CN1936440A - 超节能舒适保健型区域空调 - Google Patents

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钟显昭
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Abstract

超节能舒适保健型区域空调利用太阳能和地热能集中调控空气温、湿度,达到当地人民要求的舒适度;去除粉尘、有害气体和微生物,达到比室外空气更洁净卫生的程度。一般不占室内外空间,只有放气阀。夏天各地域以正压供气降温;冬天供气取暖。黄河以北寒冷地区,冬天用散热器(暖气片)并放洁净空气。企业一次投入和使用费均极低,节能90%上下,空调设施使用期近于无限,且随使用年限的长久,空调效果和可担负的空调面积还能增大。用户可节省空调费九成以上,不用电,不维修。可利用、改造、或人造地下水体,不占地;还可利用废巷道的地热、废露天矿坑等贮热调温;利用城市地下空隙岩层,分贮热水和冷水,供城市区域空调和居民工业用热水。

Description

超节能舒适保健型区域空调
本发明利用太阳能和地热能调节空气的温度与湿度,达到温湿度舒适、空气超常洁净卫生,属于空调技术、节能技术、城市基本设施和公共卫生技术。
目前空调技术的缺点是:能耗大;能调温但多不能调湿,舒适度差;当前环境空气多污染,而空调房间内的空气污染更严重(兑换率低),对健康不利,特别是对老弱病残者非常不宜,不少人已得和怕得空调病;将热量与污浊空气排到室外,以邻为壑;有噪声;机身占室内外空间,也有碍观瞻;一次投入和常年使用费太高。近年推广的地热空调,只节省了能源,避免了噪声,其它缺点并未克服。
到2020年我国GDP总值达到4万亿美元,能源需求增加到25-30亿t标准煤。我国能源使用仍处于粗放型、效率落后的状态,能源综合利用率只有32%,低于国际平均水平10%。我国目前建筑能耗占全社会总能耗的30%,其中采暖空调能耗占50-60%。北方采暖地区供热采暖能耗占建筑总能耗的65%以上,有的地区占90%。2003年家用空调器产量达4800万台,产值近1000亿元。这两年又大幅度增加。
从上而的叙述可见,节约采暖能耗和空调电耗,是我国当前能源供应领域的严重问题。北京郭维圻提出“必须建成资源可持续利用的保障体系和能源战略的储备安全体系。”显然,郭维圻提出的问题对全国城镇都有普遍意义。
本发明是本人申请的“节能舒适保健型中央空调”(申请号03154124.0)的进一步完善和拓展使用范围,它全面、彻底地克服了目前各种采暖和空调技术的缺点;利用地下水贮存和调剂太阳能,实现夏能降温、冬能取暖,而省电90%左右。它可以解决北京的乃至全国的能源供应保障问题。不仅如此,它还实现经空调输出的空气有统一质量标准:满足当地居民习惯的最佳温、湿度,供给比当地环境空气更洁净的空气,具有最佳的舒适度和保健性;不排任何热量,不污染空气,还起到清洁环境空气的作用;室内外无机箱、无噪声;投入和使用费很少。要特别指出的是:这种区域空调使用寿命在20年以上,不易出现故障,且使用效果(降温和供热面积)随使用年限的延长而越来越好。本发明是家电工业中最节能、最保健的产品,是空调的全面换代技术。近年我国出台了节能法规,特别是“十一五”规划要求每年节能4%,若建筑物普遍采用本项目的采暖空调方式,则城市节能就能达到此目标。
本发明是这样实现的(《说明书附图》):
