一种双源空调系统

1.本技术涉及空调技术领域，特别涉及一种双源空调系统。


背景技术：

2.随着现代化建设事业的发展，人民生活水平和生活质量的不断提高，空调已经成为人们生产和生活的必需品之一。与此同时，我国建筑能耗也逐年上升，能耗总量在中国能源消费总量中的份额逐渐接近三成，其中空调能耗占据最为主要的部分，因此提高空调的效率对我国的建筑节能和环境保护显得尤为重要。
3.在工业建筑的散热、食品冷藏保鲜、热带地区建筑制冷等领域，对空调的功能选择较为单一，单一的制冷模式即可满足使用需求。传统空气源空调的工作原理是压缩机将气态制冷剂压缩成至高温高压的状态，并送至冷凝器，制冷剂在冷凝器中被冷凝成高温高压的液态制冷剂，再流入储液罐；液态制冷剂从储液罐经膨胀阀节流，降低温度和压力；低温低压的液态制冷剂在蒸发器中吸收周围空气的热量汽化，从而达到制冷的目的。传统空调受较高空气源温度的影响，冷凝温度较高，限制了其制冷效率的提升，所以寻求节能减排的新型制冷技术是当前的热点方向。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种双源空调系统，该双源空调系统能够显著降低压缩制冷式空调系统的冷媒的冷凝温度，大幅提升空调系统的制冷效率。
5.为实现上述目的，本技术提供一种双源空调系统，包括压缩机、蒸发换热器、节流阀，还包括连接于所述节流阀和所述压缩机之间且用于将气态冷媒冷凝的rc-as-pcm集成模块；所述rc-as-pcm集成模块包括冷媒管、天空辐射制冷组件，用于将所述天空辐射制冷组件的冷能储存的相变储能模块；所述冷媒管连接于所述节流阀和所述压缩机之间，所述rc-as-pcm集成模块利用所述天空辐射制冷组件、所述相变储能模块和外源空气冷却所述冷媒管内的冷媒。
6.可选地，所述rc-as-pcm集成模块还包括框架及保温层、散热翅片，所述天空辐射制冷组件包括辐射冷板和多孔聚乙烯盖板，所述多孔聚乙烯盖板可以实现反射太阳能；所述框架及保温层包括底板和侧板，所述多孔聚乙烯盖板设于所述侧板顶部，所述辐射冷板固定连接所述侧板且与所述底板以预设间距设置，所述多孔聚乙烯盖板与所述辐射冷板之间形成空气流道一，所述相变储能模块贴合设于辐射冷板的底部且和所述底板之间形成空气流道二；所述冷媒管贴合辐射冷板设置，穿过所述散热翅片且穿设于所述相变储能模块内，所述散热翅片向两端延伸至所述空气流道一和所述空气流道二。
7.可选地，所述相变储能模块为固-固相变材料层。
8.可选地，所述辐射冷板包括设于底层的基板、设于中层的太阳能辐射反射涂层和
设于顶层的红外辐射发射涂层。
9.可选地，所述框架及保温层设有控制所述空气流道一和所述空气流道二打开和关闭的开合栅板，还包括用于检测所述相变储能模块温度的温度检测模块，以及连接所述温度检测模块和所述开合栅板的控制模块；当所述相变储能模块的温度超过预设温度时，所述控制模块控制所述开合栅板打开，以使所述空气流道一和所述空气流道二与外源空气导通。
10.可选地，所述rc-as-pcm集成模块设置为多组，和/或，所述蒸发换热器并联设置多组。
11.可选地，全部所述rc-as-pcm集成模块的冷媒出口和所述节流阀的冷媒入口之间还设有储液罐。
12.本技术的有益技术效果体现在以下方面：（1）本技术创新性地利用了天空辐射制冷技术，将其与传统的空气源空调结合，充分发挥了天空辐射制冷被动制冷的优势，在停机及待机时段利用天空辐射制冷组件制冷，并将制备的冷能通过相变储能模块储存，借助天空辐射制冷组件实时制备及储存在相变储能模块的冷能结合空气源对冷媒管的冷媒进行冷凝，能够有效地降低压缩式制冷循环的冷凝温度，大幅提升空调的制冷效率；天空辐射冷能与空气源两种清洁能源的配合，使系统的保障性和稳定性得到提高，而且更加绿色环保，有利于我国的建筑节能和环境保护。
