专利名称：空中取气空调供冷设备系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空调供冷设备系统。尤其是该设备系统由空中取气柔性装置(以下简称柔性装置)，空调地面控制站(以下简称控制站)，入户输气管网(以下简称管网)组成。属于组合技术在天然冷源利用和空调供冷技术中的应用。本发明在现有天然冷源利用和空调技术中尚未发现。
目前，空调制冷技术中主要应用蒸气压缩式制冷和吸收式制冷两种类型，它们都是利用液体气化吸热这一规律实现制冷的，分别靠消耗电能和低品位热能使热量由低温热源转移到高温热源。吸收式制冷空调(包括吸附式空调)是环境友好型空调，受有余热可供利用条件的限制。专利申请号为99124022.7的太阳能蓄冷转换家用空调，20米2空调房吸收太阳能要占地8米2，应用受此约束。这就使得蒸气压缩式空调(包括蓄冷空调)在市场上占绝对优势，因此夏季我国城镇40％的电能供居民空调制冷消耗，引发电、煤、运紧张，CO2排放造成温室效应，城市热岛效应和酸雨，氯、氟碳化物破坏臭氧层等问题。在天然冷源利用方面，深井水供冷已得到应用，这有利于可持续发展，但干旱缺水与此时空调利用率高是一对矛盾，城市过量开采地下水会造成地面下沉，应用也有制约。
本发明的目的是提供一种空中取气空调供冷设备系统，将空中空气作为天然冷源利用，解决蒸气压缩式制冷空调耗电量大，使用成本高，造成电、煤、运紧张和环境污染等不利于可持续发展的问题，还可与深井水供冷及太阳能利用或其它形式空调组成复合空调系统，实现优势互补。
本发明技术方案如下空调供冷设备系统由柔性装置、控制站、主操纵绳、辅操纵绳、管网组成。柔性装置分成若干段，这便于调节柔性装置上端高度，每一段由一个浮升艇和一段柔性管道构成。整个装置是这样连接的柔性装置取气、输气管道的贯通靠浮升艇的连通管道及两端的阳接头和柔性管道及两端的阴接头连接实现；柔性装置的受力连接通过浮升艇承力框架上的固定卡和柔性管道横截面定型支架上的固定卡与主、辅操纵绳的固定连接来实现，对流线型管道而言，主绳在前，辅绳在后，主操纵绳不分段，其下端连接缠绕在收放机构的卷筒上。辅操纵绳在浮升艇承力框架后端上、下固定卡中间分段，其下端一般情况下不固定。顶部浮升艇连通管道上端是上进气口，前进气口、这有利于减小输气阻力。根据空气温度随高度上升而下降的气象学知识，利用浮升艇产生向上的浮力和升力，控制站收放机构的卷筒向下的拉力，调节柔性装置的上端高度，可获取合适温度的空气，作为空调清新空气来源。无风时，整个柔性装置浮力大于重力，装置垂直于地面，有风时浮升艇升力略大于风对装置的作用力(不考虑方向)，柔性装置倾斜偏离地垂线。
下面描述设备系统各组成部分附加技术特征(1)浮升艇，由连通管道、承力框架、翼、浮力构件、风标、固定卡组成。连通管道位于浮升艇中间位置，连通管道两端是阳接头。承力框架将连通管道、翼、浮力构件联成一体。承力框架受力作用点连线呈倒置等腰三角形，对称浮力和对称升力作用点位于底边上，主、辅操纵绳拉力、柔性装置重力作用点是倒置三角形的顶点。对称两翼在连通管道两侧，翼上有配重和调整片，用于调整重心和升力平衡。对称两浮力构件位于两翼上方，风标位于两浮力构件的尾部。在连通管道前后两端的承力框架上，各有上下两个固定卡，固定卡除用于与主、辅操纵绳的连接固定外，还用于浮升艇在控制站柔性装置收放室运动车上的固定。
(2)柔性管道，由管道壁、横截面定型支架、经带、纬带组成。管道壁是纤维织物，有涂层，不透气，无横截面定型支架支撑时，呈筒形，两端有阴接头。与管道横截面平行和垂直两个方向，每间隔一段距离，有一经带和纬带与管道壁织为一体，增强管道壁受力作用，便于固定横截面定型支架和与主、辅操纵绳相连接。横截面定型支架为流线型，靠经带与管道壁连成一体，由此管道横截面也为流线型，可减小风对管道作用力。
