CN209706215U - 一种基于毛细管辐射的间歇运行空调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，利用调湿板所具有的能对环境进行吸湿或放湿处理，同时不消耗机械能的特性，构造一种由调湿板、毛细管辐射管席和除湿机组三者对室内空气共同作用的空调系统，该系统在以天为周期的间歇运行中，调湿板在系统处于不同的运行期时发挥吸湿除湿的多变作用。在启动预处理期，调湿板起吸湿作用，在正常运行期起放湿作用，在间歇运行期进行吸湿作用。该空调系统既可降低新风除湿机组设备容量，缩短间歇运行的空调系统再次启动时的响应时间，起到削峰填谷作用，也可针对在室外湿度较低而干球温度较高的工况时，由调湿板承担较低的湿负荷，可关闭除湿机组，减少空调的开启时间，减少设备耗能。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑节能领域，尤其是应用于建筑的空调系统，具体地说是一种基于毛细管辐射的间歇运行空调系统。
背景技术
目前，毛细管辐射空调系统属于应用温湿度独立处理技术的空调系统，该系统夏季运行时可利用温度较高(17～19℃)的高温冷冻水去除房间显热负荷，高温冷水机组运行时的COP 显著高于常规产生低温(7℃)冷冻水的冷水机组，因此这种空调系统具有较大的节能潜力，近年来应用广泛。
毛细管辐射空调系统的末端通常由利用高温水的敷设在顶板或壁面的毛细管辐射管席和利用低温水的风盘或新风机组组成。毛细管辐射空调系统在运行过程中，敷设有毛细管辐射管席的壁面温度较低，当室内空气湿度较大，或者由于突然增加的湿负荷引起室内露点温度升高，则造成敷设毛细管的顶板或壁面表面结露，对围护结构造成危害，引起细菌滋生等问题。保证系统运行过程中不结露是毛细管辐射空调系统正常运行的前提。
另一方面，用于居住建筑的空调存在间歇使用的需求，且间歇使用有利于行为节能。但由于毛细管辐射空调在正常启动或者间歇启动时，其启动方法分两步，首先启动除湿系统，直至室内露点温度低于由高温水决定的顶板温度时，再开启毛细管管席部分。而启动除湿系统降低室内露点温度，其响应时间通常过大，以至于辐射空调的间歇使用方式受到了制约。若缩短其响应时间，则需大大增加除湿设备的除湿容量。
居住建筑的室内湿负荷具有小且恒定的特点，空调系统运行过程中，不允许开窗，具备很强的可操作性，但无论是入户门还是户内门都不可避免存在短时开启的问题，进而引起湿负荷的突增，露点温度升高，导致结露。湿负荷的突增属于居住建筑空调湿负荷中的不稳定部分，若采用增加除湿机设备容量来消除这部分负荷，设备的初投资和运行能耗都会增加。
针对这两方面的问题，将调湿材料引入至间歇运行的常规毛细管辐射空调系统，联合运行时则可以发挥其湿缓冲的优势，进一步改善毛细管辐射空调的间歇运行特性，起到削峰填谷作用。
发明内容
本实用新型旨在解决居住建筑毛细管辐射空调系统中间歇运行时响应时间过长的问题和由于门的短时开启等引起的不稳定湿负荷的增加而引起的设备容量增加的问题，提出一种基于毛细管辐射的间歇运行空调方法。
本实用新型的技术方案是：
一种基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，服务于空调房间，其特征在于该系统包括调湿板、毛细管辐射管席、新风除湿机组、露点温度传感器、露点温度控制器、第一电动两通水阀、第二电动两通水阀、控制开关，
所述的调湿板可固定安装在房间内任意内墙壁面上，当环境湿度较高时，调湿板对房间空气起吸湿作用，当环境湿度较低时，调湿板对房间空气放湿作用；
所述的毛细管辐射管席安装在房间顶部，完全覆盖房间顶部，通过毛细管辐射管席高温水进口引入高温冷冻水，对房间内的空气进行降温处理，而后通过高温水出口接入高温水循环系统，第二电动两通水阀与毛细管辐射管席的高温水进口相连，用于控制毛细管辐射管席管路的启闭。
所述的新风除湿机组，通过新风除湿机组的低温水进口引入低温冷冻水，对房间内的空气进行降温除湿处理后通过低温水出口送至低温循环水系统，第一电动两通水阀与新风除湿机组的低温水进口的管路相连，用于控制新风除湿机组的水管路的启闭；
