建筑物及其热交换系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310102654.0

申请日:

2013.03.27

公开号:

CN103423913A

公开日:

2013.12.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F25B 21/00申请日:20130327|||公开

IPC分类号:

F25B21/00

主分类号:

F25B21/00

申请人:

台达电子工业股份有限公司

发明人:

入野保己; 谢昇汎; 王敏嘉; 吴调原; 张婕诗

地址:

中国台湾桃园县

优先权:

2012.05.15 US 13/472,079

专利代理机构:

隆天国际知识产权代理有限公司 72003

代理人:

刘春生;于宝庆

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内容摘要

本发明提供建筑物及其热交换系统。该热交换系统,用于调控一建筑物的室内温度,包括一磁冷装置、一室内热交换器以及一室外热交换器。室内热交换器热连接该磁冷装置。室外热交换器热连接该磁冷装置,室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物的地下。该建筑物,设于一地上,包括一建筑物本体和一热交换系统。该热交换系统包括:一磁冷装置;一室内热交换器,设于该建筑物本体之内,并热连接该磁冷装置;以及一室外热交换器,设于该建筑物本体之外,并热连接该磁冷装置,室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物地下。

权利要求书

权利要求书
1.  一种热交换系统,用于调控一建筑物的室内温度,其特征在于,包括:
一磁冷装置;
一室内热交换器,热连接该磁冷装置;以及
一室外热交换器,热连接该磁冷装置,该室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物的地下。

2.  如权利要求1所述的热交换系统,其特征在于,在一冷却状态时,该建筑物内的热量通过该磁冷装置,从该室内热交换器传递至该室外热交换器,并被传递至地下;在一加热状态时,来自于地下的热量通过该磁冷装置,从该室外热交换器传递至该室内热交换器,以加热该建筑物。

3.  如权利要求1所述的热交换系统,其特征在于,该室外热交换器还包括一空气热交换单元,该空气热交换单元以及该地热交换单元热连接该磁冷装置。

4.  如权利要求3所述的热交换系统,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该空气热交换单元以及该地热交换单元,再流回该磁冷装置。

5.  如权利要求1所述的热交换系统,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该地热交换单元,再流回该磁冷装置。

6.  如权利要求5所述的热交换系统,其特征在于,该地热交换单元包括一曲折结构。

7.  如权利要求5所述的热交换系统,其特征在于,该地热交换单元包括一外流道、一内流道以及一绝缘层,其中,该绝缘层分隔该内流道以及该外流道,该室外载热流体从该磁冷装置,沿该内流道移动,并经过该外流道回到该磁冷装置,以使室外载热流体与地进行热交换。

8.  一种建筑物,设于一地上,其特征在于,包括:
一建筑物本体;
一热交换系统,包括:
一磁冷装置;
一室内热交换器,设于该建筑物本体之内,并热连接该磁冷装置;以及
一室外热交换器,设于该建筑物本体之外,并热连接该磁冷装置,室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物地下。

9.  如权利要求8所述的建筑物,其特征在于,在一冷却状态时,该建筑物内的热量通过该磁冷装置,从该室内热交换器传递至该室外热交换器,并被传递至地下;在一加热状态时,来自于地下的热量通过该磁冷装置,从该室外热交换器传递至该室内热交换器,以加热该建筑物。

10.  如权利要求8所述的建筑物,其特征在于,该室外热交换器还包括一空气热交换单元,其中,该空气热交换单元以及该地热交换单元热连接该磁冷装置。

11.  如权利要求10所述的建筑物,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该空气热交换单元以及该地热交换单元,再流回该磁冷装置。

12.  如权利要求8所述的建筑物,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该地热交换单元,再流回该磁冷装置。

13.  如权利要求12所述的建筑物,其特征在于,该地热交换单元包括一曲折结构。

14.  如权利要求12所述的建筑物,其特征在于,该地热交换单元包括一外流道、一内流道以及一绝缘层,其中,该绝缘层分隔该内流道以及该外流道,该室外载热流体从该磁冷装置,沿该内流道移动,并经过该外流道回到该磁冷装置,以使室外载热流体与地进行热交换。

