專利名稱：太陽熱能海底貯存的空調(diào)的制作方法
太陽熱能海底貯存的空調(diào)本發(fā)明提供一種太陽能采集貯存與利用方法，冬季將海(河)水溫度 較低的水貯存海底，供夏季降溫用；夏季將溫度較高的水貯存于海底， 供冬季取暖用。屬于太陽能利用和空調(diào)技術(shù)。利用太陽能取暖與空調(diào)，是當(dāng)前節(jié)能的主要方向，這方面的科技成 果也很多。但太陽能所提供的服務(wù)，不僅有季節(jié)與晝夜、晴天與陰雨天 的量與質(zhì)的變化，而且這種變化方向往往與社會對它的需求相反冬季 需要熱能取暖，而這季節(jié)太陽的高度(角)低，投向地面的能量偏少； 夏季氣溫火熱，需要冷量降溫，而這個季節(jié)太陽的高度(角)大，投向 地面的熱量最多。因此對太陽能的簡易采集貯存，實現(xiàn)冬貯夏用和夏貯冬用，就成了更有效利用太陽能實現(xiàn)空調(diào)的重要研究方向。現(xiàn)在已有太 陽能隔季貯存使用的，但主要在室內(nèi)貯存，規(guī)模小，貯能少；也有利用地下水貯太陽能的，這可以大規(guī)模貯水(熱)，但對水文地質(zhì)條件有嚴(yán)格要求，在有些地方實施有困難。在自然物質(zhì)中，水的熱容量是最大；海水的熱容量達(dá)3996kJ/m3'C， 而空氣的熱容量只有1.28kJ/m3°C，相差3121.9倍。以海水為貯熱、傳 輸熱量的介質(zhì)，所需的能耗最小。海底是很少受大氣影響的空間，常年 溫度波動小，對貯熱或貯冷都很有利。在海底，幾十米以下不受海浪等 影響，通常也很少有洋流，這些特點使使用"容器"在海底貯熱，有比 空氣中的各種方式的貯熱優(yōu)越得多。本發(fā)明提供一種在海邊采集太陽熱能，并在海底貯存冷水(熱水) 直接用于空調(diào)的技術(shù)，它沒有對水文地質(zhì)條件的苛刻要求，不需制冷機 械，只要是臨近海濱的城鄉(xiāng)都可以方便地實施。本發(fā)明是這樣實施的

圖1為貯冷(熱)系統(tǒng)圖。在海濱選一平坦 開闊的海灘(也可與曬鹽場相結(jié)合)，在濱海處建采集太陽熱能并li于海
下的系統(tǒng)。圖中1為蓄水預(yù)冷(熱)池，池壁靠海的一側(cè)較低，大致與海水的高潮位相近。(圖中v示水位，上面的v示高潮位，下面的v示低潮位)。利用高潮時海水自動灌滿預(yù)冷(熱)池。預(yù)冷(熱)池邊背海一側(cè)池壁有許多小孔2，這些小孔有統(tǒng)一的長開關(guān)3，可根據(jù)需要關(guān)嚴(yán)，停 止供水。4為增冷(熱)池，這里是只有1%。坡度的水泥平臺，少量(薄 層)海水由池壁眾多小孔2泄出后，緩慢薄層流經(jīng)此水泥平臺降溫，流 到另一側(cè)的集水小溝5。由集水小溝5集流后由PP-R (無規(guī)共聚聚丙烯) 塑料管6，經(jīng)地下流入海底的蓄水袋A。預(yù)冷(熱)池和增冷(熱)水池 盡量高一些，以便經(jīng)取冷(熱)后的水能靠自流進(jìn)入蓄水袋A (管內(nèi)壓 力大于蓄水袋所受的海水靜壓力)；不然要靠水泵加壓注入。在海水薄層 緩慢流經(jīng)平臺時，蒸發(fā)量很大，海水易出現(xiàn)過飽和而析出鹽類(主要為 NaCl，另有少量硫酸鹽等)，這會在管道和蓄水袋結(jié)垢，降低流量和換冷 (熱)效率，甚至堵塞。所以應(yīng)定期用淡水替代海水，使水垢溶解。為 使入貯的水溫度最低，應(yīng)根據(jù)氣象和天氣預(yù)報選擇氣溫最低的月份、日 子和夜晚，擇機放水蓄冷。蓄冷的池與管均應(yīng)為白色的，以加強對光的 反射，減少他們下面的土、物的受熱貯熱。水的導(dǎo)熱系數(shù) 義=0. 5818W/(m 。C)，比靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)/1=0. 02326W/(m t:)高25 倍，所以選擇管材和蓄水袋A的原料很重要。PP-R (無規(guī)共聚聚丙烯)的 保溫絕熱性能良好， 一般可免保溫措施。但為更好的保溫絕熱，可在其 外再包一層硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料(微孔發(fā)泡體導(dǎo)熱系數(shù)>1=0.016 0.055W/(m*'C)，其外加防水防潮層。蓄水袋A應(yīng)是軟質(zhì)的，在排除空 氣后，沉入海底，固定。它接納由塑料管6送來的冷水。蓄水袋下的B 是海底面。由于海水對金屬腐蝕性太大，故一般的熱交換器(它用金屬制造)， 其使用壽命不長。為此，可用薄壁軟塑料管，外加硬塑料套管形成"管 纜"，管纜內(nèi)通冷水(由下至上)，管內(nèi)的小薄壁塑料管內(nèi)通空氣(由上 至下)，實現(xiàn)水一氣的熱交換。使用中盡量使水壓與氣壓相近，就可保證 長期安全運行。
