本發(fā)明涉及一種新型用于空氣調(diào)節(jié)的熱能利用系統(tǒng)與方法，尤其涉及一種帶源的環(huán)路，且環(huán)路上連接有空氣處理末端的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)及利用此系統(tǒng)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的方法。

背景技術(shù)：

目前主流的集中空調(diào)系統(tǒng)主要有兩種形式，其一為基于冷水機(jī)組或者熱泵的空調(diào)系統(tǒng)，其二為基于冰蓄冷的空調(diào)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的基于冷水機(jī)組的集中空調(diào)系統(tǒng)，雖然冷水機(jī)組效率隨著技術(shù)的進(jìn)步，其性能系數(shù)已有大幅度的提高，但是由于冷水或者熱水的溫差不能太大，采用水作為傳輸熱流體的系統(tǒng)，水泵能耗高，尤其是大型空調(diào)系統(tǒng)，如區(qū)域制冷制熱系統(tǒng)；同時(shí)大型系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)也不方便，往往有大馬拖小車的現(xiàn)象，此外，空調(diào)負(fù)荷的變化較大，對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷平衡不利，而一般的空調(diào)系統(tǒng)往往沒(méi)有蓄能空調(diào)，以調(diào)節(jié)負(fù)荷，平衡電網(wǎng)。

冰蓄冷系統(tǒng)，具有蓄能功能，但是其系統(tǒng)復(fù)雜，制冷劑的性能系數(shù)低，大部分系統(tǒng)還是利用冰制取冷水后送到末端，所以與冷水機(jī)系統(tǒng)一樣存在水作為傳輸熱流體密度低等問(wèn)題。

也有研究試圖采用相變流體，如相變?nèi)榛后w替代水實(shí)現(xiàn)熱能的傳輸，但是由于其思路是相變流體直接進(jìn)入到換熱器，包括各個(gè)末端的空氣換熱器，這樣對(duì)相變流體的要求苛刻，如換熱性能，相變流體的均一性等，相變流體變化后還往往導(dǎo)致?lián)Q熱器的堵塞等。

鑒于上述情況，需要開(kāi)發(fā)一種能夠采用較小的管路和低能耗實(shí)現(xiàn)熱能的長(zhǎng)距離高密度的輸送，同時(shí)能夠利用通用的末端實(shí)現(xiàn)高效換熱，且可以實(shí)現(xiàn)蓄能功能并有效調(diào)節(jié)負(fù)荷系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種高效、舒適、環(huán)保、節(jié)能、蓄能、靈活、簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)的用于空氣調(diào)節(jié)的熱能利用系統(tǒng)及方法，可以替代目前主流的各種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用于空氣調(diào)節(jié)的熱能利用方法，該方法通過(guò)有源流體回路實(shí)現(xiàn)，所述有源流體回路上含有節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)上連接有第一類換熱器；有源流體回路中有流體A在回路中循環(huán)，所述的流體A為B流體與具有潛熱變化的物質(zhì)的混合體；包括蒸汽與液態(tài)水的混合物、冰與液態(tài)水的混合物、水與相變物質(zhì)的混合物、或液體與相變物質(zhì)的混合物，所述的B流體為液體，包括液態(tài)水、其他液體，如油等；成分B在節(jié)點(diǎn)處從流體A中分離，并通過(guò)第一類換熱器與待處理空氣或其他物質(zhì)進(jìn)行換熱，然后通過(guò)節(jié)點(diǎn)回到有源流體回路，與有源流體回路中的非B成分進(jìn)行換熱；所述有源流體回路的源為熱源、冷源或冷熱源，如鍋爐、冷水機(jī)組、制冰機(jī)或熱泵等。

進(jìn)一步地，所述回路上的節(jié)點(diǎn)為第一類節(jié)點(diǎn)，成分B在第一類節(jié)點(diǎn)處從流體A中分離，并通過(guò)第一類換熱器與待處理空氣或其他物質(zhì)進(jìn)行換熱，然后通過(guò)同一個(gè)第一類節(jié)點(diǎn)回到有源流體回路；或?yàn)榈诙惞?jié)點(diǎn)，成分B在第二類節(jié)點(diǎn)處從流體A中分離，并通過(guò)第一類換熱器與待處理空氣或其他物質(zhì)進(jìn)行換熱，然后通過(guò)另一第二類節(jié)點(diǎn)回到有源流體回路。

