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CN107166581B - 宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统 - Google Patents

宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统 Download PDF

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CN107166581B CN201710321899.0A CN201710321899A CN107166581B CN 107166581 B CN107166581 B CN 107166581B CN 201710321899 A CN201710321899 A CN 201710321899A CN 107166581 B CN107166581 B CN 107166581B
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Abstract

本发明公开了的宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，包括有设置于宿舍公寓楼上每家窗户处的窗式蒸发冷却空调器和埋设于宿舍公寓楼地面下的地下蓄水箱，还包括有设置于宿舍公寓楼楼顶上的楼顶蓄水池和太阳能发电系统；地下蓄水箱通过送水管与楼顶蓄水池连接，且在送水管上设置有水泵；每个窗式蒸发冷却空调器均通过补水管与市政自来水管网连接，每个窗式蒸发冷却空调器均通过泄水管与地下蓄水箱连接；水泵和每个窗式蒸发冷却空调器均与太阳能发电系统连接。本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，实现了自然能源的回收利用，能源的梯级利用，具有节能、环保、经济、健康及方便的特点。

Description

宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统
技术领域
本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统。
背景技术
近年来，全球气候变暖，夏季高温高热天气增多。特别是对于宿舍公寓楼，房间内普遍通风不良，而房间内人员又多，往往导致房间内热环境质量和房间内空气品质较差，从而严重影响居住者的学习及生活质量。
众所周知，传统机械制冷空调需要利用氟利昂等化学制冷剂进行制冷，一旦使用不当则会对环境造成污染，破坏大气臭氧层；同时机械制冷耗电较大，而现有的大多数宿舍公寓楼均属于老旧建筑，无法承担，对这些宿舍公寓楼进行电压增容也存在成本高及系统改造复杂等一系列问题；由此可见，在宿舍公寓楼内安装普通机械制冷空调难以及时实施。
在国家不断大力提倡节能减排、充分利用可再生能源的大背景下，开发出一种能减少环境污染、耗电量低、能有效改善宿舍公寓楼房间内空气品质的空调系统尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，通过对资源的梯级利用，能在节省能耗和减轻环境污染的同时有效改善宿舍公寓楼房间内的空气品质。
本发明所采用的技术方案是，宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，包括有设置于宿舍公寓楼上每家窗户处的窗式蒸发冷却空调器和埋设于宿舍公寓楼地面下的地下蓄水箱，还包括有设置于宿舍公寓楼楼顶上的楼顶蓄水池和太阳能发电系统；地下蓄水箱通过送水管与楼顶蓄水池连接，且在送水管上设置有水泵；每个窗式蒸发冷却空调器均通过补水管与市政自来水管网连接，每个窗式蒸发冷却空调器均通过泄水管与地下蓄水箱连接；水泵和每个窗式蒸发冷却空调器均与太阳能发电系统连接。
本发明的特点还在于：
宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，还包括有与楼顶蓄水池连接的排水管，且在排水管上设置有阀门。
太阳能发电系统，包括有多块架设于宿舍公寓楼楼顶上且位于楼顶蓄水池上方的薄膜光伏板，且每块薄膜光伏板均通过导线与控制器连接，控制器通过导线与蓄电池组连接；水泵和每个窗式蒸发冷却空调器均通过导线与控制器连接。
水泵为直流水泵。
每个窗式蒸发冷却空调器，包括有空调器壳体，空调器壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口、出风口，出风口与出风管的一端口相接，出风管的另一端口敞开且在内部设置有电动调节百叶，形成百叶出风口，电动调节百叶通过导线与控制器连接；空调器壳体内按照空气进入后流动方向依次设置填料式直接蒸发冷却单元及轴流风机，且填料式直接蒸发冷却单元和轴流风机均通过导线与控制器连接，填料式直接蒸发冷却单元还分别与补水管、泄水管连接。
进风口内设置有过滤网。