原理
浅层地下水的温度为当年平均气温,所以任何地区的地下水温都低于夏季的气温,高于冬季的气温,这就是可利用地下水作空调热量的原理。水的比热为4.19J/g·k,空气的比热为0.023J/g·k,但同样重量的空气的体积比水要大得多。因此,海水热容量为3996kJ/(m3·℃)而空气只有1.28kJ/(m3·℃),相差3121.9倍,故少量水可调控大量的空气温度;用水做载体,可贮存和输送大量热量。地下水的下部,受地热流的加温,所以它吸收地热又能保温。岩石特别是砂土是热的不良导体,它覆盖于含水层之上,能有效的保存其热量。所以多数地下水体是一个天然的贮热库。太阳能和气温随季节而变化,而室内空调所需的温度(热量和冷量)与太阳能和气候的温度增减变化正相反,需要地下水来贮存和调节热量和冷量。在以空调为目的的情况下,为夏季降温和冬季供热,供给的地下水应是低温和高温,这在一般气候地区是可以方便地做到的。但在有些气候地区会出现当年降温所需的冷量(冷水量和降温量)不够(在热带),或供热温度与水量不足(在温寒带)的情况,这就必需因地制宜,提高回灌水降温或增温的措施。为提高夏季降温效果(水温降低和扩大降温居室面积),可将回水管在夏天隔热(包绝缘材料),和在冬天使回水管裸露和避免阳光直射;必要时分区贮水:冷水区专供夏季降温用,回灌降温水;热水区专供冬季取暖用,回灌增温水。要千方百计增加(减少)回水管对太阳能和气温的利用。为此,要加长它的面积和长度,增加它的吸热或隔热的效果,必要时让它流经建筑物外墙特加的楔空玻璃墙面。这楔空玻璃墙面可以通过回流水,从而为回流水加热(降温);还起到当季建筑物的保温隔热作用。也可利用各种中空管状公共设施,做为回水管的一部分。水由温度较高到较低时,相对湿度增大,部分过饱和水分会凝结成水,这时水将空气中的粉尘、有毒气体和微生物清除,从而使空气更洁净卫生。水由温度较低到较高时,相对湿度降低,为使空气保持较高相对湿度,要喷雾增湿(通过增湿器),这过程也能使空气脱除粉尘、有毒气体和微生物。所有空调成品空气都要经过增湿器或降湿器。
实施方式(说明书附图说明)
说明书附图中A为热源井,其主要取水层位应在地下恒温层以下,越深越好,以保证有较低且稳定的水温(井中虚线和三角形示水位),井水(原水)由水泵1通过总输水管2送至折流栅换热器下接头(水)3。由折流栅换热器下接头(水)3将水分配至折流栅换热器4(它有水平和垂直两部分。近似水平、近风机端略低),将原水的热量传给传热管5,然后传热管5外的水经折流栅换热器上接头6,将利用降温(或增温)后的回水(乏水)输至回水管7。回水管7利用水位差将水送至回灌井B(或二次用户,供居民热水或农业灌溉供热用水)。上面说的是水的流程。
图中8为环形过滤罩,它的作用是滤去空气中的沙尘等粗细颗粒,阻挡动物进入。空气经过滤罩8过滤后在风机9的负压抽吸和空气柱自重的作用下,经过折流栅换热器内的传热管5由上至下地流动(与地下水流向相反),在夏天这过程为降温过程,这降温过程由空气与相对低温的地下水的热交换来实现。10为折流栅换热器传热管的空气接头。11为冷污水出口阀。12为总回气管。13为增温器,当空气温度达不到标准要求时,可部分或全部开启。14为增降湿变换阀。15为降湿器,它的作用是夏天经降温而使相对湿度达100%(过饱和的水汽已冷凝后在出口阀11排出)的空气适度升温,使相对湿度降到当地人最满意的程度(北方人习惯于较干燥,而南方人习惯于较潮湿)。