大空调系统的概念设计.pdf

大空调系统是消减空气污染和建立室内优质空气小环境的智能化系统。它主要由向阳热风管1、空气处理器2、背阳冷风管8、风机箱15、加热器13和冷凝器17组成。阳光辐照下热风管1内热气流进入空气处理器2，在其内进行水淋清洗降温去湿后进入冷风管8，经室内空调风管排出。当空气污染严重时投用风机7或15并加大喷淋力度以利除霾，部分多余风量从电动风阀10或16排出。无光照时，主要启用风机7或15驱动气流循环。为节能节水，系统大部分热媒水和冷媒水靠用低谷电能的蓄能系统供应，因而以本系统取代用电高峰“抡电”的常规空调极具节能优势。本系统应用雨水代替大量喷水消耗。本系统便于实现智能化运行，以取得更佳的除霾节电效果。

1.  大空调系统的概念设计，其特征在于：热天主要利用太阳幅射热加热贴合在楼宇向阳外墙上的热风管1内空气，形成上升气流而进入楼顶的空气处理器2，在其内受到水喷淋段4清洗、气水分离器5气水分离、冷凝器6除湿等处理，成为净化的低温气流从背阳外墙上的冷风管8流下，排入室内空调系统供室内空调之用。当空气污染严重时，自动投用变风量风机7和加大水喷淋段4喷淋力度，在保证室内一定新风量后，多余新风量从电动风阀9或10自动排向室外。此时室外污浊空气从热风管下部的单向风阀11吸入。当无光照时段，自动投用变风量风机7来驱动气流循环，完成对污染空气的净化降温去湿过程，供应室内优质的新风。
寒冷季节主要投用变风量风机箱15，气流从冷风管下部的单向风阀11吸入，进入楼顶空气处理器2，在其内受到水喷淋段4清洗，气水分离器3除去大部分携带的污水珠而从热风管1进入室内空调系统，在其内受到冷凝器17和加热器13对气流参数的自动调节后进入室内。当空气污染严重时将自动加大变风量风机箱15和水喷淋段4的喷淋力度。在保证室内一定新风量后，多余风量在进入室内空调系统前，由电动风阀16自动外排。电动风阀12与变风量风机7联通；电动风阀14与变风量风机箱15联通；变风量风机7与变风量风机箱15联锁。

2.  根据权利要求1，由室内空调风管18和其下部的冷凝器17、加热器13、其末端的电动风伐9组成了室内智能全新风空调系统。该系统所消耗的能源主要是电网低谷电能，以其取代在电网高峯与工矿企业“抡电”的常规空调系统，将取得不容小觑的节能效果。是节能新模式。

3.  根据权利要求1，附贴在楼宇外墙的热风管1和冷风管8，是一层除门窗面积外几乎布满外墙的薄型风管，不仅可美化建筑外观，更是楼宇良好保温 层。当建筑已经装有玻璃幕墙时，只要稍作改造，向阳的玻璃幕墙即可成为热风管，背阳的玻璃幕墙成为冷风管。

4.  根据权利要求1，由热风管1、空气处理器2、冷风管8组成的通道，在阳光幅照下形成“烟囱效应”驱动管内空气流动，在空气质量较好和有光照时间内，取代风机7或15完成向室内空调系统节能供风。