(3)控制站，由螺纹管道，输气通道，空气分配与动力室，信息控制室、柔性装置收放室、收放机构车、轨道等建筑设施和设备组成。输气通道指从与柔性装置下端阴接头相连的螺纹管道的阳接头起至空气分配与动力室出口止的输气道。螺纹管道是一段弹性、韧性极好的可扭转、可伸缩、可弯曲的管道，便于在连接处实现圆弧过渡。空气分配与动力室、信息控制室在建筑物下部。信息控制室收集、显示下述信息来气温度、湿度、最远端及最近端用户供气温度、风向、风力常规天气预报、中小尺度灾害天气警报，并根据风向、风力变化、温度变化、灾害天气等信息发出相关控制指令。在建筑物上部与输气通道一墙之隔，有柔性装置收放室，呈环形，室内有放置固定柔性装置的运动车，运动车可在室内运动，以便收放机构车因风向改变位置变化时，不影响柔性装置收放。在收放室内、外墙上面，安装了收放机构车运动的内、外圈轨道，轨道用铁轨加工弯曲成圆形，焊接在柔性装置收放室内、外墙承重钢筋水泥立柱钢筋上端，收放机构车两个外圈轮子上面的底盘上，装有控制主操纵绳收放的卷筒，卷筒固定座有两个下伸连杆，连杆下端有钳形卡卡在轨道的工字梁上，钳形卡不影响收放机构车沿轨道运动，卷筒受到主操纵绳向上拉力时，收放机构不脱轨。
(4)管网。是指从控制站空气分配与动力室出口至用户的供气装置。根据实际情况可分为从控制站——居民楼——用户的三级供气方式或从控制站——居民小区——居民楼——用户的四级供气方式，前二级或前三级设空气分配及动力室。用户可根据实际情况，改善空调房围护结构，安装小功率吸气、排气风扇。
应用新的空调供冷设备系统，将空中空气作为空调新鲜空气来源，与目前市场占绝对优势的蒸气压缩式制冷空调相比，没有压缩机、制冷剂、换热器(蒸发器和冷凝器)、节流阀等组成的制冷系统，具有以下积极效果①节省电能，降低使用成本。一台1.5匹马力能效比为2.6，供18m2房间用的普通家用空调，平均每小时耗电为1.36度，若每天工作20小时，日耗电为27.2度，若每户安装2台这样的空调，日耗电54.4度。采用该技术，工程一次投入费用平均到每户与每户购买普通空调费用大致相等。大大低于购买中央空调一次性投入，24小时连续输送新鲜清洁空气至用户，平均每户日耗电在5度左右，节约电能80％-90％。根据统计资料“全国空调年耗电量在400亿度以上，占总电量的百分之十几，若空调效率提高百分之十，全国每年可节约160亿元。”(新晚报，2004年2月19日消费文摘版)据此推算，全国六分之一空调普及该发明技术，每年可节约人民币200亿元以上。
②节约资源，有利于可持续发展。我国是以火力发电为主的国家，节电等于节煤，不用压缩机、换热器、节流阀等，节省了大量铜、铁金属材料。
③有利于环境保护。节电省煤，减少CO2排放，减轻温室效应、热岛效应和酸雨造成的危害，不使用制冷剂(氯、氟碳化物)不破坏臭氧层。
④不用回气技术，24小时连续输送新鲜空气，并采用排气技术，解决了空气不新鲜所致的空调病。与吸收式(吸附式)空调相比，不受使用低品位热能应用条件的限制。与太阳能吸附式空调相比，不使用太阳能吸附集热器，不受利用太阳能占地面积大应用条件的约束。
图1是本发明柔性装置连接关系示意图。
图2是本发明浮升艇结构示意图。
图3是本发明柔性管道结构示意图。
图4是本发明控制站建筑物顶部设施及部分设备位置示意图。
下面是本发明一个实施例，内陆某城夏季长、冬季短，六、七、八、九四个月平均风速分别为1.1米/秒、1.1米/秒、1.2米/秒、1.2米/秒，日振幅变化为1-2米/秒，夏季空中1000米以下8米/秒以上风速次数少，气象台有多普勒雷达，对灾害天气能提前1至2小时作出准确预报，城市人口密度较大，实施地不在机场附近，实施地上空不属低空飞行航线，也不是部队和民航低空飞行训练的空域，经空中交通管理部门审批，符合实施条件。