升温所需热量利用太阳能。降湿器15为中空圆柱体,两端有法兰盘连接于总回气管12和标准空气管19。降湿器由两个半圆形柱面组成,其内外均有轴向的薄翼,由铸铁铸成,两者连接成圆柱体,表面涂苯胺黑涂黑(以最大限度地吸收太阳能)。当吸收太阳能过多(增热过高时),可加部分白色反光材料覆盖。雨天或夜间无阳光,若升温所需温度不够,可(部分)开启增温器13。16为增湿器。冬天原始冷空气经热交换后升温,其相对温度降低,空气显得更加干燥,由增湿器16为其空气增湿。增湿器内设多个喷雾器(各连接水源管),可适当开启几个,使湿度达到当地居民满意的程度。增湿器用良好的绝热材料保温。17和18为在线测定气流温度和湿度的仪器。它们也可与相关电源开关连结,实现温度与湿度的自动调整。19为达到企业标准空气的总供气管,它向用户供气。
说明书附图中,A为热源井,RA为其最大降落漏斗半径。B为回灌井,RB为回灌井的最大倒“降落”漏斗的影响半径。热源井、回灌井的选择很重要,需由水文地质工程师在占有当地相当丰富的水文地质资料的条件下选址和设计。对热源井A的设计要求为:井位的含水层要求渗透系数(K)要大些;井的半径(r)足够大,涌水量能满足供降温(夏季)和增温(冬季)所需;水井容积(蓄水量)要能满足用水量波动时的需要(如中午与夜间用水量之差);井深要达到恒温层以下。具体需水量可通过热量平衡方程估算。涌水量的计算是较复杂的,有些参数不易准确求得,故设计的热源井涌水量应有100%的富裕系数。热源井所在位置的含水层要求厚些,补给条件好些,即要求有足够的水贮量。对回灌井B的要求为:其位置的含水层(透水层)渗透系数(K)较大;与热源井的距离要大于RB+RA;回灌井与热源井之间有较好的水力联系。水井A和B中的小圆和点,代表透水层,其中的水平虚线,加形代表静止水位。弧形虚线代表水位降落漏斗(RA为其最大影响半径)和最大渗透倒置“漏斗”(RB为其最大影响半径)。出水管7和回灌井B之间的一段为热量增强管,它由金属管或硬聚氯乙烯塑料管组成,宜用裸管,因从热源井出来的水经热交换塔C到出水口7后(这是回水或乏水),在夏天回水得到了热量,因它使空气降温了;在冬天回水已失去热量,它使空气升温了。回水经过增强管时,在夏天要从环境(主要为太阳光)取得热量,回水进一步提高温度,这提高温度(一般可达35℃以上)的回水,它输到回灌井渗入地下,成为高温地下水。这提高到了温度的地下水,贮存到冬天待供热用。在冬天回水温度已降低,增强管的作用视当地气候而定,在热带、温带让它增强降温作用,可让金属管裸露,使回水进一步降温,它回灌地下贮存,使夏天降温时效果增强。在黄河以北地区,可视情况适当保温,以免降温过度(超过夏天降温所需冷量),地下水温度降低过度影响下一个冬天的供热。
热源区
对热源井井位的选择是较困难也极为重要的。对于热源井井位区(热源区)大致可有以下几种情况:
①最好为透水(含水)层厚,透水性好,且以静贮量为主的潜水。这样的潜水区若静贮量大小足够一个水文年使用,范围不太大,这是最理想的。
②若为一个动贮量为主的地下水(包括潜水、承压水),最好能查明其补给排泄情况并设法加以人工改造。改造的目的是,减少其流动性(转为静贮量为主),尽可能将地下水量(即区域分布内的静贮量),与一个水文年的供热(降温)水量相近。若只能用动贮量为主的地下水,其缺点是不能随使用年头的增加而增加供热能力(提高水温),也不能改善水质(水的硬度随循环使用而软化)。
