法输入温湿度调节控制窗口内，根据温湿度传感器9输入的信号，通过电动控制的滑块14控制辐射面积与多孔裸露面积的最优值，以达到高效地温湿度调节目的。
在一种方案中，湿度调节速率算法如下:假设跨膜通量J恒定，相对湿度RH变化不引起温度T改变，大气压Pa为标准大气压(101325Pa)。设相对湿度变化为Δx(％)；气温为T(℃)；空间体积为V(m3)；多孔介质中空管直径为d(m)；多孔介质中空管长度为l(m)；T温度下干空气的密度为ρ(kg/m3)，饱和空气含湿量为D(kg/kg干空气)。
相对湿度变化Δx所需的时间为t(h):
Figure RE-GDA0003604816990000061
其中ρ、D与温度相关：
Figure RE-GDA0003604816990000062
Figure RE-GDA0003604816990000063
其中Pa为当地真实大气压，Pa；Ps为T温度下水蒸气的饱和蒸气压，Pa；
Figure RE-GDA0003604816990000064
联立，得：
Figure RE-GDA0003604816990000065
由此，对于相对湿度变化可以由暴露空气中的多孔介质中空管的长度和直径控制，本发明通过调整多孔介质中空管相对于空气的暴露面积，改变多孔介质中空管的长度和直径，从而能够控制相对湿度变化速率。
在一种方案中，为了达到高效加湿的目的，推荐但不限于可以在支撑架上添加小功率的风机，达到破坏饱和层的目的。在优选方案中，支撑架上安装有用于破坏多孔介质中空管外的水蒸气饱和层的出风装置，有利于水蒸气跨膜传输，增大加湿速率，并促进管外湿空气循环。
在一种方案中，所述装置中的连接管道推荐使用但不限于塑料管，质量轻，价格便宜，便于安装；且外部包有绝热材料，减少热损失。
基于上述方案，本发明所述的气候调节系统主要通过辐射进行换热，避免了完全采用对流换热中加热/冷却空气的能量损耗，使得装置节能。本发明所述的供冷中所使用的冷媒包括冬末存储的冰块，利用冬季自然的能量实现温度调节。本发明所采用的加湿除湿方式为：温差存在导致的挥发性物质在多孔疏水介质两侧的饱和蒸气压不同，导致高温侧挥发性物质以气体形式透过多孔疏水膜向低温侧移动。本发明所述气候调节装置理论水中的杂质、细菌等不会扩散到空气中，相对市面上有热雾加湿器，结构更加简单，系统更加节能。本发明的湿度调节速率可控，可以通过控制多孔介质裸露面积控制加湿速率。本发明所述气候调节装置供热加湿过程中采用加热装置，加热装置包括采用太阳能、建筑废热、地下水等低品质热源，实现成本的节约和能源的有效利用。
实施例2：一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，是一种冬季供热加湿室内空间气候调节装置，该装置包括集合辐射供热系统与多孔介质中空管而成的气候调节板7、水箱1、循环水泵2、流量调节阀3、温度传感器4、温湿度传感器9、基于温度湿度调节算法的温湿度调节控制窗口10，太阳能集热器。
在图1所示的装置图中，并入太阳能集热器，利用太阳能集热器将水箱中的循环水加热，使得循环水温度可以保持在40℃-60℃，循环水通过循环水泵2经流量调节阀3调制适合流量通过上水管进入气候调节板7进行供热加湿，由于多孔介质中空管13内的循环水温度为大于 40℃的热水，室内空气温度多为低于20℃，由温差带来的饱和蒸汽压差，会使管内热水蒸发产生的水蒸气通过膜孔扩散到室内空间中，扩散出的气体为水蒸气，无小液滴，水中的杂质也会被阻挡在多孔介质中空管内。可以在支撑架15上增加一小功率风机，通过对流将产生的水蒸气即时扩散到空气中，会降低多孔介质中空管13界面的温度极化，使得跨膜传质效率提高，增大调节湿度速率。供热主要通过热辐射供热，气候调节板7只有20％的热量用来对流加热空气，80％的热量会通过辐射与人体换热，所以辐射面积可以根据人体服装和活动水平通过滑块14进行实时调节，此种供热方式类似于人们晒太阳的取暖方式。
室内加湿的具体实例，在60m2室内空间进行供热加湿，室内温度为20℃，将室内的湿度从10RH％加湿到50RH％，跨膜通量在10kg/m2/h-20kg/m2/h，计算得知，裸露的多孔介质中空管长度为1m，其直径为0.025m，15min之内就可以将湿度调节到50RH％。
实施例3：一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，是一种夏季供冷除湿室内空间气候调节装置，该装置包括集合辐射供冷系统与多孔介质中空管而成的气候调节板7、水箱1、循环水泵2、流量调节阀3、温度传感器4、温湿度传感器9、基于温度湿度调节算法的温湿度调节控制窗口10。
