CN1397771A - 利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，特征是：在空调系统中设一水循环系统，此水循环系统是于室外空气引进的进气风道中，位于室内侧热交换器的外侧设有水管排，排利用水为热交换介质，于冷气循环时，经过水管排的进气得到降温；室内空气排出室外前，先经过排气风道中的水液气热交换装置，获得降温效果，使室外侧热交换器的排热效果大增，热源系统的运转效率获得大幅提升，减轻热源系统所需的耗能，效降低热源系统所排废热对大气的热污染；在暖气循环时，经过管排的进气获得升温的效果，而室内热空气排出室外前，经排气风道中的水液气热交换装置，获得升温增湿效果，进而减轻热源系统所需的耗能。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调系统，特别是一种利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统。
背景技术
1、现有空调系统所采用的机械式或非机械式热源系统进行热移转，以获得所需求的舒适环境，但是于热移转运转中必需输入庞大的能源，以维持其运转，据估算全球有40％能源(电力)是用于维持空调或产业制程的热移转运转。此庞大能源的耗用，已造成地球环境的严重破坏；另外，热移转过程中，庞大废热(显热)的排放，亦是造成环境严重热污染的元凶，此热污染迫使人类对空调的需求更水殷切，而空调热源系统的运转效率则更加低落，耗能更加提升。
2、又如图1所示为现用空调系统的示意图，热源设备A于冷气循环时，提供室内侧热交换器C对室内进行吸热作用，而室外侧热交换器B则进行排热或称放热作用；在暖气循环时，室内侧热交换器C则对空调区间R进行放热增温作用，而室外侧热交换器B则进行吸热作用，而此空调系统其具体使用配置如为直膨式空调机时，即如图2所示，主要的热源设备A1为一压缩机。配合一室内侧热交换器C1、一室外侧热交换器B1一切换阀D做为冷、暖气切换控制，以进行冷气或暖气循环；至于此空调系统如为中央式空调系统时，其具体使用配置如图3所示，其中热源设备A2包括了一锅炉(提供暖气的热源)、一冷冻机(提供冷气的热源)、室内侧热交换器C2则为一冷暖风机组，室外侧排热热交换器B2为一冷却水塔。
然而无论是何种实施方式，或者何种热源系(统机械式如冷媒压缩系统，或非机械式如吸收式系统)，例如机械式热源系统均是利用烷…等类的冷媒做为热交换的循环介质，此种高度依赖有害环保的冷媒，来达到热交换目的，并不符环保、节能运转的诉求；而又如非机械式的吸收式系统欲达到热移转目标，必须投入大量能源及排故庞大废热，同样面临环保与耗能问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有空调系统的缺失，提供一种利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，一种符合环保要求的、提升室内外热交换器的运转效率、减轻热源系统所需的耗能、降低热源系统所排出的废热的空调系统。
本发明所提出的技术问题是由如下技术方案来实现的。
一种利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，此系统包括了一水循环系统及另一热源系统，其特怔在于：设有一水循环系统，系统的运作以水循环系统为主，而以热源系统为辅，利用此二者进行复式热移转运转，其中：
该水循环系统是于进气风道内位于室内侧热交换器的外侧设有一水管排，此管排内设有盘管，其进水端与出水端，分别藉由管路而与水泵补给水箱及水液气热交换装置相接；而该水液气热交换装置是设于排气风道内，位于室外侧热交换器的内侧，其内设有促进水蒸发的滤材接受循环水的喷溅或流经，且在底部设有一集水盘。
除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
其中位于进气风道中该水管排的外侧增设一水液气热交换装置。
其中于进气风道与排气风道之间设一条或一条以上的旁路风道。
其中该水液气热交换装置，装置内设有至少一个的喷水头配合滤材。
其中该水循环系统中的水管排与热源系统中的室内侧热交换器，分别置放于不同进气风道的位置。
其中位于排气风道中该水液气热交换装置的外侧设一自然对流管排，该自然对流管排内设有封闭的环形盘管，该环形盘管内装有冷媒。
其中水管排的位置，是设在进气风道以外的室内侧适当位置，并配合一风扇马达直接对室内空气进行热交换。