填料式直接蒸发冷却单元，包括有蒸发冷却用填料，蒸发冷却用填料的上方设置有布水装置，蒸发冷却用填料的下方设置有集水箱，布水装置通过供水管与集水箱连接，且在供水管上设置有循环水泵，循环水泵通过导线与控制器连接；集水箱内分别设置有自动泄水阀、浮球阀；自动泄水阀通过泄水支管与泄水管连接，用于定期将集水箱中较低温度的水送至地下蓄水箱中，自动泄水阀通过导线与控制器连接；浮球阀通过补水支管与补水管连接，用于对集水箱内进行补水。
蒸发冷却用填料采用有机填料、无机填料、天然植物纤维填料或金属填料；循环水泵为直流水泵。
布水装置由布水管和多个均匀设置于布水管上的喷嘴构成，且喷嘴采用采用PX型喷嘴、PY型喷嘴或FD型喷嘴。
布水装置采用喷淋支管。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，采用楼顶蓄水的方式减小了宿舍公寓楼顶层的冷负荷，对建筑屋面起到一定保温作用，将天然水源(雨水、雪水)收集，存于楼顶蓄水池或地下蓄水箱，实现了天然水源(雨水、雪水)的回收和合理利用。
(2)本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，不使用机械制冷，避免CFCs等制冷剂对大气层的污染和破坏，利用天然资源“水”作为制冷剂，具有绿色、环保且无污染的优点。
(3)本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，采用太阳能发电系统，其中的薄膜光伏板用于吸收太阳能并将其转化成电能，储存或经直接转换后为窗式蒸发冷却空调器内的风机和循环水泵以及地下蓄水箱中的水泵提供所需的电能，实现真正意义上的节能环保。
(4)在本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统中，窗式蒸发冷却空调器使用后的循环水排入地下蓄水箱内，夏季地下温度相对较低，能保持甚至降低排水温度，地下蓄水箱内的水在水泵的作用下经管道送至楼顶蓄水池，楼顶蓄水池内的水再定期用于花木灌溉，合理利用水资源。
(5)本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，其内部的窗式蒸发冷却空调器能为房间送入等焓冷却后的新风，在降低房间温度的同时，能大大改善室内空气品质。
(6)在本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统中，楼顶蓄水池可以收集雨雪水用于屋面保温和花木灌溉，不仅实现了雨水的回收利用，在夏季暴雨期间又起到了一定的蓄水、防洪作用。
(7)在本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统中，架设的多块薄膜光伏板能减小太阳对楼顶蓄水池的直射，降低楼顶蓄水池内水的温度，进一步减小了顶层房间的冷负荷，同时楼顶蓄水池中水蒸发后能降低薄膜光伏板的温度，从而提高发电效率。
附图说明
图1是本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统的结构示意图；
图2是本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统内一个窗式蒸发冷却空调器的安装状态示意图；
图3是本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统内太阳能发电系统的结构示意图；
图4是本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统内窗式蒸发冷却空调器的结构示意图。
图中，1.薄膜光伏板，2.楼顶蓄水池，3.窗式蒸发冷却空调器，4.补水管，5.泄水管，6.地下蓄水箱，7.水泵，8.送水管，9.市政自来水管网，10.排水管，11.窗户，12.蒸发冷却用填料，13.集水箱，14.自动泄水阀，15.浮球阀，16.循环水泵，17.轴流风机，18.百叶出风口，19.出风管，20.布水装置，21.控制器，22.蓄电池组，23.阀门，24.进风口，25.出风口，26.供水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，如图1及图2所示，包括有设置于宿舍公寓楼上每家窗户11处的窗式蒸发冷却空调器3和埋设于宿舍公寓楼地面下的地下蓄水箱6，还包括有设置于宿舍公寓楼楼顶上的楼顶蓄水池2和太阳能发电系统；地下蓄水箱6通过送水管8与楼顶蓄水池2连接，且在送水管8上设置有水泵7；每个窗式蒸发冷却空调器3均通过补水管4与市政自来水管网9连接，每个窗式蒸发冷却空调器3均通过泄水管5与地下蓄水箱6连接；水泵7和每个窗式蒸发冷却空调器3均与太阳能发电系统连接。
窗式蒸发冷却空调器3以可拆卸的方式安装于窗户11附近，方便更换内部的设备或者进行维修保养。
楼顶蓄水池2还连接有排水管10，且在排水管10上设置有阀门23。
太阳能发电系统，如图3所示，包括有多块架设于宿舍公寓楼楼顶上且位于楼顶蓄水池2上方的薄膜光伏板1，且每块薄膜光伏板1均通过导线与控制器21连接，控制器21通过导线与蓄电池组22连接；水泵7和每个窗式蒸发冷却空调器3均通过导线与控制器21连接。
所有的薄膜光伏板1位于楼顶蓄水池2上方的设计，既可以实现充分吸收太阳光产电能，又可以在一定程度上起到遮阳作用，防止太阳光直射楼顶蓄水池2，避免楼顶蓄水池2内水的温度过高。
水泵7为直流水泵。
