一種利用採暖設備和地下水循環致冷的空調系統的製作方法
2023-07-11 15:17:56
專利名稱：一種利用採暖設備和地下水循環致冷的空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用現有採暖設備和地下水循環致冷的空調系統。
在CN89108110中公開了一種「利用地下水作致冷劑的空調系統」，該發明利用地下水作致冷劑，由水井1、抽水管2、抽水泵3、出水管4、空調風扇5、回水管6組成閉路循環的空調系統，且地下水井為母子式，包括一個抽水井7和若干個回水井8，它們之間由若干根致冷管9連通，該空調系統雖能達到致冷目的，但致冷效果不明顯，還需安裝盤管風機等空調器，投資大；埋設致冷管9的施工難度大，甚至在有些場地為不可能；不易推廣。
本發明針對現有技術不足，而提出的一種利用地下水由吸水泵1作用供入採暖管道2，進入室內散熱器3進行吸熱過程，室內空氣在電扇4的低速運轉下加強室內空氣與冷水之間的冷熱交換，冷水吸熱升溫後流出室外，從而使室內的溫度達相對空調狀態。
本發明是這樣實現的利用地下水由吸水泵1作用供入採暖管道2，進入室內為散熱器3進行吸熱，室內空氣在電扇4的低速運轉下加強室內空氣與冷水之間的冷熱交換，冷水吸熱升溫後流出室外，回灌入地下，從而使室內的溫度達到相對空調狀態。
A、空調系統的基礎形式基礎形式有一個附加適用條件當地允許開採地下水作供水水源。
系統運行過程如下夏季，18℃以下的地下水由吸水泵1作用供入採暖管道，進入室內散熱器進行吸熱過程。室內空氣在電扇低速運轉下向散熱器作受迫流動。由於受迫流速遠遠高於冬季採暖時的自然對流，因而加大了吸熱過程的外表面放熱係數。又由於夏季系統內的水流量多於冬季(詳見後述)，因而也加大了吸熱時的內表面放熱係數。放熱係數的加大，有效地加強了室內空氣與冷水之間的冷熱交換(見摸擬實驗簡介)，使外界傳入室內的熱量QR通過暖氣片傳入冷水。冷水吸熱升溫後流出室外，以達到維持室內的相對空調狀態。
流出室外的水攜帶熱量QR流入儲水構築物5，又從儲水構築物流出。一部分流到自來水用戶，使用戶正常使用；另一部分通過回灌泵6回灌入地下潛水層。因為自來水用戶用水量是隨時間變化的，所以應在儲水構築物中設回灌啟動水位，當水面達到這一水位，回灌泵自動啟動，開始人工回灌水。當水位降到儲水位下限時，回灌自動停止。假定，隨給水而走的熱量為QR1，回灌入地下的熱量為QR2。
隨回灌水打入地下含水層的熱QR，在距抽水井影響半徑以外的上遊回灌並處，與巨大的地下水體混合。並在地下水潛流過程中與多的無以勝計的地下固態物質進行熱交換。以使在吸水泵處的出水水溫恆定在18℃以下。這樣，系統就得以繼續運轉下去。
B、空調系統的上遊全回灌形式基礎形式僅適用於當地允許開採地下水作供水水源的情況。如果當地不允許開採地下水作供水水源，採用全回灌形式將是行之有效的。
上遊全回灌形式就是將基礎形式中的自來水供給部分取消。使吸上來的冷水在室內吸熱後，在地下水力坡向上遊，影響半徑之外，全部回灌地下。
這種形式的最大特點是取地下多少水，同時也還地下多少水。使地下含水層總水量不變，只是讓地下一小部分水於夏季空調時段內在採暖管道中經過一下，帶走室內熱量(冷負荷)QR。
C、空調系統的下遊(或平行)全回灌形式前述空調系統形式是對地下含水層構造有一定要求的即含水層為潛水含水層，並且有保持相對恆溫水的熱量散發途徑。既便熱量散發途徑不太理想，但也能保證在幾十天的空調時段內，帶入地下的熱量QR這不能影響出水溫高於18℃。
不符合這一要求有兩種情況第一種情況含水層設有較好的熱量散發途徑，已構成地下水儲熱構造。這種構造實際是更為理想的空調冷源。可以冬季回灌冷水，夏季開採用於空調、這裡不再詳述。
第二種情況地下含水層的熱量散發途徑不太理想，採用上遊回灌時，至使在幾十天的空調時段內，帶入地下的熱量能引起出水水溫的明顯上升，並高於18℃。造成這種情況的主要原因是上遊回灌與距下遊抽水點的距離不夠遠，使地下水潛流時間過短，當流過抽水點處還沒能充分散熱。
解決第二種情況的辦法，可以採用加大上遊回灌點與下遊抽水點的距離。如果場地條件限制，行不通時，可採用下遊(或平行)全回灌形式。
下遊加灌形式就是將上遊回灌形式的取水點與回灌點調換。這樣，回灌入地下的水就不再被其水力坡向上遊的抽水點抽回。保證了抽水點水溫恆定在18℃以下。而對於地下總含水量來講，並沒有因此而受影響。只是為帶熱量QR的回灌水以更長的散熱時間，更大的放熱空間。
下遊回灌(或平行回灌)形式可以有效地縮小抽水點與回灌點之間的距離，以適應更多的小型企事業單位使用。
圖1為本發明結構示意圖。
根據我們所做的模擬實驗(下面專門簡要介紹)的情況和有關專業計算分析，本發明具有以下優點第一、經濟指標與一般空調比，投資僅為其9％左右；運行費用僅是其8.5％左右。非常節約。
