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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。
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2 基本结构+ C8 @5 Y: M2 y7 {
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) ?# u' T; P; E i( A& h8 y
2 O" A9 d1 E) O' Y& l , e; j" A3 Q- U7 z% P
图1 空调结构图* K- \# E- }7 C" l+ F( h8 J
3 基本原理 B: V9 M9 I/ Z5 }8 p
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。5 Z2 a# a2 c1 D; o7 _+ B1 o
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
' b+ _8 O$ J) ~. N9 w6 f- Q* [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
: g% \, d% Q4 b8 q! E( `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。
# q* u% X' D) J. F; [# y% v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
) j# n- q) l4 h/ [' e# c$ |- @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。
! d0 h( `' x7 f: v% X0 ]8 Q0 @为此作了以下改进
, E# k' Q. ~% B, k" a* _! I4 改进后的结构+ l$ ~1 a' T1 A' F4 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)
. M/ m: t; d+ Y7 b& H) \$ } 4 t1 ]+ k8 o/ {5 n( ]/ t0 u
: F5 H \' [# [* B' f
, a$ l' c: A0 o" I) {8 s0 g) [( p I
# N1 g( z0 z" ], u' N
图2 空调改进图, H. H, U4 u# L: J3 J/ k% a$ R$ Z
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。
$ V6 o7 {% ]. s" X& o" r& {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
/ O( B: n& k' m' W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。
% J% E8 P A, G5 { \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。 8 K& L- t3 ^( F, z
5 结论8 h. I3 C( t1 p u% l3 \
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:# F* T, @+ H' l, n( x1 g
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。
+ ^4 t" R/ L- m2 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 ' Y) P* ~) F& m3 ]' e- g
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,
- \7 `2 ]4 E9 O; L6 i4 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。
1 f4 K, D6 B) P) s ]/ _5.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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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,
8 [) Y* N/ u- ~4 F' H7 {( f: D# P9 C更不需像水源热泵需抽水,城市中谁让你抽地下水?; z0 p" m2 ]2 u
) Q0 y* O4 ~/ h; M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。. R0 ~2 [$ o$ |0 @! H+ s
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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