蓄电池组22由多个通过导线依次连接的蓄电池构成。
每个窗式蒸发冷却空调器3，如图4所示，包括有空调器壳体，该空调器壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口24、出风口25，出风口25与出风管19的一端口相接，出风管19的另一端口敞开且在内部设置有电动调节百叶，形成百叶出风口18，电动调节百叶通过导线与控制器21连接；空调器壳体内按照空气进入后流动方向依次设置填料式直接蒸发冷却单元及轴流风机17，且填料式直接蒸发冷却单元和轴流风机17均通过导线与控制器21连接，填料式直接蒸发冷却单元还分别与补水管4、泄水管5连接。
轴流风机17为直流风机。
填料式直接蒸发冷却单元，如图4所示，包括有蒸发冷却用填料12，蒸发冷却用填料12的上方设置有布水装置20，蒸发冷却用填料12的下方设置有集水箱13，布水装置20通过供水管26与集水箱13连接，且在供水管26上设置有循环水泵16，循环水泵16通过导线与控制器21连接；集水箱13内分别设置有自动泄水阀14、浮球阀15，自动泄水阀14通过泄水支管与泄水管5连接，定期将集水箱13中较低温度的水送至地下蓄水箱6中，自动泄水阀14通过导线与控制器21连接；浮球阀15通过补水支管与补水管4连接，由于补水管4外接市政自来水管网9，配合后可用于对集水箱13内进行补水。
进风口24内设置有过滤网，用以简单过滤空气中的灰尘及杂物。
蒸发冷却用填料12采用有机填料、无机填料、天然植物纤维填料或金属填料。
循环水泵16为直流水泵。
布水装置20由布水管和多个均匀设置于布水管上的喷嘴构成，且喷嘴采用采用PX型喷嘴、PY型喷嘴或FD型喷嘴，能使水的利用效率更高。
除此之外，布水装置20可直接采用喷淋支管，更加方便。
本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，主要用于西北干燥地区的宿舍公寓楼中，具体工作过程如下：
(1)风系统的工作过程具体如下：
将本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统应用于宿舍公寓楼；
当房间外气温低或只需要实现通风效果时，轴流风机17开启，循环水泵16不开启，仅为房间内进行通风即可；
当房间内为温度较高，需要进行降温通风时，轴流风机17和循环水泵16均开启，经过窗式蒸发冷却空调器3对空气进行等焓冷却形成冷风后送入房间内，用于对房间内进行制冷通风，具体的工作流程为：
经窗式蒸发冷却空调器3内的填料式直接蒸发冷却单元处理后的等焓加湿降温空气经出风口25送出，由出风管19输送，最后经百叶出风口18送入房间内；其中的百叶出风口18有多种摆动模式，以达到均匀送风或者定向送风目的；此时，房间内污浊空气和热空气由房间门上的亮窗或门、窗户缝隙排出室外，使房间内形成全直流的新风系统，当感觉室内相对湿度增大时，可打开房门增大排风风量来使室内相对湿度降低。
(2)水系统工作过程具体如下：
每个房间内的窗式蒸发冷却空调器3通过补水管4连接市政自来水管网9，在浮球阀15的控制下，能实现为窗式蒸发冷却空调器3进行补水；
在循环水泵16的作用下能将集水箱13中的水经供水管26送入布水装置20中，再由布水装置20喷淋到蒸发冷却用填料12上，而蒸发冷却用填料12上未蒸发的水再流回到集水箱13中；
当自动泄水阀14打开时，开始泄水，泄水通过泄水管5流入地下蓄水箱6内；
当楼顶蓄水池2内缺水时，启动水泵7，将地下蓄水箱6的水经送水管8送入楼顶蓄水池2内，同时楼顶蓄水池2也可以收集雨水或雪水，实现自然资源的回收综合利用，当楼顶蓄水池2需要排水或花木需要灌溉时，打开阀门23，将楼顶蓄水池2中的水经排水管10排至花园，对花木进行灌溉。
(3)太阳能发电系统的工作过程具体如下：
太阳能发电系统用于给本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统提供电力；
其中，薄膜光伏板1用于吸收太阳辐射并转换成直流电，经控制器21处理后，供本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统内的用电设备使用，如：自动泄水阀14、、循环水泵16、轴流风机17、百叶出风口18以及地下蓄水箱6中的水泵7提供电能；
当薄膜光伏板1产生多余的电，则经控制器21储存于蓄电池组22中备用；当阳光不足时，储存于蓄电池组22中的直流电经控制器21为本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统提供电能。
本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，减少了对火电的依赖，基本实现了整个空调系统对外部电力的零需求，既减少了煤的燃烧以及由此引起的二氧化碳等温室气体及微小颗粒物的排放，同时蒸发冷却空调技术具有绿色、节能、经济即健康的特点；其楼顶蓄水的设计能有效降低楼顶层的温度，楼顶蓄水还可用于花木灌溉，实现能源的梯级充分利用；本发明宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统非常符合国家大力提倡的节能环保及低碳绿色的可持续发展理念。