13.（2）本技术将天空辐射制冷与相变蓄冷技术结合起来，利用空调运行时较长的停机时段或者间歇性的待机时段将天空辐射制冷组件制备的低温冷能以相变储能的方式储存，相变储能模块在时间尺度上为天空辐射制冷供能和空调用能提供了有效的缓冲，弥补了天空辐射制冷实时制冷功率较低的不足。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
15.图1为本技术一种实施例所提供的双源空调系统的示意图；图2为本技术实施例中rc-as-pcm集成模块的直观图；图3为图2中rc-as-pcm集成模块的截面图；图4为图3中的a部放大图；图5为本技术另一种实施例所提供的双源空调系统的示意图。
16.其中：1-rc-as-pcm集成模块、2-压缩机、3-蒸发换热器、4-节流阀、5-储液罐、6-散热翅片、7-冷媒管、8-框架及保温层、9-多孔聚乙烯盖板、10-空气流道一、11-相变储能模块、12-空气流道二、13-基板、14-太阳能辐射反射涂层、15-红外辐射发射涂层、16-风扇。
具体实施方式
17.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
18.为了方便对本技术理解，此处对本技术应用的技术进行简单介绍。其中，天空辐射制冷是一种可以在不消耗任何外部能量情况下进行被动、高效、可持续地获取低温冷量的制冷方式，其工作原理如下：地球表面的物体将自身热量以热辐射的形式，通过大气层在“大气窗口”波段（8-13微米）的高透过性发射到低温外太空，直接与宇宙空间进行辐射换热，从而降低自身温度并实现可持续性的被动制冷。天空辐射制冷装置结构简单，可塑性较强，而且绿色清洁，没有能源消耗，对地球环境零损害。本技术创造性地将天空辐射制冷技术应用于空调系统，为空调制冷循环提供低于空气源温度的低温冷源，同时解决了天空辐射制冷技术实时功率不足的问题。
19.相变储能技术是指利用固体液化和液体凝固过程中释放和吸收的潜热储存热量，从而达到一定的调节和控制该相变材料周围环境温度的目的，改变能量使用的时空分布以解决能量供给与需求失配的矛盾。特别的，固-固相变储能通常是指固态晶体或者半晶与另一种固态晶体、半晶或者非晶之间发生可逆的相变来吸收和释放热量，固-固相变储能材料因具有性能稳定、体积变化小、无需封装结构、可以加工成任意形状、不会泄露等优点而备受关注，是极具应用前景的一类相变储能技术。
20.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
21.请参考图1至图5，图1为本技术一种实施例所提供的双源空调系统的示意图，图2为本技术实施例中rc-as-pcm集成模块的直观图，图3为图2中rc-as-pcm集成模块的截面图，图4为图3中的a部放大图，图5为本技术另一种实施例所提供的双源空调系统的示意图。本技术中的rc-as-pcm集成模块含义为天空辐射制冷-空气源换热-相变储能集成模块，是指结合了天空辐射制冷、空气源换热技术以及相变储能技术所形成的复合模块，也是本技术的核心；rc-as-pcm集成模块实质上通过将天空辐射制冷组件和相变储能模块集成连接，借助利用空调运行时的停机时段和间歇性的待机时段将天空辐射制冷获得的低温冷能以相变储能的方式储存，相变储能在时间尺度上为天空辐射制冷供能和空调用能提供缓冲，借助相变储能模块储存的冷能和外源空气冷凝冷媒，降低冷媒的冷凝温度，大幅提升空调系统的制冷效率。
22.实施例1如图1所示，本技术实施例提供一种双源空调系统，包括rc-as-pcm集成模块1、压缩机2、蒸发换热器3、节流阀4。rc-as-pcm集成模块1、压缩机2、蒸发换热器3、节流阀4依次串联连接，rc-as-pcm集成模块1的冷媒出口和节流阀4的冷媒进口之间可根据需要设置储液罐5。rc-as-pcm集成模块1作为本技术的核心部件，其不仅能够利用外源空气对压缩机2压缩后的高温高压气态冷媒进行冷凝，还可借助天空辐射制冷组件获取并储存在相变储能模块11的冷能对高温高压气态冷媒进行冷凝，相对于传统的纯空冷机组，显著提升制冷效率。
