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利用凌晨及夜间室外冷空气的空调(极省电)

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发表于 2017-8-15 19:16:31 |只看该作者 |正序浏览
1  前言0 Y  q+ _3 C- n  S/ W8 [
夏季,白天温度高,但夜间室外气温却很凉爽。凌晨,是一天中气温的最低点。以北京为例,从1971-2000年,7月份日最低温度平均在22℃,如下图。在温差大的中国西北,更有“早穿皮袄,午穿纱”之说
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2  基本结构
4 e& ^( J7 L" Y6 C; t# C7 i0 _从最早的型号说起,如下图它有一个保温箱,保温箱内是液体(如水)和浸泡在液体中的吸热剂 ,另外有两个液冷散热器(就像汽车的水冷散热器),一个位于室内,称为室内液冷散热器,一个位于室外,称为室外液冷散热器,每个液冷散热器都有散热风扇。每个液冷散热器都通过管道与保温箱相连。管道上还有小水泵。* _! C  [) s4 k

: {- T0 z' Z" i& ^+ b" t9 V: v2 a( B图1 空调结构图
" _% y  c" t% i+ Y' ^5 X3 基本原理0 t1 O4 i' Z+ ]
给室内降温时,与室内散热器连接的水泵启动,液体在保温箱和室内液冷散热器之间循环流动,室内液冷散热器的风扇吹着室内液冷散热器,里面的低温液体吸收了室内的热量,流回保温箱后,再将热量带给浸泡在液体中的吸热剂吸收。
. b+ Q* z2 K" Z* o3 B( Z通过液体的循环流动,吸热剂吸收了室内热量,室内温度下降
; E" d3 {4 e' T夜间,室外气温下降,尤其凌晨,是一天中气温的最低点,空调要在这宝贵的2-3小时内向室外排出一天吸收的热量,把吸热剂降在一天温度的最低点。具体如下& \4 W& a$ ]9 c$ |2 @( G* Z
凌晨,室外气温下降到最低点,室外气温低于保温箱内吸热剂的温度。与室外散热器连接的水泵启动,液体在保温箱和室外液冷散热器之间循环流动。室外液冷散热器的风扇吹着室外的冷空气流过室外液冷散热器,降低了里面的液体温度,低温液体流回保温箱后,又将吸热剂吸收的热量吸收,再流向室外液冷散热器排出热量。3 D4 n5 V4 i( G# B- L: i5 @
通过液体的循环流动,排出了吸热剂吸收的热量,吸热剂的温度下降到夜间温度的最低点,这样它就可以继续降温
+ m- q( C8 b4 F8 ?* x这种空调极省电,因没压缩机即可降温,但它只能把室内气温降在夜间温度的最低点。若天气极热,夜间及凌晨外界最低温度高于用户的要求,就没办法了。
* u5 h* I0 ?# v3 B" ]6 g为此作了以下改进* \# e6 i) R$ y5 q: l. R" O+ e* P
4 改进后的结构
. O) m/ I) A& g) B( M这个改进就是在保温箱和室内液冷散热器之间,加个传统的冷暖空调。其余不变。(如图2): `" ?. I2 F5 U$ M, f
+ ]* A5 M& V8 u1 z! B4 Z
, y1 R: ~; Z7 E, O0 X% {2 ^
图2 空调改进图
, L. D( D3 [& O  {给室内降温时,与室内散热器连接的水泵启动,液体工质流出保温箱后,先进入传统冷暖空调,再进入室内液冷散热器。控制器根据液体工质温度的高低,若温度低于想要达到的温度,则冷暖空调不给液体工质降温,即进入室内液冷散热器,吸收室内热量。若液体温度高于想要达到的温度,则冷暖空调先给液体工质降温,再进入室内液冷散热器,吸收室内热量,液体工质最后流回保温箱,吸收的热量被保温箱浸泡的吸热材料吸收。
0 {1 j3 j- d( A1 |) ]- ~- b夜间或凌晨,液体在保温箱和室外液冷散热器之间循环流动,降低液体和保温箱内的吸热剂的温度。和前面相同,不再重复   ! Q3 K% V6 O; {+ V3 n
它还能制热,只要把液体在保温箱和室外液冷散热器之间循环流动的时间,改在白天中午即可。
# A! v3 Z3 D4 R* @7 O保温箱可放在室外,吸热剂可采用相变蓄热材料和吸附蓄热材料,都是很成熟的技术。
0 g" n( }) O" I8 W0 n, g! K3 [5  结论
6 R' s8 d* a- t1 P! D! w) d. [$ o利用室外凌晨及夜间冷空气的空调与现有空调相比有以下优点:
, Y1 W* S5 U, V+ o7 L1极省电,很多时候,不需启动压缩机,即可降温。 只有遇到极热天气,才启动压缩机。又是在凌晨最低温度的基础上降温,负荷小,极省电。   
9 ]; R7 P- N/ C1 D& E/ W3 j2 利用低谷电力资源。这种空调的核心是在凌晨2-3小时内向室外排出一天吸收的热量,把吸热剂降在夜间温度的最低点。其用电高峰是在凌晨,这正是用电低谷时期     
) Q! r9 ?' s/ o5 Y6 r3 可靠性好,它其实有两套降温系统组成,(一个保温箱内的吸热剂,一个传统的冷暖空调),同时出错的可能性极小。而传统空调只有一套.   
. X0 k3 H9 l/ t9 B$ M+ X9 W4 舒适性好,它是水冷系统,出来的冷风柔和,而传统空调是通过制冷剂来改变室内温度。制冷剂蒸发温度低,从空调直吹出来的风温度低,伤人。
0 W- m+ M& ]& \% j! Q1 r" l5.制热效果好,制热时,把室外循环的时间改在中午即可,这样它其实是一天中最高温度的基础上制热。而传统空调只是抽取室外的热量,若室外温度过低,其制热效果不佳     8 ^: f( \* o; N* i' o& j& T
其缺点是造价高,比较复杂,笨重。不适于安装在汽车,飞机,轮船等交通工具上。* I& Y5 Q$ U- U% o( M! f" F0 Y
这种空调已申报国家专利(CN201610491738.1),并提交PCT国际申请, M! d6 v- K* `+ B7 s

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