太陽能空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型太陽能空調(diào)系統(tǒng)使用太陽能或工藝余熱作為動力和熱源，采用水或無害的制冷劑作為循環(huán)介質(zhì)，利用壓力差和壓縮式制冷循環(huán)原理，進行制冷和采暖的空調(diào)系統(tǒng)。它由增壓設備、倒“U”形管、蒸發(fā)水箱、熱源、冷卻源、室內(nèi)通風系統(tǒng)組成，是一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)產(chǎn)品。
【專利說明】太陽能空調(diào)系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于空調(diào)制冷領域，具體涉及利用太陽能或余熱進行制冷和采暖的空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]蒸發(fā)式冷卻空調(diào)利用空氣的濕度差制冷，適用于室外空氣干燥的地區(qū)，其缺點是使用地域受限制，處理后的空氣相對濕度高，人體感覺不舒服。電壓縮制冷空調(diào)耗電量大，氟利昂制冷劑破壞大氣層，正在逐步淘汰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于提供一種利用太陽能或工藝余熱作為動力和熱源，采用水或無害的制冷劑進行制冷和采暖的空調(diào)系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的解決方案是:太陽能空調(diào)系統(tǒng)是由倒“U”形管、蒸發(fā)水箱、熱源、冷卻源、室內(nèi)通風系統(tǒng)組成。倒“U”形管由加熱段、水平段、冷卻段組成；蒸發(fā)水箱包括空調(diào)水換熱器、循環(huán)水泵、噴淋管、增壓泵等；熱源包括太陽能、工藝余熱、或其它輔助熱源，太陽能由太陽能空氣集熱器或太陽能熱水器提供；冷卻源包括水冷卻或空氣冷卻等；室內(nèi)通風系統(tǒng)包括風道、風口、閥門、風機等。
[0005]在倒“U”形管的加熱段裝有太陽能空氣集熱器、工藝余熱加熱器，上部與水平段相通，下部與蒸發(fā)水箱和室內(nèi)通風系統(tǒng)相通；水平段位于倒“U”形管的上部，兩端與加熱段、冷卻段相通，并與室內(nèi)通風系統(tǒng)相通；冷卻段裝有冷卻器，采用水冷卻或空氣冷卻等，上部與水平段相通，下部與大氣、室內(nèi)通風系統(tǒng)，或蒸發(fā)水箱相通；蒸發(fā)水箱裝有水或無害的制冷劑，當水箱內(nèi)液面壓力降低時，水或制冷劑蒸發(fā)吸熱，蒸發(fā)水箱中的水或制冷劑降溫，為空調(diào)提供冷凍水；室內(nèi)通風系統(tǒng)夏季與倒“U”形管隔斷，冬季采暖時開通。因此，由倒“U”形管、蒸發(fā)水箱組成了一個夏季開式或閉式的制冷循環(huán)系統(tǒng)，由倒“U”形管、室內(nèi)通風系統(tǒng)組成了一個冬季閉式的采暖循環(huán)系統(tǒng)。
[0006]工作原理是這樣的:當夏季制冷時，倒“U”形管加熱段的太陽能空氣集熱器或余熱加熱器加熱管中的空氣、水蒸汽或氣體制冷劑等，在冷卻段，冷卻器冷卻這些氣體。這樣，由于溫度不同，氣體的容重也不同，加熱段的氣體溫度高，容重小，冷卻段的氣體溫度低，容重大。根據(jù)流體力學原理，在倒“U”形管的兩邊的管段形成重力差或壓力差，冷卻段底部氣體的壓力大于加熱段底部(即蒸發(fā)水箱液體表面)的氣體的壓力，液體表面的飽和氣體壓力大于空氣中的分壓力，對液體表面形成抽吸作用，液體蒸發(fā)吸熱，溫度降低，從而為空調(diào)提供冷凍水。當加熱段和冷卻段高度越高，兩端的溫差越大，兩端的壓力差也越大，液體蒸發(fā)也越強烈，制冷量也越大。