说明书

说明书建筑物及其热交换系统
技术领域
本发明有关于一种建筑物及热交换系统,特别有关于一种具有磁冷装置的建筑物及热交换系统。
背景技术
现有的空调装置一般包括一压缩机用以将冷却流体压缩,以提高其温度,并包括膨胀装置,用以对该冷却流体解压缩而使其冷却。这些传统的装置具有许多缺点。如,作为冷却流体的气体如氟氯碳化物会产生严重的污染,并危急大气层中的臭氧层。因此,这些气体并不符合现今的需求,也不符合许多国家的环保标准。此外,这些传统的装置,在压力下运作,需要由受训良好的人员进行安装以及维护,其必须遵守繁琐的步骤以及许多高度伤害的要求。最后,这些装置噪音大,制造震动,笨重且复杂,并耗费大量的电力,因此无法满足现代需求。
发明内容
本发明即为了解决现有技术的问题而提供一种建筑物及热交换系统。
本发明热交换系统,用于调控一建筑物的室内温度,包括一磁冷装置、一室内热交换器以及一室外热交换器。室内热交换器热连接该磁冷装置。室外热交换器热连接该磁冷装置,包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物的地下。
应用本发明实施例的热交换系统,在夏天,建筑物的温度高于地的温度,因此磁冷装置将热量从建筑物传递至地,以冷却建筑物;在冬天,建筑物的温度低于地的温度,因此磁冷装置将热量从地传递至建筑物,以加热建筑物。本发明通过与地进行热交换的方式提高热交换效率。此外,本发明应用磁冷装置以取代传统的压缩机,其具有安静、震动少、耗电量少等优点。
附图说明
图1A显示本发明第一实施例的热交换系统,其中,该热交换系统处于 一冷却状态;
图1B显示本发明第一实施例的热交换系统,其中,该热交换系统处于一加热状态;
图2显示本发明第一实施例的一变形例的热交换系统;
图3A显示本发明第二实施例的热交换系统;
图3B显示图3A中的3B-3B’方向截面图;
图4显示本发明实施例的磁冷装置的分解图;
图5显示图1的装置的载热流体的热能构件侧视剖面图;以及
图6A以及图6B显示图1的装置的仰视图以及俯视图。
其中,附图标记说明如下:
B~建筑物
S、S’、S’’~热交换统
M~磁冷装置
IE~室内热交换器
OE、OE’、OE’’~室外热交换器
GE、GE’’~地热交换单元
GE1~外流道
GE2~内流道
GE3~绝缘层
AE~空气热交换单元
1~装置
10~热流发生单元
11~热能构件
12~磁热元件
13~导热元件
14~传输区
15~壁
16~入口孔
17~出口孔
18~底板
19~绝热垫
100~连通孔
102~磁性装置
103~磁性元件
104~活动支架(环体)
具体实施方式
图1A显示本发明第一实施例的热交换系统S,用于调控一建筑物B(建筑物本体)的室内温度。该热交换系统S包括一磁冷装置M、一室内热交换器IE以及一室外热交换器OE。该室内热交换器IE,设于该建筑物B(建筑物本体)之内,并热连接该磁冷装置M。该室外热交换器OE设于该建筑物B(建筑物本体)之外,并热连接该磁冷装置M。该室外热交换器OE包括一地热交换单元GE,其中,该地热交换单元GE埋设于该建筑物B下的地G之中。
如图1A所示,在一冷却状态时,该建筑物B内的热量通过该磁冷装置M,从该室内热交换器IE传递至该室外热交换器OE,并被传递至地下。参照图1B,在一加热状态时,来自于地G下的热量通过该磁冷装置M,从该室外热交换器OE传递至该室内热交换器IE,以加热该建筑物B。
参照图1A,在第一实施例中,该室外热交换器OE还包括一空气热交换单元AE,其中,该空气热交换单元AE以及该地热交换单元GE热连接该磁冷装置M。