下面结合附图进一步描述本发明的实施方式
如图1所示柔性装置由主操纵绳1、辅操纵绳2、浮升艇3、柔性装置4组成。柔性装置分成若干段，这便于调节柔性装置上端高度，每一段由一个浮升艇3和一段柔性管道4构成。柔性装置是这样连接的柔性装置取气、输气管道的贯通靠浮升艇3的连通管道5及两端阳接头6和柔性管道4及两端阴接头7连接实现；柔性装置的受力连接通过浮升艇3的承力框架8上的固定卡9和柔性管道4的横截面定型支架10上的固定卡11与主、辅操纵绳1、2的固定连接来实现，对流线型管道而言，主绳1在前，辅绳2在后，主操纵绳1不分段，其下端连接缠绕在收放机构的卷筒12上。辅操纵绳2在浮升艇3的承力框架8的后端上、下固定卡9之间分段，其下端一般情况下不固定。顶部浮升艇3连通管道5上端是上进气口13和前进气口14，这有利于在下沉气流或有风时减小输气阻力。根据空气温度随高度上升而下降的气象学知识，利用浮升艇3产生向上的浮力和升力，控制站收放机构的卷筒12向下的拉力，调节柔性装置的上端高度，可获取合适温度的空气，作为空调清新空气来源。无风时，整个柔性装置浮力大于重力，装置垂直于地面，有风时浮升艇3升力略大于风对装置的作用力(不考虑方向)，柔性装置倾斜偏离地垂线。如图2所示浮升艇3由连通管道5、承力框架8、翼15、浮力构件16、风标17、固定卡9组成。连通管道5位于浮升艇3的中间位置，连通管道5两端是阳接头6。承力框架8将连通管道5、翼15、浮力构件16联成一体。承力框架8受力作用点连线呈倒置等腰三角形，对称浮力和对称升力作用点位于底边上，主辅操纵绳1、2拉力、柔性装置重力作用点是倒置三角形的顶点。对称两翼15在连通管道5两侧，翼上有配重18和调整片19，用于调整重心和升力平衡。对称两浮力构件16位于两翼15上方，风标17位于两浮力构件16的尾部。在连通管道5前后两端的承力框架8上，各有上下两个固定卡9，固定卡9除用于与主、辅操纵绳1、2的连接固定外，还用于浮升艇在控制站柔性装置收放室运动车24上的固定。如图3所示柔性管道4由管道壁18、横截面定型支架10、经带19、纬带20组成。管道壁18是纤维织物，有涂层，不透气，无横截面定型支架10支撑时，呈筒形，两端是阴接头7。与管道横截面平行和垂直两个方向，每间隔一段距离，有经带19和纬带20与管道壁18织为一体，增强管道壁受力作用，便于固定横截面定型支架10和与主、辅操纵绳1、2相连接。横截面定型支架10为流线型，靠经带19与管道壁18连成一体，由此管道横截面也为流线型，可减小风对管道作用力。如图4所示控制站由螺纹管道21，输气通道22，空气分配与动力室，信息控制室，柔性装置收放室23，收放机构车24，轨道25等建筑设施和设备组成。输气通道22指从与柔性装置下端阴接头7相连的螺纹管道21的阳接头起至空气分配与动力室出口止的输气道。螺纹管道21是一段弹性、韧性极好的可扭转、可伸缩、可弯曲的管道，便于在连接处实现圆弧过渡。空气分配与动力室、信息控制室在建筑物下部。信息控制室收集、显示下述信息来气温度、湿度、最远端及最近端用户供气温度、风向、风力、常规天气预报、中小尺度灾害天气警报，并根据风向、风力变化、温度变化、灾害天气等信息发出相关控制指令。在建筑物上部与输气通道22一墙之隔，有柔性装置收放室23，呈环形，室内有放置固定柔性装置的运动车26，运动车26可在室内运动，以便收放机构车24因风向改变位置变化时，不影响柔性装置收放。在收放室内、外墙上面，安装了收放机构车24运动的内、外圈轨道25，轨道25用铁轨加工弯曲成圆形，焊接在柔性装置收放室23内、外墙承重钢筋水泥立柱钢筋上端，收放机构车24两个外圈轮子上面的底盘上，装有控制主操纵绳收放的卷筒12，卷筒12固定座有两个下伸连杆27，连杆27下端有钳形卡卡在轨道的工字梁上，钳形卡不影响收放机构车24沿轨道运动，当卷筒12受到主操纵绳向上拉力时，收放机构车不脱轨。外圈墙28起保护作用。