[0007]當?shù)埂癠”形管與膨脹節(jié)流器、蒸發(fā)水箱、增壓設備(增壓泵、增壓風機、壓縮機、空壓機等)組成一個閉式循環(huán)回路時，它可以進行壓縮制冷循環(huán)，工作原理是這樣的:夏季制冷時，增壓設備將蒸發(fā)水箱的制冷劑送入倒“U”形管加熱段，被加熱成高溫、高壓氣體，在冷卻段被冷卻為高壓液體，經(jīng)過膨脹節(jié)流器，節(jié)流為低溫、低壓的制冷劑，在蒸發(fā)水箱中吸熱，從而完成制冷循環(huán)。當冬季采暖時，蒸發(fā)水箱、冷卻段不工作，室內(nèi)外冷空氣被加熱段的太陽能或工藝余熱加熱，然后送入空調(diào)房間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是開式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖
[0009]圖2是閉式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖
[0010]圖3是閉式無太陽能空氣集熱器的空調(diào)系統(tǒng)構造圖
[0011]圖4是壓縮式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖(I)
[0012]圖5是壓縮式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖(2)
[0013]圖6是壓縮式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖(3)
[0014]附圖標記說明:
[0015]1、加熱段，2、太陽能空氣集熱器，3、水平段，4、冷卻段，5、冷卻器，6、11、16、18、19、20、21、23、閥門，7、送風口，8、排風口，9、風道，10、28、加熱器，12、蒸發(fā)水箱，13、空調(diào)水換熱器，14、33、噴淋泵，15、補水閥，17、27、風機，22、補水箱，24、泄水閥，25、膨脹節(jié)流器，26、壓縮機，29、32、止回閥，30、循環(huán)泵，31、補液泵，34、噴淋管
[0016]具體實施辦法
[0017]圖1是開式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖，由加熱段1、水平段3、冷卻段4構成倒“U”形管，宜采用鋼管制作并保溫。在加熱段I上有太陽能空氣集熱器2，加熱空氣和水蒸汽，當太陽能不足時，加熱器10用于加熱空氣和水蒸汽，熱源采用工藝余熱或電等輔助熱能；在冷卻段4上裝有冷卻器5，圖中為水冷套管式冷卻器，冷卻水溫度宜在35V以下，由冷卻塔或天然水體提供；加熱段I的底端與蒸發(fā)水箱12密閉連接，裝有空調(diào)水換熱器13、循環(huán)水泵14、補水閥15、噴淋管等；室內(nèi)通風系統(tǒng)與加熱段1、水平段3、冷卻段4相連通，可以滿足不同季節(jié)和工況的需要，閥門6、11、16、18、19、20、21應采用密閉性能更好的液體閥門。
[0018]夏季設備工作時，閥門6、11、20關閉，閥門21打開，由于太陽能空氣集熱器2不斷加熱，管內(nèi)空氣和水蒸汽變成高溫氣體，進入冷卻段4，冷卻水不斷冷卻高溫空氣和水蒸汽，變成低溫空氣和水蒸汽，最后從閥門21排到大氣中，還可能有凝結水從閥門21排出，流入補水箱22中，作為系統(tǒng)補水。由于兩端形成壓力差，冷卻段底部的水蒸汽壓力大于加熱段底部(即蒸發(fā)水箱水表面上)水蒸汽的壓力，對蒸發(fā)水箱12的水形成抽吸作用，水箱內(nèi)的水蒸發(fā)冷卻降溫，通過空調(diào)水換熱器13熱交換，為空調(diào)提供冷凍水。當太陽能空氣集熱器2和冷卻器5的高差為100米、兩端的空氣溫差為100°C時，有較好的制冷效果，空氣溫差越大，高差就可以降低，因此該系統(tǒng)適用于高層建筑，將太陽能空氣集熱器2裝在建筑外立面上，它可以保證有足夠的高差。當閥門6、11、18、19、21關閉，閥門16、20打開，風機17啟動，向外排風、排氣，可以增強對蒸發(fā)水箱12的抽吸作用，水蒸發(fā)更強烈，制冷效果更好。
