專利名稱：超節(jié)能舒適保健型區(qū)域空調(diào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明利用太陽能和地?zé)崮苷{(diào)節(jié)空氣的溫度與濕度，達(dá)到溫濕度舒適、空氣超常潔凈衛(wèi)生，屬于空調(diào)技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、城市基本設(shè)施和公共衛(wèi)生技術(shù)。
目前空調(diào)技術(shù)的缺點(diǎn)是能耗大；能調(diào)溫但多不能調(diào)濕，舒適度差；當(dāng)前環(huán)境空氣多污染，而空調(diào)房間內(nèi)的空氣污染更嚴(yán)重(兌換率低)，對(duì)健康不利，特別是對(duì)老弱病殘者非常不宜，不少人已得和怕得空調(diào)病；將熱量與污濁空氣排到室外，以鄰為壑；有噪聲；機(jī)身占室內(nèi)外空間，也有礙觀瞻；一次投入和常年使用費(fèi)太高。近年推廣的地?zé)峥照{(diào)，只節(jié)省了能源，避免了噪聲，其它缺點(diǎn)并未克服。
到2020年我國GDP總值達(dá)到4萬億美元，能源需求增加到25-30億t標(biāo)準(zhǔn)煤。我國能源使用仍處于粗放型、效率落后的狀態(tài)，能源綜合利用率只有32％，低于國際平均水平10％。我國目前建筑能耗占全社會(huì)總能耗的30％，其中采暖空調(diào)能耗占50-60％。北方采暖地區(qū)供熱采暖能耗占建筑總能耗的65％以上，有的地區(qū)占90％。2003年家用空調(diào)器產(chǎn)量達(dá)4800萬臺(tái)，產(chǎn)值近1000億元。這兩年又大幅度增加。
從上而的敘述可見，節(jié)約采暖能耗和空調(diào)電耗，是我國當(dāng)前能源供應(yīng)領(lǐng)域的嚴(yán)重問題。北京郭維圻提出“必須建成資源可持續(xù)利用的保障體系和能源戰(zhàn)略的儲(chǔ)備安全體系?！憋@然，郭維圻提出的問題對(duì)全國城鎮(zhèn)都有普遍意義。
本發(fā)明是本人申請的“節(jié)能舒適保健型中央空調(diào)”(申請?zhí)?3154124.0)的進(jìn)一步完善和拓展使用范圍，它全面、徹底地克服了目前各種采暖和空調(diào)技術(shù)的缺點(diǎn)；利用地下水貯存和調(diào)劑太陽能，實(shí)現(xiàn)夏能降溫、冬能取暖，而省電90％左右。它可以解決北京的乃至全國的能源供應(yīng)保障問題。不僅如此，它還實(shí)現(xiàn)經(jīng)空調(diào)輸出的空氣有統(tǒng)一質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)滿足當(dāng)?shù)鼐用窳?xí)慣的最佳溫、濕度，供給比當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣更潔凈的空氣，具有最佳的舒適度和保健性；不排任何熱量，不污染空氣，還起到清潔環(huán)境空氣的作用；室內(nèi)外無機(jī)箱、無噪聲；投入和使用費(fèi)很少。要特別指出的是這種區(qū)域空調(diào)使用壽命在20年以上，不易出現(xiàn)故障，且使用效果(降溫和供熱面積)隨使用年限的延長而越來越好。本發(fā)明是家電工業(yè)中最節(jié)能、最保健的產(chǎn)品，是空調(diào)的全面換代技術(shù)。近年我國出臺(tái)了節(jié)能法規(guī)，特別是“十一五”規(guī)劃要求每年節(jié)能4％，若建筑物普遍采用本項(xiàng)目的采暖空調(diào)方式，則城市節(jié)能就能達(dá)到此目標(biāo)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的(《說明書附圖》)原理淺層地下水的溫度為當(dāng)年平均氣溫，所以任何地區(qū)的地下水溫都低于夏季的氣溫，高于冬季的氣溫，這就是可利用地下水作空調(diào)熱量的原理。水的比熱為4.19J/g·k，空氣的比熱為0.023J/g·k，但同樣重量的空氣的體積比水要大得多。因此，海水熱容量為3996kJ/(m3·℃)而空氣只有1.28kJ/(m3·℃)，相差3121.9倍，故少量水可調(diào)控大量的空氣溫度；用水做載體，可貯存和輸送大量熱量。地下水的下部，受地?zé)崃鞯募訙?，所以它吸收地?zé)嵊帜鼙?。巖石特別是砂土是熱的不良導(dǎo)體，它覆蓋于含水層之上，能有效的保存其熱量。所以多數(shù)地下水體是一個(gè)天然的貯熱庫。