其中该室内侧热交换器设在进气风道以外的室内适当位置，并配合一风扇马达，直接对室内空气进行热交换。
本发明的优点在于：
能有效提升热源系统的运转效率，效降低空调热移转所需的耗能与降低其废热显热排放的热污染。
以下兹配合附图详细介绍本发明具体实施例如后：
附图说明
图1是现用空调系统的示意图。
图2是现用空调系统配置于直膨胀式空调机系统的示意图。
图3是现用空调系统配置于中央式空调机系统的示意图。
图4是本发明其系统示意图。
图5是本发明于冷气供应时的作动关系示意图。
图6是本发明于暖气供应时的作动关系示意图。
图7是本发明其另一实施例一的系统示意图。
图8是本发明其另一实施例二的系统示意图。
图9是本发明其另一实施例三系统示意图。
图10是本发明其另一实施例四的系统示意图。
图11是本发明其水液气热交换装置的剖面示意图。
图12是本发明其水液气热交换装置另一实施例的剖面示意图。
具体实施方式
首先请参阅图4、10所示，本发明的空调系统3内是包括有一以水循环系统32为主，以及另一热源系统31的热移转循环为辅，所组成的复式热移转循环系统，其中：
该水循环系统32，是以水做为其循环的消耗性的冷媒及热移转的媒质，包括有：
一水泵321，是为水循环系统其循环的动力源；
一水管排322，是设于进气风道34中，该水管排322内含有盘管3221，该盘管3221一端接受输入的水，另端将经过盘管3221的水传输至水液气热交换装置323；
一水液气热交换装量323，是设于排气风道33中，为一可提供水液气二相变化的装置，此水液气热交换装置323接受由水管排322流出的水，其底部设有一集水盘324是在收集流经此装置热移转后的水，再回流至补给水箱325；
一补给水箱325，是以一进水管3251补充水给补给水箱325供水循环系统32用水来源；
该热源系统31，包括有：
一热源设备311，接受外部提供的能源，转化为热移转能力，提供热源系统31所需热移转的能力；
一室内侧热交换器312，接受热源设备311所提供的热交换能力(即供应室内冷气或暖气)，配合一风扇马达313于室内侧进行吸热或排热的热交换；
一室外侧热交换器314，接受热源设备311所提供的热交换能力，配合一风扇马达315于室外侧进行吸热或排热的热交换；
藉由以上二循环系统31、32所组成的复式循环的空调系统3；
1、于冷气供应时，室外侧空气经过进气风道34的水管排322，因盘管3221内的循环水其水温低于进气的温度：由于热移转效应使得经过水管排322的进气降温后(外气将热移转给管排内的水)，在经室内侧热交换器312之前，即可移走大部分空调负载。以降低与其搭配的另一热源设备311的耗能；而在室内侧的冷气排出室外前，先经过排气风道中的水液气热交换装置323，使经过此装置的空气与水因部分水由液相蒸发为气相，而获得降温效果后，使让排出的湿、冷空气做为室外侧热交换器314排热的热交换媒质，利用其湿、冷(与室外空气的温湿度比较)热交换媒质进行热交换，使室外侧热交换器314的排热效果大增，热源系统31的运转效率获得提升，进而减轻热系统的耗能，有效降低热源设备311所排废热对大气的热污染；
2、于暖气供应时，水循环系统32内的水温温度高于经过水管排322的进气温度，使得经过水管排322的进气获得升温的效果，可降低与其搭配的室内侧热交换器312所需的制热能力，而当室内侧热空气排出室外前，先经过排气风道33中的水液气热交换坡置323，使经过此装置的水获得升温空气获得增湿效果后，此欲排出的湿热空气做为室外侧吸热的热交换媒质，利用其湿热(与室外空气的温湿度比较)的效果，使室外侧热交换器获得量大且稳定的热源，使其吸热效果大增，其有提升热源系统的运转效果进而减轻热源设备311的耗能。
此外，为了更明确说明本案的发明特色，兹以图5、6详细说明本发明的作动关系如下：
1、于冷气供应时如图5所示，室外侧的进气TA0是为一高温空气，经过水管排322的预冷作用，再经室内侧热交换器312的吸热作用，而能提供室内侧冷气，亦由于水管排322的预冷降温减轻了室内侧热交换器312约负荷与耗能；且当室内侧空气TI排出时，经过水液气热交换装置323的水液气蒸发效应，而使排出的空气TI获得降温而成一湿冷的空气，则有助于室外侧热交换器314的排热效率，减少热源系统31所需的耗能及对大气的热污染；再者，由图中所揭，更可使人们了解到此二循环系统31、32进行复式热移转的互动关系；