[0019]冬季設備工作時，閥門6、11、18、19打開，閥門20關閉，風機17啟動，室內(nèi)空氣和室外新風被送入加熱器10、太陽能空氣集熱器2加熱，再從送風口 7送入房間，也可以啟動循環(huán)水泵14對空氣加濕。
[0020]圖2是閉式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖，在冷卻段4的底部接凝結水管，與蒸發(fā)水箱12相連通，形成閉式循環(huán)系統(tǒng)，與圖1相同，它依靠倒“U”形管兩端的壓力差循環(huán)工作。夏季工作時，蒸發(fā)水箱12的液體制冷劑在壓力差的作用下，蒸發(fā)吸熱，提供空調(diào)冷凍水，蒸汽被加熱器10、在太陽能空氣集熱器2不斷加熱，管內(nèi)蒸汽變成高溫氣體，進入冷卻段4，冷卻水不斷冷卻高溫氣體，凝結成低溫液體，通過凝結水管和膨脹節(jié)流器22的節(jié)流，變成低溫、低壓的液體，回流到蒸發(fā)水箱12，蒸發(fā)吸熱，完成制冷循環(huán)。膨脹節(jié)流器22采用節(jié)流閥、U形管、毛細管等。制冷劑可以采用水或其它無害制冷劑，系統(tǒng)啟動前應抽真空，然后加注制冷齊U。冬季工作時，將制冷劑從系統(tǒng)抽出，閥門6、11打開，風機17啟動，進行制熱循環(huán)。
[0021]圖3是閉式無太陽能空氣集熱器的空調(diào)系統(tǒng)構造圖，在加熱段I不設太陽能空氣集熱器2，在底部設加熱器10，利用太陽能熱水或充足的工藝余熱作為熱源，工作原理同上，加熱段I和水平段3做保溫。當冷卻水溫度低于20°C，如地下水、深海海水，可用于夏季冷卻空氣，室內(nèi)空氣送入冷卻段4內(nèi)，被冷卻水冷卻，打開閥門23，送入空調(diào)房間。
[0022]圖4是壓縮式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖，它由加熱段1、水平段3、冷卻段4、膨脹節(jié)流器25、蒸發(fā)水箱12、壓縮機26組成閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)。在工作之前，應將系統(tǒng)抽真空。工作原理是這樣的:夏季制冷時，加熱器10、太陽能空氣集熱器2不加熱，壓縮機26吸入蒸發(fā)水箱12的低溫氣態(tài)制冷劑，壓縮成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，通過加熱段1、水平段3，進入到冷卻段4，被冷卻器5冷卻成高壓液態(tài)制冷劑，再經(jīng)過膨脹節(jié)流器25節(jié)流為低壓低溫液態(tài)制冷齊IJ，進入蒸發(fā)水箱12，與空調(diào)水換熱器13熱交換，蒸發(fā)吸熱，提供空調(diào)冷凍水，完成制冷循環(huán)。壓縮機26可采用離心式壓縮機或羅茨式鼓風機等。當采用開式制冷循環(huán)時，用水作制冷劑，關閉膨脹節(jié)流器25，打開泄水閥24，壓縮機26吸入蒸發(fā)水箱12的水蒸氣后，壓縮成高溫水蒸氣，經(jīng)過冷卻段4，凝結成水，從泄水閥24排入補水箱22。
[0023]因此，它是壓縮式制冷循環(huán)，與圖1、2、3的壓力差制冷原理不同，它不需要高差，對加熱段1、冷卻段4的高度沒有更高的要求，適用于任何高度的建筑。當冬季采暖時，蒸發(fā)水箱12、冷卻段4不工作，室內(nèi)外冷空氣被加熱段I的太陽能或工藝余熱加熱，然后送入空調(diào)房間。與圖1、2不同的是，太陽能空氣集熱器2不直接加熱制冷劑，而是將加熱過的高溫熱空氣通過風機27循環(huán)到加熱器28中，再加熱制冷劑，加熱器28與倒“U”形管都能承受高壓，而太陽能空氣集熱器2不必承受高壓。