在第一实施例中,一室外载热流体(未图示)被填充于该室外热交换器OE。该室外载热流体从该磁冷装置M,经过该空气热交换单元AE以及该地热交换单元GE,再流回该磁冷装置M,以传递热量。该空气热交换单元AE以及该地热交换单元GE可包括曲折结构以改善热交换效率。图2显示本发明第一实施例的一变形例的热交换系统S’,其中,室外热交换器OE’的空气热交换单元AE’以及地热交换单元GE’具有螺旋结构以改善热交换效率。
图3A显示本发明第二实施例的一热交换系统S’’,其中,室外热交换器OE’’的地热交换单元GE’’包括一外流道GE1、一内流道GE2以及一绝缘层GE3,其中,该绝缘层GE3分隔该内流道GE2以及该外流道GE1。该室外载 热流体从该磁冷装置M,沿该内流道GE2移动,并经过该外流道GE1回到该磁冷装置M,以与地G进行热交换。参照图3B,其显示图3A中的3B-3B’方向截面图。
应用本发明实施例的热交换系统,在夏天,建筑物的温度高于地的温度,因此磁冷装置将热量从建筑物传递至地,以冷却建筑物;在冬天,建筑物的温度低于地的温度,因此磁冷装置将热量从地传递至建筑物,以加热建筑物。本发明通过与地进行热交换的方式提高热交换效率。此外,本发明应用磁冷装置以取代传统的压缩机,其具有安静、震动少、耗电量少等优点。
图4、5和6A-6B显示本发明实施例的磁冷装置M的细部结构。该磁冷装置M包括一装置1用以通过磁热材料发生热流。该装置1包括一热流发生单元10,设有12个热能构件11,每一热能构件11形成一圆扇形体。每一热能构件11构成可按需要调节的独立机械元件。这些热能构件11连续布置,以基本形成一圆,并且由一个或多个隔热元件如一间隙J、一绝热材料或各种其他等同的方法两两分开。
热能构件11包括一磁热元件12,该磁热元件12由磁热材料制成,例如钆(Gd)与硅(Si)、锗(Ge)、铁(Fe)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)或其他等效的可磁化合金或材料。磁热材料是根据要达到的致热功率以及致冷功率、及所需温度范围进行选择的。同样,在热能构件11中使用的磁热材料的数量取决于装机的致热功率以及致冷功率、运行的温度范围,装机的磁场强度及磁热材料的特性。例如,用一克的钆、1.5特斯拉(Telsla)的磁场、33摄氏度的温度范围,以及4秒的周期,此周期包括相继的暴露于磁场的阶段或没有暴露于磁场的阶段,可得到160W的致冷效果。
在此例中,磁热元件12为一圆扇形体,且每个热能构件11具有一个导热元件13,该导热元件13使磁热材料侧向延展。导热元件13由一热传导特性良好的传导材料制成,例如铜、铜合金、铝、铝合金、铁、铁合金、不锈钢、不锈钢合金、或其他等效材料。所以,当磁热元件12在一变化磁场作用下加热或冷却时,它便将部分的热量(calories)或冷却量(frigories)传递给快速加热或冷却的导热元件13,增加热能构件11的热吸收能力。因此热能构件11的几何形状需有利于与磁性元件103大面积接触。一般来说,磁热材料可以是块状、片状、粉状或团聚块或其他各种适当形状。磁热元件12可有若干 磁热材料,例如并列布置的若干片材等。
每个热能构件11包括一传输区14,其供要加热或冷却的载热流体通过,图5所示的传输区14,由同一侧通出的一贯穿管道构成,在本实施例中,是从热能构件11的实质平坦的壁15上的一入口孔16通入和一出口孔17通出。当然,可以这样设置:对于整个或部分热能构件11,入口孔16和出口孔17的两个壁15上,甚至分布在一大量的壁15上,这些壁15可以是完全平整的,也可以是不平整的。