進(jìn)一步地，所述的回路上還有第二類換熱器或第三類換熱器或同時(shí)有兩種，有源流體回路中的流體A通過(guò)第二類換熱器與成分B進(jìn)行換熱；有源流體回路中的流體A通過(guò)第三類換熱器直接與流體C(待處理空氣或其他物質(zhì))進(jìn)行換熱。

進(jìn)一步地，所述的源與有源流體回路中的A流體的換熱通過(guò)成分B實(shí)現(xiàn)，當(dāng)流體A流經(jīng)節(jié)點(diǎn)時(shí)，成分B從流體A中分離，并與源進(jìn)行換熱，然后回到有源流體回路。

進(jìn)一步地，所述的A流體為冰水混合物或水和相變物資的混合物，所述的源為熱泵，所述的B流體為單相流體(水)。

一種用于空氣調(diào)節(jié)的熱能利用系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括有源流體回路和第一類換熱器，所述有源流體回路上含有節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)處開(kāi)有進(jìn)出口，進(jìn)出口設(shè)置有分離裝置，且與所述第一類換熱器相連，有源流體回路中具有由B流體和具有潛熱變化的物質(zhì)組成的流體A。

進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)為第一類節(jié)點(diǎn)，所述第一類節(jié)點(diǎn)處具有多個(gè)進(jìn)出口，每個(gè)進(jìn)出口均與同一個(gè)第一類換熱器相連，構(gòu)成B流體回路。

進(jìn)一步地，所述第一類節(jié)點(diǎn)處還設(shè)置有第二類換熱器，所述第二類換熱器中的一個(gè)熱通道與B流體回路相連，另一個(gè)熱通道與有源流體回路相連。

進(jìn)一步地，所述節(jié)點(diǎn)為第二類節(jié)點(diǎn)，所述第二類節(jié)點(diǎn)處設(shè)置有一個(gè)進(jìn)出口，每個(gè)第一類換熱器與多個(gè)第二類節(jié)點(diǎn)處的進(jìn)出口相連，構(gòu)成B流體回路。

進(jìn)一步地，還包括第二類換熱器，所述第二類換熱器中的一個(gè)熱通道與B流體回路相連，另一個(gè)熱通道與有源流體回路相連。

本發(fā)明具有高效、舒適、環(huán)保、節(jié)能、靈活、控制簡(jiǎn)化等特點(diǎn)，可靈活適應(yīng)各種建筑和使用場(chǎng)合，既高效節(jié)能蓄能，又具有高舒適性和空氣精確調(diào)節(jié)功能，同時(shí)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基本原理圖；

圖2為源通過(guò)節(jié)點(diǎn)與環(huán)路相連的系統(tǒng)圖；

圖3為多個(gè)環(huán)路的系統(tǒng)圖；

圖4為處理末端與環(huán)路連接方式一；

圖5為處理末端與環(huán)路連接方式二；

圖6為處理末端與環(huán)路連接方式三；

圖7為處理末端與環(huán)路連接方式四；

圖8為處理末端與環(huán)路連接方式五；

圖9為處理末端與環(huán)路連接方式六；

圖10為處理末端與環(huán)路連接方式七；

圖11為處理末端與環(huán)路連接方式八；

圖12為處理末端與環(huán)路連接方式九；

圖中，有源流體回路10、有源流體回路中的泵11、第一類節(jié)點(diǎn)12、第二類節(jié)點(diǎn)13、第三類換熱器14、管道15、兩個(gè)第二個(gè)類節(jié)點(diǎn)之間的第二類換熱器16、第一類換熱器20、B流體回路中的泵31、第二類節(jié)點(diǎn)的進(jìn)出口131、位于第一節(jié)點(diǎn)中的第二類換熱器120、壓縮機(jī)42、節(jié)流閥43、蒸發(fā)器或冷凝器41，冷凝器或蒸發(fā)器44。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種用于空氣調(diào)節(jié)的熱能利用方法，該方法通過(guò)有源流體回路實(shí)現(xiàn)，所述有源流體回路上含有節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)上連接有第一類換熱器；有源流體回路中有流體A在回路中循環(huán)，所述的流體A為B流體與具有潛熱變化的物質(zhì)的混合體；包括蒸汽與液態(tài)水的混合物、冰與液態(tài)水的混合物、水與相變物質(zhì)的混合物、或液體與相變物質(zhì)的混合物，所述的B流體為液體，包括液態(tài)水、其他液體，如油等；成分B在節(jié)點(diǎn)處從流體A中分離，并通過(guò)第一類換熱器與待處理空氣或其他物質(zhì)進(jìn)行換熱，然后通過(guò)節(jié)點(diǎn)回到有源流體回路，與有源流體回路中的非B成分進(jìn)行換熱；所述有源流體回路的源為熱源、冷源或冷熱源，如鍋爐、冷水機(jī)組、制冰機(jī)或熱泵等。