[0024]圖5是另一種壓縮式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖，它由加熱段1、水平段3、冷卻段4、膨脹節(jié)流器25、蒸發(fā)水箱12、循環(huán)泵30組成閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)，循環(huán)泵30為高壓泵。在工作之前，應將系統(tǒng)抽真空。工作原理是這樣的:夏季制冷時，循環(huán)泵30將蒸發(fā)水箱12的低溫液態(tài)制冷劑抽入倒“U”形管內(nèi)，管內(nèi)形成高壓，液態(tài)或氣態(tài)制冷劑被冷卻器5冷卻后，再經(jīng)過膨脹節(jié)流器25節(jié)流為低壓低溫液態(tài)制冷劑，進入蒸發(fā)水箱12，與空調(diào)水換熱器13熱交換，蒸發(fā)吸熱，提供空調(diào)冷凍水，完成制冷循環(huán)。當冬季采暖時，蒸發(fā)水箱12、冷卻段4不工作，室內(nèi)外冷空氣被加熱段I的太陽能或工藝余熱加熱，然后送入空調(diào)房間。
[0025]圖6也是一種壓縮式太陽能空調(diào)系統(tǒng)構造圖，它由加熱段1、水平段3、冷卻段4、膨脹節(jié)流器25、蒸發(fā)水箱12、補液泵31、噴淋泵33組成閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)。在工作之前，應將系統(tǒng)抽真空。工作原理是這樣的:夏季制冷時，補液泵31先給加熱段I底部補入液態(tài)制冷劑，噴淋泵33將液態(tài)制冷劑循環(huán)噴淋到加熱器10、28上，蒸發(fā)成高溫、高壓氣態(tài)制冷劑，通過水平段3，進入到冷卻段4，被冷卻器5冷卻成高壓液態(tài)制冷劑，再經(jīng)過膨脹節(jié)流器25節(jié)流為低壓低溫液態(tài)制冷劑，進入蒸發(fā)水箱12，與空調(diào)水換熱器13熱交換，蒸發(fā)吸熱，提供空調(diào)冷凍水，完成制冷循環(huán)。當加熱段I底部液態(tài)制冷劑用完后，太陽能空氣集熱器2停止加熱，膨脹節(jié)流器25兩端的壓力平衡后，啟動補液泵31，向加熱段I底部補充液態(tài)制冷劑，然后重新啟動制冷循環(huán)。因此該制冷循環(huán)是間歇性的，有短暫的時間不能制冷，要保持連續(xù)性，應設兩臺以上的機組，交替運行。當冬季采暖時，蒸發(fā)水箱12、冷卻段4不工作，室內(nèi)外冷空氣被加熱段I的太陽能或工藝余熱加熱，然后送入空調(diào)房間。
[0026]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施辦法而已，并非對本實用新型做任何形式上的限制。依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施辦法所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其特征是，它由倒“U”形管、蒸發(fā)水箱、熱源、冷卻源、室內(nèi)通風系統(tǒng)組成，倒“U”形管由加熱段、水平段、冷卻段組成，蒸發(fā)水箱包括水、空調(diào)水換熱器、循環(huán)水泵、噴淋管，熱源包括太陽能、工藝余熱、或其它輔助熱源，太陽能由太陽能空氣集熱器或太陽能熱水器提供，冷卻源包括水冷卻或空氣冷卻，室內(nèi)通風系統(tǒng)包括風道、風口、閥門、風機，倒“U”形管的加熱段底部