在图1所示的装置图中，在北方地区因为季候原因，人们可以几乎零成本的将冬天河道里的冰进行储存，在夏季将冬末储存的冰块添加到水箱1中，作为冷媒将循环水冷却，使得循环水温度可以保持在10℃-20℃，循环水通过循环水泵2经流量调节阀3调制适合流量通过上水管进入气候调节板7进行供冷除湿，由于多孔介质中空管13内的循环水温度为小于20℃的冷水，室内空气温度多为高于25℃，由温差带来的饱和蒸汽压差，会使管外热的潮湿的空气通过微孔扩散到多孔介质中空管13内，空气中的水蒸气遇冷就会凝结到循环水内，空气中含有的水蒸气成分就会降低，使得湿度可以有效调节。供冷主要通过热辐射供冷，气候调节板7与热空气的对流换热只有小部分，管内冷水温度升高主要是通过人体对其进行的辐射热交换，辐射面积可以根据人体服装和活动水平通过滑块14进行实时调节。此种供冷方式源于农村人们在门洞下方乘凉的方式。
进一步，此实施例中使用冬末储存的冰块不需引进额外的制冷设备，使得装置的运行成本可以大幅度降低，也是一种节能的供冷方式。
室内除湿的具体实例，在60m2室内空间进行供冷除湿，室内温度为30℃，将室内的湿度从80RH％除湿到50RH％，跨膜通量在10kg/m2/h-20kg/m2/h，计算得知，裸露的多孔介质中空管长度为1m，其直径为0.025m，30min之内就可以将湿度调节到50RH％。
实施例4：是对实施例1-3的大空间气候调节板7安装示例，相对于供热来说，供冷除湿的效率会较低一些，安装系统时主要考虑供冷效率。有长10m，宽8m，高5m的一个空间；环境温度30℃。进水15℃，出水20℃。假设空间温度降至28℃，环境加热能量：2833W。根据供冷除湿算法，该环境下辐射板的功率为50W/m。计算得出辐射版需要长度为9m，故需要吊顶辐射板的列数为2833/9/50＝6.3，可以作为室内气候调节系统安装的一个参考。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，
包括介质循环系统，其特征在于，
还包括
气候调节板，是由板材构建而成的仓体；
多孔介质中空管，其安装在气候调节板内，并包括其上具有微孔的管状基材，基材表面具有经疏水处理过的疏水膜和亲水膜；
辐射板，其是由多个金属页片制成的可折叠式金属板，至少安装在气候调节板的一面，所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，并使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述介质循环系统包括水箱、循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器，水箱一端口为上水管连通端，一端口为回水管连通端，上水管和/或回水管其上安装循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气候调节板包括支撑架、保温材料、保温材料覆于支撑架上。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述保温材料为蓬松材质的保温材料，通过压缩或拉伸保温材料而使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述的气候调节板的保温材料上覆有防水材料。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，支撑架上安装有用于破坏多孔介质中空管外的水蒸气饱和层的出风装置。
7.根据权利要求1所述的系统，水箱为输入能量与循环水的热交换场所，夏季使用的冷媒包括冬末存储的冰块；冬季使用的热源包括建筑废热、低品位热能，并用保温材料覆盖水箱外部。
8.一种权利要求1-7任一项所述系统的温湿度调节方法，其特征在于，
冬季，通过介质循环系统向多孔介质中空管内供应热水，多孔介质中空管内的热水通过热传导将热量传递到辐射板上，并辐射散热于人体，且多孔介质中空管内热水在多孔介质界面发生蒸发而产生水蒸气，由于多孔介质中空管外空气中水蒸气温度低，多孔介质中空管内外两侧的水蒸气因温度不同产生压力差，多孔介质中空管内的水蒸气通过微孔扩散到室内空气中，从而升温加湿；
夏季，通过介质循环系统向多孔介质中空管内供应冷水，人体热量通过辐射板传导将热量传递到多孔介质中空管内的冷水，且室内湿热空气导致室内水蒸气压力高于多孔介质中空管内的饱和水蒸气压力，水蒸气通过微孔扩散到多孔介质中空管内，多孔介质中空管管内的冷水将空气中的水蒸气冷凝，从而降温除湿。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，水箱作为循环水的储存箱，通过循环水泵进行循环水的输运，通过流量调节阀调节循环水流量，通过上水管将循环水输送到气候调节板的多孔介质中空管中，循环水在气候调节板内进行换热，并在多孔介质中空管界面发生蒸发，最后通过回水管输送回水箱中。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
基于如下方式取得湿度调节速率：
Figure FDA0003451866860000021
式中：
跨膜通量为J，单位kg/m2/h，
相对湿度变化不引起温度T改变，相对湿度变化为Δx，单位％；
