CN217876266U - 一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，包括太阳能烟囱模块、余热回收设备、吸附式制冷系统和室内换热设备；所述余热回收设备与所述太阳能烟囱模块连接，用于回收所述太阳能烟囱模块的余热；所述吸附式制冷系统与所述余热回收设备和所述室内换热设备连接，用于吸附余热回收设备和室内换热设备的热量。本实用新型有机结合被动通风技术及吸附制冷技术，提高能效，节能减排；被动通风技术与吸附制冷技术相互结合，能强化自然通风，能够为房间提供制冷和提供生活热水，提高居住环境的舒适度；在冬季时，能够利用太阳能对进入房间的空气进行预热，并通过回收热量至水箱给房间的用户提供生活热水。

Description

一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统

技术领域

本实用新型属于能源利用技术领域，具体涉及一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统。

背景技术

暖通空调系统(HVAC)已广泛应用于人们生活中，但其耗电量大，占建筑耗电的30％-40％，而HVAC中的通风系统及制冷系统更是耗电大户。在此基础上，提出以低品位热源驱动的被动通风及吸附制冷复合系统的研发及应用，在消耗极少量电能的情况下，促进室内通风降温；在不损失舒适度的前提下，为室内带来更新鲜健康的空气，高效利用太阳能、废热等低品位热源，推动新能源利用及绿色建筑节能技术的发展，促进HVAC的改造升级，减少建筑耗电。

被动通风技术的主要结构是以“烟囱”的形式实现，利用低品位热源提供的热量，加热“烟囱”内部的空气，在“烟囱”通道的进口与出口处的空气产生温度差以及压力差，从而形成自然通风。目前现有的对于建筑被动通风技术的研究主要集中于结构参数与环境参数对其通风性能的影响，忽视了与其他低碳节能技术的相互结合，从而导致被动通风技术难以获得技术突破，虽然一定程度上能够减少建筑耗电，但是相对于常规的空调技术而言，存在舒适度较低的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，旨在解决现有的被动通风技术中舒适度较低的问题。

本实用新型采用了以下技术方案：

一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，包括太阳能烟囱模块、余热回收设备、吸附式制冷系统和室内换热设备；

所述余热回收设备与所述太阳能烟囱模块连接，用于回收所述太阳能烟囱模块的余热；

所述吸附式制冷系统与所述余热回收设备和所述室内换热设备连接，用于吸收余热回收设备的热量和提供室内换热设备的冷量。

在一些实施例中，所述太阳能烟囱模块包括透明外墙、集热板和蓄热墙；所述透明外墙和蓄热墙之间形成加热风道，所述集热板位于所述加热风道内；所述透明外墙设有可开合控制的、且分别位于上下两端的第一出风口和第一进风口，所述蓄热墙设有可开合控制的、且分别位于上下两端的第二进风口和第二出风口。

在一些实施例中，所述余热回收设备包括依次首尾连接形成循环回路的蒸发器、上升气管、冷凝器和下降液管，所述蒸发器位于所述蓄热墙内，所述冷凝器与所述吸附式制冷系统连接换热。

在一些实施例中，所述吸附式制冷系统包括蓄热水箱、冷却水箱、载冷水箱、第一吸附箱和第二吸附箱，所述第一吸附箱内设有第一吸附床和第一蒸发冷凝器，所述第二吸附箱内设有第二吸附床和第二蒸发冷凝器；

所述冷凝器设置在所述蓄热水箱内；所述蓄热水箱通过第一循环管路可选择地连通所述第一吸附床或第二吸附床；

所述冷却水箱通过第二循环管路可选择地依次连通所述第一吸附床和第二蒸发冷凝器，或依次经过所述第二吸附床和第一蒸发冷凝器；

所述载冷水箱可通过第三循环管路可选择地连通所述第一蒸发冷凝器或第二蒸发冷凝器；

所述室内换热设备与所述载冷水箱连接换热。

在一些实施例中，所述第一吸附箱和第二吸附箱内抽真空。

在一些实施例中，当所述蓄热水箱通过第一循环管路连通所述第一吸附床时，所述冷却水箱通过第二循环管路依次连通所述第二吸附床和第一蒸发冷凝器，所述载冷水箱通过第三循环管路连通所述第二蒸发冷凝器；