③若没有①和②的情况,或在缺水的、少水的地区,也可以人造一个地下贮水库。这贮水库的大小,按供热(降温)所需的热量计算出所需水量(m3)和贮这些水量所需的空隙(设计的砾石层的空隙),按需水量与空隙率计算出人造含水层的体积,再以设计的适宜厚度求出其分布面积(贮水库最小面积)。然后按此面积深挖适宜厚度的大坑,坑底铺塑料膜,然后填充大小相近的大砾石(造成空隙最大的透水层)。其空隙率乘以含水层体积就是此人造含水层的最小贮水量,再乘以安全用水系数,就是我们可以使用的贮水量。坑的周围也以厚塑料膜围住,不使有水外泄。在此大砾石层之上铺塑料帘,其上逐层依次铺小砾石、粗砂、细砂,厚约十米(达到大于当地最大冻土厚度),或再上铺0.5m的土壤,其上可作绿化用地或作为农田。在人造含水层过程,将热源井和回灌井的位置与结构都预先安排好。一切就序后,设法人工贮水或在两井周围地区设水渠,将降水引入地下水贮水库区,使之渗入地下,使人工透水层成为一个地下贮水库。人造地下贮水库投资较大,但因巨大的长期节能效益,还是合算的。
④矿井地热能的利用。矿井深度都超过恒温层。恒温层以下,每增深度33m,地温(地热,地下水温)就增加1℃,矿井越深,水温越高,有的矿井井温可达40℃左右。所以对多数矿井来说,其水温和气温都是有利用价值的。矿井水常很混浊,有的还硬度很大,或pH小(酸性),这对直接取用矿井水的热能很不利(对热交换设备会堵塞或腐蚀,严重影响其使用寿命,但用塑料作热交换器可防腐蚀)。故利用地热宜在巷道内安装热交换器——利用巷道热空气加热暖气片和管道内的冷空气,把经加热形成的热空气送到地面,再在热交换塔内流经折流栅换热器,与高空取得的新鲜空气作热交换。对深度很大或地热异常(每增深33m,增温>>1℃)的矿井,通过这样的热交换,还可以为矿井巷道降温,改善矿工的劳动条件,它成了事实上的矿山巷道空调器。
⑤较深的废井巷地热的利用。废矿井在停产后,地下水会很快充满巷道,巷道也会大量冒落破坏。矿井水的腐蚀性会破坏金属器材。所以,利用废井巷地热的方法要与④有所不同:热交换以薄壁、耐腐蚀的硬、软聚氯乙烯塑料管来实现。夏天以巷道的热空气(或热水)对管内的冷气进行加热;冬天则相反。塑料的导热性能差,可以用增加长度来补救。巷道破坏会使塑料管压断压扁而失效,对此要将敷设的巷道加固(用防酸水泥加固),并有多个管道与地面分别连结。管道敷设应在矿井停产前完成;对已报废的矿井,则应先排水,修复巷道后再敷设。较深废矿井要改为利用地热的热源井,为当地供热,成为供热公司。
⑥废露天矿坑的改造利用。将露天矿坑地面尽可能压得光滑些(但起伏不平不碍事),以免塑料膜在上覆水体的重压下被扎破。铺设多层塑料膜且拼接无缝,由底铺到边坡地面,防止渗漏。然后用高强度的硬聚氯乙烯塑料等高分子材料作支架,上覆轻质保温材料。在夏天将周围的降水引入,必要时以太阳能集热器加温地表水后灌入。当露天矿坑容积大时,可分隔成两部分,一部分贮冷水,供夏季降温用;一部分贮热水,供冬季取暖用。
⑦整个城市的区域空调
