本發(fā)明涉及暖通空調(diào)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速起效的輻射空調(diào)。

背景技術(shù)：

目前廣泛使用的空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)其空調(diào)末端散熱方式的不同可以分為對流式空調(diào)和輻射空調(diào)。對流式空調(diào)包括常規(guī)的家用分體式空調(diào)、中央空調(diào)、車載/機載空調(diào)。這類空調(diào)以風機盤管為最終散熱裝置，具有傳熱速度快、響應(yīng)迅速等優(yōu)點，但存在著諸多缺點，如換熱氣流吹過人體，影響了人體舒適度，空間內(nèi)溫度不均勻，能耗過高，容易積累灰塵、滋生病菌等。另外一種輻射空調(diào)主要以輻射的方式向空間內(nèi)環(huán)境和人體交換熱量，這類空調(diào)具有節(jié)能、無噪音、體感舒適等諸多優(yōu)點。目前廣泛使用的地暖作為冬季采暖方式就是一種輻射空調(diào)系統(tǒng)。然而輻射空調(diào)一般埋于地板、墻體或吊頂中，冷熱量必須通過傳輸管、地板或墻體才能達到人體，傳熱熱阻大，響應(yīng)速度非常緩慢。對于常規(guī)家庭使用的輻射空調(diào)系統(tǒng)，出于節(jié)能考慮，當家中無人時系統(tǒng)最好關(guān)閉。重新啟動時要達到舒適溫度需要較長的啟動時間。在冬季采暖時一般在2小時以上，夏季制冷時通常需要1.5小時，這樣就大大降低了使用者的舒適度。

為了綜合兩種方式的優(yōu)點、避免其缺點，CN100543375C提出了一種可同時使用低溫輻射和風機盤管的空調(diào)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括風機盤管空調(diào)系統(tǒng)、低溫輻射系統(tǒng)、輔助熱源系統(tǒng)和新風處理系統(tǒng)，各系統(tǒng)在流量和阻力上相互獨立，互不影響，而且各系統(tǒng)可同時運行，快速達到室內(nèi)舒適條件。發(fā)明CN103292398B一種集成吹風型空調(diào)與輻射末端復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，包括空調(diào)外機、水箱、熱交換器、風機盤管、空調(diào)內(nèi)機、新風送分口、毛細管輻射末端，發(fā)明將常規(guī)空調(diào)的氟利昂系統(tǒng)與輻射末端的水系統(tǒng)集成一體，采用一套制冷機組，可實現(xiàn)吹風型空調(diào)和輻射末端系統(tǒng)的獨立或聯(lián)合運行。發(fā)明CN102538142B提出了一種輻射與空調(diào)冷暖一體化系統(tǒng)，總控制器與中央控制器電連接，中央控制器與各區(qū)域的末端控制器構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)自控系統(tǒng)，保留了空調(diào)調(diào)溫速度快，又保留了輻射節(jié)能、環(huán)保和舒適性。發(fā)明CN 102967013A提出了一種快速起效和負荷可變的輻射冷暖一體化空調(diào)裝置，負荷可以由室內(nèi)機單獨承擔，也可以通過室內(nèi)機和毛細管共同承擔，主要以輻射和自然對流的傳熱方式調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。上述發(fā)明的主要思想都是將對流換熱的風機與輻射換熱的輻射末端同時設(shè)置在空間內(nèi)，通過管路和控制系統(tǒng)控制其同時或分別單獨運行，但這樣系統(tǒng)復(fù)雜程度明顯提高，設(shè)備投資也將大幅增加，缺乏實用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述缺點，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有輻射空調(diào)系統(tǒng)間歇使用時不能快速啟動見效以及負荷相對固定的不足，提供一種簡單、可靠、能快速起效和負荷可變的輻射冷暖空調(diào)。

為了達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種快速起效的輻射空調(diào)，包括輻射板、氣體通道板、空調(diào)回路、調(diào)濕回路和對流傳熱回路，所述輻射板與制冷制熱的空調(diào)回路相連接，所述輻射板采用多孔介質(zhì)制成，所述輻射板吸收在其表面的冷凝液，所述氣體通道板與所述輻射板緊密接觸，所述氣體通道板與調(diào)濕回路連接，所述氣體通道板與對流傳熱回路連接。