从控制站空气分配与动力室出口至用户的供气管网，采用从控制站——居民楼——用户的三级供气方式，运用现有空调的送风技术，用户根据实际情况，改善空调房围护结构；安装小功率吸气、排气风扇；还可配备小功率冰水电风扇，在灾害天气造成系统停止运行时备用。
权利要求
1.一种空中取气空调供冷设备系统，有从控制站至用户的空调供气管网，将起重机械应用于空中取气柔性装置的收放调节，其特征在于还包括空中取气柔性装置，空调控制站，主、辅操纵绳组成，空中取气柔性装分成若干段，每一段由一个浮升艇和一段柔性管道构成，顶部浮升艇连通管道上端是上进气和前进气口，柔性装置是这样连接的柔性装置取气、输气管道的贯通靠浮升艇的连通管道及两端的阳接头和柔性管道及两端的阴接头连接实现；柔性装置的受力连接通过浮升艇承力框架上的固定卡和柔性管道横截面定型支架上的固定卡与主、辅操纵绳的固定连接来实现，对流线型管道而言，主绳在前，辅绳在后，主操纵绳不分段，其下端连接缠绕在收放机构的卷筒上，辅操纵绳在浮升艇承力框架后端上、下固定卡中间分段，其下端一般不固定。
2.根据权利要求1所述的设备系统，其特征在于浮升艇由连通管道、承力框架、翼、风标、固定卡组成，连通管道位于浮升艇的中间位置，连通管道两端是阳接头，承力框架将连通管道、翼、浮力构件联成一体，对称两翼在连通管道两侧，翼上有配重和调整片，对称两浮力构件位于两翼上方，风标位于两浮力构件的尾部，连通管道前、后两端的承力框架上，各有上、下两个固定卡。
3.根据权利要求1所述设备系统，其特征还在于柔性管道由管道壁，横截面定型支架，经带、纬带组成，管道壁是纤维织物，有涂层，不透气，无横截面定型支架支撑时，是筒形，两端是阴接头，与管道横截面平行和垂直两个方向，每间隔一段距离，有经带和纬带，横截面定型支架为流线型，靠经带与管道壁连成一体，横截面定型支架前后两端有固定卡。
4.根据权利要求1所述的设备系统，其特征在于控制站由螺纹管道、输气通道，空气分配与动力室，信息控制室，柔性装置收放室，收放机构车，轨道等建筑设施和设备组成。螺纹管道上连柔性管道，下连输气通道，输气通道末端连接管网，输气通道位于建筑物中央，空气分配与动力室、信息控制室在建筑物下部，在建筑物上部，与输气通道一墙之隔，是环形柔性装置收放室，室内有放置固定柔性装置的运动车，运动车可在室内运动，收放室内、外墙上面，是收放机构车运动的内、外轨道，轨道是园形，焊接在墙体钢筋水泥立柱钢筋上端，收放机构的卷筒安装在收放机构车两外圈轮子上面的底盘上，卷筒固定座有两个下伸连杆，连杆下端有两个钳形卡卡在轨道的工字梁上，不影响收放机构车运动。
全文摘要
本发明公开了一种空中取气空调供冷设备系统，它由空中取气柔性装置、空调控制站、主操纵绳、辅操纵绳、入户管网组成，利用浮升艇产生向上的力，收放机构产生向下的力，通过主、辅操纵绳的收放来调节空中取气柔性装置上端的高度，获取合适温度的空气作为空调清新空气来源，该设备还可与深井水供冷、太阳能利用或其它形式的空调组成复合空调系统，实现优势互补。
文档编号F24F5/00GK1769799SQ20041004400
公开日2006年5月10日 申请日期2004年11月3日 优先权日2004年11月3日
发明者游善宗 申请人:游善宗