所述的控制开关用于控制第一电动两通水阀的启闭动作，控制开关动作后，控制第一电动两通水阀的启闭；
所述的露点温度传感器安装在房间内距离毛细管辐射管席的壁面较近的位置；
所述的露点温度控制器用于控制第二电动两通水阀的启闭动作，露点温度控制器的信号采集端接露点温度传感器的信号输出端，露点温度控制器的控制信号输出端接第二电动两通水阀的控制信号输入端。
本实用新型的调湿板是经过工业加工制造的嵌入硅胶干燥剂的调湿板或者硅藻调湿板材，通过螺栓连接固定安装在房间内任意内墙壁面上，或者是采用由硅藻土材料制成的调湿内墙涂料涂刷于房间内任意内墙壁面上。
本实用新型的若干毛细管辐射管席均匀布置在房间顶部。
本实用新型的露点温度传感器用于检测获得室内湿度状况，其信号输出端与控制器的检测信号输入端相连。
本实用新型的新风除湿机组内装有风机。
一种基于毛细管辐射的间歇运行空调系统的运行方法，应用于如前所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，系统以天为周期运行时，在系统启动后，顺次可分为预处理期、正常运行期和间歇停止期，它包括以下步骤：
(A)、通过控制开关的开关信号控制第一电动两通水阀开启，接通新风除湿机组的进水管路，同时开启新风除湿机的风机，进入预处理期，对新风进行降温除湿处理，之后处理后的低温低湿空气送入室内去除部分显热负荷和潜热负荷，从而降低室内露点温度；
(B)、采用露点温度传感器采集房间内的露点温度，并且发送至露点温度控制器；
(C)、当前述室内露点温度低于室内露点温度设定值时，露点温度控制器控制第二电动两通水阀开启毛细管辐射管席的进水管路，用于去除空调房间内剩余的显热负荷，进入正常运行期；
(D)、采用调湿板对房间空气进行放湿作用，释放湿量，其放湿作用直至与室内湿度相平衡；
(E)、根据间歇运行时的作息时间表，关闭新风除湿机组，关闭第一电动两通水阀和第二电动两通水阀，进入间歇停止期，之后房间空气的露点温度上升，调湿板进行吸湿作用，吸收湿量；
(F)直至空调再次启动，进入预处理期，采用调湿板对房间空气进行吸湿处理的同时，开启第一电动两通水阀和新风除湿机组对新风进行降温除湿处理，当调湿板与环境湿度相平衡时，不再进行吸湿作用，同时，当前述室内露点温度低于室内露点温度设定值时，露点温度控制器控制第二电动两通水阀开启毛细管辐射管席的进水管路，进入正常运行期，而后随着室内湿度的进一步降低，调湿板对房间空气进行放湿作用，再次循环至步骤D，完成一个运行周期。
本实用新型中，空调系统在以天为周期的间歇运行中，调湿板在启动后的预处理期进行吸湿作用，在正常运行期进行放湿作用，在间歇停止期进行吸湿作用。
本实用新型的有益效果：
调湿建筑材料是一种利用调湿材料的吸放湿性能，自动调节建筑室内空气湿度的建筑墙体材料。无需借助人工能源和机械设备，依靠自身的吸放湿能力被动调节空气相对湿度，即当室内空气相对湿度由于某种原因(如温度升高)降低时，材料自动放出水分抑制相对湿度下降，当相对湿度升高时，材料又会自动从空气中吸收水分，抑制相对湿度升高，室内相对湿度维持在相对平稳的水平。利用调湿材料的这一特性，在原设置有毛细管辐射空调系统的居住建筑房间内，引入调湿板与毛细管席和除湿机组三个热湿空气处理设备共同作用，在空调系统的不同运行期内对室内温湿度进行调节。
系统中所引入的起调湿作用的调湿板，依赖于周围环境湿度既可以吸湿也可以放湿，但对于夏季工况，若无新风机组的除湿作用，仅依赖于调湿板的吸湿作用，则在整个制冷季的多数时间都需吸湿，调湿材料不具备放湿的环境条件，调湿材料层有效湿渗透层，以及由此引起的有限湿容量限制了其整个制冷季都能起到连续吸湿的作用。尤其夏热冬冷地区，通常多为高温高湿的气候条件，因此单纯依靠调湿板的调湿作用有限。将调湿材料引入至间歇运行的常规毛细管辐射空调联合时则可以发挥其湿缓冲的优势，起到削峰填谷作用。
本实用新型针对居住建筑的典型空调使用模式，其使用模式是工作日工作时间内无人时空调不运行，夜间空调开启的使用模式，假定调湿板的吸湿和放湿在一个空调运行周期，即一天24h内，吸湿的累积吸附湿量和累积脱附湿量相等。夜间空调正常运行时，调湿板向室内放湿直至湿度不变，白天空调系统停止运行后，调湿板吸湿去除室外空气渗透引起的湿负荷，系统再次启动时，由于调湿板对室内空气湿度的调节作用，缩短响应时间。当响应时间不变时，新风除湿机组容量可减少。