2、于暖气供应时如图6所示，室外侧的进气TA0是为一低温空气，经过水管排322的预热作用，再经室内侧热交换器312的排热增温作用，而能提供室内侧暖气，亦由于水管排322的升温减少了室内侧热交换器312的负荷与热源系统31所需的耗能；且当室内侧空气TI排出时，经过水液气热交换装置323的水液气蒸发或凝结效应，而使排出的空气TI获得降温增湿的效果，则有助于室外侧热交换器314的吸热效果(相较于直接由外气吸热)；因此。可提高室外侧热交换器314的吸热效率，减少热源系统的耗能。
图7所示，为本发明另一实施例一的系统图，其中该空调系统4如图4实施例一般，包括有一水循环系统42及另一热源系统41，而该热源系统41是由一热源设备411、一室内侧热交换器412、一风扇马达413、一室外侧热交换器414及一风扇马达415；至于水循环系统42则设有一水泵421，一位于排气风道43内设有一水液气热交换装置423，其底部有一集水盘424，而在进气风道44内则设有一水管排422，其内部具有盘管4221，与图4实施例不同之处，在水管排422之前增投一水液免气热交换装置425，其底部设一集水盘426，利用水泵421的动力推动管路内的水循环，并以一进水管4271补水给补给水箱427提供水循环42的用水来源，且籍助于该水液气热交换装置425，使室外侧的进气，于冷气循环供应时，让进气经过水液气热交换装置425的水与空气，因部分水由液相蒸发为气相，而获得降温效果，再经水管排422而在室内侧热交换器之前，即可移走大部分空调负载，以降低热源设备411所需的耗能；而于暖气循环供应时，此水液气热交换装置425使室外侧进气经过后得到升温加湿效果，同样的可降低所搭配各热源设备411的耗能。
图8是本发明的另一实施例二，此空调系统5是于图4的实施例中相同，此系统5主要由一热源设备511、一室内侧热交换器512、一风扇马达513、一室外侧热交换器514及一风扇马达515所组成的热源系统51，以及由一水泵521、一具有进水管5251的补给水箱525、一水管排522，其内具有一盘管5221与一水液气热交换装置523，其底部设一集水盘524等所组成的水循环系统52，所不同之处，在排气风道53与进气风道54间，增加了一条或一条以上的旁路风道55、56每一旁路风道55、56内设有一管制空气进入风门挡板551、561，提供空气旁路循环，以适用于在室内、外侧温度差过高时(即Ta-T0≥X时，其中Ta代表室内侧环境温度，T0代表室外侧环境温度，X代表设定差值)，为维持空调区内的温度于一恒定条件，利用旁路方式；以控制整个系统的热交换量而形成一旁路循环。
图9所示为本发明的另一实施例三，此系统6热源系统61由一热源设备611、一室外侧热交换器614、一风扇马达615及一室内侧热交换器612、一风扇马达613等所组成，而水循环系统62则由一水泵621、一具有进水管6251的补给水箱625、一水管排622内设有盘管6221、一水液气热交换装置623，其底部有一集水盘624等所组成，此实施例大致与图4同，不同之处，在进气风道64中配置有水管排622及一风扇马达65，室外侧进气TA0经过水管排622后藉由风扇马达65直接送入室内侧，另一热源系统61的室内侧热交换器612与一风扇马达613可依室内空间的需要，另行装设于适当位置，即将水管排622与室内侧热交换器612分开于不同的适当空间提供冷暖气。
图10所示为本发明的另一实施例四，此系统8热源系统81由一热源设备811、一室外侧热交换器814、一风扇马达815及一室内侧热交换器812、一风扇马达813等所组成，而水循环系统82则由一水泵821、一其有进水管8251的补给水箱825、一水管排822内设有盘管8221、一水液气热交换装置823，其底部有一集水盘824等所组成，其中进气风道84中配置有一室内侧热交换器812、一风扇马达，室外侧进气TA0经过室内侧热交换器812与风扇马达813提供冷气或暖气给室内侧，而在室内适当空间的位置，另行设有一水管排822、一风扇马达85，利用此水管排822直接与室内侧的空气进行热交换。
以上所述的实施例中的水液气热交换装置还可如图11所示，此装置323内设有至少一个以上的喷头3231喷出雾状水气于滤材3232，此滤材3232具有透气性的滤网所组成，因此当雾状水气喷洒于滤材3232上即由液态的水转变为气态的水气，空气经过滤材3232因水蒸发与过滤效应，使空气产生适度降温或升温(视水温与空气温度而定)，水温低于空气湿球温度则会使空气降温；反之，则升温与净化效果，而集水盘324则收集滤材流出的水，经由排水管3241输进水泵，水与空气在此装置323进行热交换工作，冷气循环时，循环水经由蒸发将热量排放至空气中。而暖气循环时，循环水由空气中获得热量。