当所述蓄热水箱通过第一循环管路连通所述第二吸附床时，所述冷却水箱通过第二循环管路依次连通所述第一吸附床和第二蒸发冷凝器；所述载冷水箱通过第三循环管路连通所述第一蒸发冷凝器。

在一些实施例中，还包括控制器，所述第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路相互连接并设有若干控制阀，所述若干控制阀与所述控制器电连接，所述第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路均设有泵体。

在一些实施例中，所述蓄热水箱内的水温为55℃～100℃，冷却水箱的水温为18～32℃，所述载冷水向的水温为7～12℃。

在一些实施例中，所述室内换热设备为风机盘管。

在一些实施例中，所述余热回收设备内为R22制冷剂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，有机结合被动通风技术及吸附制冷技术，利用不同技术需求不同温区热源的特性，高效、合理、综合分配热源的使用，提高能效，节能减排；

2.被动通风技术与吸附制冷技术相互结合，在夏季能够利用太阳能加热太阳能烟囱模块内部的空气，在通道的进出口产生温度差以及压力差，从而强化自然通风，同时收集的热量通过余热回收设备回收热量，并驱动吸附制冷系统，能够为房间提供制冷的同时，也可以提供生活热水，提高居住环境的舒适度；在冬季时，能够利用太阳能对进入房间的空气进行预热，并通过热管装置回收热量至水箱给房间的用户提供生活热水。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术作进一步地详细说明：

图1是本实用新型的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统的示意简图；

图2是本实用新型的吸附式制冷系统的管线图。

附图标记：

1-太阳能烟囱模块；11-透明外墙；111-第一出风口；112-第一进风口；12-集热板；13-蓄热墙；131-第二进风口；132-第二出风口；133-绝热壁；14-加热风道；15-风阀；

2-余热回收设备；21-蒸发器；22-上升气管；23-冷凝器；24-下降液管；

3-吸附式制冷系统；31-蓄热水箱；311-第一循环管路；32-冷却水箱；321-第二循环管路；33-载冷水箱；331-第三循环管路；34-第一吸附箱；341-第一吸附床；342-第一蒸发冷凝器；35-第二吸附箱；351-第二吸附床；352-第二蒸发冷凝器；36-控制阀；37-泵体；

4-风机盘管。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1和图2，一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，用于安装在房屋上，包括太阳能烟囱模块1、余热回收设备2、吸附式制冷系统3和室内换热设备。

其中，所述余热回收设备2与所述太阳能烟囱模块1连接，用于回收所述太阳能烟囱模块1的余热。具体地，所述太阳能烟囱模块1包括透明外墙11、集热板12和蓄热墙13，所述透明外墙11和蓄热墙13之间形成加热风道14，所述集热板12位于所述加热风道14内；所述透明外墙11设有可开合控制的、且分别位于上下两端的第一出风口111和第一进风口112，第一出风口111和第一进风口112都设有独立的风阀15，可以独立控制打开和关闭，适应不同的工况。所述蓄热墙13设有可开合控制的、且分别位于上下两端的第二进风口131和第二出风口132，第二出风口132和第二进风口131都设有独立的风阀15，可以独立控制打开和关闭，适应不同的工况。透明外墙11为玻璃外墙，集热板12采用吸热材料制成，可以吸收透过透明外墙11的阳光的热量，从而迅速提升温度，蓄热墙13用于安装余热回收设备2进行回收热量，并且要将太阳能烟囱模块1与房间内进行热量隔绝，蓄热墙13的内壁是一层绝热壁133。