進一步地，所述對流傳熱回路設(shè)置有空氣進口柵格、閥門、風機、空氣出口柵格。

進一步地，所述輻射板內(nèi)設(shè)置有多個傳熱孔道，所述傳熱孔道通過母管與空調(diào)系統(tǒng)回路連接。

進一步地，所述氣體通道板內(nèi)設(shè)置多個氣體流動通道。

進一步地，所述氣體流動通道同時或分別與調(diào)濕回路和對流傳熱回路連接。

進一步地，所述輻射板和氣體通道板分別設(shè)置進口母管和出口母管。

進一步地，所述氣體通道板出口母管處設(shè)置冷凝水收集槽及外界排放管道和閥門。

進一步地，所述輻射板和所述氣體通道板用多孔介質(zhì)包括燒結(jié)磚、青磚、模鑄砂型、多孔陶瓷、玻璃纖維、活性炭、木質(zhì)密度板、水泥、氧化鋯陶瓷、硅化物、金屬泡沫和巖石類等，優(yōu)選為硅化物。

進一步地，所述輻射板和所述氣體通道板由金屬制成，包括銀、銅、鐵、鋁、鋼，優(yōu)選為鋁。

進一步地，所述傳熱孔道和所述氣體流動通道截面為圓形、橢圓形、方形、梯形、多邊形等；軸向設(shè)置為直線型、S形、U型或同心圓狀。

進一步地，所述傳熱孔道和所述氣體流動通道內(nèi)設(shè)置內(nèi)插管道或防水涂層材料。

進一步地，所述空調(diào)回路內(nèi)工質(zhì)設(shè)置為氟利昂及其替代物、水、空氣。

本發(fā)明讓從封閉空間內(nèi)吸取的或從外部接入的新風流動通過氣體通道板，在氣體通道板內(nèi)被直接加熱或冷卻，然后返回封閉空間內(nèi)，與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)風機盤管類似的形式，通過對流方式迅速調(diào)節(jié)封閉空間內(nèi)的溫度，達到迅速起效或者動態(tài)調(diào)節(jié)負載的目的，但是沒有改變常規(guī)輻射空調(diào)的傳熱特點。另外，在制冷工況下，通過上述方式還可以迅速對封閉空間內(nèi)的濕度進行調(diào)節(jié)，緩解輻射板處冷凝水的吸收壓力。冬季空氣過于干燥情況下，還可以通過在氣體通道板內(nèi)注入濕空氣或水，調(diào)節(jié)封閉空間內(nèi)的空氣濕度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、舒適性強、響應(yīng)迅速，是一種具有很強應(yīng)用價值的輻射空調(diào)系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為輻射空調(diào)系統(tǒng)連接圖；

圖2為輻射板及氣體通道板截面示意圖；

圖3為輻射板及氣體通道板采用相同材料設(shè)計實例的截面示意圖；

圖4為空調(diào)回路和調(diào)濕回路合并時系統(tǒng)連接圖；

圖5(a)為調(diào)濕回路和對流傳熱回路同時在線連接的系統(tǒng)連接圖；

圖5(b)為圖5(a)中對應(yīng)輻射板和氣體通道板截面圖(一)；

圖5(c)為圖5(a)中對應(yīng)輻射板和氣體通道板截面圖(二)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

附圖1所示為本發(fā)明的一種快速起效的輻射空調(diào)的系統(tǒng)連接圖。如圖所示，整個系統(tǒng)包括三個回路，(1)空調(diào)回路，包括輻射板10、空調(diào)系統(tǒng)12、空調(diào)回路13?？照{(diào)回路13將輻射板10與空調(diào)系統(tǒng)12連接起來，將空調(diào)系統(tǒng)12提供的冷熱源導入輻射板10，輻射板10通過對流和輻射將冷量、熱量傳遞給周圍環(huán)境和人體，因此輻射板10是空調(diào)回路13的輻射末端；在制冷工況下，輻射板10還吸收凝結(jié)在其輻射面上的冷凝液。(2)調(diào)濕回路，包括氣體通道板11、調(diào)濕系統(tǒng)14、連接回路108。連接回路108將氣體通道板11和調(diào)濕系統(tǒng)14連接起來，氣體通道板11將吸收輻射板10擴散過來的冷凝液，并進一步由連接回路108導入調(diào)濕系統(tǒng)14進行干燥除濕。在制暖工況下因為不存在冷凝液，因此不需要對輻射板10進行干燥除濕，調(diào)濕系統(tǒng)14及其連接回路108關(guān)閉，但是根據(jù)需要，可以通過調(diào)濕系統(tǒng)14向連接回路108注入高濕氣體，甚至根據(jù)需要直接注入水，從而可以通過輻射板10反向向空氣加濕。(3)對流傳熱回路，包括空氣入口柵格17、風機15、氣體通道板11、空氣出口柵格16；入口管道110將空氣入口柵格17、風機15和氣體通道板11連接起來，出口管道109將空氣出口柵格16和氣體通道板11連接起來，風機15也可以設(shè)置在出口管道109上。在進行對流傳熱情況下，空氣由風機15驅(qū)動從入口柵格17進入入口通道110，通過氣體通道板11時被加熱或冷卻，然后通過出口通道109和出口柵格16返回空間內(nèi)。對流傳熱回路是一個開放式回路。