與蒸發(fā)水箱密閉連接，加熱段裝有加熱器和太陽能空氣集熱器，加熱器的熱源由太陽能、工藝余熱、或其它輔助熱源提供，倒“U”形管的冷卻段上裝有冷卻器，冷卻源包括水冷卻或空氣冷卻，室內(nèi)通風系統(tǒng)與倒“U”形管的加熱段、水平段相連通，當夏季制冷時，加熱段的水蒸氣被熱源加熱、冷卻段的水蒸氣被冷卻源冷卻，冷卻段底部壓力大于加熱段底部壓力，在重力差的作用下，水蒸氣不斷從冷卻段底部排出，對蒸發(fā)水箱的水面形成抽吸作用，水蒸發(fā)吸熱，蒸發(fā)水箱的水被冷卻，為空調(diào)提供冷凍水，當冬季采暖時，打開室內(nèi)通風系統(tǒng)，利用加熱段加熱室內(nèi)外空氣。
2.太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其特征是，它由倒“U”形管、蒸發(fā)水箱、熱源、冷卻源、室內(nèi)通風系統(tǒng)組成，倒“U”形管由加熱段、水平段、冷卻段組成，蒸發(fā)水箱包括制冷劑、空調(diào)水換熱器、循環(huán)水泵、噴淋管，熱源包括太陽能、工藝余熱、或其它輔助熱源，太陽能由太陽能空氣集熱器或太陽能熱水器提供，冷卻源包括水冷卻或空氣冷卻，室內(nèi)通風系統(tǒng)包括風道、風口、閥門、風機，倒“U”形管的加熱段底部與蒸發(fā)水箱密閉連接，加熱段裝有加熱器和太陽能空氣集熱器，加熱器的熱源由太陽能、工藝余熱、或其它輔助熱源提供，倒“U”形管的冷卻段上裝有冷卻器，冷卻源包括水冷卻或空氣冷卻，冷卻段的底部通過凝結水管與蒸發(fā)水箱相連通，這樣，倒“U”形管、蒸發(fā)水箱組成一個閉式制冷循環(huán)系統(tǒng)，室內(nèi)通風系統(tǒng)與倒“U”形管的加熱段、水平段相連通，當夏季制冷時，加熱段的水蒸氣或氣態(tài)制冷劑被熱源加熱、冷卻段的水蒸氣或氣態(tài)制冷劑被冷卻源冷卻，水蒸氣或氣態(tài)制冷劑不斷從冷卻段底部凝結，在重力差的作用下，通過凝結水管和膨脹節(jié)流器的節(jié)流，變成低溫、低壓的液體，回流到蒸發(fā)水箱，同時由于重力差的作用，對蒸發(fā)水箱的水面或制冷劑液面形成抽吸作用，水或制冷劑蒸發(fā)吸熱，蒸發(fā)水箱 的水或制冷劑被冷卻，為空調(diào)提供冷凍水，當冬季采暖時，打開室內(nèi)通風系統(tǒng)，利用加熱段加熱室內(nèi)外空氣。
3.太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其特征是，它由倒“U”形管、蒸發(fā)水箱、熱源、冷卻源、增壓設備、膨脹節(jié)流器、室內(nèi)通風系統(tǒng)組成，倒“U”形管由加熱段、水平段、冷卻段組成，蒸發(fā)水箱中有空調(diào)水換熱器，熱源包括太陽能、工藝余熱、或其它輔助熱源，太陽能由太陽能空氣集熱器或太陽能熱水器提供，冷卻源包括水冷卻或空氣冷卻，室內(nèi)通風系統(tǒng)包括風道、風口、閥門、風機，倒“U”形管的加熱段底部與增壓設備相連，加熱段裝有加熱器和太陽能空氣集熱器，加熱器的熱源由太陽能、工藝余熱、或其它輔助熱源提供，倒“U”形管的冷卻段上裝有冷卻器，冷卻源包括水冷卻或空氣冷卻，冷卻段的底部通過膨脹節(jié)流器和凝結水管與蒸發(fā)水箱相連通，增壓設備與蒸發(fā)水箱相連通，這樣，倒“U”形管、膨脹節(jié)流器、蒸發(fā)水箱、增壓設備組成一個壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，室內(nèi)通風系統(tǒng)與倒“U”形管的加熱段、水平段相連通，當夏季制冷時，增壓設備把水或制冷劑從蒸發(fā)水箱提升進倒“U”形管內(nèi)，水或制冷劑被熱源加熱成高溫、高壓氣體，在冷卻段被冷卻源冷卻成高壓液體，再被膨脹節(jié)流器節(jié)流成低溫、低壓液體，流入蒸發(fā)水箱，蒸發(fā)吸熱，為空調(diào)提供冷凍水，當冬季采暖時，打開室內(nèi)通風系統(tǒng)，利用加熱段加熱室內(nèi)外空氣。