在夏天时，第一出风口111和第二出风口132打开，第一进风口112和第二进风口131关闭。太阳照射在太阳能烟囱模块1上，阳光透过透明外墙11照射在集热板12上，集热板12温度快速上升，太阳热辐射与高温的集热板12共同加热加热风道14内的空气，加热风道14内气体在吸收热量后温度上升，密度下降，气流向上流动，到达“烟囱”，从第一出风口111排出到外面，此时，房间内气压减少，室外新风由于压力差通过房间的其它窗户从室外进入房间，并从底部的第二出风口132又进入加热风道14，形成循环，通过余热回收设备2可以进行制备热水。

在冬天时，第一进风口112和第二进风口131打开，第一出风口111和第二出风口132关闭。太阳照射在太阳能烟囱模块1上，阳光透过透明外墙11照射在集热板12上，集热板12温度快速上升，太阳热辐射与高温的集热板12共同加热加热风道14内的空气，加热风道14内气体在吸收热量后温度上升，密度下降，气流向上流动，到达“烟囱”，从第二进风口131进入房间内，此时的是被加热后的暖风，加热风道14内的气压减小，则下端的第一进风口112又有冷空气进入加热通道，继续加热成暖风进入室内，形成循环，此时通过余热回收设备2收回的热量可以制备热水。

所述吸附式制冷系统3与所述余热回收设备2和所述室内换热设备连接，用于吸收余热回收设备2的热量和提供室内换热设备的冷量。

其中，所述余热回收设备2包括依次首尾连接形成循环回路的蒸发器21、上升气管22、冷凝器23和下降液管24，所述蒸发器21位于所述蓄热墙13内，所述冷凝器23与所述吸附式制冷系统3连接换热。制冷剂在余热回收设备2的循环回路中流动，在经过蒸发器21时,由于蓄热墙13从太阳能中吸附了热量，温度较高，制冷剂在蒸发器21吸热，蒸发为气态，从上升气管22排出至冷凝器23，在冷凝器23与吸附式制冷系统3换热，换热后，制冷剂变为液体，再次经过蓄热墙13进行吸热蒸发，从而形成循环。在这个过程中，蓄热墙13的温度达到100℃以上，能够将吸附式制冷系统3的蓄热水箱31内的热水加热至60-80℃。在一个实施例中，所述余热回收设备2内为R22制冷剂。

其中，所述吸附式制冷系统3包括蓄热水箱31、冷却水箱32、载冷水箱33、第一吸附箱34和第二吸附箱35，所述第一吸附箱34内设有第一吸附床341和第一蒸发冷凝器342，所述第二吸附箱35内设有第二吸附床351和第二蒸发冷凝器352。其中，吸附式制冷系统3采用硅胶—水工质对，第一吸附床341和第二吸附床351内填充硅胶作为吸附剂。

所述冷凝器23设置在所述蓄热水箱31内，蓄热水箱31内的水吸收冷凝器23中制冷剂的热量而变为60-80℃热水；所述蓄热水箱31通过第一循环管路311可选择地连通所述第一吸附床341或第二吸附床351，在通过第一循环管路311输送至第一吸附床341或第二吸附床351，提供热量，使吸附床内的吸附剂受加热而脱附放水，形成水蒸气，水蒸气达到对应的吸附箱的蒸发冷凝器342或者352处。

所述冷却水箱32通过第二循环管路321可选择地依次连通所述第一吸附床341和第二蒸发冷凝器352，或依次经过所述第二吸附床351和第一蒸发冷凝器342。在这个过程中，第一吸附床341或第二吸附床351大量吸附水蒸气并放热，由第二循环管路321中的冷却水带走释放的热量，在经过第一蒸发冷凝器342或第二蒸发冷凝器352时，吸收蒸发冷凝器342或者352处的水蒸气的热量，蒸发冷凝器342或者352处的水蒸气冷凝变为水。

所述载冷水箱33可通过第三循环管路331可选择地连通所述第一蒸发冷凝器342或第二蒸发冷凝器352，载冷水箱33经过第一蒸发冷凝器342或第二蒸发冷凝器352时，被吸热，而温度降低。所述室内换热设备与所述载冷水箱33连接换热，从而使得室内换热设备可以对室内降温。其中，所述室内换热设备为风机盘管4。