太陽能和氣溫隨季節(jié)而變化，而室內(nèi)空調(diào)所需的溫度(熱量和冷量)與太陽能和氣候的溫度增減變化正相反，需要地下水來貯存和調(diào)節(jié)熱量和冷量。在以空調(diào)為目的的情況下，為夏季降溫和冬季供熱，供給的地下水應(yīng)是低溫和高溫，這在一般氣候地區(qū)是可以方便地做到的。但在有些氣候地區(qū)會(huì)出現(xiàn)當(dāng)年降溫所需的冷量(冷水量和降溫量)不夠(在熱帶)，或供熱溫度與水量不足(在溫寒帶)的情況，這就必需因地制宜，提高回灌水降溫或增溫的措施。為提高夏季降溫效果(水溫降低和擴(kuò)大降溫居室面積)，可將回水管在夏天隔熱(包絕緣材料)，和在冬天使回水管裸露和避免陽光直射；必要時(shí)分區(qū)貯水冷水區(qū)專供夏季降溫用，回灌降溫水；熱水區(qū)專供冬季取暖用，回灌增溫水。要千方百計(jì)增加(減少)回水管對(duì)太陽能和氣溫的利用。為此，要加長它的面積和長度，增加它的吸熱或隔熱的效果，必要時(shí)讓它流經(jīng)建筑物外墻特加的楔空玻璃墻面。這楔空玻璃墻面可以通過回流水，從而為回流水加熱(降溫)；還起到當(dāng)季建筑物的保溫隔熱作用。也可利用各種中空管狀公共設(shè)施，做為回水管的一部分。水由溫度較高到較低時(shí)，相對(duì)濕度增大，部分過飽和水分會(huì)凝結(jié)成水，這時(shí)水將空氣中的粉塵、有毒氣體和微生物清除，從而使空氣更潔凈衛(wèi)生。水由溫度較低到較高時(shí)，相對(duì)濕度降低，為使空氣保持較高相對(duì)濕度，要噴霧增濕(通過增濕器)，這過程也能使空氣脫除粉塵、有毒氣體和微生物。所有空調(diào)成品空氣都要經(jīng)過增濕器或降濕器。
實(shí)施方式(說明書


)說明書附圖中A為熱源井，其主要取水層位應(yīng)在地下恒溫層以下，越深越好，以保證有較低且穩(wěn)定的水溫(井中虛線和三角形示水位)，井水(原水)由水泵1通過總輸水管2送至折流柵換熱器下接頭(水)3。由折流柵換熱器下接頭(水)3將水分配至折流柵換熱器4(它有水平和垂直兩部分。近似水平、近風(fēng)機(jī)端略低)，將原水的熱量傳給傳熱管5，然后傳熱管5外的水經(jīng)折流柵換熱器上接頭6，將利用降溫(或增溫)后的回水(乏水)輸至回水管7。回水管7利用水位差將水送至回灌井B(或二次用戶，供居民熱水或農(nóng)業(yè)灌溉供熱用水)。上面說的是水的流程。
圖中8為環(huán)形過濾罩，它的作用是濾去空氣中的沙塵等粗細(xì)顆粒，阻擋動(dòng)物進(jìn)入。空氣經(jīng)過濾罩8過濾后在風(fēng)機(jī)9的負(fù)壓抽吸和空氣柱自重的作用下，經(jīng)過折流柵換熱器內(nèi)的傳熱管5由上至下地流動(dòng)(與地下水流向相反)，在夏天這過程為降溫過程，這降溫過程由空氣與相對(duì)低溫的地下水的熱交換來實(shí)現(xiàn)。10為折流柵換熱器傳熱管的空氣接頭。11為冷污水出口閥。12為總回氣管。13為增溫器，當(dāng)空氣溫度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可部分或全部開啟。14為增降濕變換閥。15為降濕器，它的作用是夏天經(jīng)降溫而使相對(duì)濕度達(dá)100％(過飽和的水汽已冷凝后在出口閥11排出)的空氣適度升溫，使相對(duì)濕度降到當(dāng)?shù)厝俗顫M意的程度(北方人習(xí)慣于較干燥，而南方人習(xí)慣于較潮濕)。升溫所需熱量利用太陽能。降濕器15為中空圓柱體，兩端有法蘭盤連接于總回氣管12和標(biāo)準(zhǔn)空氣管19。降濕器由兩個(gè)半圓形柱面組成，其內(nèi)外均有軸向的薄翼，由鑄鐵鑄成，兩者連接成圓柱體，表面涂苯胺黑涂黑(以最大限度地吸收太陽能)。當(dāng)吸收太陽能過多(增熱過高時(shí))，可加部分白色反光材料覆蓋。雨天或夜間無陽光，若升溫所需溫度不夠，可(部分)開啟增溫器13。16為增濕器。冬天原始冷空氣經(jīng)熱交換后升溫，其相對(duì)溫度降低，空氣顯得更加干燥，由增濕器16為其空氣增濕。增濕器內(nèi)設(shè)多個(gè)噴霧器(各連接水源管)，可適當(dāng)開啟幾個(gè)，使?jié)穸冗_(dá)到當(dāng)?shù)鼐用駶M意的程度。增濕器用良好的絕熱材料保溫。17和18為在線測定氣流溫度和濕度的儀器。它們也可與相關(guān)電源開關(guān)連結(jié)，實(shí)現(xiàn)溫度與濕度的自動(dòng)調(diào)整。19為達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)空氣的總供氣管，它向用戶供氣。