各城市大都有地下含水层,近年开采过度,已形成很大的降落漏斗,并引起地面的沉降。但有空隙的岩层(多为第四纪砂砾层、溶洞和有风化裂隙的基岩等)是贮水贮热的理想空间。建议将城市地下水的用途全部或部分改为贮热(因此,建议禁止开采城市地下水)。将城市地下含水层划分为n个区(n>3,视含水层分布范围大小而定),并将相邻区用帷幕灌浆将它们分隔开(达到基本没有水力联系),并分工为贮冷水区和贮热水区。每个区设1~n个热源井(或回灌井)。规定新建楼盘其外墙至少有一面(阳面)是楔空玻璃的外墙面,玻璃质量可视当地气候(调控回水温度的要求),北方采用吸热玻璃,以提高贮水温度满足冬季供热要求;南方采用普通玻璃,以降低回水温度,并提高夏天降温能力。这楔空玻璃外墙面,起夏隔热保凉,冬隔冷保温的作用。也可注入少量回水或自来水,夏天吸收太阳能,提高回水(回灌)水温度,冬提高冷量的作用,因为它们是固定注入热水(冷水)区的,所以该区内的热水温度将越来越高(低),这就可使空调能力(面积)越来越大。当热水区的水温过度高(热量用不了)时,可部分供给居民热水,或给农户保护地供热。为更全面的利用太阳能,可把建筑物的四墙和房顶都装成楔空玻璃或太阳能集热器。
热交换塔
热交换塔的直径以热交换能力确定,其高度和水平长度以能达到90%热交换率为宜。此塔的结构如说明书附图中L-L′剖面所示。该图示折流栅换热器的内部组成。它是一种壳内管束(由传热管5组成)由一系列折流杆20支撑的管壳式换热器。折流栅换热器的核心部分是由一系列焊有折流杆的折流圈组成的折流栅。折流杆的直径等于或略小于相邻两管间隙。折流杆可以是圆形、方形或长方形,均匀地焊在折流圈上。折流栅以一定的间距和排布方式(正方形排列时相邻折流栅互相成90°,三角形排列时互成60°)布置在换热器壳体内。该种支撑结构使得每根换热管在四个方向上都受到支撑,以限制换热管的移动。传热管穿过折流圈时可以有不同的情况,例如可以是两根折流杆之间夹一根传热管,也可以是两根折流杆之间夹两根传热管,而且前后折流栅之间也可以有不同的组合。折流栅换热器壳侧的强化传热是通过折流栅使壳程介质获得良好的紊流状态来实现的,同时由于能基本消除流动“死区”,使换热面积得到充分利用。最终要在热交换塔外面包覆高强度、高分子绝热材料。热交换塔的换热效率和输出空气温度,通过调节输水泵和风机的速度来实现。
热源井A和回灌井B的距离的曲线长度总和必然大于RA+RB,但这有碍景观;若将它埋于地下,又影响回水的降温(增温)效果。故热交换塔C与回水增强管,应尽可能与景观、公园、建筑物外墙装饰(楔空玻璃)、各种管状护栏(如大小桥栏杆)等方面相结合,加以利用,即将回水管在大小形状、路径诸多方面与上述公共设施相结合
在热源区足够大的地区(如大露天矿坑),可冬用水和夏用水分开贮存,使冬用水更冷,夏用水更热。这时降温取暖的面积可增大好多倍。在当年的降温(或供暖)能力有富裕的情况下,一年年的积累,也可使降温(或供暖)面积扩大。
在寒冷地区,地下水的温度往往低于10℃,这样的水温做热源,为使居室内温度达18℃,这就需要启用(电或燃气)增热器13辅助加热。
所有空气(包括由矿井下直接取来的空气)都要经过风机9,由它送经增温器13,增降湿转换阀门14和降(增)湿器15、(16),并经温、湿仪器检测合格(符合企业空气质量标准)后送用户。
本发明适用于各种气候:
在降温防暑方面,适用于各种气候地区,因为地下水温度都低于各地夏季的气温。在夏季用空调的主要目的是降温。在夏季居民有白天门窗常开的习惯,为节约降温空气,对每户都要设气体流量表,按量收费,以促使每家节约用气。在热带和温带地区,不用散热器,可将管状缝隙式放气阀门安装于离窗、离门较远或相反的位置,从顶棚和墙交接处直接向室内放凉湿适宜、清洁卫生的空气,这空气流经供气房间后,由门缝、窗缝自动(正压)排出。
