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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。
5 i, W8 [+ a. M9 a2 y2 O1 X3 I4 y1 [' x4 p/ d
2 基本结构
* s8 _1 K. e9 G V9 }- a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
- Z9 J! E7 W) I# m$ b: {3 基本原理& v" v2 s0 E C2 Y7 ~6 @7 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。9 @" D6 ~: X% G7 b# L
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 f! z1 j' e: l+ }0 p$ S: b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! Y* N4 w. Z7 Q2 `+ [" B5 |
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; i) C. ]% r* r
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0 A. ^% ~8 h. k/ @& 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。) h" i* b$ Y3 ^/ {
为此作了以下改进; D, q+ \% F! r' k+ _
4 改进后的结构 Y; o# f" q2 n, A" @
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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* Y+ A3 x$ ~: r7 {5 ^% ~图2 空调改进图% R9 p; N1 f0 A( W+ }2 ~6 }5 Q
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。9 t( S; {9 v0 h" ]& c; M' ?
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 & B* P2 }! x m7 I" L" Z
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。
9 M1 J, {% a. l- h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。 ( w! v" i9 O9 p7 i7 r+ ]& k
5 结论
' Z1 N/ P2 J o. o0 a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& b; ~4 R; Z! i+ N% ?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。
) C& z5 j" Q0 }9 i2 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 1 V* U6 e1 x6 E( [
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, 6 i% n {! E7 y5 \7 W' R/ B+ c
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。 0 h, L; r) {2 q1 S" j+ p0 n5 N
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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" X F* P: ?2 ]; a- `0 u 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,* x$ ?% `/ H6 d- Q0 H; W1 H+ X7 m0 t2 [
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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5 @0 Y- v) b# ]# `4 v* q; x" Q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。
' x2 F4 w- p, ]2 {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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