說明書附圖中，A為熱源井，RA為其最大降落漏斗半徑。B為回灌井，RB為回灌井的最大倒“降落”漏斗的影響半徑。熱源井、回灌井的選擇很重要，需由水文地質(zhì)工程師在占有當(dāng)?shù)叵喈?dāng)豐富的水文地質(zhì)資料的條件下選址和設(shè)計(jì)。對(duì)熱源井A的設(shè)計(jì)要求為井位的含水層要求滲透系數(shù)(K)要大些；井的半徑(r)足夠大，涌水量能滿足供降溫(夏季)和增溫(冬季)所需；水井容積(蓄水量)要能滿足用水量波動(dòng)時(shí)的需要(如中午與夜間用水量之差)；井深要達(dá)到恒溫層以下。具體需水量可通過熱量平衡方程估算。涌水量的計(jì)算是較復(fù)雜的，有些參數(shù)不易準(zhǔn)確求得，故設(shè)計(jì)的熱源井涌水量應(yīng)有100％的富裕系數(shù)。熱源井所在位置的含水層要求厚些，補(bǔ)給條件好些，即要求有足夠的水貯量。對(duì)回灌井B的要求為其位置的含水層(透水層)滲透系數(shù)(K)較大；與熱源井的距離要大于RB+RA；回灌井與熱源井之間有較好的水力聯(lián)系。水井A和B中的小圓和點(diǎn)，代表透水層，其中的水平虛線，加形代表靜止水位。弧形虛線代表水位降落漏斗(RA為其最大影響半徑)和最大滲透倒置“漏斗”(RB為其最大影響半徑)。出水管7和回灌井B之間的一段為熱量增強(qiáng)管，它由金屬管或硬聚氯乙烯塑料管組成，宜用裸管，因從熱源井出來的水經(jīng)熱交換塔C到出水口7后(這是回水或乏水)，在夏天回水得到了熱量，因它使空氣降溫了；在冬天回水已失去熱量，它使空氣升溫了?；厮?jīng)過增強(qiáng)管時(shí)，在夏天要從環(huán)境(主要為太陽光)取得熱量，回水進(jìn)一步提高溫度，這提高溫度(一般可達(dá)35℃以上)的回水，它輸?shù)交毓嗑疂B入地下，成為高溫地下水。這提高到了溫度的地下水，貯存到冬天待供熱用。在冬天回水溫度已降低，增強(qiáng)管的作用視當(dāng)?shù)貧夂蚨?，在熱帶、溫帶讓它增?qiáng)降溫作用，可讓金屬管裸露，使回水進(jìn)一步降溫，它回灌地下貯存，使夏天降溫時(shí)效果增強(qiáng)。在黃河以北地區(qū)，可視情況適當(dāng)保溫，以免降溫過度(超過夏天降溫所需冷量)，地下水溫度降低過度影響下一個(gè)冬天的供熱。
熱源區(qū)對(duì)熱源井井位的選擇是較困難也極為重要的。對(duì)于熱源井井位區(qū)(熱源區(qū))大致可有以下幾種情況①最好為透水(含水)層厚，透水性好，且以靜貯量為主的潛水。這樣的潛水區(qū)若靜貯量大小足夠一個(gè)水文年使用，范圍不太大，這是最理想的。
②若為一個(gè)動(dòng)貯量為主的地下水(包括潛水、承壓水)，最好能查明其補(bǔ)給排泄情況并設(shè)法加以人工改造。改造的目的是，減少其流動(dòng)性(轉(zhuǎn)為靜貯量為主)，盡可能將地下水量(即區(qū)域分布內(nèi)的靜貯量)，與一個(gè)水文年的供熱(降溫)水量相近。若只能用動(dòng)貯量為主的地下水，其缺點(diǎn)是不能隨使用年頭的增加而增加供熱能力(提高水溫)，也不能改善水質(zhì)(水的硬度隨循環(huán)使用而軟化)。
③若沒有①和②的情況，或在缺水的、少水的地區(qū)，也可以人造一個(gè)地下貯水庫。這貯水庫的大小，按供熱(降溫)所需的熱量計(jì)算出所需水量(m3)和貯這些水量所需的空隙(設(shè)計(jì)的礫石層的空隙)，按需水量與空隙率計(jì)算出人造含水層的體積，再以設(shè)計(jì)的適宜厚度求出其分布面積(貯水庫最小面積)。然后按此面積深挖適宜厚度的大坑，坑底鋪塑料膜，然后填充大小相近的大礫石(造成空隙最大的透水層)。其空隙率乘以含水層體積就是此人造含水層的最小貯水量，再乘以安全用水系數(shù)，就是我們可以使用的貯水量?？拥闹車惨院袼芰夏。皇褂兴庑?。在此大礫石層之上鋪塑料簾，其上逐層依次鋪小礫石、粗砂、細(xì)砂，厚約十米(達(dá)到大于當(dāng)?shù)刈畲髢鐾梁穸?，或再上鋪0.5m的土壤，其上可作綠化用地或作為農(nóng)田。在人造含水層過程，將熱源井和回灌井的位置與結(jié)構(gòu)都預(yù)先安排好。一切就序后，設(shè)法人工貯水或在兩井周圍地區(qū)設(shè)水渠，將降水引入地下水貯水庫區(qū)，使之滲入地下，使人工透水層成為一個(gè)地下貯水庫。人造地下貯水庫投資較大，但因巨大的長期節(jié)能效益，還是合算的。