热能构件11通过支撑在其具有入口孔16和出口孔17的壁15上而被固定在一由机械刚性高的材料制成的底板18上。在与底板18相对的表面上,热能构件11配设有凸肩11’,以增加截面的面积,从而将热能构件11安装于底板18上,并可改善与载热流体的热交换底板18和热能构件11以绝热垫19隔离。这个绝热垫19和底板18具有通连孔100,从而允许载热流体通过。通连孔100配设有接头(未图示),以连接各热能构件11的传输区14的入口孔16和出口孔17至一个或多个配设有热交换器的外部回路(未图示)。这些外部回路,例如,由硬管或软管构成,每个管都装满相同或不同的载热流体,外部回路和传输区14形成载热流体回路。
每个载热流体回路具有载热流体的强制或自由循环装置(未图示),例如一个泵,或其他等效装置。载热流体的化学成分适应于预期的温度范围,以便获得一最大限度的热交换。比如,对于正温度使用纯净水,对于负温度使用掺有防冻剂的水,如甘醇酸产品。因此,装置1可避免使用各种腐蚀性的、或对人体和/或环境有害的液体。每个载热流体回路另外配有排放装置(未图示),如交换器或其他等效装置,以便分散热量或冷却量。
装置1的磁性装置102具有多个磁性元件103,每个磁性元件103配设有一块或多块实心的、烧结的或层叠的永磁体,其与一种或多种可磁化材料相关,集中或控制永磁体的磁场磁力线。可磁化材料包括铁、钴、钒、软铁、及其组合或等效材料。此外,也可使用其他等效磁体,如,电磁体、超导体。但,永磁体在尺寸使用简单性、电能低耗和低成本方面有显著优点。
磁性元件103由一活动支架104支撑。在此实施例中,装置1具有六个磁性元件103,基本上呈圆形、连续的、两两分开一间距I的布置。这些磁性元件103为U形或C形,其间隔使热能构件11可自由通过。磁性元件103 沿一基本环形的支架的径向上固定,该支架形成环体104。该环体104在两个位置间绕其轴枢转的安装,且连接至交替驱动装置(未显示),从而使环体104从一个位置至另一位置交替的通过。交替驱动装置例如是电机、作动器、弹力机构、空气发动机、电磁体、液压发动机或其他等效装备。相较连续运动或步进运动。另外,这种交替运动只需要两个位置,因此,运行简单、行程短、易控制。
磁性元件103接合在部分热能构件11之上,从而热能构件11跨坐并镶接在磁性元件103的分支两侧。热能构件11的数目等于磁性元件103的数目的两倍,当磁性元件103相对于热能构件11交替运转时,热能构件11相继地正对或不正对着一磁性元件103。
在本实施例中,热能构件11以几乎平行(essentially parallel)的方式朝向环体104的枢转轴,而磁性元件103的缺口以几乎平行的方式朝该相同的枢转轴。
在一实施例中,装置1具有通断装置和同步装置。因此,在第一步,由处于磁场下的热能构件11加热载热流体,载热流体在一“热回路”中朝向一热交换器流动。在第二步,由在无磁场下或在不同磁场下的热能构件11冷却载热流体,载热流体在一“冷回路”中朝向一冷交换器流动。
此热发生流动单元10可与其他类似或不类似的单元连接,该热发生流动单元10可与其他单元是串联的和/或并联的连接。
虽然本发明已以具体的较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,仍可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。