上面是以海水作為原水經(jīng)冷卻后輸入海底的。實際上，也可以利用地表水。例如，上海黃浦江i月份的水溫為6.7t:，將這樣的水泵到預(yù)冷池1，并流經(jīng)增冷池4，就可達(dá)到接近0'C的冷水。據(jù)統(tǒng)計，在上海全年(TC以下的氣溫達(dá)502小時，占全年的5. 73%, 5r以下的為1670小時，占全年的18.4%，兩者合計占24. 13%,故在冬 天將河水經(jīng)預(yù)冷池和增冷池后，使溫度達(dá)到(TC 2r是完全可行的,用這 樣的水貯于海底，到夏天用于降溫，其冷量是足夠的。圖2為取冷(熱)水供冷氣的流程圖。圖中A為蓄水袋，其中為冬 季所貯冷水。B為經(jīng)冷(熱)交換塔后的乏(回)水排放口。 C為高空取 氣的冷(熱)交換塔。圖中，l為抽水管與蓄水袋的接口。 2為水泵，經(jīng) 它的變速(變流量)，可以通過熱交換塔調(diào)整流到風(fēng)機11處的空氣溫度。 3為地下輸水管。4為配水器，它將輸水管3送來的水分配給中心水管5 和外環(huán)形水管7。水經(jīng)中心水管5和7上升至環(huán)形集水器8。環(huán)形集水器 8將中心水管5和外環(huán)形水管7的回(乏)水聚集，由出水管9排向回 水管21。回水經(jīng)回水管21輸?shù)浇K點B。乏水可供曬鹽場曬鹽或排回海中。 冷(熱)交換塔有圓錐形的防雨罩，其下有環(huán)形過濾罩IO，高空空氣在 風(fēng)機的負(fù)壓吸引和空氣柱自重的作用下流動?？諝饨?jīng)過濾罩(防沙塵和 動物進(jìn)入)后，進(jìn)入中心水管5與環(huán)形水管7之間的環(huán)形空間內(nèi)的小塑 料管，由上至下地流動，空氣向下流動過程與由下至上的小塑料管外的 冷水進(jìn)行熱交換，降低了溫度。降低了溫度的(冷)空氣，其中的水汽 過飽和而析出冷凝水，這冷凝水可以溶解空氣中的有毒成分、吸附空氣 中的微小粉塵及花粉、微生物使它們沉降，于排水口 12 (它處于交換塔 的最低位置)排出。經(jīng)凈化的空氣，經(jīng)風(fēng)機11到溫度和濕度檢測站13， 流到換向開關(guān)16，開關(guān)16根據(jù)溫度濕度高低將空氣送往17或18管路。 17和18是溫、濕度調(diào)整器。在夏季供冷的情況下，他們的主要功能是 降低相對濕度。在冬季經(jīng)熱交換器的空氣，由于升溫相對濕度降低,它們 的功能是提高相對濕度。當(dāng)相對濕度太大時，在17可以略為加熱(用太 陽能或電)，使相對濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)相對濕度太小時，在18有噴 霧器(可開l-幾個)可以增加相對濕度，使之達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。19、 20分 別為相對濕度和溫度的在線測定儀，檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)空氣差別較大時， 自動反饋到風(fēng)機ll，換向閥16和溫、濕度調(diào)整器17、 18;這可經(jīng)單片 機調(diào)控實現(xiàn)，使最終輸給用戶的空氣達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。這里所說的"標(biāo)準(zhǔn)空氣"， 可通過對當(dāng)?shù)鼐用竦恼{(diào)查確定，包括當(dāng)?shù)鼐用裾J(rèn)為最合適的溫度和相對 濕度。標(biāo)準(zhǔn)空氣送達(dá)用戶后，從房頂以縫隙式開關(guān)放氣(向下送氣)，用 戶還可根據(jù)個人喜好控制其流量調(diào)整室內(nèi)溫度。前面說的是冬季蓄冷、夏季降溫的設(shè)施與流程。對夏季蓄熱、冬季 取暖的設(shè)施與流程也一樣，不同之處在于為使水溫升高，應(yīng)在7月末一8 月份氣溫最高的季節(jié)、日子和下午(黃浦江水在7月份的平均溫度為29. 1 °C,這樣的水溫經(jīng)預(yù)熱和增熱后，達(dá)到50'C是有把握的)，選大晴天曬 水，于下午5點左右將熱水貯入蓄水袋。