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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。/ ?# [1 C7 F/ y" w- Z* K
3 W, O1 G9 T: g7 U7 c' |2 基本结构! l( e4 K) R p; L9 l
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。如图一8 E1 S4 U( k0 i+ r. q: |2 m
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% ^$ g" A: G( b$ l图1 空调结构图
5 n8 }$ \% i" w/ }; x7 [3 基本原理- l1 c9 t7 @7 R$ ]2 }6 s2 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。' Q, S2 l0 u4 W2 ^! Q! ]$ x
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
7 M1 q9 P: ^# a" t8 Z; o+ v$ 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
# k/ `9 b0 s( r9 y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。
( X7 D( u- ]% ]* E, N% b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7 U' x4 w T+ K& _9 S" M
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。
7 i V! X+ D, T: Z* g- Y; k为此作了以下改进: m" z% o4 ?: ~
4 改进后的结构2 p) _* M- L2 D: d# |9 W
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)
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6 r0 M4 e3 m* S# r; d* u$ ^+ Z* Z% z* y/ j: g- q$ S
图2 空调改进图
" r9 [) M6 j) _* ]$ U& ^ @3 W; }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。
3 B; t- g' m W: }3 f! v" w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/ F1 `+ x z; k4 |2 P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。# |) k7 X- m/ \( l$ t1 i: j8 m0 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。
" i4 X8 P: l% z5 e) X5 `( U6 g5 结论
* I) a/ n4 J) w5 p. }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:' }$ e4 C* o5 {3 ]' w" N) ^& h
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。 5 g+ s+ \$ s( K' A; s
2 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 & H$ o. c8 j2 ~: |
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,
+ P+ q( f& R& l: q4 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。 # d% d- }/ a* O
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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" h8 ` Z& t0 i+ G5 K 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,# g" c# Q% [. g& _
更不需像水源热泵需抽水,城市中谁让你抽地下水?3 r( d# r( `. r/ m" C
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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。+ D- x9 t9 S/ Q4 p3 \- e2 h
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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