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资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 103423913 A(43)申请公布日 2013.12.04CN103423913A*CN103423913A*(21)申请号 201310102654.0(22)申请日 2013.03.2713/472,079 2012.05.15 USF25B 21/00(2006.01)(71)申请人台达电子工业股份有限公司地址中国台湾桃园县(72)发明人入野保己 谢昇汎 王敏嘉吴调原 张婕诗(74)专利代理机构隆天国际知识产权代理有限公司 72003代理人刘春生 于宝庆(54) 发明名称建筑物及其热交换系统(57) 摘要本发明提供建筑物及其热交换系统。该热交换系统,用于调控。

2、一建筑物的室内温度,包括一磁冷装置、一室内热交换器以及一室外热交换器。室内热交换器热连接该磁冷装置。室外热交换器热连接该磁冷装置,室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物的地下。该建筑物,设于一地上,包括一建筑物本体和一热交换系统。该热交换系统包括:一磁冷装置;一室内热交换器,设于该建筑物本体之内,并热连接该磁冷装置;以及一室外热交换器,设于该建筑物本体之外,并热连接该磁冷装置,室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物地下。(30)优先权数据(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图8页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)。

3、发明专利申请权利要求书2页 说明书4页 附图8页(10)申请公布号 CN 103423913 ACN 103423913 A1/2页21.一种热交换系统,用于调控一建筑物的室内温度,其特征在于,包括:一磁冷装置;一室内热交换器,热连接该磁冷装置;以及一室外热交换器,热连接该磁冷装置,该室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物的地下。2.如权利要求1所述的热交换系统,其特征在于,在一冷却状态时,该建筑物内的热量通过该磁冷装置,从该室内热交换器传递至该室外热交换器,并被传递至地下;在一加热状态时,来自于地下的热量通过该磁冷装置,从该室外热交换器传递至该室内热交换器,以加热。

4、该建筑物。3.如权利要求1所述的热交换系统,其特征在于,该室外热交换器还包括一空气热交换单元,该空气热交换单元以及该地热交换单元热连接该磁冷装置。4.如权利要求3所述的热交换系统,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该空气热交换单元以及该地热交换单元,再流回该磁冷装置。5.如权利要求1所述的热交换系统,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该地热交换单元,再流回该磁冷装置。6.如权利要求5所述的热交换系统,其特征在于,该地热交换单元包括一曲折结构。7.如权利要求5所述的热交换系统,其特征在于,该地热交换单。

5、元包括一外流道、一内流道以及一绝缘层,其中,该绝缘层分隔该内流道以及该外流道,该室外载热流体从该磁冷装置,沿该内流道移动,并经过该外流道回到该磁冷装置,以使室外载热流体与地进行热交换。8.一种建筑物,设于一地上,其特征在于,包括:一建筑物本体;一热交换系统,包括:一磁冷装置;一室内热交换器,设于该建筑物本体之内,并热连接该磁冷装置;以及一室外热交换器,设于该建筑物本体之外,并热连接该磁冷装置,室外热交换器包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物地下。9.如权利要求8所述的建筑物,其特征在于,在一冷却状态时,该建筑物内的热量通过该磁冷装置,从该室内热交换器传递至该室外热交换器,并被。

6、传递至地下;在一加热状态时,来自于地下的热量通过该磁冷装置,从该室外热交换器传递至该室内热交换器,以加热该建筑物。10.如权利要求8所述的建筑物,其特征在于,该室外热交换器还包括一空气热交换单元,其中,该空气热交换单元以及该地热交换单元热连接该磁冷装置。11.如权利要求10所述的建筑物,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该空气热交换单元以及该地热交换单元,再流回该磁冷装置。12.如权利要求8所述的建筑物,其特征在于,一室外载热流体被填充于该室外热交换器,该室外载热流体从该磁冷装置,经过该地热交换单元,再流回该磁冷装置。权 利 要 求 书CN 10。

7、3423913 A2/2页313.如权利要求12所述的建筑物,其特征在于,该地热交换单元包括一曲折结构。14.如权利要求12所述的建筑物,其特征在于,该地热交换单元包括一外流道、一内流道以及一绝缘层,其中,该绝缘层分隔该内流道以及该外流道,该室外载热流体从该磁冷装置,沿该内流道移动,并经过该外流道回到该磁冷装置,以使室外载热流体与地进行热交换。权 利 要 求 书CN 103423913 A1/4页4建筑物及其热交换系统技术领域0001 本发明有关于一种建筑物及热交换系统,特别有关于一种具有磁冷装置的建筑物及热交换系统。背景技术0002 现有的空调装置一般包括一压缩机用以将冷却流体压缩,以提高其。

