专利名称：太阳热能海底贮存的空调的制作方法
太阳热能海底贮存的空调本发明提供一种太阳能采集贮存与利用方法，冬季将海(河)水温度 较低的水贮存海底，供夏季降温用；夏季将温度较高的水贮存于海底， 供冬季取暖用。属于太阳能利用和空调技术。利用太阳能取暖与空调，是当前节能的主要方向，这方面的科技成 果也很多。但太阳能所提供的服务，不仅有季节与昼夜、晴天与阴雨天 的量与质的变化，而且这种变化方向往往与社会对它的需求相反冬季 需要热能取暖，而这季节太阳的高度(角)低，投向地面的能量偏少； 夏季气温火热，需要冷量降温，而这个季节太阳的高度(角)大，投向 地面的热量最多。因此对太阳能的简易采集贮存，实现冬贮夏用和夏贮冬用，就成了更有效利用太阳能实现空调的重要研究方向。现在已有太 阳能隔季贮存使用的，但主要在室内贮存，规模小，贮能少；也有利用地下水贮太阳能的，这可以大规模贮水(热)，但对水文地质条件有严格要求，在有些地方实施有困难。在自然物质中，水的热容量是最大；海水的热容量达3996kJ/m3'C， 而空气的热容量只有1.28kJ/m3°C，相差3121.9倍。以海水为贮热、传 输热量的介质，所需的能耗最小。海底是很少受大气影响的空间，常年 温度波动小，对贮热或贮冷都很有利。在海底，几十米以下不受海浪等 影响，通常也很少有洋流，这些特点使使用"容器"在海底贮热，有比 空气中的各种方式的贮热优越得多。本发明提供一种在海边采集太阳热能，并在海底贮存冷水(热水) 直接用于空调的技术，它没有对水文地质条件的苛刻要求，不需制冷机 械，只要是临近海滨的城乡都可以方便地实施。本发明是这样实施的
图1为贮冷(热)系统图。在海滨选一平坦 开阔的海滩(也可与晒盐场相结合)，在滨海处建采集太阳热能并li于海
下的系统。图中1为蓄水预冷(热)池，池壁靠海的一侧较低，大致与海水的高潮位相近。(图中v示水位，上面的v示高潮位，下面的v示低潮位)。利用高潮时海水自动灌满预冷(热)池。预冷(热)池边背海一侧池壁有许多小孔2，这些小孔有统一的长开关3，可根据需要关严，停 止供水。4为增冷(热)池，这里是只有1%。坡度的水泥平台，少量(薄 层)海水由池壁众多小孔2泄出后，缓慢薄层流经此水泥平台降温，流 到另一侧的集水小沟5。由集水小沟5集流后由PP-R (无规共聚聚丙烯) 塑料管6，经地下流入海底的蓄水袋A。预冷(热)池和增冷(热)水池 尽量高一些，以便经取冷(热)后的水能靠自流进入蓄水袋A (管内压 力大于蓄水袋所受的海水静压力)；不然要靠水泵加压注入。在海水薄层 缓慢流经平台时，蒸发量很大，海水易出现过饱和而析出盐类(主要为 NaCl，另有少量硫酸盐等)，这会在管道和蓄水袋结垢，降低流量和换冷 (热)效率，甚至堵塞。所以应定期用淡水替代海水，使水垢溶解。为 使入贮的水温度最低，应根据气象和天气预报选择气温最低的月份、日 子和夜晚，择机放水蓄冷。蓄冷的池与管均应为白色的，以加强对光的 反射，减少他们下面的土、物的受热贮热。水的导热系数 义=0. 5818W/(m 。C)，比静止空气的导热系数/1=0. 02326W/(m t:)高25 倍，所以选择管材和蓄水袋A的原料很重要。PP-R (无规共聚聚丙烯)的 保温绝热性能良好， 一般可免保温措施。但为更好的保温绝热，可在其 外再包一层硬质聚氨酯泡沫塑料(微孔发泡体导热系数>1=0.016 0.055W/(m*'C)，其外加防水防潮层。蓄水袋A应是软质的，在排除空 气后，沉入海底，固定。它接纳由塑料管6送来的冷水。蓄水袋下的B 是海底面。由于海水对金属腐蚀性太大，故一般的热交换器(它用金属制造)， 其使用寿命不长。为此，可用薄壁软塑料管，外加硬塑料套管形成"管 缆"，管缆内通冷水(由下至上)，管内的小薄壁塑料管内通空气(由上 至下)，实现水一气的热交换。使用中尽量使水压与气压相近，就可保证 长期安全运行。
上面是以海水作为原水经冷却后输入海底的。实际上，也可以利用地表水。例如，上海黄浦江i月份的水温为6.7t:，将这样的水泵到预冷池1，并流经增冷池4，就可达到接近0'C的冷水。据统计，在上海全年(TC以下的气温达502小时，占全年的5. 73%, 5r以下的为1670小时，占全年的18.4%，两者合计占24. 13%,故在冬 天将河水经预冷池和增冷池后，使温度达到(TC 2r是完全可行的,用这 样的水贮于海底，到夏天用于降温，其冷量是足够的。图2为取冷(热)水供冷气的流程图。图中A为蓄水袋，其中为冬 季所贮冷水。B为经冷(热)交换塔后的乏(回)水排放口。 C为高空取 气的冷(热)交换塔。图中，l为抽水管与蓄水袋的接口。 2为水泵，经 它的变速(变流量)，可以通过热交换塔调整流到风机11处的空气温度。 3为地下输水管。4为配水器，它将输水管3送来的水分配给中心水管5 和外环形水管7。水经中心水管5和7上升至环形集水器8。