一种自吸收凝液的辐射空调的制作方法

本发明涉及暖通空调领域，尤其涉及一种自吸收凝液的辐射空调。

背景技术：

传统的空调多采用对流换热实现制冷或采暖，对流换热具有换热速度快、响应迅速等优点，但也存在着诸多缺点，如换热气流吹过人体，影响了人体舒适度；在达到同样冷暖舒适度情况下能耗过高；风机存在一定的噪音，且容易积累灰尘、滋生病菌。

随着人们生活水平的提高，辐射空调是一种更好的提供空间内制冷供暖的空调设备。辐射空调系统供水温差小，比传统方法节能20％～40％；空间内无明显气流，因此无吹风感，体感舒适；辐射空调通过热辐射形式对人体传递热量，辐射过程并不加热空气，因此对空间内空气湿度影响小，不会导致空气过分干燥；由于没有风机盘管等空间内运转设备，可以实现空间内噪音降低到人可感知范围之下。

然而，辐射空调在夏季制冷时，如果辐射表面温度低于空间内空气露点温度就会产生结露，冷凝液积聚在辐射表面，会影响辐射效率，并导致发霉，影响空间内卫生。为了克服辐射空调的结露问题，一般设计的辐射空调必须配备有相应的新风系统进行空气交换和除湿。这样采用能动的方式进行空间内换气，额外增加能耗的同时，新风系统也会带来一定的噪音；此外，专门的除湿装置必须能够严密监测和控制空间内每个房间的空气温度和湿度，所以系统必须具有很高的可靠性和复杂度，这样提高了辐射空调的投入成本，这些缺点是影响辐射空调广泛使用的主要屏障。

为了避开这个问题，CN 102563781A设计了一种垂直式的辐射金属板，辐射板与空间内换热器不接触，两者之间形成一个狭窄的风道，利用重力进行对流换热，空间内换热器下设置冷凝水托盘收集空间内换热器上的冷凝水。CN 105627439A设计了一种吊顶透射式冷热辐射空调，在辐射板外设置有一个红外线透射板，在辐射板与红外透射板之间形成一个空气层，利用红外线透射板对红外线的吸收、折射率低的特点建立辐射板与人体间的红外辐射热传递。上述这类设计本质上而言都是采用的两层辐射板设计，仅内层布置冷热水管。这类设计只是一定程度上缓解凝结水问题，但都需要专门的除湿装置，而且两次辐射导致辐射增加一层热阻，传热效率低、响应慢，难以广泛使用。CN 103982017提出了一种防凝露的金属辐射板，即将金属板进行超疏水处理，在潮湿环境下，低温冷表面不会出现凝露；但是实际环境条件下，空气中灰尘会改变金属辐射板疏水性，另一方面，当空间内温度降低时，空气中的水蒸气不在金属板上冷凝，就会在空间内例如地板、家具表面冷凝，因此限制了其广泛应用。

技术实现要素：

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种自吸收凝液的辐射空调，以达到克服现有技术中的凝结水问题，同时不降低辐射面的辐射效率的目的。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种自吸收凝液的辐射空调，包括辐射系统、空调系统和除湿系统，其特征在于：所述辐射系统与所述空调系统相连接形成空调回路，所述辐射系统还与所述除湿系统相连接形成除湿回路，所述辐射系统包括由多孔介质材料制成的辐射板。

进一步地，所述多孔介质材料为烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、木质密度板、水泥、氧化锆陶瓷、硅化物、金属泡沫和岩石中的一种或多种。

进一步地，所述辐射板直接与空间内空气接触，是传热末端，所述辐射板上设置有辐射面，所述辐射面通过辐射和对流换热，将冷热能量直接传递给空间内环境和人体，不经过二次传热。

进一步地，所述辐射板吸收其辐射面上由空气中水蒸气冷凝产生的冷凝液，并通过除湿回路排出。

进一步地，根据传热工质和除湿工质的选择，所述空调回路和除湿回路可设置为一个回路上实现上述两个功能，或设置在两个独立的循环回路上。

进一步地，所述辐射系统可以直接连接空调制冷剂回路，以制冷剂氟利昂及其替代物为工质，也可连接二次传热回路，以水或气体为工质。

进一步地，所述辐射板内设置有用于流通传热工质的传热孔道和流通除湿工质的除湿孔道。

进一步地，所述传热孔道和除湿孔道可以通过合理选择工质合并成在同一个孔道系统内同时完成传热和除湿功能，或分开两个独立的孔道系统。

进一步地，所述保温板用于隔绝辐射板在其它方向的传热。

本发明具有如下有益效果：

本发明的辐射空调属于暖通系统中的制冷或制热末端。本发明可以使用辐射板直接向人体和空间内环境传递热量，传热效率高；制冷制热响应速度快，人体舒适感强，节能效果明显。本发明使空气中的水蒸气直接凝结在辐射面上，并被辐射板的多孔介质吸收，多孔介质则由辐射板内除湿工质除湿，由此带走空间内的冷凝水。系统能自动调节空间内湿度，不需额外的空间内除湿装置，也不需要相应的湿度监控设备。本发明利用空气结露来自动调节空间内湿度，不会导致空间内湿度过高致使水蒸气在空间内家具表面凝结，也不会有常规空调使用后的干燥感。系统结构简单、可靠性强，辐射板无转动机械部件，无人体可感知噪音。