23.rc-as-pcm集成模块1及其天空辐射制冷组件等的结构可参考图2和图3，rc-as-pcm集成模块1包括冷媒管7、框架及保温层8、散热翅片6、相变储能模块11和天空辐射制冷
组件。冷媒管7连接压缩机2和节流阀4，当设置储液罐5时，冷媒管7连接压缩机2和储液罐5，节流阀4设置在储液罐5和蒸发换热器3之间，冷媒管7具体为铜管。框架及保温层8包括底板和底板两侧的侧板，底板设置保温层。天空辐射制冷组件具体包括固定在框架及保温层8顶端也即侧板顶端的多孔聚乙烯盖板9，以及固定在侧板之间且和底板间隙设置的辐射冷板，多孔聚乙烯盖板9可以辅助实现全天辐射制冷功能，且其在太阳辐射波段反射率较高，在大气窗口波段透过率较高，辐射冷板用于实现天空辐射制冷，并将冷量传递至相变储能模块11储存。
24.多孔聚乙烯盖板和辐射冷板之间形成空气流道一10，相变储能模块11贴合设置在辐射冷板的底部，且相变储能模块11和底板之间形成空气流道二12，冷媒管7贴合辐射冷板设置在其下方，穿设在相变储能模块11内且穿过散热翅片6。散热翅片6大体竖向设置，散热翅片6平行相间设置多组并固定在框架及保温层8内，且散热翅片向两端延伸至空气流道一10和空气流道二12，以便冷媒管7不仅能够与相变储能模块11换热，吸收天空辐射制冷储存的低温冷量，降低冷凝温度，而且能通过散热翅片6、空气流道一10和空气流道二12实现与空气源的换热。
25.辐射冷板的设置如图3和图4所示，辐射冷板设置三层，底层采用铝合金基板13，中层采用高发射率材料形成的太阳辐射反射涂层14如铝涂层或银涂层，顶层则采用高辐射反射率的红外辐射发射涂层15，红外辐射发射涂层15可采用聚甲基硅氧烷镀膜，也即pdms镀膜，利用红外辐射发射涂层15实现辐射制冷。相变储能模块11具体可为固-固相变材料层，如聚乙烯定型固-固相变材料层，性能更加稳定，体积变化小，加工方便。
26.双源空调系统进一步包括设于空气流道一10和空气流道二12处的开合栅板，用来检测相变储能模块11温度的温度检测模块以及控制模块。风扇16、温度检测模块和开合栅板的驱动机构均连接控制模块，以便在相变储能模块11温度较低时，利用开合栅板封闭空气流道一10和空气流道二12，降低相变储能模块11的冷量流失；且当相变储能模块11冷量初步被消耗时，其温度超过设定温度时，控制模块控制开合栅板打开导通空气流道二12，同时控制风扇16启动对冷媒管7进行外源空气换热冷却。当天空辐射制冷的冷量进一步耗尽，相变储能模块11和辐射冷板的温度高于环境温度时，控制模块控制开合栅板打开导通空气流道一10和空气流道二12，同时控制风扇16启动，相变储能模块11、辐射冷板通过翅片与空气进行换热，降低两者的温度。
27.以双源空调系统应用于热带地区公用建筑为例，其运行模式如下：从一天的周期来看，所述双源空调系统有较长的停机时间，系统在夜间闲置时段（如晚上11点到次日早上7点左右）通过rc-as-pcm集成模块1利用天空辐射储存一定的冷量，在工作初期（如早上7点到中午12点左右）空气流道一10和空气流道二12关闭，rc-as-pcm集成模块1作为冷凝器，相变储能模块11的储冷和实时的天空辐射所收集的冷量作为空调冷源对冷媒管7中的冷媒进行冷凝，实现高效制冷。经过一段时间的运行后，相变储能模块11的储冷不足时，空气流道二12打开，由风扇16经过空气流道二12、散热翅片6、冷媒管7完成空气源换热，当天空辐射制冷的冷量进一步耗尽，相变储能模块11和辐射冷板的温度高于环境温度/预设温度时，控制模块控制开合栅板打开，使空气流道一10、空气流道二12和外源空气导通，同时控制风扇16启动，相变储能模块11、辐射冷板通过翅片与空气进行换热，降低两者的温度。这样就可以实现天空辐射冷能和空气源的共同利用，仍可维持高于传