本实用新型中的空调系统，在室外湿度较低而干球温度较高的工况时，也可关闭除湿机组，而由调湿板承担较低的湿负荷，减少空调的开启时间，从而减少了设备耗能。
本实用新型在原有由新风除湿机组和毛细管辐射管席组成的空调系统中，增加调湿板，除湿机开启后原本需要处理的初始的高温高湿的空气引起的过高的一次性湿负荷可适当降低，减少除湿设备的容量，缩短预处理阶段的时长。在间歇期间内，调湿板的吸湿作用将潜热转化为显热，显然更有利于使用高温水来处理这种转化后的“显热负荷”。在整个周期内，调湿板使得空调房间湿负荷的变化率减小，具有较恒定的湿负荷。
附图说明
图1是本实用新型的所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统的系统图；
图2是本实用新型所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统末端设备布置图；
图3是本实用新型所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统末端设备运行流程图；
图4是本实用新型所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统在有无调湿板作用下，运行时室内露点温度随运行时间的变化图。
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说明。
一种基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，服务于空调房间8，该系统包括调湿板1、毛细管辐射管席2、新风除湿机组3、露点温度传感器4、露点温度控制器5、第一电动两通水阀6、第二电动两通水阀7、控制开关9，
所述的新风除湿机组3是集中/分散式的，所述的集中式新风除湿机安装在室外，经新风除湿机除湿处理后的空气通过管路输送至房间，分散式新风除湿机安装在房间内墙壁上。
所述的新风除湿机组3既可以利用低温冷冻水进行冷冻除湿，也以采用除湿溶液的方法进行除湿。
图3给出了毛细管辐射的间歇运行空调系统末端设备运行流程图，在以天周期进行间歇运行时，三种空气处理设备在启动预处理期、正常运行期和间歇停止期各阶段对应的设备运行状态。当根据作息时间表，通过控制开关9开机后，第一电动两通水阀6打开，新风除湿机组3开始运行，系统进入启动预处理期。同时，露点温度控制器根据露点温度与设定值之差进行判断，当露点温度大于设定值时，新风除湿机组继续运行，直至当露点温度小于设定值时，开启第二电动两通水阀7，毛细管辐射管席2开始运行，调湿板放湿，系统进入正常运行期；系统正常运行直到按照作息时间表的要求，若需要关机，则毛细管辐射管席2停止工作，除湿新风机组3停止工作，调湿板开始吸湿，系统进入间歇停止期，直到根据作息时间表的要求，再次开机。
具体实施时：
房间的空调冷负荷分为显热负荷和潜热负荷两类，空调系统正常运行时，潜热负荷和部分显热负荷由使用低温水的新风除湿机组承担，剩余的显热负荷由使用高温水的毛细管席承担。调湿板与室内空气的湿交换是双向的，则根据室内环境的相对湿度大小，当室内环境湿度较大时，调湿墙壁起吸湿作用，吸收湿量，当室内环境湿度较小，调湿墙壁起放湿作用，释放湿量，可以起到湿缓冲或者削峰填谷的作用。
新风除湿机组可以是集中式或分散式的，集中式新风除湿机组可安装在室外，经新风除湿机除湿处理后的空气通过管路输送至房间，分散式新风除湿机可安装在房间内墙壁上。
空调系统在以天为周期的间歇运行中，调湿板在系统启动后的预处理期进行吸湿作用，在正常运行期进行放湿作用，在间歇停止期进行吸湿作用。
进一步，针对居住建筑的典型空调使用模式，工作日白天无人时空调设备停止运行，夜间有人时空调开启的使用模式，并假定调湿板一个空调运行周期，即一天24h内，调湿板吸湿的累积吸附湿量和累积脱附湿量相等。
