利用凌晨及夜间室外冷空气的空调

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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
) h! T" J' C  G* I- w1 g- C5 P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

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图1 空调结构图
, _2 t0 e6 p% Z7 o* E3 基本原理
$ P- H) R* x$ I+ ~- M6 `% o2 O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。
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
6 m) C, ~4 \4 i0 Q9 P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
; o) j) {5 ?0 ?$ S; ]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。
& |* ^" a- V4 Q" [! \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
+ R2 ]. O9 b+ }$ Q' l; D4 m5 [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。
' A% X, J7 y' t& m# }: U为此作了以下改进
9 B& a$ t" i' J4 改进后的结构
- Y. h; N2 x- J' ]% F  }" r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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( g. _6 l0 l& z% Z# \* w# p) g图2 空调改进图
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。
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   
. r7 q) j/ P+ i  `( O3 \  S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。
0 P+ k3 p% ~" B& Z; R5 d+ J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。
5 Q) }/ c. _% e# n5  结论
, A% S# b% e+ B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：
, n/ s- D: ?5 W# d: Y9 P/ }& r1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。   
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     
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，   
4 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。
( q8 E, v$ w4 ~: A5 ]- G& k0 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

( l7 Q  t. T0 x* ~1 i     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，
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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8 v. z3 p1 `  k" A# q2 R5 H* [4 o% }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。
# g* B) K% ~8 H! O5 C, s6 J% S. m这种空调已申报国家专利（CN201610491738.1），并提交PCT国际申请