4.根據(jù)權利要求3所述的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，當增壓設備為壓縮機時，由壓縮機、加熱段、水平段、冷卻段、膨脹節(jié)流器、蒸發(fā)水箱組成一個閉式壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，當夏季制冷時，不提供太陽能和輔助熱源，壓縮機吸入蒸發(fā)水箱的低溫氣態(tài)制冷劑，壓縮成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，通過加熱段、水平段，進入到冷卻段，被冷卻器冷卻成高壓液態(tài)制冷劑，再經(jīng)過膨脹節(jié)流器節(jié)流為低壓低溫液態(tài)制冷劑，進入蒸發(fā)水箱，蒸發(fā)吸熱，提供空調(diào)冷凍水，完成制冷循環(huán)。
5.根據(jù)權利要求3所述的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，當增壓設備為壓縮機時，由壓縮機、倒“U”形、蒸發(fā)水箱組成一個開式壓縮制冷系統(tǒng)，當夏季制冷時，不提供太陽能和輔助熱源，壓縮機吸入蒸發(fā)水箱的低溫水蒸氣，壓縮成高溫高壓水蒸氣，通過泄水閥排入補水箱，同時蒸發(fā)水箱內(nèi)的水蒸發(fā)吸熱，水被降溫冷卻，提供空調(diào)冷凍水，完成制冷過程。
6.根據(jù)權利要求3所述的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，當增壓設備為高壓循環(huán)泵時，由高壓循環(huán)泵、冷卻段、膨脹節(jié)流器、蒸發(fā)水箱組成一個閉式壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，夏季制冷時，高壓循環(huán)泵將蒸發(fā)水箱的低溫液態(tài)制冷劑抽入倒“U”形管內(nèi)，管內(nèi)形成高壓，液態(tài)或氣態(tài)制冷劑被冷卻器冷卻后，再經(jīng)過膨脹節(jié)流器節(jié)流為低壓低溫液態(tài)制冷劑，進入蒸發(fā)水箱，蒸發(fā)吸熱，提供空調(diào)冷凍水，完成制冷循環(huán)。
7.根據(jù)權利要求3所述的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，由補液泵、噴淋泵、加熱段、水平段、冷卻段、膨脹節(jié)流器、蒸發(fā)水箱組成閉式循環(huán)制冷系統(tǒng)，夏季制冷時，補液泵先給加熱段底部補入液態(tài)制冷劑，噴淋泵將液態(tài)制冷劑循環(huán)噴淋到加熱器上，蒸發(fā)成高溫、高壓氣態(tài)制冷劑，通過水平段，進入到冷卻段，被冷卻器冷卻成高壓液態(tài)制冷劑，再經(jīng)過膨脹節(jié)流器節(jié)流為低壓低溫液態(tài)制冷 劑，進入蒸發(fā)水箱，蒸發(fā)吸熱，提供空調(diào)冷凍水，完成制冷循環(huán)，當加熱段底部液態(tài)制冷劑用完后，太陽能空氣集熱器停止加熱，膨脹節(jié)流器兩端的壓力平衡后，啟動補液泵，向加熱段底部補充液態(tài)制冷劑，然后重新啟動制冷循環(huán)，因此該制冷循環(huán)是間歇性的。
【文檔編號】F25B27/00GK203824150SQ201420190169
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日:2013年10月28日
【發(fā)明者】榮國華 申請人:榮國華