附图说明

图1是本发明的自吸收凝液的辐射空调的原理图；

图2(a)是本发明的辐射系统示意图；

图2(b)是本发明的辐射板截面示意图；

图3(a)是本发明辐射板与空调二次传热回路连接的示意图；

图3(b)是本发明辐射板直接与空调制冷剂回路连接的示意图；

图3(c)是本发明辐射板直接与空调制冷剂回路连接的另一实例示意图；

图4(a)是本发明辐射板内传热孔道与除湿孔道合并原理示意图；

图4(b)是本发明辐射板内传热孔道与除湿孔道合并的连接示意图；

图4(c)是本发明辐射板内传热孔道与除湿孔道合并的辐射板截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

附图1所示为本发明一种自吸收凝液的辐射空调的系统连接图，如图所示，包括辐射系统10、空调系统11和除湿系统12，辐射系统10与制冷制热的空调系统11相连接形成空调回路13，同时与用于排出冷凝液的除湿系统12相连接形成除湿回路14。

其中，辐射系统10是空调回路13的传热末端，用于将冷量和热量通过对流和辐射传递给空间内环境和人体，传热系数h_h；同时，辐射系统10也是空间内空气中水蒸气冷凝后冷凝液的吸收装置，冷凝液在辐射系统10表面冷凝后，被辐射系统10吸收并传递到除湿回路14，传质系数h_m。冷凝液通过除湿回路14传递给除湿系统12，在除湿系统12干燥排出后后返回辐射系统10，如此循环。在加热工况下，因不会形成冷凝液，系统不需除湿，但是可以相反通过除湿回路14向空间内空气增加湿度。

如图2(a)-(b)所示，辐射系统10包含辐射板21、保温板23和进出口总管27、28。辐射板21内设置有用于传热和/或除湿的孔道，包括传热孔道61和除湿孔道62，传热孔道61、除湿孔道62分别与设置在辐射板21两侧的进出口总管27和进出口总管28相连。在本实施例中，传热孔道61和除湿孔道62是相互独立的，其截面形状可以根据需要灵活设计，包括但不限于圆形、椭圆形、方形、梯形、多边形等；轴向形状也可以根据需要灵活设计，包括直线型、蛇形、U型、同心圆状等。传热孔道61、除湿孔道62的相对位置、孔道大小、孔道数量、分布也可以根据实际需要灵活设计。

辐射板21具有外表面24和内表面25，其外表面24与空间内空气直接接触，通过对流和辐射的方式将热量传递给人体和空间内环境，内表面25与保温板23紧密接触，保温板23将辐射板21与其它环境隔离，减少能量损失。保温板23的另一表面可以与空气或墙体接触。根据安装设计的实际需要，所述辐射板21的大小可以灵活设计：可以以一整个吊顶、一个面墙壁、一个地面为一个换热单元，仅设有一个进口和出口；也可以设计成小的辐射板，辐射板21之间相互拼接形成一个大的辐射板，类似铝扣板吊顶形式拼接填满整个换热面积，辐射板之间的传热孔道、除湿孔道可以串联，也可以并联。

辐射板21的传热孔道61内有传统空调、热泵、锅炉等冷却或加热过的流体在其中流动，将热量/冷量传递给辐射板21，然后进一步传递到空间内环境和人体；除湿孔道62内流通除湿用的气体，由除湿系统12干燥，干燥方式可以采用常规的吸附式和冷冻式(吸附式干燥是利用吸附原理，湿空气通过吸附剂时，水份被吸附，得到干空气，常用干燥剂有氯化钙、氢氧化钠、碱石灰、高分子树脂、二氧化硅等等；冷冻式干燥是利用冷却空气，降低空气温度的原理，将湿空气中的水份通过冷凝后从空气中析出，得到干空气)。也可以直接通过回路14导入室外相对干燥的气体直接干燥。