第二、按空調規範，對於一般的樓房來說，達到28℃的房間能佔83％，29℃左右的房間能佔15.5％，30℃左右的房間佔1.5％。
第三、出水溫度的17.5℃，回灌水溫不為22.5℃時，每一萬平方米建築面積的多層建築，每小時需用循環水量為50噸左右。
第四、由於平均比摩阻的限制，採暖管內流速平均約0.4m/S。與規範規定要求室內安靜的上限值2.0m/S相差為5倍。而本系統內水流速度最大僅是採暖時的2.5倍左右。符合規範要求。
第五、在人體與周圍存在溫差的情況下，一個溫度較高、風速較大的環境，可與某一個溫度較低，風速較小的環境給人以同樣的冷感。這裡引入一個當量溫度的概念。即認為前者的當量溫度不是其實際溫度值，而是後者的實際溫度值；前者與後者的實際溫度差為當量溫值。標準空調風速僅有0.3m/s左右。而本系統風速是電扇產生的，高於0.3m/s許多，並且可根據個人的喜好隨意調節。從而產生適當的相當於標準空調要求的當量溫度環境。在適當的風速條件下，當量溫降約為1℃左右。
第六、冷水從大下抽出後進入有保溫措施的採暖管道。輸送過程中溫升很小，約為一公裡0.5℃以下。
六、本發明達到其主要空調功能外，還有如下附加效益。
首先，不使用有害製冷劑，對自然環境有保護效益。
其次，由於當量溫度效應，可以有效地防止空調病。
第三、使用了在夏季閒置的採暖系統，有效地防止了管道內壁的鏽蝕，延長了採暖系統的使用年限。
第四、基礎形式可以使用自來水用戶的給水溫度適當升高，使用戶感更舒適。
第五、比一般空調蓄冷能力強，不會因停機而使溫度陡升。
七、本發明應注意一是整個地上水流系統應密閉，定壓水箱應有防汙措施(有成功經驗，不贅述)。保證回灌水符合水質要求。
二是散熱器產生的凝結水的管段，要適當作防露處理。
八、適用範圍有地下潛水層，且出水水溫18℃以下的機關、企事業單位，以及城鎮。
九、模擬實驗簡介時間1994年8月2日至7日。
房間使用面積16平方米。位於頂層(六層)南向西端有4.32平方米南窗的房間。
冷負荷按室溫29.5℃計，並考慮外窗滲入熱空氣。最大冷負荷出現在1400於1500之間，數值為1068ca1/n。
設備一臺臺扇；一組四柱813暖器片。
水溫冷水溫度為19℃。這個溫度高於本空調系統提出溫度18℃以下的要求。而我單位一、二層配水點的水溫絕大部分為17℃，頂層水溫度高不過18℃。選19℃這一作法，僅僅是為了增大實驗的不利因素，提高實驗結果的可靠性。
連續實驗時間每次實驗的連續時間最多一個半小時，基本在1400—1500時段。連續實驗時間短，亦是為了增大實驗的難度，提高其可靠性。
從上述實驗條件看，條件的選取是苛該的。實驗結果是偏於保守的。真正大面積實用時，條件要有利的多。結果也會比實驗好的多。
模擬實驗結果室外陰涼處溫度 36℃34.5℃ 32℃以上連續運轉時間一小時 45分鐘 25分鐘室內達到溫度31℃30℃29℃開機前室內溫度 31℃30℃33.5℃實驗時人的感覺由走廊進入實驗房間，頓感有一股涼風襲來。到達室內電扇直接吹不到的區域，能明顯感到涼風微拂，舒適涼爽。人員實際感到的溫度比測試的溫度(實驗結果所列室溫)要低一些。效果明顯。
前面提到，室內保證29.5℃時，實驗房間的冷負荷為1068Kcal/n。如果整個樓採用本空調技術後，南向不同房間的冷負荷將是模擬實驗房間變為1026.2Kcal/n；頂層一般房間為915.6Kcal/n；頂層以下標準房間僅為613.9Kcal/n。這是相應房間冬季採暖熱負荷的一半多一點。這也就決定了水流增加至多也就是2.5倍。
實際可自然克服模擬實驗中的諸多不利因素首先，供水溫度至少可降低1.5℃以上；其次，系統可長時間連續運轉，降溫除溫效果會更好；第三、大部分房間冷負荷可大幅度減少450Kcal/n左右，北向房間冷負荷將更小。
所以，從整體上看，實用時絕大部分房間的室內所能達到的溫度，會比實驗低1℃到2℃。
權利要求
1.一種利用採暖設備和地下水循環致冷的空調系統，其特徵在於利用地下水由吸水泵1作用供入採暖管道2，進入室內為散熱器3進行吸熱，室內空氣在電扇4的低速運轉下加強室內空氣與冷水之間的冷熱交換，冷水吸熱升溫後流出室外，回灌入地下，從而使室內的溫度達到相對空調狀態。
全文摘要
本發明涉及一種利用地下水的循環致冷系統，它是利用地下水由吸水泵1作用供入採暖管道2，進入室內為散熱器3進行吸熱，室內空氣在電扇4的低速運轉下加強室內空氣與冷水之間的冷熱交換，冷水吸熱升溫後流出室外，回灌入地下，從而使室內的溫度達到相對空調狀態，此空調系統散熱性好，結構簡單，投資省，易推廣。
文檔編號F24F5/00GK1131262SQ95100660
公開日1996年9月18日 申請日期1995年3月11日 優先權日1995年3月11日
發明者劉東英, 張奇光, 劉東會 申請人:中國人民解放軍白求恩國際和平醫院