④礦井地?zé)崮艿睦?。礦井深度都超過恒溫層。恒溫層以下，每增深度33m，地溫(地?zé)?，地下水?就增加1℃，礦井越深，水溫越高，有的礦井井溫可達(dá)40℃左右。所以對(duì)多數(shù)礦井來說，其水溫和氣溫都是有利用價(jià)值的。礦井水常很混濁，有的還硬度很大，或pH小(酸性)，這對(duì)直接取用礦井水的熱能很不利(對(duì)熱交換設(shè)備會(huì)堵塞或腐蝕，嚴(yán)重影響其使用壽命，但用塑料作熱交換器可防腐蝕)。故利用地?zé)嵋嗽谙锏纼?nèi)安裝熱交換器——利用巷道熱空氣加熱暖氣片和管道內(nèi)的冷空氣，把經(jīng)加熱形成的熱空氣送到地面，再在熱交換塔內(nèi)流經(jīng)折流柵換熱器，與高空取得的新鮮空氣作熱交換。對(duì)深度很大或地?zé)岙惓?每增深33m，增溫＞＞1℃)的礦井，通過這樣的熱交換，還可以為礦井巷道降溫，改善礦工的勞動(dòng)條件，它成了事實(shí)上的礦山巷道空調(diào)器。
⑤較深的廢井巷地?zé)岬睦?。廢礦井在停產(chǎn)后，地下水會(huì)很快充滿巷道，巷道也會(huì)大量冒落破壞。礦井水的腐蝕性會(huì)破壞金屬器材。所以，利用廢井巷地?zé)岬姆椒ㄒc④有所不同熱交換以薄壁、耐腐蝕的硬、軟聚氯乙烯塑料管來實(shí)現(xiàn)。夏天以巷道的熱空氣(或熱水)對(duì)管內(nèi)的冷氣進(jìn)行加熱；冬天則相反。塑料的導(dǎo)熱性能差，可以用增加長度來補(bǔ)救。巷道破壞會(huì)使塑料管壓斷壓扁而失效，對(duì)此要將敷設(shè)的巷道加固(用防酸水泥加固)，并有多個(gè)管道與地面分別連結(jié)。管道敷設(shè)應(yīng)在礦井停產(chǎn)前完成；對(duì)已報(bào)廢的礦井，則應(yīng)先排水，修復(fù)巷道后再敷設(shè)。較深廢礦井要改為利用地?zé)岬臒嵩淳?，為?dāng)?shù)毓?，成為供熱公司?br> ⑥廢露天礦坑的改造利用。將露天礦坑地面盡可能壓得光滑些(但起伏不平不礙事)，以免塑料膜在上覆水體的重壓下被扎破。鋪設(shè)多層塑料膜且拼接無縫，由底鋪到邊坡地面，防止?jié)B漏。然后用高強(qiáng)度的硬聚氯乙烯塑料等高分子材料作支架，上覆輕質(zhì)保溫材料。在夏天將周圍的降水引入，必要時(shí)以太陽能集熱器加溫地表水后灌入。當(dāng)露天礦坑容積大時(shí)，可分隔成兩部分，一部分貯冷水，供夏季降溫用；一部分貯熱水，供冬季取暖用。
⑦整個(gè)城市的區(qū)域空調(diào)各城市大都有地下含水層，近年開采過度，已形成很大的降落漏斗，并引起地面的沉降。但有空隙的巖層(多為第四紀(jì)砂礫層、溶洞和有風(fēng)化裂隙的基巖等)是貯水貯熱的理想空間。建議將城市地下水的用途全部或部分改為貯熱(因此，建議禁止開采城市地下水)。將城市地下含水層劃分為n個(gè)區(qū)(n＞3，視含水層分布范圍大小而定)，并將相鄰區(qū)用帷幕灌漿將它們分隔開(達(dá)到基本沒有水力聯(lián)系)，并分工為貯冷水區(qū)和貯熱水區(qū)。每個(gè)區(qū)設(shè)1～n個(gè)熱源井(或回灌井)。規(guī)定新建樓盤其外墻至少有一面(陽面)是楔空玻璃的外墻面，玻璃質(zhì)量可視當(dāng)?shù)貧夂?調(diào)控回水溫度的要求)，北方采用吸熱玻璃，以提高貯水溫度滿足冬季供熱要求；南方采用普通玻璃，以降低回水溫度，并提高夏天降溫能力。這楔空玻璃外墻面，起夏隔熱保涼，冬隔冷保溫的作用。也可注入少量回水或自來水，夏天吸收太陽能，提高回水(回灌)水溫度，冬提高冷量的作用，因?yàn)樗鼈兪枪潭ㄗ⑷霟崴?冷水)區(qū)的，所以該區(qū)內(nèi)的熱水溫度將越來越高(低)，這就可使空調(diào)能力(面積)越來越大。當(dāng)熱水區(qū)的水溫過度高(熱量用不了)時(shí)，可部分供給居民熱水，或給農(nóng)戶保護(hù)地供熱。為更全面的利用太陽能，可把建筑物的四墻和房頂都裝成楔空玻璃或太陽能集熱器。
熱交換塔熱交換塔的直徑以熱交換能力確定，其高度和水平長度以能達(dá)到90％熱交換率為宜。此塔的結(jié)構(gòu)如說明書附圖中L-L′剖面所示。該圖示折流柵換熱器的內(nèi)部組成。它是一種殼內(nèi)管束(由傳熱管5組成)由一系列折流桿20支撐的管殼式換熱器。折流柵換熱器的核心部分是由一系列焊有折流桿的折流圈組成的折流柵。折流桿的直徑等于或略小于相鄰兩管間隙。折流桿可以是圓形、方形或長方形，均勻地焊在折流圈上。折流柵以一定的間距和排布方式(正方形排列時(shí)相鄰折流柵互相成90°，三角形排列時(shí)互成60°)布置在換熱器殼體內(nèi)。該種支撐結(jié)構(gòu)使得每根換熱管在四個(gè)方向上都受到支撐，以限制換熱管的移動(dòng)。傳熱管穿過折流圈時(shí)可以有不同的情況，例如可以是兩根折流桿之間夾一根傳熱管，也可以是兩根折流桿之間夾兩根傳熱管，而且前后折流柵之間也可以有不同的組合。折流柵換熱器殼側(cè)的強(qiáng)化傳熱是通過折流柵使殼程介質(zhì)獲得良好的紊流狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)由于能基本消除流動(dòng)“死區(qū)”，使換熱面積得到充分利用。最終要在熱交換塔外面包覆高強(qiáng)度、高分子絕熱材料。熱交換塔的換熱效率和輸出空氣溫度，通過調(diào)節(jié)輸水泵和風(fēng)機(jī)的速度來實(shí)現(xiàn)。