辐射板21本体采用多孔介质加工而成，选用的多孔介质应具备高导热性、高渗透率以及恰当的孔隙率；可选的辐射板21用多孔介质包括但不限于烧结砖、青砖、模铸砂型、多孔陶瓷、玻璃纤维、活性炭、木质密度板、水泥、氧化锆陶瓷、硅化物、金属泡沫和岩石类等中的一种或多种，以及其他具有上述多孔介质性能的新型材料。优选为硅化合物，如二氧化硅、沸石、多孔质玻璃、磷灰石、硅藻土、高岭石、海泡石、水铝英石、伊毛缟石、活性白土、二氧化硅-氧化铝复合氧化物、二氧化硅-二氧化钛复合氧化物、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化铝复合氧化物、二氧化硅-二氧化钛复合氧化物、二氧化硅-氧化锆、二氧化硅-氧化镁、二氧化硅-氧化镧、二氧化硅-氧化钡、二氧化硅-氧化锶等复合金属氧化物等。其中作为硅化合物优选二氧化硅、海泡石、沸石等。也可以采用上述材料的一种或多种的组合。

在制冷工况下，当辐射板21附近温度低于空气中水蒸气露点温度时，水蒸气将会在辐射板21外表面24上凝结，冷凝液被辐射板21的多孔介质吸附，形成多孔介质内液相，然后在多孔介质内传递到除湿孔道62，并由除湿孔道62内除湿工质带出辐射板21。由于多孔介质内孔隙的特征尺寸通常在毫米、微米甚至纳米级，此时流体的粘性力和表面力作用远远大于重力影响，因此，辐射板的安装位置不影响其传热和除湿性能，本发明的辐射空调系统可以以任意角度安装，既可水平安装于吊顶、地板，也可安装竖直、倾斜墙面上。

保温板23用于将辐射板21与周围环境隔离，减少能散失；保温板23材料采用导热系数小的保温材料，如挤塑板EPS或XPS、聚苯板、聚氨酯、酚醛树脂、聚苯乙烯、玻璃纤维、岩棉、羊毛、海绵、橡胶。保温板23与辐射板21接触的上部表面26上贴有锡箔，以降低辐射传热。保温板23还将辐射板21内的冷凝水与外界隔离，防止水蒸气再次进入空间内空气中，降低辐射系统的除湿效果。

在本实施例中，辐射系统10与常规的空调系统连接方式如图3(a)。如图3(a)所示，系统包含三个回路：(1)制冷剂回路即常规空调系统的制冷制热回路，回路内流通制冷剂氟利昂或其替代物，如R134a、R401A、R407C等，图示换热器32、33分别为蒸发器和冷凝器；制冷工况时，为冷凝器32和蒸发器33,制热工况下，为蒸发器32和冷凝器33；(2)二次传热回路，回路内一般流通工质为水，用于将制冷剂回路的冷量和热量通过该回路导入空调末端，为各个房间提供冷热量，此时，辐射板21的传热孔道61通过回路30与二次传热回路连接；(3)除湿回路：辐射板21的除湿孔道62通过回路70与气体干燥设备连接，干燥可以通过压缩机制冷干燥，也可通过物理、化学的吸附式干燥。

实施例2

本实施例提供一种自吸收凝液的辐射空调，如图3(b)所示。其使用的辐射系统10与实施例1中的一致，不同的是本实施例中为提高辐射空调的传热效率而取消了实施例1中的二次传热回路，辐射板21的传热孔道61直接连通空调的制冷剂回路，此时传热孔道61内直接流通制冷剂工质。在制冷工况下，辐射板21的除湿孔道62通过除湿回路34与制冷剂回路的蒸发器33连接，除湿气体在蒸发器33内冷却、除湿后返回辐射板21。

实施例3

本实施例提供一种自吸收凝液的辐射空调，如图3(c)所示，其使用的辐射系统10也与实施例1中的一致，同样的为提高辐射空调的传热效率而取消了实施例1中的二次传热回路，使得其采用了区别于实施例2的独立除湿系统12。

实施例4

本实施例提供一种自吸收凝液的辐射空调，如图4(a)-(c)所示，不同于实施例1至3中传热孔道61和除湿孔道62是相互独立的，本实施例中，传热孔道61和除湿孔道62合二为一而同时具有传热和除湿的功能，在图4(c)上所示为传热除湿孔道22。相对应的，通过合理选择空调回路的传热工质和除湿回路的除湿工质，除湿回路的功能可以合并到空调回路中，形成一个回路16，同时完成传热和除湿功能，如图4(a)-(b)所示。

在回路16内流动工质为气体。气体工质在换热器15内被冷却，因为低温，工质气体同时也会被干燥除湿。低温、干燥的气体然后返回辐射系统10，如此循环。换热器15的冷源由常规空调系统提供。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。