空调系统以天为周期运行时，空调房间内空气的露点温度td随时间的变化如图4所示，图中虚线和实线分别反映有调湿板和无调湿板作用的空调系统。空调系统正常运行期(图4 中4-0阶段以及0-1阶段)，由于新风除湿机组的除湿作用，调湿板的含湿量降至低限值，至间歇停止期(图4中的1-2阶段)，此时除湿机组关闭。由于调湿板的含湿量处于低限值，可利用调湿板的吸湿性能减缓外界渗透风引入的空气湿度的增加，室内露点温度的上升速度减缓。与无调湿板相比，室内露点温度降低了Δtd，进而再次开启空调系统时的(图4中的2 点)时，处于预处理期(图4中的2-3阶段)时，除湿设备开启直至室内露点温度降低至满足不结露要求(图4中的3点)的响应时间可缩短Δτ。
夜间空调正常运行时，调湿墙壁向室内放湿直至湿度不变，白天空调系统停止后，调湿墙壁吸湿去除室外空气渗透引起的湿负荷，系统再次启动时，由于调湿板对室内空气湿度的调节作用，响应时间缩短。当响应时间不变时，新风除湿机组容量可减少。另外，在室外湿度较低而干球温度较高的工况时，也可关闭除湿机组，而由调湿板承担较低的湿负荷，减少空调的使用时间。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所做的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，服务于空调房间(8)，其特征在于主要部件包括调湿板(1)、毛细管辐射管席(2)、新风除湿机组(3)、露点温度传感器(4)、露点温度控制器(5)、第一电动两通水阀(6)、第二电动两通水阀(7)、控制开关(9)，
所述的调湿板(1)可固定安装在房间内任意内墙壁面上，当环境湿度较高时，调湿板(1)对房间空气起吸湿作用，当环境湿度较低时，调湿板对房间空气放湿作用；
所述的毛细管辐射管席(2)安装在房间顶部，完全覆盖房间顶部，通过毛细管辐射管席(2)高温水进口(10)引入高温冷冻水，对房间内的空气进行降温处理，而后通过高温水出口(11)接入高温水循环系统，第二电动两通水阀(7)与毛细管辐射管席(2)的高温水进口(10)相连，用于控制毛细管辐射管席(2)水管路的启闭；
所述的新风除湿机组(3)，通过新风除湿机组(3)的低温水进口(12)引入低温冷冻水，对房间内的空气进行降温除湿处理后通过低温水出口(13)送至低温循环水系统，第一电动两通水阀(6)与新风除湿机组(3)的低温水进口(12)的管路相连，用于控制新风除湿机组(3)的水管路的启闭；
所述的控制开关(9)用于控制第一电动两通水阀(6)的启闭动作，控制开关(9)动作后，控制第一电动两通水阀(6)的启闭；
所述的露点温度传感器(4)安装在房间内距离毛细管辐射管席的壁面较近的位置；
所述的露点温度控制器(5)用于控制第二电动两通水阀(7)的启闭动作，露点温度控制器(5)的信号采集端接露点温度传感器(4)的信号输出端，露点温度控制器(5)的控制信号输出端接第二电动两通水阀(7)的控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，其特征是所述的调湿板(1)是经过工业加工制造的嵌入硅胶干燥剂的调湿板或者硅藻调湿板材，通过螺栓连接固定安装在房间内任意内墙壁面上，或者是采用由硅藻土材料制成的调湿内墙涂料涂刷于房间内任意内墙壁面上。
3.根据权利要求1所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，其特征是若干毛细管辐射管席均匀布置在房间顶部。
4.根据权利要求1所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，其特征是所述的露点温度传感器(4)用于检测获得室内湿度状况，其信号输出端与露点温度控制器(5)的检测信号输入端相连。
5.根据权利要求1所述的基于毛细管辐射的间歇运行空调系统，其特征是新风除湿机组(3)内装有风机。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20191129 Termination date: 20200910 |