熱源井A和回灌井B的距離的曲線長度總和必然大于RA+RB，但這有礙景觀；若將它埋于地下，又影響回水的降溫(增溫)效果。故熱交換塔C與回水增強(qiáng)管，應(yīng)盡可能與景觀、公園、建筑物外墻裝飾(楔空玻璃)、各種管狀護(hù)欄(如大小橋欄桿)等方面相結(jié)合，加以利用，即將回水管在大小形狀、路徑諸多方面與上述公共設(shè)施相結(jié)合在熱源區(qū)足夠大的地區(qū)(如大露天礦坑)，可冬用水和夏用水分開貯存，使冬用水更冷，夏用水更熱。這時(shí)降溫取暖的面積可增大好多倍。在當(dāng)年的降溫(或供暖)能力有富裕的情況下，一年年的積累，也可使降溫(或供暖)面積擴(kuò)大。
在寒冷地區(qū)，地下水的溫度往往低于10℃，這樣的水溫做熱源，為使居室內(nèi)溫度達(dá)18℃，這就需要啟用(電或燃?xì)?增熱器13輔助加熱。
所有空氣(包括由礦井下直接取來的空氣)都要經(jīng)過風(fēng)機(jī)9，由它送經(jīng)增溫器13，增降濕轉(zhuǎn)換閥門14和降(增)濕器15、(16)，并經(jīng)溫、濕儀器檢測合格(符合企業(yè)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))后送用戶。
本發(fā)明適用于各種氣候在降溫防暑方面，適用于各種氣候地區(qū)，因?yàn)榈叵滤疁囟榷嫉陀诟鞯叵募镜臍鉁?。在夏季用空調(diào)的主要目的是降溫。在夏季居民有白天門窗常開的習(xí)慣，為節(jié)約降溫空氣，對(duì)每戶都要設(shè)氣體流量表，按量收費(fèi)，以促使每家節(jié)約用氣。在熱帶和溫帶地區(qū)，不用散熱器，可將管狀縫隙式放氣閥門安裝于離窗、離門較遠(yuǎn)或相反的位置，從頂棚和墻交接處直接向室內(nèi)放涼濕適宜、清潔衛(wèi)生的空氣，這空氣流經(jīng)供氣房間后，由門縫、窗縫自動(dòng)(正壓)排出。
在供暖防寒方面因各地冬天氣溫差別很大，居民生活習(xí)慣有別，供熱情況應(yīng)有區(qū)別。在熱帶和溫帶(黃河以南)當(dāng)?shù)鼐用竦牧?xí)慣是早起著棉衣，開門窗，沒有冬天供暖的要求。現(xiàn)在，他們?yōu)榉篮婚_門窗，像夏天那樣給房間放15℃以上的“暖氣”，對(duì)他們來說已足夠了；在地下水熱量足夠的時(shí)候，也可供18℃的暖氣。在黃河以北地區(qū)，天氣寒冷，由于室內(nèi)外溫差太大，建筑散熱系數(shù)大，當(dāng)?shù)氐叵滤亩緶囟纫脖饶戏降囊?，要保持室?8℃，一般就難以做到了。對(duì)此，要采取以下措施①在熱交換塔頂部的環(huán)形過濾罩8之上，倒置一個(gè)電預(yù)熱罩，要求在當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁貤l件下，也能保持住5℃的預(yù)熱罩溫度，它由電產(chǎn)生的熱量全部由進(jìn)入熱交換塔C的冷空氣吸收(熱能利用率近100％)，且防止過濾罩8和進(jìn)空氣口的掛霜和結(jié)冰凌。在增降濕變換閥14之前設(shè)增溫器13，它由多個(gè)電阻塊組成的。它們有旋轉(zhuǎn)開頭，控制接通開關(guān)的個(gè)數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)使增溫度數(shù)在交換塔增溫的基礎(chǔ)上再增溫，直到達(dá)規(guī)定的輸出溫度為止。設(shè)增溫器用電使空氣溫度達(dá)到為40℃，這時(shí)還可節(jié)約能量50％。供氣終端要有散熱器(如現(xiàn)在的暖氣片)和管狀縫隙式放氣閥，并有氣體計(jì)量器。