在供暖防寒方面:因各地冬天气温差别很大,居民生活习惯有别,供热情况应有区别。在热带和温带(黄河以南)当地居民的习惯是:早起着棉衣,开门窗,没有冬天供暖的要求。现在,他们为防寒不开门窗,像夏天那样给房间放15℃以上的“暖气”,对他们来说已足够了;在地下水热量足够的时候,也可供18℃的暖气。在黄河以北地区,天气寒冷,由于室内外温差太大,建筑散热系数大,当地地下水的冬季温度也比南方的要低,要保持室温18℃,一般就难以做到了。对此,要采取以下措施:①在热交换塔顶部的环形过滤罩8之上,倒置一个电预热罩,要求在当地最低气温条件下,也能保持住5℃的预热罩温度,它由电产生的热量全部由进入热交换塔C的冷空气吸收(热能利用率近100%),且防止过滤罩8和进空气口的挂霜和结冰凌。在增降湿变换阀14之前设增温器13,它由多个电阻块组成的。它们有旋转开头,控制接通开关的个数,即可实现使增温度数在交换塔增温的基础上再增温,直到达规定的输出温度为止。设增温器用电使空气温度达到为40℃,这时还可节约能量50%。供气终端要有散热器(如现在的暖气片)和管状缝隙式放气阀,并有气体计量器。
提高区域空调效果的方案
1、我国许多地区都广泛分布有寒武纪和奥陶纪的石灰岩(如华北、东北南部、山西等)、迭纪石灰岩(如两淮、苏浙)和三迭纪灰岩(如云贵、四川等)这些石灰岩中多有裂隙-喀斯特溶洞含水层。我国许多城市如上海、北京、天津等都建在古、今三角洲和山前冲积-洪积扇之上,有巨厚的第四纪沉积物,是高空隙的潜水含水层。我国的地质、地理条件,为实施地下水太阳能空调提供了良好条件。即使在空隙岩层分布很广的地区,也可人工将其分割成几个含水区(通过砌筑挡水墙或帷幕注浆)。对利用地下空隙贮水蓄能,关键是要有深度合适的隔水层底板防蓄水下漏,或蓄水库外可保持较高水位,以防蓄水外泄。现在地质部门的新任务:按规划查明各城镇及其附近的地下水资源,查明地下水赋存条件及岩石空隙资源,并对其作为地下贮水蓄能的可行性作出评价;矿产勘探报告必需有此一章。
2、改变地下水资源用途的单一性:
目前对地下水的利用,几乎全部作为水源,很少有利用其中的热能和作为输贮热能的载体的。但地下水热(冷)量的利用是节约用水和能耗的重要方面。如济南工业用水占城市用水的60%,而其中冷却用水占工业用水的80%。建议有条件实行区域空调的地区(地下水体),将地下水体的用途分成两种:以供暖、供冷为主的贮能区和用于可作水源的净水区。当两者不能兼顾时,首先用作贮能区。供暖和供冷的地下水也分为热池和冷池:热池贮热水供冬用;冷池贮冷水,供夏用。
3、加强城镇利用太阳能的研究利用;我国太阳能资源很丰富,2/3国土面积年日照在2200小时以上,年总辐射量大约3340-8360mJ/m2,相当于110-250kg标准煤/m2。例如在我国安徽,晴天的太阳直射量一般为100-400w/m2之间。又平屋顶比双坡屋顶的太阳辐射得热多1.22kw/m2·d。利用当地的太阳能资源,城市供热降温零能耗是有可能的(城市所需电能由太阳能提供的热水补偿)例如2005年全国首幢“零能耗建筑”已在沪亮相。区域空调也可以向此目标迈进。
