CN201401886Y - 屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置。本实用新型的技术要点是：它包括屋面喷淋设备、冷却水池、蓄冷水池，冷却水池通过冷却水泵与屋面喷淋设备连接；蓄冷水池通过蓄冷水泵与屋面喷淋设备的进水口连接，屋面喷淋设备的出水口则通过逆流式蒸发冷却器与蓄冷水池连接；蓄冷水池还通过循环水泵及水处理设备与房间空调末端设备的进水口连接，房间空调末端设备的出水口通过逆流式蒸发冷却器与蓄冷水池连接，房间空调末端设备的出水口还直接与蓄冷水池连接，各连接管道上设有阀门。本实用新型造价低、节能效果显著，还能延缓屋面防水层的老化，延长屋面维修周期。

Description

屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置
技术领域
本实用新型涉及一种房屋致冷节能装置，具体涉及一种既能够使屋面在白天进行被动蒸发冷却，又能够在夜间进行喷淋蓄冷的装置。
背景技术
随着空调的日益普及，夏季空调能耗在建筑总能耗中的比例越来越大，空调节能技术引起越来越多的关注。蒸发冷却技术能够充分利用不饱和空气中蕴藏的干空气能，干空气能是指不饱和空气中的干空气与水进行热湿交换时得到的冷量，在利用干空气能的过程中不需要使用制冷压缩机，能耗非常低。同样的干球温度下，不饱和空气越干燥，得到的干空气能越多。我国的西北地区气候干燥，蒸发冷却技术具有非常大的应用价值。
目前，蒸发冷却技术在西北地区的应用都是采用特定的蒸发冷却装置制取冷水同步供应给房间的空调末端装置。由于白天的干球和湿球温度相对较高，使用这种装置同步制取的冷水温度相对较高，一般在18-21℃之间，难以保证空调效果，往往还要辅之以电制冷机。屋面被动蒸发冷却虽然也有所应用，但只是一种辅助的建筑节能措施。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种将屋面被动蒸发冷却与屋面夜间喷淋蓄冷结合起来，在利用被动蒸发冷却降低白天空调负荷的基础上，充分利用气候干燥、昼夜温差大的地区的夜间气象条件进行喷淋蓄冷，供建筑物白天空调使用的装置。
本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：该装置包括屋面喷淋设备，其特点在于：它还包括冷却水池，冷却水池通过冷却水泵与屋面喷淋设备连接；还包括蓄冷水池，蓄冷水池通过蓄冷水泵与屋面喷淋设备的进水口连接，屋面喷淋设备的出水口则通过逆流式蒸发冷却器与蓄冷水池连接；蓄冷水池还通过循环水泵及水处理设备与房间空调末端设备的进水口连接，房间空调末端设备的出水口通过逆流式蒸发冷却器与蓄冷水池连接，房间空调末端设备的出水口还直接与蓄冷水池连接，各连接管道上设有阀门。
本实用新型的装置充分利用我国西北地区气候干燥、昼夜温差大的特点，在夏季，白天炎热干燥，可以用屋面被动蒸发冷却的方法降低空调负荷；夜间干球和湿球温度较低，适合进行蒸发冷却蓄冷，蓄积温度比较低的冷水。
本实用新型具有以下有益效果：
一、将被动蒸发冷却与屋面夜间喷淋蓄冷结合在一起。利用夜间有利的气象条件进行蓄冷，得到温度较低的冷水；由于白天利用被动蒸发冷却有效降低了空调负荷，将夜间蓄积的冷量与逆流式蒸发冷却器结合使用，完全可以满足一定建筑面积白天的空调使用。这种装置需要耗电的部分仅为水泵，与传统的电制冷机相比，造价低，节能效果显著。非常适合于西北干燥地区，尤其是低层建筑，如：低层厂房、剧院、礼堂、库房。
二、由于通过屋面淋水降低了屋面温度，屋面的混凝土防水层及钢筋混凝土基层产生的温度应力以及由此产生的变形变小，避免了由于温度应力而产生的防水层和屋面基层开裂；还可以延长刚性防水屋面分格缝密封材料的寿命。延缓屋面防水层的老化，延长屋面维修周期。
附图说明
图1是本实用新型实施例的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
本实用新型的工作原理如下：
夜间屋面上进行喷淋的时候，水被冷却的程度与夜间空气的干球温度、湿球温度、水蒸气分压力以及天空中的云量多少有关。在夜间喷淋蓄冷的前期，水温低于空气温度，水蒸发所吸收的热量部分来自水本身，水温逐渐降低。西北气候干燥地区夜间的气温下降得快，当气温下降到一定程度，空气中的水蒸气分压力低，夜间天空中云量稀少，这三方面因素导致水面向天空的辐射大于天空向水面的辐射，总体上水面会通过辐射向外散热，这也会使水温降低。实测的数据表明：在一些气候干燥的地区，夜间的干球温度、湿球温度、水蒸气分压力低，夜间天空中云量稀少，通过夜间的屋面喷淋和蒸发冷却器冷却，可以使水温降至夜间湿球温度以下，约为8～12℃。
夜间蓄积的冷水储存在蓄冷水池中。蓄冷水泵从蓄冷水池上部将水抽出送往屋面进行喷淋，降温后的水进入逆流式蒸发冷却器的布水器，通过布水器将水喷淋在填料上，风机逆向抽风，以强化热湿交换，使水温继续降低，然后返回蓄冷水池底部。白天向房间末端设备供应空调冷水的时候，循环水泵从蓄冷水池底部抽取温度较低的冷水，送入末端设备，升温后的空调回水返回蓄冷水池上部。随着释冷的进行，供水温度和回水温度均会逐渐升高。当回水温度升高到一定的值，空调回水不直接返回蓄冷水池，而是经过逆流式蒸发冷却器降温后，再返回蓄冷水池上部。