如圖1所示，所述系統(tǒng)包括有源流體回路10和第一類換熱器20，所述有源流體回路上含有節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)處開(kāi)有進(jìn)出口，進(jìn)出口設(shè)置有分離裝置，且與所述第一類換熱器相連，有源流體回路中具有由B流體和具有潛熱變化的物質(zhì)組成的流體A。泵11驅(qū)動(dòng)流體A在環(huán)路上循環(huán)；成分B在節(jié)點(diǎn)處從流體A中分離，并通過(guò)第一類換熱器與待處理空氣或其他物質(zhì)進(jìn)行換熱，然后通過(guò)節(jié)點(diǎn)回到有源流體回路，與有源流體回路中的非B成分進(jìn)行換熱；

圖1中所示的節(jié)點(diǎn)包括第一類節(jié)點(diǎn)12和第二類節(jié)點(diǎn)13，節(jié)點(diǎn)之間為管道15，針對(duì)第一類節(jié)點(diǎn)12，其具有多個(gè)進(jìn)出口，每個(gè)進(jìn)出口均與第一類換熱器相連，構(gòu)成B流體回路。成分B在第一類節(jié)點(diǎn)12的一個(gè)進(jìn)出口121處從流體A中分離，并通過(guò)第一類換熱器20與待處理空氣或其他物質(zhì)進(jìn)行換熱，然后通過(guò)同一個(gè)第一類節(jié)點(diǎn)12的另一個(gè)進(jìn)出口122回到有源流體回路；針對(duì)第二類節(jié)點(diǎn)13，其設(shè)置有一個(gè)進(jìn)出口131，每個(gè)第一類換熱器20與多個(gè)第二類節(jié)點(diǎn)13處的進(jìn)出口相連，構(gòu)成B流體回路，成分B在第二類節(jié)點(diǎn)13處從流體A中分離，并通過(guò)第一類換熱器20與待處理空氣或其他物質(zhì)進(jìn)行換熱，然后通過(guò)另一第二類節(jié)點(diǎn)13回到有源流體回路。

節(jié)點(diǎn)可通過(guò)過(guò)濾，密度差等實(shí)現(xiàn)流體A中的成分B與非B成分的分離，使B進(jìn)入到第一類換熱器。

當(dāng)用于空調(diào)目的，第一類換熱器即為空氣末端(包括空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤(pán)管即輻射板等)的一部分。

由于只有液體如水進(jìn)入第一類換熱器，所以可以采用通用的換熱器和空氣處理末端，也不存在堵塞，傳熱性能惡化等問(wèn)題。

回路上還可以包括第二類換熱器212，用于流體A與流體B換熱；第二類換熱器212可以位于第一節(jié)點(diǎn)12內(nèi)，如圖3和圖6中的120所示；位于第一節(jié)點(diǎn)12中的第二類換熱器120中的一個(gè)熱通道與B流體回路相連，另一個(gè)熱通道與有源流體回路相連?；蛘呶挥趦蓚€(gè)第二類節(jié)點(diǎn)13之間，如圖3和圖11中的16所示，兩個(gè)第二類節(jié)點(diǎn)13之間的第二類換熱器16中的一個(gè)熱通道與B流體回路相連，另一個(gè)熱通道與有源流體回路相連。來(lái)自環(huán)路的流體B進(jìn)入第一換熱器與待處理空氣換熱后，再通過(guò)第二類換熱器與回路中的流體換熱，然后再回到第一換熱器與待處理空氣進(jìn)行再換熱。

回路上還可以包括第三類換熱器14，第三類換熱器14位于環(huán)路上，與流體C換熱，流體C與流體A不相通，流體C可用于空調(diào)目的或者其他目的，也可以直接使用，如衛(wèi)生熱水，工藝熱水等。

有源流體回路的源為熱源、冷源或冷熱源，如鍋爐、冷水機(jī)組、制冰機(jī)或熱泵等。

A流體為B流體與具有潛熱變化的物質(zhì)的混合體，包括蒸汽與液態(tài)水的混合物、冰與液態(tài)水的混合物、水與相變物資(如石蠟)的混合物、或液體與相變物資的混合物，所述的B流體為液體，包括液態(tài)水、其他液體，如油等。