提高區(qū)域空調(diào)效果的方案1、我國許多地區(qū)都廣泛分布有寒武紀(jì)和奧陶紀(jì)的石灰?guī)r(如華北、東北南部、山西等)、迭紀(jì)石灰?guī)r(如兩淮、蘇浙)和三迭紀(jì)灰?guī)r(如云貴、四川等)這些石灰?guī)r中多有裂隙-喀斯特溶洞含水層。我國許多城市如上海、北京、天津等都建在古、今三角洲和山前沖積-洪積扇之上，有巨厚的第四紀(jì)沉積物，是高空隙的潛水含水層。我國的地質(zhì)、地理?xiàng)l件，為實(shí)施地下水太陽能空調(diào)提供了良好條件。即使在空隙巖層分布很廣的地區(qū)，也可人工將其分割成幾個(gè)含水區(qū)(通過砌筑擋水墻或帷幕注漿)。對(duì)利用地下空隙貯水蓄能，關(guān)鍵是要有深度合適的隔水層底板防蓄水下漏，或蓄水庫外可保持較高水位，以防蓄水外泄?，F(xiàn)在地質(zhì)部門的新任務(wù)按規(guī)劃查明各城鎮(zhèn)及其附近的地下水資源，查明地下水賦存條件及巖石空隙資源，并對(duì)其作為地下貯水蓄能的可行性作出評(píng)價(jià)；礦產(chǎn)勘探報(bào)告必需有此一章。
2、改變地下水資源用途的單一性目前對(duì)地下水的利用，幾乎全部作為水源，很少有利用其中的熱能和作為輸貯熱能的載體的。但地下水熱(冷)量的利用是節(jié)約用水和能耗的重要方面。如濟(jì)南工業(yè)用水占城市用水的60％，而其中冷卻用水占工業(yè)用水的80％。建議有條件實(shí)行區(qū)域空調(diào)的地區(qū)(地下水體)，將地下水體的用途分成兩種以供暖、供冷為主的貯能區(qū)和用于可作水源的凈水區(qū)。當(dāng)兩者不能兼顧時(shí)，首先用作貯能區(qū)。供暖和供冷的地下水也分為熱池和冷池?zé)岢刭A熱水供冬用；冷池貯冷水，供夏用。
3、加強(qiáng)城鎮(zhèn)利用太陽能的研究利用；我國太陽能資源很豐富，2/3國土面積年日照在2200小時(shí)以上，年總輻射量大約3340-8360mJ/m2，相當(dāng)于110-250kg標(biāo)準(zhǔn)煤/m2。例如在我國安徽，晴天的太陽直射量一般為100-400w/m2之間。又平屋頂比雙坡屋頂?shù)奶栞椛涞脽岫?.22kw/m2·d。利用當(dāng)?shù)氐奶柲苜Y源，城市供熱降溫零能耗是有可能的(城市所需電能由太陽能提供的熱水補(bǔ)償)例如2005年全國首幢“零能耗建筑”已在滬亮相。區(qū)域空調(diào)也可以向此目標(biāo)邁進(jìn)。
以后要求新建樓房一律平頂，頂上統(tǒng)一安裝太陽能集熱器，太陽能集熱器除供給用戶熱水外，主要是將加熱的降水回灌到地下貯熱供冬天供暖用。新建房至少有南墻外墻是楔空玻璃(特殊形狀，見說明書附圖上、左22為楔空玻璃上框。23為楔空玻璃下框。24為斜玻璃板，其上可流回水或自來水。25為直玻璃板，安裝時(shí)迎光，在外側(cè)。楔空玻璃上沿有縫隙狀淋水管，下沿有排水閥門)的，其余3面墻可視當(dāng)?shù)貧夂蚝凸峁├涞男枰惭b1-3面楔空玻璃外墻面。楔空玻璃外墻的作用是加熱降水或回灌水，將此熱水貯于熱水區(qū)；當(dāng)熱量(冷量)富裕時(shí)(地下累積貯熱(冷)而溫度過高(低))或水量過大(水位過高)時(shí)，可將部分熱(冷)水作工業(yè)用水。楔空玻璃外墻的另一重要作用是在熱帶地區(qū)的冬天夜晚(天冷、無陽光)將回灌水冷至當(dāng)?shù)匾雇須鉁睾蠡毓嘀晾涑?，這冷貯水供夏天降溫用。其它方向的楔空玻璃外墻也可在冬天夜晚冷卻回灌水后回灌到冷池供夏用；也可在非夏季具有陽光時(shí)將加熱水回灌熱池，供冬用。在嚴(yán)寒(熱帶)地區(qū)，特別是嚴(yán)寒區(qū)，對(duì)大面積儲(chǔ)熱池上方應(yīng)鋪設(shè)塑料保溫層，在保溫層上方鋪土壤綠化。
4、加強(qiáng)城鎮(zhèn)及其周邊地區(qū)的降水的研究利用，實(shí)行降水全部滲透入地。新建樓房房頂一律設(shè)屋頂水池，水池容積(池邊高)要足以接納當(dāng)?shù)匾话憬邓畯?qiáng)度的降水，此降水可連續(xù)少量供給需要增溫或降溫的外墻楔空玻璃。所有新建樓房和現(xiàn)有斜坡的老房，在其散水坡之上設(shè)漏水(底側(cè)有許多小孔)蓄水糟，當(dāng)降水較大時(shí)，它可短時(shí)蓄水，連續(xù)滲流至地下。
嚴(yán)格控制城鎮(zhèn)地面硬化比例，增加綠地面積，實(shí)行降水入地定額。對(duì)硬化地面，要強(qiáng)制推行降水增滲技術(shù)措施有車輛經(jīng)過的道路，兩邊要設(shè)寬6cm×深10cm的U型漏水槽，它可暫貯少量降水，積存降水并緩慢滲入地下；在老街道的排水溝要增加增滲措施設(shè)橫檔滯水，溝底加孔助滲。每年雨季前清除槽溝內(nèi)的雜物和污泥。對(duì)禁止車輛行駛的綠地小道和樓間空地，要改變其結(jié)構(gòu)在鋪水泥板前要先鋪一層小礫石以助滲，水泥板的接縫要增大到2cm，每年雨季前用氣流沖凈幾次，以利降水下滲。對(duì)老區(qū)要降低地表逕流限額。在降水量大于700mm的地區(qū)，地表逕流應(yīng)集中到當(dāng)?shù)氐屯萏帲纬扇斯ず?，既作景觀，也貯地表水以補(bǔ)充地下水。