其中，所述第一吸附箱34和第二吸附箱35内抽真空，吸附式制冷技术利用制冷剂会在低压环境下低温沸腾从而相变吸热的原理制冷，因此在一开始，需要采用抽真空的方式来使得第一吸附箱34和第二吸附箱35内为真空，再通过吸附剂吸取蒸发的水汽从而维持低压环境，并通过热能完成吸附剂的再生，实现制冷剂的持续制冷。第一吸附箱34和第二吸附箱35为不锈钢密封箱，第一吸附箱34和第二吸附箱35内还通过管道与真空泵连接，以调节内部的真空度，第一吸附箱34和第二吸附箱35内的真空度优选为800-2500Pa。

其中，吸附制冷有两种工况，其中一种工况为：第一吸附床341脱附，第二吸附床351吸附。另一种工况为：第二吸附床351脱附，第一吸附床341吸附。通过控制两种工况的来回切换，可以实现连续制冷。

第一吸附床341脱附，第二吸附床351吸附的工况为：当所述蓄热水箱31通过第一循环管路311连通所述第一吸附床341时，所述冷却水箱32通过第二循环管路321依次连通所述第二吸附床351和第一蒸发冷凝器342，所述载冷水箱33通过第三循环管路331连通所述第二蒸发冷凝器352。即蓄热水箱31内的热水到达第一吸附床341时，第一吸附床341内的吸附剂脱水，水吸热变成水蒸气；冷却水箱32的水经过第二循环管路321来到第二吸附床351，第二吸附床351内的吸附剂吸水并放热，放出的热量被第二循环管路321的水带走，第二循环管路321的水来到第一蒸发冷凝器342，由于前面第一吸附床341产生了大量水蒸气，这些水蒸气在第一蒸发冷凝器342处与第二循环管路321的水接触后，热量交换到第二循环管路321的水中，水蒸气冷凝变为水，冷却水箱32的水温升高。而载冷水箱33通过第三循环管路331来到第二蒸发冷凝器352时，由于第二吸附箱35内的第二吸附床351吸水后，气压降低，第二吸附箱35的水在第二蒸发冷凝器352吸热蒸发，带走载冷水的热量，使载冷水温度降低，载冷水再与室内换热设备换热，以对室内降温制冷。此过程持续的时间为吸附脱附时间，通常为5～60分钟，优选为20分钟，所述蓄热水箱31内的水温为55℃～100℃，优选为75℃，冷却水箱32的水温为18～32℃，优选为30℃。所述载冷水向的水温为7～12℃，优选为7℃。

第二吸附床351脱附，第一吸附床341吸附的工况为：当所述蓄热水箱31通过第一循环管路311连通所述第二吸附床351时，所述冷却水箱32通过第二循环管路321依次连通所述第一吸附床341和第二蒸发冷凝器352；所述载冷水箱33通过第三循环管路331连通所述第一蒸发冷凝器342。即蓄热水箱31内的热水到达第二吸附床351时，第二吸附床351内的吸附剂脱水，水吸热变成水蒸气；冷却水箱32的水经过第二循环管路321来到第一吸附床341，第一吸附床341内的吸附剂吸水并放热，放出的热量被第二循环管路321的水带走，第二循环管路321的水来到第二蒸发冷凝器352，由于前面第二吸附床351产生了大量水蒸气，这些水蒸气在第二蒸发冷凝器352处与第二循环管路321的水接触后，热量交换到第二循环管路321的水中，水蒸气冷凝变为水，冷却水箱32的水温升高。而载冷水箱33通过第三循环管路331来到第一蒸发冷凝器342时，由于第一吸附箱34内的第一吸附床341吸水后，气压降低，第一吸附箱34的水在第一蒸发冷凝器342吸热蒸发，带走载冷水的热量，使载冷水温度降低，载冷水再与室内换热设备换热，以对室内降温制冷。此过程持续的时间为吸附脱附时间，通常为5～60分钟，优选为20分钟，所述蓄热水箱31内的水温为55℃～100℃，优选为75℃，冷却水箱32的水温为18～32℃，优选为30℃。所述载冷水向的水温为7～12℃，优选为7℃。