以后要求:新建楼房一律平顶,顶上统一安装太阳能集热器,太阳能集热器除供给用户热水外,主要是将加热的降水回灌到地下贮热供冬天供暖用。新建房至少有南墙外墙是楔空玻璃(特殊形状,见说明书附图:上、左:22为楔空玻璃上框。23为楔空玻璃下框。24为斜玻璃板,其上可流回水或自来水。25为直玻璃板,安装时迎光,在外侧。楔空玻璃上沿有缝隙状淋水管,下沿有排水阀门)的,其余3面墙可视当地气候和供热供冷的需要安装1-3面楔空玻璃外墙面。楔空玻璃外墙的作用是:加热降水或回灌水,将此热水贮于热水区;当热量(冷量)富裕时(地下累积贮热(冷)而温度过高(低))或水量过大(水位过高)时,可将部分热(冷)水作工业用水。楔空玻璃外墙的另一重要作用是:在热带地区的冬天夜晚(天冷、无阳光)将回灌水冷至当地夜晚气温后回灌至冷池,这冷贮水供夏天降温用。其它方向的楔空玻璃外墙也可在冬天夜晚冷却回灌水后回灌到冷池供夏用;也可在非夏季具有阳光时将加热水回灌热池,供冬用。在严寒(热带)地区,特别是严寒区,对大面积储热池上方应铺设塑料保温层,在保温层上方铺土壤绿化。
4、加强城镇及其周边地区的降水的研究利用,实行降水全部渗透入地。新建楼房房顶一律设屋顶水池,水池容积(池边高)要足以接纳当地一般降水强度的降水,此降水可连续少量供给需要增温或降温的外墙楔空玻璃。所有新建楼房和现有斜坡的老房,在其散水坡之上设漏水(底侧有许多小孔)蓄水糟,当降水较大时,它可短时蓄水,连续渗流至地下。
严格控制城镇地面硬化比例,增加绿地面积,实行降水入地定额。对硬化地面,要强制推行降水增渗技术措施:有车辆经过的道路,两边要设宽6cm×深10cm的U型漏水槽,它可暂贮少量降水,积存降水并缓慢渗入地下;在老街道的排水沟要增加增渗措施:设横档滞水,沟底加孔助渗。每年雨季前清除槽沟内的杂物和污泥。对禁止车辆行驶的绿地小道和楼间空地,要改变其结构:在铺水泥板前要先铺一层小砾石以助渗,水泥板的接缝要增大到2cm,每年雨季前用气流冲净几次,以利降水下渗。对老区要降低地表迳流限额。在降水量大于700mm的地区,地表迳流应集中到当地低洼处,形成人工湖,既作景观,也贮地表水以补充地下水。
在地质、地理条件有利的地区,要使降水全部渗入地下或当季使用,实现降水零排放。
5、采用其它新技术:以屋顶水池和四墙用楔空玻璃保温隔热措施。热交换塔采用高交换率的折流圈。热交换塔周围的空地,有利于利用热压通风(起天井的作用),实现白天抑制室内外通风,防止升温过快;晚上促进室内外通风,利于室内降温。以冷(热)空气直接由上向下吹风(上送风),又利用风的热幅射,可在同样舒适度的条件下,可将所用空气温度降到16℃,以最满意的风速1.0-1.2m/s供风。这是最合理最舒适的供冷(热)方式。加强保温和收集太阳能,以特型楔空玻璃作四壁外墙,使围护结构减少传热损失70%-80%,利用北京太阳能研究所的热管式真空管太阳能集热器,最大限度、高效率地吸收利用太阳能。
6、供暖、降温、供水一体化。区域空调中,由于供暖降温及供水投资的长期性和规模性,它可以是一村、一镇、一市,或一市儿区,可视为城乡设施建设的一部分;区域空调中,供暖降温及供水是与居民密切相关的三部分,它们可视为公用事业建设。可将城乡设施建设投资和公用事业建设投资融合一起,并在东部沿海热、温带地区先行推广。这些地区高耗电空调器儿乎普及,城乡居民几近小康,他们有经济能力投入几年内即可收回的建设投资。
7、要将区域空调纳入城市规划并制订相应法规和政策,促使区域空调早日全面推广。
推广区域空调的必要性与迫切性
