CN213119343U - 一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，包括冷辐射板，冷辐射板的进液端依次通过管路B和管路A后连接至嵌管墙、窗，冷辐射板的出液端同时通过管路F连接至嵌管墙、窗，嵌管墙、窗还依次通过管路E和管路C与太阳能集热器的进液端连接，太阳能集热器的出液端依次通过管路D、管路I与蓄冷罐的出液端连接，蓄冷罐的出液端还同时与冷辐射板、嵌管墙、窗连接，蓄冷罐的出液端与嵌管墙、窗之间的管路上还设置有机械制冷机组。本实用新型有效改善夏季和冬季建筑室内的温度环境，减少制冷设备和供暖设备的使用，节约能源，降低建筑能耗，实现建筑的节能环保。

Description

一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统

技术领域

本实用新型属于建筑节能及可再生能源技术领域，具体涉及一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统。

背景技术

随着我国建筑能耗不断攀升，建筑能耗占全社会终端能耗的27.5％，其中建筑运行能耗占18.8％。到2030年，建筑能耗将上升到约40％。为了减少建筑能耗，国家也颁布了建筑节能的相关标准及规范。在建筑运行能耗中，通过围护结构的传热是其中一个重要组成部分。降低墙体的传热，增强墙体的保温性，对降低整个建筑的能耗有重要作用。利用低品位能源作为冷热源，并在楼板的结构层或水泥砂浆层中嵌入管道通入冷热水，通过冷辐射或热辐射实现室内空气调节，来大大削弱室外气候对室内环境的影响，减少室内外的传热，可实现节能并提高室内热舒适性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，有效改善夏季和冬季建筑室内的温度环境，减少制冷设备和供暖设备的使用，节约能源，降低建筑能耗，实现建筑的节能环保。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，包括冷辐射板，冷辐射板的进液端依次通过管路B和管路A后连接至嵌管墙、窗，冷辐射板的出液端同时通过管路F连接至嵌管墙、窗，嵌管墙、窗还依次通过管路E和管路C与太阳能集热器的进液端连接，太阳能集热器的出液端依次通过管路D、管路I与蓄冷罐的出液端连接，蓄冷罐的出液端还同时与冷辐射板、嵌管墙、窗连接，蓄冷罐的出液端与嵌管墙、窗之间的管路上还设置有机械制冷机组。

本实用新型的特点还在于，

机械制冷机组具体结构为：包括连通所述蓄冷罐与嵌管墙、窗的之间的平行设置的管路K和管路J，管路K和管路J与嵌管墙、窗连通位置处设置有风机盘管，管路K和管路J上还同时设置有蒸发器、风机、冷凝器，蒸发器和风机之间的管路J上还设置有节流阀，蒸发器和风机之间的管路K上还设置有压缩机。

管路J与蓄冷罐的出液端之间还连接有管路H，管路H上设置有阀门c，阀门c与冷凝器之间与管路I连接。

管路K与蓄冷罐的进液端之间还设置有阀门d，阀门d与冷凝器之间还通过管路L与嵌管墙、窗连通。

冷辐射板的出液端还通过管路G与蓄冷罐的进液端连通。

管路B和管路A之间还设有阀门a，阀门a与管路A之间与管路C连接处还设置有阀门b。

管路A和嵌管墙、窗之间还通过管路M与蓄冷罐的出液端连通。

本实用新型的有益效果是，一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，结构简单，控制简便，维护、检修的难度较小，适用范围广，能同时实现夏季白天、夜晚的“供冷”过程和冬季白天、夜晚的“供暖”过程，有效改善了夏季和冬季建筑室内的温度环境，充分利用天空辐射制冷和太阳能发热，给减少机械制冷空调运行时间及负荷率，节约能源，降低能耗，实现建筑的节能。本实用新型采用嵌管窗、墙作为房间显热末端，嵌管窗、墙以水盘管的形式嵌入房间窗户与墙体中，利用建筑原始构建，显著增强末端辐射与对流换热面积，以消除房间主要负荷。在冬季嵌管内的水所需热源温度低，在夏季所需冷源温度高，从而既有效提升房间热舒适性，又降低了空调冷热源能耗。所述机械制冷机组在夏季作为风冷冷水机组，制取冷水供末端风机盘管使用，保证房间夏季制冷需求，且与蓄冷罐结合的形式保证炎热夏季冷凝器使用部分水冷模式。冬季作为风冷热泵，制取热水供末端风机盘管使用，保证冬季供热需求。本实用新型中的冷辐射板和太阳能集热器分别作为空调系统的冷源和热源之一，在夏季冷辐射板充分利用天空辐射冷制取冷水，以此来降低房间温度。在冬季太阳能集热器充分利用太阳能辐射制取热水，以此来提升房间温度。本实用新型系统所述蓄冷罐在夏季夜间储存冷辐射板制取的冷水，一方面可用来降低空调冷凝器温度(以提高空调系统的COP)，另一方面也可将夜间辐射制冷进行冷量蓄存起来消除白天的空调系统冷负荷。当蓄冷罐储存冷量不够时，再开启风机带走冷凝热，从而更加有选择性的减少了风机的工作量，降低能耗。