為使水溫達(dá)到5(TC土，預(yù)熱池 1和增熱池最好全涂成黑色的。根據(jù)曬鹽場的試驗，只要調(diào)度得當(dāng)，太 陽曬水可使水溫達(dá)到6(TC以上。以這樣的熱水經(jīng)水一氣熱交換，完全可 以得到25'C左右的空氣。預(yù)冷(熱)池和增冷(熱)池的建設(shè)，可與當(dāng)?shù)胤啦ǖ毯途坝^工程 以及曬鹽工程等結(jié)合起來，這樣可節(jié)省大量投資和土地。對附近無合適 的寬廣場地的山區(qū)城鎮(zhèn)，也可仿建海上采油的平臺，在平臺上建小型的 預(yù)冷(熱)池和增冷(熱)池，這樣的貯存方式，對貯冷水較方便，因 冷水比重大，又有較大水位差，有利冷水存入蓄水袋。對熱水存入，則 因它的比重小，必須加壓。與一般空調(diào)相比，海(河)水貯熱空調(diào)可節(jié) 電95%以上，——只有水和空氣的管道輸送消耗少量電能。我國建筑耗能占全國總耗能的30%以上，而采暖空調(diào)的能耗占建筑 能耗的60%。本項目的實施，可明顯緩解我國沿海省區(qū)的電力供應(yīng)緊張 狀況，可以減少目前的火電廠建設(shè)。
權(quán)利要求
1、 本發(fā)明是利用海濱采集、海底貯存太陽熱能以實現(xiàn)極低能耗的空 調(diào)技術(shù)，其特征是a. 海濱采集太陽能；b. 在海底存放蓄水(冷、熱)袋；c. 貯存冬季冷水，供夏季用；d. 貯存夏季熱水，供冬季用。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，利用高潮位自動從海中取水。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，用預(yù)冷(熱)池和增冷(熱)池使水 增冷(熱)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，在冬季于夜間運用預(yù)冷池、增冷池使 水增冷，在夏季于晴天運用預(yù)熱池、增熱池使水增熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，以冷(熱)交換塔實現(xiàn)水一氣冷(熱) 交換，從冷(熱)水袋取水。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，以調(diào)控風(fēng)機和水泵轉(zhuǎn)速實現(xiàn)調(diào)控空氣 的溫濕度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，經(jīng)冷(熱)交換的空氣，統(tǒng)一由單片 機調(diào)控成標(biāo)準(zhǔn)空氣。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用褚笾贫諝鈽?biāo)準(zhǔn)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，用縫隙式放氣閥，供應(yīng)室內(nèi)空氣。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述特征，在缺乏有利地形時，在海上建平臺。
全文摘要
太陽熱能海底貯存的空調(diào)技術(shù)，是以預(yù)冷(熱)池和增冷(熱)池使冬季(夏季)水更冷(更熱)，利用海底廣闊空間以塑料蓄水袋實現(xiàn)對冷(熱)水的貯存，通過簡易的(熱)交換塔實現(xiàn)水—氣的熱交換，在熱交換過程中，同時實現(xiàn)對空氣的凈化(去除有害氣體，粉塵、花粉和微生物)，通過電腦調(diào)控為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)空氣，用戶還可根據(jù)喜愛和習(xí)慣，自己調(diào)控空氣流量改變室溫。沒有制冷裝置和產(chǎn)熱設(shè)備，只消耗目前空調(diào)機5％的電能。企業(yè)只要很少投資和運行費用；用戶不花投資，不必?fù)?dān)心任何故障，可享受比環(huán)境空氣更新鮮潔凈的空氣。
文檔編號F24F5/00GK101122411SQ200610104320
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日
發(fā)明者音 鐘, 鐘顯亮, 鐘顯昭 申請人:鐘顯亮