我国建筑能耗占全国总能耗的30%以上,其中采暖空调的能耗占60%以上,随着人民生活水平的提高,这采暖空调耗电量正急剧上升。在北方地区,采暖耗能占建筑总能耗的65%以上,有的地区占90%。2003年我国空调拥有量,每百户全国平均61.8台,其中广东142台,北京119.3台,上海135.8台,重庆126.7台,广西46.8台,海南29.7台,经济发达与欠发达地区拥有量相差4-5倍。2005年城镇居民家庭每百户全国平均空调器增至80.7台,两年时间,增加了30.6%;上述各省区空调依次增加22.8%、12.3%、23.9%、70.3%、28.0%、18.8%、75.6%、54.2%、23.7%,由此可见,我国随着经济发展空调器拥有量还将更快速增长,耗电量将成倍增加。电力空调器的高峰用电占全国电力负荷的35%以上。重庆取暖降温需供电量上亿kw,将相当于几个三峡电站的装机容量;年增耗电量上千亿kwh。上海2002年的家用空调器的拥有量其总功率已达该市自发电量的37%。据上海调查,7、8月份户均电耗中空调占54.5%。近年每到夏天,经济发达地区就拉闸限电,对生活和生产影响不小;虽然发电量年年增加,但电力供应紧张状况在夏季依然难免,因电力空调器的高峰用电占全国电力负荷的35%以上。
北京提出全国热源持续利用、供应与保障问题,这也是全国中长期规划应包含的大事。
周燕试验得结论,水源热泵每消耗1kw能量可以得到4kw以上的热量或冷量,即可节能75%以上。这是一般的水源热泵节能。区域空调节能尚缺实例数据,但估计在90%上下。
我国要在“十一五”期间节能20%,即每年实现节能4%(折合标煤9600万t)的目标,推广区域空调应是最佳选择。要解决热源供应与保障问题,利用太阳能的区域空调将是唯一选择。现在提倡建设生态小区和生态城市,超节能舒适保健型区域空调是它们实施的必要条件。

Claims (10)

1、超节能舒适保健型区域空调,其特征为:
a、利用地下水作为太阳能的载体,空气作为地热能的载体,贮存和调控空气的温、湿度。
b、选择或人造地下水库,或利用废矿坑以贮水贮能。
c、按居民要求制订供气的质量标准,供给最佳温、湿度和超洁净空气。
d、调控回水与太阳能的热交换,使贮热效果理想化。
e、利用太阳能集热器为寒冷地区的地下水增温。
f、克服目前各类空调的所有缺点。
2、根据权利要求1所述特征,区域空调技术可用于村、镇、小区、城市的全部或几部分。
3、根据权利要求1所述特征,水与空气、原温空气与成品空气的交换热能在热交换塔中进行。
4、根据权利要求1所述特征,在高空取气口设空气过滤罩和预热罩。
5、根据权利要求1所述特征,人造巨砾石层做地下水库、利用废井巷地热和露天矿坑贮水贮能。
6、根据权利要求1所述特征,各地夏季、冬季正压送适温空气;在黄河以北地区,冬供经增温后的空气,设热交换器,并正压放适温空气。
7、根据权利要求1所述特征,采取屋顶水池、四墙外加楔空玻璃、散水坡上设漏水渗水槽、加大地面水泥板的接缝等增渗措施,实现区内降水绝大部分渗入地下。
8、根据权利要求1所述特征,对楔空玻璃内腔放水,以其吸热(放热)提高热水(冷水)区的水温。将增(降)温后的水回灌地下。
9、根据权利要求1所述特征,将城市地下空隙层(含水层)以地下隔水墙或帷幕注浆分隔为互无水力联系的几个区。
10、根据权利要求1所述特征,利用城市地下空隙层为贮水贮热空间,分热水区和冷水区,分别供用和回灌热水和冷水,或热水冬用和冷水夏用。
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