有关于水液气热交换装置的功能，主要是利用循环水喷洒、或流经于水液气热交换装置其滤材，使循环水以最短时间在最大面积上扩散，而提供排出空气经过时，能迅速利用水的蒸发或凝结作用(即液气二相变化)，进行热交换以达到降温(冷气循环时)或升温(暖气循环时)效果；然而欲达此一水液气二相变化的方式有很多种，诸如图12所示，亦为很好的实施方式。此实施例中，主要利用压缩空气经由喷嘴728吹出压缩空气而水箱725内的水因受压缩的快速引流由吸管726流出，并喷成雾状水气喷洒于水液气热交换装置723的滤材上，以提供排气TI经过滤材时产生热交换作用。
在图12中所示的实施例，本发明可在该水液气热交换装置723的外侧装设一自然对流管排75，此管排为一封闭的环形管路，内装设有适量饱和冷媒液，使在冷气循环时室内侧低温空气排出又经过此管排75上段时，吸收该管排内气态冷媒的热量并促使冷媒，于自然对流管排上端凝结，因重力，自然沿着内管壁往下滴流，然此自然对流管排的下端，即置于新鲜外气的入口，高温高湿的新鲜外气经此管排，即可获得预冷的效果，故此自然对流管排75的增设在冷气循环对于节省能源的耗用，是非常有帮助的；至于在此实施例中的空调系统7其热源循环系统71包括有热源设备711、室内外侧的风扇马达713、715、室内外侧热交换器712、714：而水循环系统72的水泵721、具有进水管7271的补给水箱727、其有盘管7221的水管排722，以及排气风道73、进气风道74等配置，大体与前面实施例相同；此实施例与前面的各实施例最大不同，是在利用一水箱725内设有一水位控制器729及一吸管726，藉由压缩空气自喷嘴728喷出，将水箱725内的水由吸管726流出，混合喷嘴728喷出的空气，而成一雾化水液气喷晒于水液气热交换装置723的滤材，以提供室内空气TI排出经过时作水液气热交换。
综上所陈，本发明利用水二相(液气)变化的循环系统搭配其它热源系统，进行复式热移转循环，有效利用自然冷媒水降低热移转的耗能与废热排放的污染，故而本发明特具显著实用进步效益。
Claims (8)
1、一种利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，此系统包括了一水循环系统及另一热源系统，其特征是：设有一水循环系统，系统的运作以水循环系统为主，而以热源系统为辅，利用此二者进行复式热移转运转，其中：
该水循环系统是于进气风道内位于室内侧热交换器的外侧设有一水管排，此管排内设有盘管，其进水端与出水端，分别藉由管路而与水泵补给水箱及水液气热交换装置相接；而该水液气热交换装置是设于排气风道内，位于室外侧热交换器的内侧，其内设有促进水蒸发的滤材接受循环水的喷溅或流经，且在底部设有一集水盘。
2、根据权利要求1所述的利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，其特征是：其中位于进气风道中该水管排的外侧增设一水液气热交换装置。
3、根据权利要求1所述的利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，其特征是：其中于进气风道与排气风道之间设一条或一条以上的旁路风道。
4、根据权利要求1所述的利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，其特征是：其中该水液气热交换装置，装置内设有至少一个的喷水头配合滤材。
5、根据权利要求1所述的利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，其特征是：其中该水循环系统中的水管排与热源系统中的室内侧热交换器，分别置放于不同进气风道的位置。
6、根据权利要求1所述的利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，其特征是：其中位于排气风道中该水液气热交换装置的外侧设一自然对流管排，该自然对流管排内设有封闭的环形盘管，该环形盘管内装有冷媒。
7、根据权利要求1所述的利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，其特征是：其中水管排的位置，是设在进气风道以外的室内侧适当位置，并配合一风扇马达直接对室内空气进行热交换。
8、根据权利要求1所述的利用水液气二相变化进行复式热移转的空调系统，其特征是：其中该室内侧热交换器设在进气风道以外的室内适当位置，并配合一风扇马达，直接对室内空气进行热交换。
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