气温为T，单位℃；
空间体积为V，单位m3；
多孔介质中空管直径为d，单位m；
多孔介质中空管长度为l，单位m；
相对湿度变化Δx所需的时间为t，单位h。
CN202111675571.1A 2021-12-31 2021-12-31 基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法 Pending CN114963360A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111675571.1A CN114963360A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111675571.1A CN114963360A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114963360A true CN114963360A (zh) 2022-08-30

Family

ID=82972303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111675571.1A Pending CN114963360A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114963360A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115963870A (zh) * 2022-10-07 2023-04-14 哈尔滨工业大学 双模复合低压超精密温控装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115963870A (zh) * 2022-10-07 2023-04-14 哈尔滨工业大学 双模复合低压超精密温控装置
CN115963870B (zh) * 2022-10-07 2024-03-22 哈尔滨工业大学 双模复合低压超精密温控装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101979927B (zh) 一种转轮除湿与冷板辐射供冷的复合式空调系统及其空气调节方法
KR101269287B1 (ko) 열에너지 회수형 환기장치
CN206234930U (zh) 一种基于高温冷冻水的温湿分控新风机组
US4488408A (en) Cooling method and system therefor
US20170248332A1 (en) Geothermal Heating, Cooling, and Dehumidification Ventilation System
CN202561933U (zh) 泳池除湿热泵空调系统
CN206131345U (zh) 一种新型的温湿度独立控制系统
CN114963360A (zh) 基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法
US20220341624A1 (en) Method for anti-condensation at air conditioner radiation terminal and radiation terminals in multi-room space
CN106369769A (zh) 一种新型的温湿度独立控制方法和控制系统
CN216868697U (zh) 一体式室内环境温湿度调节装置
Pisarev et al. Ventilation system with ground heat exchanger
CN106403107A (zh) 空调器及其控制方法
WO2007058260A1 (ja) 換気装置及び換気システム
CN2926891Y (zh) 一种冷热全效除湿通风空调设备
CN206338898U (zh) 一种带热回收的双冷源新风机组
CN106369703A (zh) 一种洞库空调机组
CN109268955B (zh) 一种模块式自适应预除湿型毛细管网辐射空调系统及方法
KR20180035275A (ko) 대류와 복사의 선택 제어가 가능한 항온항습기 시스템
CN202374959U (zh) 一种用于挂面干燥的热风集中处理系统
CN205878437U (zh) 一种恒温恒湿空调机组
CN109282366A (zh) 一种用于高大空间的新型空调末端系统
CN210373919U (zh) 一种无动力太阳能加湿机组
CN110553310B (zh) 一种空调送风系统
CN110440355A (zh) 水电站调温除湿空调系统及其运行方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination