利用凌晨及夜间室外冷空气的空调

95217

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。
( S. S' Z" [! ~
2  基本结构
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

  
7 e! g1 D9 l( k+ W图1 空调结构图
1 c! l8 D0 F1 N4 k3 基本原理
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。
* Q2 h6 h7 W- `7 A% m4 ~/ g. \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" ~! |1 ?/ R% G+ f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
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。
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
$ n- k3 h( t# I4 e2 v% J0 n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。
) n) G/ b! ]- p; c$ U' y$ \2 h2 l/ d为此作了以下改进
4 改进后的结构
0 W4 g; L2 f* z! @( d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）
8 D$ R2 x  V1 D' Z  
/ V' C) h* C8 a4 P( {6 l
0 @: e- Y0 J2 i1 |2 h2 Q* j

9 e' D. {/ t- D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   
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。
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  结论
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：
8 h. Q( J, s& M( \: d( w1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。   
/ ?+ `) `7 g2 x2 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。
2 d2 p- g* ?4 m9 r5.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

" Q4 w% a9 N  ?8 h5 h' q     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？

* [. {- @; K: o' S9 @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。
这种空调已申报国家专利（CN201610491738.1），并提交PCT国际申请