在地質(zhì)、地理?xiàng)l件有利的地區(qū)，要使降水全部滲入地下或當(dāng)季使用，實(shí)現(xiàn)降水零排放。
5、采用其它新技術(shù)以屋頂水池和四墻用楔空玻璃保溫隔熱措施。熱交換塔采用高交換率的折流圈。熱交換塔周圍的空地，有利于利用熱壓通風(fēng)(起天井的作用)，實(shí)現(xiàn)白天抑制室內(nèi)外通風(fēng)，防止升溫過快；晚上促進(jìn)室內(nèi)外通風(fēng)，利于室內(nèi)降溫。以冷(熱)空氣直接由上向下吹風(fēng)(上送風(fēng))，又利用風(fēng)的熱幅射，可在同樣舒適度的條件下，可將所用空氣溫度降到16℃，以最滿意的風(fēng)速1.0-1.2m/s供風(fēng)。這是最合理最舒適的供冷(熱)方式。加強(qiáng)保溫和收集太陽能，以特型楔空玻璃作四壁外墻，使圍護(hù)結(jié)構(gòu)減少傳熱損失70％-80％，利用北京太陽能研究所的熱管式真空管太陽能集熱器，最大限度、高效率地吸收利用太陽能。
6、供暖、降溫、供水一體化。區(qū)域空調(diào)中，由于供暖降溫及供水投資的長期性和規(guī)模性，它可以是一村、一鎮(zhèn)、一市，或一市兒區(qū)，可視為城鄉(xiāng)設(shè)施建設(shè)的一部分；區(qū)域空調(diào)中，供暖降溫及供水是與居民密切相關(guān)的三部分，它們可視為公用事業(yè)建設(shè)?？蓪⒊青l(xiāng)設(shè)施建設(shè)投資和公用事業(yè)建設(shè)投資融合一起，并在東部沿海熱、溫帶地區(qū)先行推廣。這些地區(qū)高耗電空調(diào)器兒乎普及，城鄉(xiāng)居民幾近小康，他們有經(jīng)濟(jì)能力投入幾年內(nèi)即可收回的建設(shè)投資。
7、要將區(qū)域空調(diào)納入城市規(guī)劃并制訂相應(yīng)法規(guī)和政策，促使區(qū)域空調(diào)早日全面推廣。
推廣區(qū)域空調(diào)的必要性與迫切性我國建筑能耗占全國總能耗的30％以上，其中采暖空調(diào)的能耗占60％以上，隨著人民生活水平的提高，這采暖空調(diào)耗電量正急劇上升。在北方地區(qū)，采暖耗能占建筑總能耗的65％以上，有的地區(qū)占90％。2003年我國空調(diào)擁有量，每百戶全國平均61.8臺(tái)，其中廣東142臺(tái)，北京119.3臺(tái)，上海135.8臺(tái)，重慶126.7臺(tái)，廣西46.8臺(tái)，海南29.7臺(tái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)與欠發(fā)達(dá)地區(qū)擁有量相差4-5倍。2005年城鎮(zhèn)居民家庭每百戶全國平均空調(diào)器增至80.7臺(tái)，兩年時(shí)間，增加了30.6％；上述各省區(qū)空調(diào)依次增加22.8％、12.3％、23.9％、70.3％、28.0％、18.8％、75.6％、54.2％、23.7％，由此可見，我國隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展空調(diào)器擁有量還將更快速增長，耗電量將成倍增加。電力空調(diào)器的高峰用電占全國電力負(fù)荷的35％以上。重慶取暖降溫需供電量上億kw，將相當(dāng)于幾個(gè)三峽電站的裝機(jī)容量；年增耗電量上千億kwh。上海2002年的家用空調(diào)器的擁有量其總功率已達(dá)該市自發(fā)電量的37％。據(jù)上海調(diào)查，7、8月份戶均電耗中空調(diào)占54.5％。近年每到夏天，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)就拉閘限電，對(duì)生活和生產(chǎn)影響不??；雖然發(fā)電量年年增加，但電力供應(yīng)緊張狀況在夏季依然難免，因電力空調(diào)器的高峰用電占全國電力負(fù)荷的35％以上。
北京提出全國熱源持續(xù)利用、供應(yīng)與保障問題，這也是全國中長期規(guī)劃應(yīng)包含的大事。
周燕試驗(yàn)得結(jié)論，水源熱泵每消耗1kw能量可以得到4kw以上的熱量或冷量，即可節(jié)能75％以上。這是一般的水源熱泵節(jié)能。區(qū)域空調(diào)節(jié)能尚缺實(shí)例數(shù)據(jù)，但估計(jì)在90％上下。