Claims (1)

1.宿舍公寓楼用被动式蒸发冷却空调系统，其特征在于，包括有设置于宿舍公寓楼上每家窗户(11)处的窗式蒸发冷却空调器(3)和埋设于宿舍公寓楼地面下的地下蓄水箱(6)，还包括有设置于宿舍公寓楼楼顶上的楼顶蓄水池(2)和太阳能发电系统；所述地下蓄水箱(6)通过送水管(8)与楼顶蓄水池(2)连接，且在所述送水管(8)上设置有水泵(7)；每个所述窗式蒸发冷却空调器(3)均通过补水管(4)与市政自来水管网(9)连接，每个所述窗式蒸发冷却空调器(3)均通过泄水管(5)与地下蓄水箱(6)连接；所述水泵(7)和每个窗式蒸发冷却空调器(3)均与太阳能发电系统连接；
所述太阳能发电系统，包括有多块架设于宿舍公寓楼楼顶上且位于楼顶蓄水池(2)上方的薄膜光伏板(1)，且每块所述薄膜光伏板(1)均通过导线与控制器(21)连接，所述控制器(21)通过导线与蓄电池组(22)连接；所述水泵(7)和每个窗式蒸发冷却空调器(3)均通过导线与所述控制器(21)连接；
每个所述窗式蒸发冷却空调器(3)，包括有空调器壳体，所述空调器壳体相对的两侧壁上分别设置有进风口(24)、出风口(25)，所述出风口(25)与出风管(19)的一端口相接，所述出风管(19)的另一端口敞开且在内部设置有电动调节百叶，形成百叶出风口(18)，所述电动调节百叶通过导线与控制器(21)连接；
所述空调器壳体内按照空气进入后流动方向依次设置填料式直接蒸发冷却单元及轴流风机(17)，且所述填料式直接蒸发冷却单元和轴流风机(17)均通过导线与控制器(21)连接，所述填料式直接蒸发冷却单元还分别与补水管(4)、泄水管(5)连接；
所述填料式直接蒸发冷却单元，包括有蒸发冷却用填料(12)，所述蒸发冷却用填料(12)的上方设置有布水装置(20)，所述蒸发冷却用填料(12)的下方设置有集水箱(13)，所述布水装置(20)通过供水管(26)与集水箱(13)连接，且在所述供水管(26)上设置有循环水泵(16)，所述循环水泵(16)通过导线与控制器(21)连接；
所述集水箱(13)内分别设置有自动泄水阀(14)、浮球阀(15)；
所述自动泄水阀(14)通过泄水支管与泄水管(5)连接，用于定期将集水箱(13)中较低温度的水送至地下蓄水箱(6)中，所述自动泄水阀(14)通过导线与控制器(21)连接；
所述浮球阀(15)通过补水支管与补水管(4)连接，用于对集水箱(13)内进行补水；
所述水泵(7)为直流水泵；
所述进风口(24)内设置有过滤网；
还包括有与所述楼顶蓄水池(2)连接的排水管(10)，且在所述排水管(10)上设置有阀门(23)；
所述蒸发冷却用填料(12)采用有机填料、无机填料、天然植物纤维填料或金属填料；
所述循环水泵(16)为直流水泵；
所述布水装置(20)由布水管和多个均匀设置于布水管上的喷嘴构成，且所述喷嘴采用采用PX型喷嘴、PY型喷嘴或FD型喷嘴；
所述布水装置(20)采用喷淋支管。
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