附图说明

图1是基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统的结构示意图；

图2是冷辐射板和太阳能集热器与嵌管窗、墙连接方式的结构示意图。

图1中：1.冷辐射板，2.太阳能集热器，3.蓄冷罐，4.嵌管墙、窗，5.蒸发器，6.冷凝器，7.节流阀，8.风机，9.压缩机，10.风机盘管，11.阀门a，12.阀门b，13.阀门c，14.阀门d，15.管路A，16.管路B，17.管路C，18.管路D，19.管路E，20.管路F，21.管路G，22.管路H，23.管路I，24.管路J，25.管路K，26.管路L，27.管路M。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，结构如图1～2所示，包括冷辐射板1，冷辐射板1的进液端依次通过管路B16和管路A15后连接至嵌管墙、窗4，冷辐射板1的出液端同时通过管路F20连接至嵌管墙、窗4，嵌管墙、窗4还依次通过管路E19和管路C17与太阳能集热器2的进液端连接，太阳能集热器2的出液端依次通过管路D18、管路I23与蓄冷罐3的出液端连接，蓄冷罐3的出液端还同时与冷辐射板1、嵌管墙、窗4连接，蓄冷罐3的出液端与嵌管墙、窗4之间的管路上还设置有机械制冷机组。

机械制冷机组具体结构为：包括连通所述蓄冷罐3与嵌管墙、窗4的之间的平行设置的管路K25和管路J24，管路K25和管路J24与嵌管墙、窗4连通位置处设置有风机盘管10，管路K25和管路J24上还同时设置有蒸发器5、风机8、冷凝器6，蒸发器5和风机8之间的管路J24上还设置有节流阀7，蒸发器5和风机8之间的管路K25上还设置有压缩机9。

管路J24与蓄冷罐3的出液端之间还连接有管路H22，管路H22上设置有阀门c13，阀门c13与冷凝器6之间与管路I23连接。

管路K25与蓄冷罐3的进液端之间还设置有阀门d14，阀门d14与冷凝器6之间还通过管路L26与嵌管墙、窗4连通。

冷辐射板1的出液端还通过管路G21与蓄冷罐3的进液端连通。

管路B16和管路A15之间还设有阀门a11，阀门a11与管路A15之间与所述管路C17连接处还设置有阀门b12。

管路A15和嵌管墙、窗4之间还通过管路M27与蓄冷罐3的出液端连通。

本实用新型一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，工作原理如下：

通过对应冷辐射板和太阳能集热器分别设置阀门a和阀门b，通过控制阀门a和阀门b的对应开断，可实现水系统中冷量或者热量的交换，从而对应适应夏季和冬季的工作过程。所述冷辐射板放置于室外，在夏季用于向建筑物室内供冷。其通过辐射制冷制取冷水，出液管通入嵌管窗、墙中，利用低品位能源降低室内负荷。所述蓄冷罐进液端连接冷辐射板，利用冷辐射板在夜间辐射制冷，将冷量储存在罐内来降低白天的空调系统冷负荷，在冷量充足时也可用来降低空调冷凝器温度(以提高空调系统的COP)，其出液端管路B2和回水管路B5上分别装有阀门c13和阀门d14，通过控制阀门c13和d14的开/关以选择夏/冬季运行工况。所述太阳能集热器放置于室外，在冬季用于向建筑物室内提供热，其通过辐射制热制取热水，通入嵌管窗、墙中，提高室内温度。当所述太阳能集热器所提供的热量不足时，可选择开启所述机械制冷机组。嵌管窗、墙是一种在窗内或墙内预埋管道，利用管道内流体循环在墙体内部实现冷热量转移的建筑围护结构。该结构可充分依赖结构本身的蓄热性能及管内冷/热水及管壁面的大面积接触的特点在低温差传热条件下实现热量的传递。