我國要在“十一五”期間節(jié)能20％，即每年實(shí)現(xiàn)節(jié)能4％(折合標(biāo)煤9600萬t)的目標(biāo)，推廣區(qū)域空調(diào)應(yīng)是最佳選擇。要解決熱源供應(yīng)與保障問題，利用太陽能的區(qū)域空調(diào)將是唯一選擇?，F(xiàn)在提倡建設(shè)生態(tài)小區(qū)和生態(tài)城市，超節(jié)能舒適保健型區(qū)域空調(diào)是它們實(shí)施的必要條件。
權(quán)利要求
1.超節(jié)能舒適保健型區(qū)域空調(diào)，其特征為a、利用地下水作為太陽能的載體，空氣作為地?zé)崮艿妮d體，貯存和調(diào)控空氣的溫、濕度。b、選擇或人造地下水庫，或利用廢礦坑以貯水貯能。c、按居民要求制訂供氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，供給最佳溫、濕度和超潔凈空氣。d、調(diào)控回水與太陽能的熱交換，使貯熱效果理想化。e、利用太陽能集熱器為寒冷地區(qū)的地下水增溫。f、克服目前各類空調(diào)的所有缺點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，區(qū)域空調(diào)技術(shù)可用于村、鎮(zhèn)、小區(qū)、城市的全部或幾部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，水與空氣、原溫空氣與成品空氣的交換熱能在熱交換塔中進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，在高空取氣口設(shè)空氣過濾罩和預(yù)熱罩。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，人造巨礫石層做地下水庫、利用廢井巷地?zé)岷吐短斓V坑貯水貯能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，各地夏季、冬季正壓送適溫空氣；在黃河以北地區(qū)，冬供經(jīng)增溫后的空氣，設(shè)熱交換器，并正壓放適溫空氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，采取屋頂水池、四墻外加楔空玻璃、散水坡上設(shè)漏水滲水槽、加大地面水泥板的接縫等增滲措施，實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)降水絕大部分滲入地下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，對(duì)楔空玻璃內(nèi)腔放水，以其吸熱(放熱)提高熱水(冷水)區(qū)的水溫。將增(降)溫后的水回灌地下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，將城市地下空隙層(含水層)以地下隔水墻或帷幕注漿分隔為互無水力聯(lián)系的幾個(gè)區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述特征，利用城市地下空隙層為貯水貯熱空間，分熱水區(qū)和冷水區(qū)，分別供用和回灌熱水和冷水，或熱水冬用和冷水夏用。
全文摘要
超節(jié)能舒適保健型區(qū)域空調(diào)利用太陽能和地?zé)崮芗姓{(diào)控空氣溫、濕度，達(dá)到當(dāng)?shù)厝嗣褚蟮氖孢m度；去除粉塵、有害氣體和微生物，達(dá)到比室外空氣更潔凈衛(wèi)生的程度。一般不占室內(nèi)外空間，只有放氣閥。夏天各地域以正壓供氣降溫；冬天供氣取暖。黃河以北寒冷地區(qū)，冬天用散熱器(暖氣片)并放潔凈空氣。企業(yè)一次投入和使用費(fèi)均極低，節(jié)能90％上下，空調(diào)設(shè)施使用期近于無限，且隨使用年限的長久，空調(diào)效果和可擔(dān)負(fù)的空調(diào)面積還能增大。用戶可節(jié)省空調(diào)費(fèi)九成以上，不用電，不維修?？衫谩⒏脑?、或人造地下水體，不占地；還可利用廢巷道的地?zé)?、廢露天礦坑等貯熱調(diào)溫；利用城市地下空隙巖層，分貯熱水和冷水，供城市區(qū)域空調(diào)和居民工業(yè)用熱水。
文檔編號(hào)F24F5/00GK1936440SQ200610065809
公開日2007年3月28日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者鐘顯昭, 楊家昱, 鐘音, 鐘顯亮 申請人:鐘顯亮