为了有效降低房间空调负荷，在白天气温较高、太阳辐射较强的时候启用屋面喷淋设备向屋面淋水，淋在屋面上的水吸收屋面的热量和大部分原本会被屋面吸收的太阳辐射热，降低了屋面温度，从而达到降低房间空调负荷的目的。在白天给屋面淋水，还可以清除屋面上的灰尘与杂物，以免夜间喷淋蓄冷时阻塞管路系统。
参见图1的实施例，屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置包括喷嘴1、蓄冷水池11、冷却水池10、冷却水泵3、蓄冷水泵4、循环水泵5、水处理设备9，逆流式蒸发冷却器18。屋面的喷嘴1与蓄冷水池11和冷却水池10相连，蓄冷水池11通过逆流式蒸发冷却器18及水处理设备9与房间末端设备2相连。为了使系统正常运行，要求将蓄冷水池11和冷却水池10置于地下层，将逆流式蒸发冷却器18置于地上，这样还可以减少空间的占用。
蓄冷水泵4与循环水泵5的吸入口设有Y型过滤器22，循环水泵5的出口设有水处理设备9。所有水泵的出口都设有止回阀21，在水泵停止运行的时候可以防止管路中的水倒流。蓄冷水池11的上部和底部设有布水装置，能够使取水和回水的运动方向相反，使取水和回水在水池断面上更均匀地分布，维持水池内的温度分层；蓄冷水池11的外表面具有保温结构，尽可能减小蓄冷水池的冷损耗。冷却水池10和蓄冷水池11都设有自动补水装置和通气孔20，自动补水装置包括浮球阀和补水管19，当浮球阀所指示的水池中水位下降到一定程度时，补水管可以自动补水。
通过阀门的切换，并且启动不同的水泵，可以实现四种运行模式：蓄冷、释冷、屋面被动冷却、释冷与屋面被动冷却同时进行。四种运行模式的工作过程如下：
(1)蓄冷
夜间蓄冷的开始时刻取决于夜间的气象条件，当夜间的干球温度、湿球温度及水蒸气分压力达到所要求的值，便可以开始进行蓄冷。夜间蓄冷时，开启阀门7、14，关闭阀门6、8、12、13，蓄冷水泵4将蓄冷水池11中表层水温相对较高的温水抽出，送往屋面的喷嘴1，进行喷淋冷却，冷却后的水沿着具有一定坡度的屋面流入逆流式蒸发冷却器18的布水器16，通过布水器将水喷淋在填料17上，风机15逆向抽风，以强化热湿交换，使水温继续降低，然后返回蓄冷水池11底部。通过调节阀门7的开度可调节蓄冷水池的回水量，使屋面上蓄积一定的水量，使水面通过辐射向外散热。
(2)释冷
白天释冷阶段的初期，开启阀门6，关闭阀门7、8、12、13、14，循环水泵5将蓄冷水池11中底层水温较低的冷水抽出，经过水处理设备9处理后，进入房间末端设备2，然后返回蓄冷水池11的表层。随着释冷的进行，供水温度和回水温度均会逐渐升高。当回水温度升高到一定的值，关闭阀门6、7、8、14，打开阀门12、13，空调回水不直接返回蓄冷水池11，而是经过逆流式蒸发冷却器18降温后，再返回蓄冷水池11。
(3)屋面被动冷却
白天气温较高、太阳辐射较强的时候，有必要进行屋面被动冷却，以降低空调负荷。开启阀门8，关闭阀门7，冷却水泵3将冷却水池10中的水送往屋面的喷嘴1。冷却水泵3的扬程和流量较小，屋面上的淋水吸热蒸发，多余的水可经过水槽排出，用于园林灌溉或其他用途。通过调节阀门8的开度调节屋面排水量，使屋面上蓄积一定的水量，以便吸收太阳辐射热量。
(4)释冷与屋面被动冷却同时进行
在系统按照释冷模式运行的同时，开启阀门8。冷却水泵3将冷却水池10中的水送往屋面的喷嘴1，通过调节阀门8的开度调节屋面排水量，使屋面上蓄积一定的水量，以便吸收太阳辐射热量。与此同时，系统还要按照释冷模式的程序进行释冷。

Claims (4)

1、一种屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置，包括屋面喷淋设备，其特征在于：它还包括冷却水池，冷却水池通过冷却水泵与屋面喷淋设备连接；还包括蓄冷水池，蓄冷水池通过蓄冷水泵与屋面喷淋设备的进水口连接，屋面喷淋设备的出水口则通过逆流式蒸发冷却器与蓄冷水池连接；蓄冷水池还通过循环水泵及水处理设备与房间空调末端设备的进水口连接，房间空调末端设备的出水口通过逆流式蒸发冷却器与蓄冷水池连接，房间空调末端设备的出水口还直接与蓄冷水池连接，各连接管道上设有阀门。
2、根据权利要求1所述的屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置，其特征在于：所述冷却水泵、蓄冷水泵和循环水泵的出口都设有止回阀；所述蓄冷水泵和循环水泵的吸入口设有过滤器。
3、根据权利要求1或2所述的屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置，其特征在于：所述蓄冷水池和冷却水池内设有自动补水装置。
4、根据权利要求3所述的屋面被动蒸发冷却与夜间喷淋蓄冷一体化装置，其特征在于：所述蓄冷水池的上部和底部设有布水装置。
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