上述回路的工作方式如下：空調(diào)回路13在系統(tǒng)工作狀態(tài)時都處于運行狀態(tài)，將冷熱源通過輻射板10傳遞給環(huán)境和人體。在整個輻射空調(diào)系統(tǒng)剛剛啟動階段，或者需要迅速的調(diào)節(jié)空間內(nèi)溫度時，對流傳熱回路109、110投入運行，調(diào)濕回路108停止工作。在室內(nèi)環(huán)境溫度達到或接近設(shè)定值，可以主要由空調(diào)回路13通過輻射換熱方式來承擔空間內(nèi)負荷時，此時對流傳熱回路109、110關(guān)閉，調(diào)濕回路108投入運行，以吸收制冷時產(chǎn)生的冷凝水，或調(diào)節(jié)制暖時室內(nèi)濕度。調(diào)濕回路108和對流傳熱回路109、110通過母管系統(tǒng)與氣體通道板11連接，并由三通閥106、107控制調(diào)濕回路108和對流傳熱回路109、110的連通狀態(tài)。

上述輻射空調(diào)系統(tǒng)中各主要設(shè)備如下。

空調(diào)系統(tǒng)12負責提供冷源和熱源，可采用的設(shè)備有常規(guī)空調(diào)、熱泵、鍋爐、太陽能等提供冷源和熱源的設(shè)備和系統(tǒng)，以及上述這些系統(tǒng)設(shè)備的組合。根據(jù)設(shè)備選擇不同，當直接與空調(diào)系統(tǒng)連接時，空調(diào)回路13內(nèi)流動工質(zhì)為氟利昂或者其環(huán)保替代物R134a、R407c、R600、R410A等等，此時輻射板10為空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器或者冷凝器?？照{(diào)回路也可以是二次傳熱回路，空調(diào)回路13內(nèi)流動工質(zhì)一般為水，此時輻射板10等效于常規(guī)水空調(diào)系統(tǒng)的空間內(nèi)風機盤管散熱器?；蛘呖照{(diào)回路13內(nèi)也可以是采用氣體為傳熱工質(zhì)，如空氣，氮氣、氧氣、二氧化碳等。

調(diào)濕系統(tǒng)14的干燥除濕方式可以采用常規(guī)的吸附式和冷凍式。吸附式干燥是利用吸附原理，濕空氣通過吸附劑(干燥劑)時，水份被吸附，得到干空氣，如氯化鈣、二氧化硅、凹土干燥劑、高分子樹脂凝膠等等；冷凍式干燥是利用冷卻空氣，降低空氣溫度的原理，將濕空氣中的水份通過冷凝后從空氣中析出，得到干空氣。

輻射板10通過進出口母管102、103分別與空調(diào)回路13連接。氣體通道板11通過進出口母管101、104，并通過三通控制閥106、107分別與調(diào)濕回路108和對流傳熱回路109、110連接。在氣體通道板11的出口端母管104下部設(shè)置有冷凝水收集槽19，用于在制冷工況下空氣流過氣體通道板11時水蒸氣冷凝形成冷凝水的收集，冷凝水收集槽19外連排放管道及閥門18，用于冷凝水的排放。此管道及閥門18僅在制冷工況下對流傳熱回路運行時打開，其余時間均保持關(guān)閉。