8、温度,并包括膨胀装置,用以对该冷却流体解压缩而使其冷却。这些传统的装置具有许多缺点。如,作为冷却流体的气体如氟氯碳化物会产生严重的污染,并危急大气层中的臭氧层。因此,这些气体并不符合现今的需求,也不符合许多国家的环保标准。此外,这些传统的装置,在压力下运作,需要由受训良好的人员进行安装以及维护,其必须遵守繁琐的步骤以及许多高度伤害的要求。最后,这些装置噪音大,制造震动,笨重且复杂,并耗费大量的电力,因此无法满足现代需求。发明内容0003 本发明即为了解决现有技术的问题而提供一种建筑物及热交换系统。0004 本发明热交换系统,用于调控一建筑物的室内温度,包括一磁冷装置、一室内热交换器以及一室外热。

9、交换器。室内热交换器热连接该磁冷装置。室外热交换器热连接该磁冷装置,包括一地热交换单元,其中,该地热交换单元埋设于该建筑物的地下。0005 应用本发明实施例的热交换系统,在夏天,建筑物的温度高于地的温度,因此磁冷装置将热量从建筑物传递至地,以冷却建筑物;在冬天,建筑物的温度低于地的温度,因此磁冷装置将热量从地传递至建筑物,以加热建筑物。本发明通过与地进行热交换的方式提高热交换效率。此外,本发明应用磁冷装置以取代传统的压缩机,其具有安静、震动少、耗电量少等优点。附图说明0006 图1A显示本发明第一实施例的热交换系统,其中,该热交换系统处于一冷却状态;0007 图1B显示本发明第一实施例的热交换。

10、系统,其中,该热交换系统处于一加热状态;0008 图2显示本发明第一实施例的一变形例的热交换系统;0009 图3A显示本发明第二实施例的热交换系统;0010 图3B显示图3A中的3B-3B方向截面图;0011 图4显示本发明实施例的磁冷装置的分解图;0012 图5显示图1的装置的载热流体的热能构件侧视剖面图;以及0013 图6A以及图6B显示图1的装置的仰视图以及俯视图。0014 其中,附图标记说明如下:说 明 书CN 103423913 A2/4页50015 B建筑物0016 S、S、S热交换统0017 M磁冷装置0018 IE室内热交换器0019 OE、OE、OE室外热交换器0020 GE。

11、、GE地热交换单元0021 GE1外流道0022 GE2内流道0023 GE3绝缘层0024 AE空气热交换单元0025 1装置0026 10热流发生单元0027 11热能构件0028 12磁热元件0029 13导热元件0030 14传输区0031 15壁0032 16入口孔0033 17出口孔0034 18底板0035 19绝热垫0036 100连通孔0037 102磁性装置0038 103磁性元件0039 104活动支架(环体)具体实施方式0040 图1A显示本发明第一实施例的热交换系统S,用于调控一建筑物B(建筑物本体)的室内温度。该热交换系统S包括一磁冷装置M、一室内热交换器IE以及一。

12、室外热交换器OE。该室内热交换器IE,设于该建筑物B(建筑物本体)之内,并热连接该磁冷装置M。该室外热交换器OE设于该建筑物B(建筑物本体)之外,并热连接该磁冷装置M。该室外热交换器OE包括一地热交换单元GE,其中,该地热交换单元GE埋设于该建筑物B下的地G之中。0041 如图1A所示,在一冷却状态时,该建筑物B内的热量通过该磁冷装置M,从该室内热交换器IE传递至该室外热交换器OE,并被传递至地下。参照图1B,在一加热状态时,来自于地G下的热量通过该磁冷装置M,从该室外热交换器OE传递至该室内热交换器IE,以加热该建筑物B。0042 参照图1A,在第一实施例中,该室外热交换器OE还包括一空气热。