环形集水器 8将中心水管5和外环形水管7的回(乏)水聚集，由出水管9排向回 水管21。回水经回水管21输到终点B。乏水可供晒盐场晒盐或排回海中。 冷(热)交换塔有圆锥形的防雨罩，其下有环形过滤罩IO，高空空气在 风机的负压吸引和空气柱自重的作用下流动。空气经过滤罩(防沙尘和 动物进入)后，进入中心水管5与环形水管7之间的环形空间内的小塑 料管，由上至下地流动，空气向下流动过程与由下至上的小塑料管外的 冷水进行热交换，降低了温度。降低了温度的(冷)空气，其中的水汽 过饱和而析出冷凝水，这冷凝水可以溶解空气中的有毒成分、吸附空气 中的微小粉尘及花粉、微生物使它们沉降，于排水口 12 (它处于交换塔 的最低位置)排出。经净化的空气，经风机11到温度和湿度检测站13， 流到换向开关16，开关16根据温度湿度高低将空气送往17或18管路。 17和18是温、湿度调整器。在夏季供冷的情况下，他们的主要功能是 降低相对湿度。在冬季经热交换器的空气，由于升温相对湿度降低,它们 的功能是提高相对湿度。当相对湿度太大时，在17可以略为加热(用太 阳能或电)，使相对湿度达到标准要求；当相对湿度太小时，在18有喷 雾器(可开l-几个)可以增加相对湿度，使之达到标准要求。19、 20分 别为相对湿度和温度的在线测定仪，检测结果与标准空气差别较大时， 自动反馈到风机ll，换向阀16和温、湿度调整器17、 18;这可经单片 机调控实现，使最终输给用户的空气达到标准。这里所说的"标准空气"， 可通过对当地居民的调查确定，包括当地居民认为最合适的温度和相对 湿度。标准空气送达用户后，从房顶以缝隙式开关放气(向下送气)，用 户还可根据个人喜好控制其流量调整室内温度。前面说的是冬季蓄冷、夏季降温的设施与流程。对夏季蓄热、冬季 取暖的设施与流程也一样，不同之处在于为使水温升高，应在7月末一8 月份气温最高的季节、日子和下午(黄浦江水在7月份的平均温度为29. 1 °C,这样的水温经预热和增热后，达到50'C是有把握的)，选大晴天晒 水，于下午5点左右将热水贮入蓄水袋。为使水温达到5(TC土，预热池 1和增热池最好全涂成黑色的。根据晒盐场的试验，只要调度得当，太 阳晒水可使水温达到6(TC以上。以这样的热水经水一气热交换，完全可 以得到25'C左右的空气。预冷(热)池和增冷(热)池的建设，可与当地防波堤和景观工程 以及晒盐工程等结合起来，这样可节省大量投资和土地。对附近无合适 的宽广场地的山区城镇，也可仿建海上采油的平台，在平台上建小型的 预冷(热)池和增冷(热)池，这样的贮存方式，对贮冷水较方便，因 冷水比重大，又有较大水位差，有利冷水存入蓄水袋。对热水存入，则 因它的比重小，必须加压。与一般空调相比，海(河)水贮热空调可节 电95%以上，——只有水和空气的管道输送消耗少量电能。我国建筑耗能占全国总耗能的30%以上，而采暖空调的能耗占建筑 能耗的60%。本项目的实施，可明显缓解我国沿海省区的电力供应紧张 状况，可以减少目前的火电厂建设。
权利要求
1、 本发明是利用海滨采集、海底贮存太阳热能以实现极低能耗的空 调技术，其特征是a. 海滨采集太阳能；b. 在海底存放蓄水(冷、热)袋；c. 贮存冬季冷水，供夏季用；d. 贮存夏季热水，供冬季用。
2、 根据权利要求l所述特征，利用高潮位自动从海中取水。
3、 根据权利要求1所述特征，用预冷(热)池和增冷(热)池使水 增冷(热)。
4、 根据权利要求1所述特征，在冬季于夜间运用预冷池、增冷池使 水增冷，在夏季于晴天运用预热池、增热池使水增热。
5.根据权利要求1所述特征，以冷(热)交换塔实现水一气冷(热) 交换，从冷(热)水袋取水。
6、 根据权利要求1所述特征，以调控风机和水泵转速实现调控空气 的温湿度。
7、 根据权利要求l所述特征，经冷(热)交换的空气，统一由单片 机调控成标准空气。
8、 根据权利要求l所述特征，根据当地居民要求制定空气标准。
9、 根据权利要求l所述特征，用缝隙式放气阀，供应室内空气。
10、 根据权利要求l所述特征，在缺乏有利地形时，在海上建平台。
全文摘要
太阳热能海底贮存的空调技术，是以预冷(热)池和增冷(热)池使冬季(夏季)水更冷(更热)，利用海底广阔空间以塑料蓄水袋实现对冷(热)水的贮存，通过简易的(热)交换塔实现水—气的热交换，在热交换过程中，同时实现对空气的净化(去除有害气体，粉尘、花粉和微生物)，通过电脑调控为用户提供标准空气，用户还可根据喜爱和习惯，自己调控空气流量改变室温。没有制冷装置和产热设备，只消耗目前空调机5％的电能。企业只要很少投资和运行费用；用户不花投资，不必担心任何故障，可享受比环境空气更新鲜洁净的空气。
文档编号F24F5/00GK101122411SQ200610104320
公开日2008年2月13日 申请日期2006年8月7日 优先权日2006年8月7日
发明者音 钟, 钟显亮, 钟显昭 申请人:钟显亮