统空调的制冷效率。
28.与此同时，对于双源空调系统的运行时段的单次启停周期，利用空调运行的间断特性，如30分钟的待机时段通过rc-as-pcm集成模块1利用天空辐射储存一定的冷量，接下来的20分钟的运行时段空气流道一10和空气流道二12关闭，rc-as-pcm集成模块1作为冷凝器，通过相变储能模块11的储冷和实时的天空辐射所收集的冷量作为空调冷源进行高效制冷。
29.以双源空调系统应用于热带地区民用建筑为例，其运行模式如下：从一天的周期来看，双源空调系统有较长的停机时间，系统在上午闲置时段（如上午8点到晚上6点左右）通过rc-as-pcm集成模块1利用天空辐射储存一定的冷量，在工作初期（如晚上6点到晚上11点左右）空气流道一10和空气流道二12关闭，rc-as-pcm集成模块1作为冷凝器，通过相变储能模块11的储冷和实时的天空辐射所收集的冷量作为空调冷源进行高效制冷。经过一段时间的运行后，相变储能模块11储冷不足时，控制器控制空气流道二12的开合栅板打开，将空气流道12相对外界导通，由风扇16经过空气流道二12、散热翅片6、冷媒管7完成空气源换热。当天空辐射制冷的冷量进一步耗尽，相变储能模块11和辐射冷板的温度高于环境温度时，控制模块控制开合栅板打开导通空气流道一10和空气流道二12，同时控制风扇16启动，相变储能模块11、辐射冷板通过翅片与空气进行换热，降低两者的温度。这样就可以实现天空辐射冷能和空气源的共同利用，仍可维持高于传统空调的制冷效率。
30.与此同时，对于双源空调系统的运行时段的单次启停周期，利用空调运行的间断特性，如30分钟的待机时段通过rc-as-pcm集成模块1利用天空辐射储存一定的冷量，接下来的20分钟的运行时段空气流道一10和空气流道二12关闭，rc-as-pcm集成模块1作为冷凝器，通过相变储能模块11的储冷和实时的天空辐射所收集的冷量作为空调冷源进行高效制冷。
31.实施例2如图5所示，本实施例中，对rc-as-pcm集成模块1和蒸发换热器3，可以将多组rc-as-pcm集成模块1串联设置/并联设置在压缩机2的出口和节流阀4/储液罐5的入口之间，提高室内制冷输出功率。也可以采用多组蒸发换热器3并联连接在节流阀4/储液罐5的出口和压缩机2的入口之间，实现多个房间的按需供冷。也即上述应用rc-as-pcm集成模块1充当冷凝器的双源空调系统同样可以实现“多拖一”、“一拖一”、“一拖多”的运行模式。双源空调系统的其它部分及rc-as-pcm集成模块1的设置可参考实施例1和实施例2。
32.在上述实施例中，用于实现天空辐射制冷功能的天空辐射制冷组件不仅可以采用多孔聚乙烯盖板9，还可以更换为其它可以实现天空辐射制冷而不会对系统正常功能产生影响的盖板材料，例如硫化锌盖板、氧化锌盖板、经二氧化钛等材料着色的聚乙烯薄膜盖板等等。相变储能模块11不仅可以为聚乙烯定型固-固相变材料层，还可以更换为其它固体-固体相变材料层，例如层状钙钛矿、多元醇等等。
33.本技术创新性地利用了天空辐射制冷技术，将其与传统的空气源空调结合，充分发挥了天空辐射制冷被动制冷的优势，能够有效地降低压缩式制冷循环的冷凝温度，大幅提升空调的制冷效率；天空辐射冷能与空气源两种清洁能源的配合，利用空调运行时较长的停机时段或者间歇性的待机时段将天空辐射制冷获得的低温冷能以相变储能的方式储
存，相变储能在时间尺度上为天空辐射制冷供能和空调用能提供了有效的缓冲，弥补了天空辐射制冷实时制冷功率较低的不足，使系统的保障性和稳定性得到提高；而且更加绿色环保，有利于我国的建筑节能和环境保护。
34.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
35.以上对本技术所提供的双源空调系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。