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利用凌晨及夜间室外冷空气的空调

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发表于 2017-8-22 19:37:37 |只看该作者 |正序浏览
夏季,白天温度高。凌晨却很凉爽,是一天中气温的最低点。在温差大的中国西北,有“早穿皮袄,午穿纱”之说。即使北京,从1971-2000年,7月每天最低温度的平均值是22度。这是一种利用凌晨及夜间室外最低气温,传统制冷机只起辅助作用的空调。它是用被夜体浸泡在保温箱内的吸热剂,通过室内液冷散热器吸热;凌晨,通过室外液冷散热器,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,以便重复吸热;只有遇到极热天气,才启动传统制冷机辅助降温的空调。
( {$ c% T  O  s- W- N
1 x  N7 p6 B( ]2  基本结构8 A& t+ p+ k& g0 ]  u
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。如图一% t6 v2 S) N: F3 J/ K+ O2 X

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图1 空调结构图9 c) M7 e# v9 `# o2 \
3 基本原理
' ?% X( `/ Q2 m7 U/ \+ i& q" h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。1 ^: K$ H4 S3 y- u$ B
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+ Y$ L9 Z7 U2 P, Y% f/ C. ~
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
! D) S+ u+ Y0 s+ O/ O! \- q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。4 m2 J* |, _+ e: Z- F3 S4 M
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
! Y1 V/ {- P# B+ _3 v- r4 i( I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。
8 l, Y: h2 G- \# G+ ?为此作了以下改进
4 u% E7 Z; @4 R4 改进后的结构
( J1 U7 S* L, q( P9 G' E& B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)) X5 \+ T0 }3 Y5 D! S2 U8 t, f
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5 ?7 L& B( z4 \3 K; W7 m) V$ N0 s图2 空调改进图6 f- h( H* t6 K! C) n3 e
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。# m% [+ o( `. f4 `3 F7 }
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   & Y  i, q/ p, y+ Z6 j
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。
8 R  m8 M. n6 n& k3 r( E* B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。 # u# P  b: Q3 g9 M7 t
5  结论
( _3 a( N( v2 F: _' ^! @$ \8 R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:  `4 U5 U8 S  C1 S  m
1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。   
8 i" c1 K$ I+ ?% _) [3 `  o2 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     ! N! [! x; }* d4 z( X  p2 j% s
3 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,   
# B( i6 v; P% w" L; c/ q: Z4 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。
6 f% ^8 D8 R7 {; r2 A( \! [* k% t6 J5.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
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7 N6 d1 |( P& M     这种空调耗电量比传统空调,中央空调少太多,又不像地源热泵要挖地三尺,5 T( |5 K# `, m
更不需像水源热泵需抽水,城市中谁让你抽地下水?
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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。
6 }! Z5 \+ ?+ o, j& T+ G" D这种空调已申报国家专利(CN201610491738.1),并提交PCT国际申请

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