大空调系统的概念设计
技术领域
本发明涉及建立智能化大空调系统，旨在利用空调技术、节能技术建立消减各种原因引起的室内外空气环境污染，特别是保障室内空气环境净化。具体是利用楼宇作为依托建立智能化全新风空调系统，主要由向阳外墙覆盖一层薄型热风管，在背阳外墙覆盖一层带保温层的薄型冷风管；在楼顶设置一空气处理器，在太阳能或变风量风机驱动下，吸入室外污染空气经空气处理器除霾降温去湿处理后成为优质新风，输入室内空调系统。在空气污染严重时，须加大处理力度，在保证室内空调系统额定的新风外，一部分新风直接排出室外。
为使系统运行实现大幅度节能节水，除尽可能利用太阳能外，还设置了蓄能系统。利用电网低谷电能生产的热媒水和冷媒水供空气处理之用。系统所需的大量用水主要靠收储的大量雨水。
技术背景
我国经济快速发展，使我国成为世界上第二大经济体，也使我国成为大气污染、水体污染十分严重的国家。近年来，我国雾霾发生地区几乎覆盖了半个中国，时间累计往往长达半年。给我国生态环境和经济稳定发展造成严重危害。我国将投入巨资对大气生态环境的保护和治理。但目前仅限于被动监测、予报、加强对机动车限行管理以及污染源拆迁关闭等措施予以应对。为尽快改变我国大气污染的状况，拟从治理空气污染角度提出本发明。
发明内容
本发明拟采用智能化全新风空调系统和水喷淋清洗技术，对室外环境污染空气进行治理，并建立室内优质空气小环境。它主要由依托搂宇贴墙安装的向阳热风管、背阳保温冷风管、安装在楼顶的空气处理器、设在热风管下部的变风量风机箱、设在室内空调风管的加热器、冷凝器、设在冷风管上的加热器和控制系统等组成了智能化全新风空调系统。
智能化全新风空调系统工作过程如下：
炎热季节雾霾严重时段主要靠空气处理器内变风量风机驱动管内气流，在向阳风管下部的单向风阀吸进室外环境的空气，经冷水喷淋、气水分离和降湿后，向室内空调系统输送温湿度适合并除去绝大部分有害尘埃和雾霾的优质空气。空气质量一般时段主要利用太阳能加热了热风管内的空气形成上升的热气流，进入空气处理器经冷水喷淋、气水分离和冷凝后形成的冷气流进入冷风管，这二股密度差较大的气流形成的“烟囱效应”驱动系统运行。当楼宇较高时，风机基本可以仃用。
寒冷季节由设在室内空调风管进口处的风机箱反向驱动管内气流，在冷风管下部的单向风阀吸入外界空气，流入空气处理器内进行水喷淋和气水分离，在室内空调风管上的加热器加热至设定参数后输入室内。冷、热季节管内气流方向是相反的，除启用不同流向的风机外，还在二条风管进入室内空调风管之前各设置了一只单向风伐，使气流按设定方向流动。
在过渡季节，有太阳的时段主要靠太阳能驱动，在无光照或光照偏弱时段启动变风量风机驱动，外界空气从热风管的单向风口吸入流向冷风管，空气处理器对空气进行喷水清洗、气水分离和冷凝除湿后输入室内空调系统。
在空气污染严重时，无论有否阳光幅照均应启用风机大风量供风，加大处理空气力度。
本系统对空气进行加热、冷却、冷凝除湿过程中需消耗大量能源。为节省能源、降低运行成本，本系统建立蓄能系统，利用电网谷电储备冷源或热源，在电网高峯时段驱动本系动运行。
本系统水喷淋处理时会消耗大量水资源，引用专利《城市雨水大规模采集和利用系统》(专利号：201210259774.7)可解决节水问题。
对于办公楼宇的室内空调系统，引用专利《一种新型节能空调末端系统》(专利号：201210120176.1)建立更为节能的智能化空调系统。
本发明具有以下特点：
1、建立了智能化大空调体系。不仅能改善室外空气质量，而且能建立节能型全新风室内空调系统。
2、是高节能空气处理系统。采用了如下措施：
●采用智能化系统。使空气处理力度、蓄能系统运行、室内新风供应量和参数趋于最佳状态。使系统始终处在合理的节能运行状态。
●利用太阳能形成的“烟囱效应”，在系统低水平运行时基本独立驱动对气流的处理运行。
●建立利用夜间低谷电蓄能系统，使系统中的热水、冷媒水、冷却水大多由蓄能系统供应。夜间低谷电能的利用，不仅节省了本系统的运行成本，也提高了电网的负荷率和安全性。
●以新型全新风空调系统取代常规空调器或空调系统。目前广为使用的空调设施，基本上在电网用电高峯投用，与工矿企业“抡电”。采用本系统后，主要用电量转移到电网低谷时段，这不仅降低系统运行成本，更重要的是增强了电网调荷能力。这对于大力发展利用水力、风能、太阳能发电的电网优为重要。
●采用节能设备。如变流量风机和分组水泵喷淋系统。
●本系统的热风管和冷风管均贴在外墙上构建，完全替代了昂贵的墙体保温工程。
附图说明
1、大空调系统原理图。
具体实施方案
结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参照图1。本发明设计的智能大空调系统主要由设在向阳外墙上的热风管1、背阳外墙上的保温冷风管8、楼顶上的空气处理器2、设在热风管下部的变风量风机箱15、设在室内空调风管18下部的冷凝器17和加热器13以及控制系统组成。
炎热季节，在空气质量较好时段主要利用太阳能加热有吸热材料组成的热风管1内的空气，成为上升的热气流进入其顶部的空气处理器2，在其内气流处理流程为：气流在水喷淋段4进行清洗和降温→气水分离器5进一步除尘降除霾并将携带的污浊水珠分离流入水箱→冷凝器6调节气流相对湿度，成为高品质气流进入冷风管，最后排入室内空调系统。此时，室外污浊空气从热风管1下部单向风阀11吸入。当空气受到严重污染时，应加大对吸入气流的处理力度，即投用变风量风机7并加大水喷淋段4喷淋力度。
寒冷季节，在空气质量较好时段主要投用室内空调管18下部的加热器13加热该管内的空气，形成上升气流驱动气流循环，当建筑高度不足时可启用变风量风机7低负荷运行。当空气污染严重并无光照时段投用变风量风机箱15和加大水喷淋段4喷淋力度，此时污浊 空气从冷风管8下部的单向风阀11吸入。
过渡季节，在睛好天气主要靠太阳能驱动气流循环，空气处理器2或室内空调风管18上的冷凝器17和加热器13保证室内空调系统必须的新风量和新风参数。在雾霾严重时段应加大空气处理力度，变风量风机7或15和水喷淋段4应满负荷运行。
在无光照时间由变风量风机7或15驱动运行。
为节能节水，水喷淋段4由多组喷淋管系和水泵组成，根据空气污染指数设定投用水泵的数量，并与气流方向同向喷淋。不推荐变频单水泵供水，因为小流量时，水泵效率下降，喷水效果也不好。
为保证系统内气流按设定的程序流动，变风量风机7与电动风阀12联通；变风量风机箱15与电动风阀14联通；变风量风机7与变风量风机箱15联锁。