輻射板10和氣體通道板11的截面圖如圖2所示。輻射板10內(nèi)包含多個傳熱孔道21，傳熱孔道21通過母管102、103與空調(diào)回路13連接，將熱量或冷量通過輻射面20傳給環(huán)境和人體。氣體通道板11內(nèi)包含多個氣體流動通道24。在輻射空調(diào)系統(tǒng)啟動階段，氣體流動通道24內(nèi)流過由風機15送入的空氣，空氣在氣體流動通道24內(nèi)被加熱或冷卻后進入空間內(nèi)。在轉(zhuǎn)入調(diào)濕回路運行后，由調(diào)濕系統(tǒng)14干燥過的氣體流過氣體流動通道24，對氣體通道板11進行干燥除濕。

輻射板10和氣體通道板11由多孔介質(zhì)制成。輻射板10用多孔介質(zhì)22和氣體通道板11用多孔介質(zhì)23應(yīng)具備高導熱性、高滲透率以及恰當?shù)目紫堵实忍匦?。可選的多孔介質(zhì)包括但不限于燒結(jié)磚、青磚、模鑄砂型、多孔陶瓷、玻璃纖維、活性炭、木質(zhì)密度板、水泥、氧化鋯陶瓷、硅化物、金屬泡沫和巖石類等，以及其他具有上述多孔介質(zhì)性能的新型材料。優(yōu)選為硅化合物，如二氧化硅、沸石、多孔質(zhì)玻璃、磷灰石、硅藻土、高嶺石、海泡石、水鋁英石、伊毛縞石、活性白土、二氧化硅-氧化鋁復(fù)合氧化物、二氧化硅-二氧化鈦復(fù)合氧化物、二氧化硅-氧化鋯、二氧化硅-氧化鋁復(fù)合氧化物、二氧化硅-二氧化鈦復(fù)合氧化物、二氧化硅-氧化鋯、二氧化硅-氧化鎂、二氧化硅-氧化鑭、二氧化硅-氧化鋇、二氧化硅-氧化鍶等復(fù)合金屬氧化物等。其中作為硅化合物優(yōu)選二氧化硅、海泡石、沸石等。也可以采用上述材料的一種或多種的組合。

為了提高輻射板10內(nèi)傳熱孔道21和氣體通道板11內(nèi)氣體流動通道24的結(jié)構(gòu)強度或便于安裝，在傳熱孔道21和氣體流動通道24內(nèi)可以插入相應(yīng)的內(nèi)插管子，內(nèi)插管子可以采用金屬如銅、鐵、鋼、鋁，也可以采用PEC、PVC、PPP等材料。氣體流動通道24的內(nèi)插管道應(yīng)鏤空或多孔，以便與對氣體通道板11進行除濕。也可以在傳熱孔道21內(nèi)壁粘覆防水涂層和材料如鋁箔等，防止制冷劑或制冷工質(zhì)滲透進入輻射板10的多孔介質(zhì)22內(nèi)。

在制冷工況下，如果輻射板10的輻射面20附近空氣溫度低于對應(yīng)的露點溫度，空氣中的水蒸氣就會在輻射面20上冷凝形成冷凝水。冷凝水被輻射板10的多孔介質(zhì)材料22吸收，并通過滲流在多孔介質(zhì)內(nèi)向氣體通道板11擴散，氣體流動通道24內(nèi)的干燥空氣不斷吸收氣體通道板11內(nèi)多孔介質(zhì)材料23內(nèi)的水分，因此可以在輻射板10和氣體通道板11內(nèi)形成穩(wěn)定的滲流，使得輻射面20上的冷凝水不斷穿過輻射板10，被氣體通道板11內(nèi)干燥氣體帶走。在對流傳熱回路運行情況下，由于氣體流動通道24內(nèi)空氣為對流傳熱，傳熱速度快，能帶走更多的輻射板10傳遞的冷量，空氣中的水蒸氣就會在氣體流動通道24內(nèi)冷凝，冷凝水會進一步被空氣或重力驅(qū)動沿著氣體流動通道24向前移動，直至在出口母管104處匯集，并最終通過冷凝水收集槽19和外連排放管道及閥門18排放。