13、交换单元AE,其中,该空气热交换单元AE以及该地热交换单元GE热连接该磁冷装置M。0043 在第一实施例中,一室外载热流体(未图示)被填充于该室外热交换器OE。该室说 明 书CN 103423913 A3/4页6外载热流体从该磁冷装置M,经过该空气热交换单元AE以及该地热交换单元GE,再流回该磁冷装置M,以传递热量。该空气热交换单元AE以及该地热交换单元GE可包括曲折结构以改善热交换效率。图2显示本发明第一实施例的一变形例的热交换系统S,其中,室外热交换器OE的空气热交换单元AE以及地热交换单元GE具有螺旋结构以改善热交换效率。0044 图3A显示本发明第二实施例的一热交换系统S,其中,室外热。

14、交换器OE的地热交换单元GE包括一外流道GE1、一内流道GE2以及一绝缘层GE3,其中,该绝缘层GE3分隔该内流道GE2以及该外流道GE1。该室外载热流体从该磁冷装置M,沿该内流道GE2移动,并经过该外流道GE1回到该磁冷装置M,以与地G进行热交换。参照图3B,其显示图3A中的3B-3B方向截面图。0045 应用本发明实施例的热交换系统,在夏天,建筑物的温度高于地的温度,因此磁冷装置将热量从建筑物传递至地,以冷却建筑物;在冬天,建筑物的温度低于地的温度,因此磁冷装置将热量从地传递至建筑物,以加热建筑物。本发明通过与地进行热交换的方式提高热交换效率。此外,本发明应用磁冷装置以取代传统的压缩机,其。

15、具有安静、震动少、耗电量少等优点。0046 图4、5和6A-6B显示本发明实施例的磁冷装置M的细部结构。该磁冷装置M包括一装置1用以通过磁热材料发生热流。该装置1包括一热流发生单元10,设有12个热能构件11,每一热能构件11形成一圆扇形体。每一热能构件11构成可按需要调节的独立机械元件。这些热能构件11连续布置,以基本形成一圆,并且由一个或多个隔热元件如一间隙J、一绝热材料或各种其他等同的方法两两分开。0047 热能构件11包括一磁热元件12,该磁热元件12由磁热材料制成,例如钆(Gd)与硅(Si)、锗(Ge)、铁(Fe)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)或其他等效的可磁化合金或材料。磁热材。

16、料是根据要达到的致热功率以及致冷功率、及所需温度范围进行选择的。同样,在热能构件11中使用的磁热材料的数量取决于装机的致热功率以及致冷功率、运行的温度范围,装机的磁场强度及磁热材料的特性。例如,用一克的钆、1.5特斯拉(Telsla)的磁场、33摄氏度的温度范围,以及4秒的周期,此周期包括相继的暴露于磁场的阶段或没有暴露于磁场的阶段,可得到160W的致冷效果。0048 在此例中,磁热元件12为一圆扇形体,且每个热能构件11具有一个导热元件13,该导热元件13使磁热材料侧向延展。导热元件13由一热传导特性良好的传导材料制成,例如铜、铜合金、铝、铝合金、铁、铁合金、不锈钢、不锈钢合金、或其他等效材。

17、料。所以,当磁热元件12在一变化磁场作用下加热或冷却时,它便将部分的热量(calories)或冷却量(frigories)传递给快速加热或冷却的导热元件13,增加热能构件11的热吸收能力。因此热能构件11的几何形状需有利于与磁性元件103大面积接触。一般来说,磁热材料可以是块状、片状、粉状或团聚块或其他各种适当形状。磁热元件12可有若干磁热材料,例如并列布置的若干片材等。0049 每个热能构件11包括一传输区14,其供要加热或冷却的载热流体通过,图5所示的传输区14,由同一侧通出的一贯穿管道构成,在本实施例中,是从热能构件11的实质平坦的壁15上的一入口孔16通入和一出口孔17通出。当然,可以。