本实用新型一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，具体的工作流程如下：

管路C15上对应设置有阀门b12，通过所述阀门b12的开/断可实现所述太阳能集热器2进液端与所述管路A13的连通或断开。管路J24和管路K25、管路L26由于在冬夏两季工况不同，选择对应供/回管的作用。在冬季，打开阀门b12，关闭阀门a11、阀门c13、阀门d14，冷辐射板1不工作，太阳能集热器2白天工作，用于向流入其中的载热循环工质提供热量，其进液端通过管路C17连通所述管路A15，出液端通过管路D18对应连通所述嵌管窗、墙4进液管管路E19，再通过供水管路L26和管路K25连接冷凝器6，回水管路J24和管路I23连接至所述嵌管窗、墙4进液管管路E19。在夏季，关闭阀门b12，打开阀门a11、阀门c13、阀门d14，太阳能集热器2不工作，冷辐射板1全天运行；述冷辐射板1用于向室内提供冷量，其进液端通过管路B16连通所述管路A15，出液端通过管路F20连通所述嵌管窗、墙4进液管管路E19即太阳能集热器2和冷辐射板1并联设置，且所述管路B16上对应设置有阀门a11，通过阀门a11的开/断可实现冷辐射板1进液端与管路A15的连通或者断开。

冷辐射板1出液管管路F20同时连接蓄冷罐进液管管路G21，蓄冷罐3储存夜间辐射制冷冷量，其出液管管路H22通过管路I23和管路J24分别连接嵌管窗、墙4和机械制冷机组的冷凝器6，冷凝器回水管管路K25再通入蓄冷罐3，蓄冷罐3回水管管路L26连接至管路A15从而构成整个循环系统。

本系统采用的夜空辐射制冷板利用辐射天空冷却的办法，将红外线直接通过管内介质换热辐射到大气和外部空间。其原理是使布置于板上的管内流动水在夜间吸收天空的辐射冷，从而用管内低温水进行循环来达到制冷目的。本系统采用了冷辐射板、太阳能集热器、嵌管墙和窗与机械制冷冷水机组和蓄冷罐相结合，目的在于提供一种基于天空辐射和太阳能集热的房屋集热排热系统结合嵌管墙和窗以及机械制冷冷水机组和蓄冷罐，可同时实现夏季白天、夜晚向室内的“供冷”过程和冬季白天、夜晚向室内的“供暖”过程，在蓄冷罐冷量不足或太阳能集热器辐射制热量不足时，才开启机械制冷机组，从而有效改善夏季和冬季建筑室内的温度环境，减少制冷设备和供暖设备的使用，节约能源，降低建筑能耗，实现建筑的节能环保。

Claims (7)

1.一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，其特征在于，包括冷辐射板(1)，冷辐射板(1)的进液端依次通过管路B(16)和管路A(15)后连接至嵌管墙、窗(4)，冷辐射板(1)的出液端同时通过管路F(20)连接至嵌管墙、窗(4)，嵌管墙、窗(4)还依次通过管路E(19)和管路C(17)与太阳能集热器(2)的进液端连接，太阳能集热器(2)的出液端依次通过管路D(18)、管路I(23)与蓄冷罐(3)的出液端连接，蓄冷罐(3)的出液端还同时与冷辐射板(1)、嵌管墙、窗(4)连接，蓄冷罐(3)的出液端与嵌管墙、窗(4)之间的管路上还设置有机械制冷机组。

2.根据权利要求1所述的一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，其特征在于，所述机械制冷机组具体结构为：包括连通所述蓄冷罐(3)与嵌管墙、窗(4)的之间的平行设置的管路K(25)和管路J(24)，管路K(25)和管路J(24)与嵌管墙、窗(4)连通位置处设置有风机盘管(10)，管路K(25)和管路J(24)上还同时设置有蒸发器(5)、风机(8)、冷凝器(6)，蒸发器(5)和风机(8)之间的管路J(24)上还设置有节流阀(7)，蒸发器(5)和风机(8)之间的管路K(25)上还设置有压缩机(9)。

3.根据权利要求2所述的一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，其特征在于，所述管路J(24)与蓄冷罐(3)的出液端之间还连接有管路H(22)，管路H(22)上设置有阀门c(13)，阀门c(13)与所述冷凝器(6)之间与管路I(23)连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，其特征在于，所述管路K(25)与蓄冷罐(3)的进液端之间还设置有阀门d(14)，阀门d(14)与所述冷凝器(6)之间还通过管路L(26)与嵌管墙、窗(4)连通。

5.根据权利要求2所述的一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，其特征在于，所述冷辐射板(1)的出液端还通过管路G(21)与蓄冷罐(3)的进液端连通。

6.根据权利要求2所述的一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，其特征在于，所述管路B(16)和管路A(15)之间还设有阀门a(11)，阀门a(11)与管路A(15)之间与所述管路C(17)连接处还设置有阀门b(12)。

7.根据权利要求6所述的一种基于低品位能源结合外围嵌管的空调系统，其特征在于，所述管路A(15)和嵌管墙、窗(4)之间还通过管路M(27)与蓄冷罐(3)的出液端连通。

Images