如圖2所示，實際效果上氣體通道板11內(nèi)的氣體流動通道24之間形成了翅片形式，翅片增加了氣體通道板11內(nèi)氣體與輻射板10的接觸面積，有助于提高輻射板10與氣體通道板11之間水分的質(zhì)量傳遞和溫度傳遞。

傳熱孔道21和氣體流動通道24的截面形式可以多樣，包括但不限于圓形、橢圓形、方形、梯形、多邊形等；軸向形狀也可以根據(jù)需要靈活設(shè)計，包括直線型、蛇形、U型、同心圓狀等。此外傳熱孔道21和氣體流動通道24的相對位置、孔道大小、孔道數(shù)量及其分布也可以根據(jù)實際需要靈活設(shè)計。

空氣入口柵格17處空氣可以直接從空間內(nèi)部抽取，經(jīng)過氣體通道板11加熱、冷卻后返回空間，也可以是直接從空間外部引入新風，或者是在從外部引入新風并經(jīng)過除塵、過濾后導入，以進一步提高空氣質(zhì)量。

以下是本發(fā)明的另外一種實例。

通過合理選擇加工材料，輻射板10與氣體通道板11可以采用統(tǒng)一的材料加工制造，即輻射板10與氣體通道板11為一個整體，實現(xiàn)輻射傳熱、吸收冷凝液和快速對流傳熱的一體化，圖3所示為一體化設(shè)計的實例。優(yōu)選的材料為二氧化硅。

其它方面設(shè)計特征與上述實例一致。

以下是本發(fā)明的另外一種實例。

通過合理選擇工質(zhì)，空調(diào)回路13和調(diào)濕回路108可以合并為一個回路，如圖4所示。當空調(diào)回路13內(nèi)流動工質(zhì)為氣體時，在制冷工況下，工作氣體由空調(diào)系統(tǒng)12冷卻，同時也會因為冷卻而被干燥。當工作氣體流過輻射板10時，氣體一方面會冷卻輻射板10，另一方面也會對輻射板10的多孔介質(zhì)材料22進行除濕。因此，空調(diào)回路13同時順便完成了調(diào)濕回路108的功能。

此時氣體通道板11不需要除濕，而只需要實施對流傳熱功能，此時氣體通道板11的材料23可以選擇具有更好傳熱性能的材料，如金屬：銀、銅、鐵、鋁等，優(yōu)選的是銅。

如果本發(fā)明所使用的空間內(nèi)有獨立的除濕系統(tǒng)，如通過新風系統(tǒng)對空間內(nèi)空氣濕度進行控制，防止空氣中水蒸氣在輻射板10的表面形成冷凝水，那么與上述實例一樣，氣體通道板11也不需要除濕，而只需要實施對流傳熱功能，而且此時傳熱板10也可以選擇具有更好的傳熱性能的材料，如金屬：銀、銅、鐵、鋁等，優(yōu)選的是銅。

其它方面設(shè)計特征與上述實例一致。

以下是本發(fā)明的另外一種實例。

上述實例中，調(diào)濕回路108和對流傳熱回路109、110只能交替運行，本實例中，調(diào)濕回路108和對流傳熱回路109、110可以保持同時在線運行，如圖5(a)所示。如圖所示，調(diào)濕回路108通過進出口母管51、52與氣體通道體11連接，對流傳熱回路109、110通過進出口母管53、54與氣體通道板11連接。由于持續(xù)的進行除濕，就可以確保輻射體10保持干燥，防止輻射面20上形成可見的冷凝水液滴，影響輻射傳熱效率和空間內(nèi)衛(wèi)生，同時由于傳熱回路保持在線連接，就可以實現(xiàn)可變負荷的迅速響應(yīng)。

與圖5(a)所示系統(tǒng)連接圖的氣體通道板11內(nèi)除濕氣體通道和對流傳熱氣體通道配備方案可以靈活設(shè)置，其中除濕氣體通道與調(diào)濕回路108連接，對流傳熱氣體通道與對流傳熱回路109、110連接。如圖5(b)-(c)所示，除濕氣體通道和對流傳熱氣體通道61、62可以并列排布，也可以是除濕氣體通道和對流傳熱氣體通道63、64上下排布。除濕氣體通道和傳熱氣體通道的大小、相互位置等均可以根據(jù)實際使用環(huán)境和設(shè)計要求進行靈活設(shè)計。

以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。