18、这样设置:对于整个或部分热能构件11,入口孔16和出口孔17的两个壁15上,甚至分布在一大量的壁15上,这些壁15可以是完全平整的,也可以是不平整的。说 明 书CN 103423913 A4/4页70050 热能构件11通过支撑在其具有入口孔16和出口孔17的壁15上而被固定在一由机械刚性高的材料制成的底板18上。在与底板18相对的表面上,热能构件11配设有凸肩11,以增加截面的面积,从而将热能构件11安装于底板18上,并可改善与载热流体的热交换底板18和热能构件11以绝热垫19隔离。这个绝热垫19和底板18具有通连孔100,从而允许载热流体通过。通连孔100配设有接头(未图示),以连接各热能。

19、构件11的传输区14的入口孔16和出口孔17至一个或多个配设有热交换器的外部回路(未图示)。这些外部回路,例如,由硬管或软管构成,每个管都装满相同或不同的载热流体,外部回路和传输区14形成载热流体回路。0051 每个载热流体回路具有载热流体的强制或自由循环装置(未图示),例如一个泵,或其他等效装置。载热流体的化学成分适应于预期的温度范围,以便获得一最大限度的热交换。比如,对于正温度使用纯净水,对于负温度使用掺有防冻剂的水,如甘醇酸产品。因此,装置1可避免使用各种腐蚀性的、或对人体和/或环境有害的液体。每个载热流体回路另外配有排放装置(未图示),如交换器或其他等效装置,以便分散热量或冷却量。00。

20、52 装置1的磁性装置102具有多个磁性元件103,每个磁性元件103配设有一块或多块实心的、烧结的或层叠的永磁体,其与一种或多种可磁化材料相关,集中或控制永磁体的磁场磁力线。可磁化材料包括铁、钴、钒、软铁、及其组合或等效材料。此外,也可使用其他等效磁体,如,电磁体、超导体。但,永磁体在尺寸使用简单性、电能低耗和低成本方面有显著优点。0053 磁性元件103由一活动支架104支撑。在此实施例中,装置1具有六个磁性元件103,基本上呈圆形、连续的、两两分开一间距I的布置。这些磁性元件103为U形或C形,其间隔使热能构件11可自由通过。磁性元件103沿一基本环形的支架的径向上固定,该支架形成环体1。

21、04。该环体104在两个位置间绕其轴枢转的安装,且连接至交替驱动装置(未显示),从而使环体104从一个位置至另一位置交替的通过。交替驱动装置例如是电机、作动器、弹力机构、空气发动机、电磁体、液压发动机或其他等效装备。相较连续运动或步进运动。另外,这种交替运动只需要两个位置,因此,运行简单、行程短、易控制。0054 磁性元件103接合在部分热能构件11之上,从而热能构件11跨坐并镶接在磁性元件103的分支两侧。热能构件11的数目等于磁性元件103的数目的两倍,当磁性元件103相对于热能构件11交替运转时,热能构件11相继地正对或不正对着一磁性元件103。0055 在本实施例中,热能构件11以几乎。

22、平行(essentially parallel)的方式朝向环体104的枢转轴,而磁性元件103的缺口以几乎平行的方式朝该相同的枢转轴。0056 在一实施例中,装置1具有通断装置和同步装置。因此,在第一步,由处于磁场下的热能构件11加热载热流体,载热流体在一“热回路”中朝向一热交换器流动。在第二步,由在无磁场下或在不同磁场下的热能构件11冷却载热流体,载热流体在一“冷回路”中朝向一冷交换器流动。0057 此热发生流动单元10可与其他类似或不类似的单元连接,该热发生流动单元10可与其他单元是串联的和/或并联的连接。0058 虽然本发明已以具体的较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,仍可作些许的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。说 明 书CN 103423913 A1/8页8图1A说 明 书 附 图CN 103423913 A2/8页9图1B说 明 书 附 图CN 103423913 A3/8页10图2说 明 书 附 图CN 103423913 A10。

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