所謂的具有潛熱變化的物資。不僅僅包括常規(guī)意義上的相變物資，如石蠟等，也包括其他在熱能應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的潛熱變化的物資，如制冷循環(huán)時(shí)，可利用低沸點(diǎn)的有機(jī)物的蒸發(fā)潛熱；所謂的潛熱變化物資可以直接與B流體混合，也可以將其包裹在殼內(nèi)，再與流體B混合，如相變物資膠囊等，甚至可以將低沸點(diǎn)的有機(jī)液體封裝在小球內(nèi)再與流體B混合；所謂的潛熱變化物資，即可以微米級(jí)的微粒，與B流體混合形成乳化液，也可以毫米機(jī)甚至更大的顆粒，也流體B混合。

圖2顯示的情況是，源與A流體的換熱通過(guò)B流體實(shí)現(xiàn)，即B流體在源與環(huán)路循環(huán)，源與環(huán)路上的節(jié)點(diǎn)相連。當(dāng)然源與連接在環(huán)路上的空氣末端等內(nèi)的換熱器不同，一是其數(shù)量少，二是其換熱器大，可以通過(guò)專門(mén)的設(shè)計(jì)，讓A流體直接進(jìn)入到源中進(jìn)行換熱，如源為冷水機(jī)或熱泵，即讓A流體直接進(jìn)入到冷水機(jī)或熱泵的蒸發(fā)器或冷凝器。

圖2中采用的通過(guò)B流體連接源與環(huán)路，其好處是可以采用通用的冷水機(jī)。圖2中只顯示了冷水機(jī)或熱泵的基本結(jié)構(gòu)，即壓縮機(jī)42、節(jié)流閥43、蒸發(fā)器或冷凝器41，冷凝器或蒸發(fā)器44。

圖3顯示的是具有多個(gè)有源流體回路，即回路10與10A。

從圖1至圖3可見(jiàn)，B流體的循環(huán)，既可以是采用泵31實(shí)現(xiàn)，也可以不需要泵，即利用環(huán)路上的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于圖7所示的情況，泵是必要的，因?yàn)锽流體的流動(dòng)方向與A流體相反，不僅不能利用環(huán)路的壓力，還需要克服環(huán)路的壓力。

當(dāng)B流體的流動(dòng)方向與A流體相同時(shí)，可以利用環(huán)路的壓力，但如果B流體流動(dòng)阻力大，仍需要增加泵，如圖4所示。

減少B流體的阻力，可以通過(guò)減小B流體流量，同時(shí)B流體多次在環(huán)路與第一換熱器之間換熱，這樣即可以減少B流體阻力，又可以保證換熱量，如圖5所示，簡(jiǎn)單地說(shuō)，圖4與圖5相比，圖5中為圖4中的1/2,因?yàn)閳D5中B流體在環(huán)路之間循環(huán)了兩次。同樣流量，換熱量為2倍，一半流量，換熱量一樣。如果循環(huán)次數(shù)增加，流量可以更小。

圖5中增加循環(huán)次數(shù)是通過(guò)增加了節(jié)點(diǎn)的進(jìn)出口來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖4為兩個(gè)進(jìn)出口，圖5中為四個(gè)。當(dāng)然還需要保證節(jié)點(diǎn)之間的壓差，使流體B流動(dòng)。

圖6中增加循環(huán)次數(shù)是通過(guò)在節(jié)點(diǎn)內(nèi)增加了第二換熱器120來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

圖4至圖6為第一類節(jié)點(diǎn)的情況。

圖7至圖12為第二類節(jié)點(diǎn)的情況。

圖8與圖7不同，B流體的流動(dòng)方向與A流體相同時(shí)，可以利用環(huán)路的壓力，同時(shí)還可以通過(guò)調(diào)整兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置，調(diào)節(jié)壓差。

圖9中，第一類換熱器與多于兩個(gè)(圖中顯示為四個(gè))節(jié)點(diǎn)相連，其基本原理與圖5相同，通過(guò)增加循環(huán)次數(shù)，減小B流體阻力。

圖10中顯示，第一類換熱器，不一定要與相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，可以與不相鄰的節(jié)點(diǎn)相連，這樣可以調(diào)節(jié)壓差。

圖11顯示的節(jié)點(diǎn)之間還有第二類換熱器16，其目的與手段與圖6相同，通過(guò)換熱器增加循環(huán)換熱次數(shù)。

圖12在圖11的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的增加循環(huán)次數(shù)，即換熱器16本身有多次循環(huán)，而圖11中換熱器只在第一換熱器與環(huán)路之間進(jìn)行一次循環(huán)。