在冬季模式下时，仅启动太阳能烟囱模块1和余热回收设备2，而不启动吸附式制冷系统3和室内换热设备，仅通过太阳能烟囱模块1加热进入室内的空气并通过余热回收设备2吸收的热量在蓄热水箱31制备热水。

优选地，为了方便控制上述工况的切换，本系统还包括控制器，所述第一循环管路311、第二循环管路321、第三循环管路331相互连接并设有若干控制阀36，所述若干控制阀36与所述控制器电连接，所述第一循环管路311、第二循环管路321、第三循环管路331均设有泵体37。通过不同的控制阀36门的切换，可以控制各个循环管路的切换状态，从而实现工况切换的自动化进行。具体地，控制器为PLC，控制阀36为三通控制阀36，泵体37为水泵。

本实用新型所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，包括太阳能烟囱模块、余热回收设备、吸附式制冷系统和室内换热设备；

所述余热回收设备与所述太阳能烟囱模块连接，用于回收所述太阳能烟囱模块的余热；

所述吸附式制冷系统与所述余热回收设备和所述室内换热设备连接，用于吸收余热回收设备的热量和提供室内换热设备的冷量。

2.根据权利要求1所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，所述太阳能烟囱模块包括透明外墙、集热板和蓄热墙；所述透明外墙和蓄热墙之间形成加热风道，所述集热板位于所述加热风道内；所述透明外墙设有可开合控制的、且分别位于上下两端的第一出风口和第一进风口，所述蓄热墙设有可开合控制的、且分别位于上下两端的第二进风口和第二出风口。

3.根据权利要求2所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，所述余热回收设备包括依次首尾连接形成循环回路的蒸发器、上升气管、冷凝器和下降液管，所述蒸发器位于所述蓄热墙内，所述冷凝器与所述吸附式制冷系统连接换热。

4.根据权利要求3所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，所述吸附式制冷系统包括蓄热水箱、冷却水箱、载冷水箱、第一吸附箱和第二吸附箱，所述第一吸附箱内设有第一吸附床和第一蒸发冷凝器，所述第二吸附箱内设有第二吸附床和第二蒸发冷凝器；

所述冷凝器设置在所述蓄热水箱内；所述蓄热水箱通过第一循环管路可选择地连通所述第一吸附床或第二吸附床；

所述冷却水箱通过第二循环管路可选择地依次连通所述第一吸附床和第二蒸发冷凝器，或依次经过所述第二吸附床和第一蒸发冷凝器；

所述载冷水箱可通过第三循环管路可选择地连通所述第一蒸发冷凝器或第二蒸发冷凝器；

所述室内换热设备与所述载冷水箱连接换热。

5.根据权利要求4所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，所述第一吸附箱和第二吸附箱内抽真空。

6.根据权利要求4所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，当所述蓄热水箱通过第一循环管路连通所述第一吸附床时，所述冷却水箱通过第二循环管路依次连通所述第二吸附床和第一蒸发冷凝器，所述载冷水箱通过第三循环管路连通所述第二蒸发冷凝器；

当所述蓄热水箱通过第一循环管路连通所述第二吸附床时，所述冷却水箱通过第二循环管路依次连通所述第一吸附床和第二蒸发冷凝器；所述载冷水箱通过第三循环管路连通所述第一蒸发冷凝器。

7.根据权利要求4所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，还包括控制器，所述第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路相互连接并设有若干控制阀，所述若干控制阀与所述控制器电连接，所述第一循环管路、第二循环管路、第三循环管路均设有泵体。

8.根据权利要求4所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，所述蓄热水箱内的水温为55℃～100℃，冷却水箱的水温为18～32℃，所述载冷水箱的水温为7～12℃。

9.根据权利要求1所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，所述室内换热设备为风机盘管。

10.根据权利要求3所述的被动通风及吸附式制冷的复合能源利用的通风系统，其特征在于，所述余热回收设备内为R22制冷剂。

Images