结合辐射制冷与太阳能集热的水源冷量回收利用系统的制作方法

本发明涉及建筑节能，特别是结合辐射制冷与太阳能集热的水源冷量回收利用系统。

背景技术：

1、城市建筑的飞速发展大大提高了人们的生活质量，但与此同时，建筑能耗的持续增长也不容忽视。建筑节能技术愈发引起了人们的关注。

2、在我国很多地区，居民所用水源多为地下水或地表水，即使在夏季，其水温也普遍低于环境温度(20℃以下)。若采取一定方式充分利用这部分冷量，将会对建筑节能产生十分积极的影响。而近些年来，可再生能源如太阳能、地热能、风能等凭借其环境友好、来源广泛的优势吸引了广大研究人员的目光。在建筑领域，天空辐射制冷和太阳能光热技术得到了充分的研究和应用，据报道，国内某机场在应用辐射制冷技术后，航站楼单个廊桥的年空调制冷节能率可达到43.7％；对宁波市13个太阳能光热项目的节能减排效益分析显示其平均集热效率大于50％。但辐射制冷技术的制冷功率仍相对较低，在晴朗天空下的典型值为100w/m2，此外结构复杂、设备安置困难、成本高昂、建筑一体化匹配程度低等诸多问题让这些技术的推广面临着艰巨的挑战。

3、因此，亟需开发出绿色高效、与建筑适配度高的可再生能源利用技术，为建筑节能领域的发展开辟出一条新路径。

技术实现思路

1、针对上述问题，为解决现有技术的缺陷，本发明提供了结合辐射制冷与太阳能集热的水源冷量回收利用系统，在充分利用水源冷量处理制冷机组冷却水的同时，实现建筑天窗上的天空辐射制冷与太阳能集热，分别用于空气调节和热水制备。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

3、结合辐射制冷与太阳能集热的水源冷量回收利用系统，包括换热器、冷却塔、制冷机组、旋转天窗、冷水生成箱、热水生成箱、热水储水箱、叶片翻转装置、空调箱和蓄水箱，所述换热器与制冷机组、冷却塔管道连接，从制冷机组中流出的冷却水流经换热器、冷却塔被充分降温后回到制冷机组，所述制冷机组与冷却塔、空调箱管道连接，制冷机组产出的冷冻水流经空调箱与空气充分换热后回到制冷机组，所述旋转天窗下端通过连接管与冷水生成箱连接，旋转天窗上端通过连接管与热水生成箱连接，所述冷水生成箱与换热器、空调箱管道连接，水源来水流经换热器在冷水生成箱降温后进入空调箱与空气换热，所述热水储水箱与热水生成箱管道连接，热水生成箱产出的热水流入热水储水箱储存，所述叶片翻转装置与连接管机械连接，连接管可带动旋转天窗旋转，所述蓄水箱与换热器、空调箱、热水生成箱管道连接，换热器和空调箱来水进入蓄水箱汇合后流入热水生成箱。

4、进一步的，所述换热器包括换热器主体、水源水管一、水源水管二、水源水管三、冷却水水管一和冷却水水管二，所述换热器主体分别通过水源水管一连接水源、水源水管二连接冷水生成箱、冷却水水管一连接制冷机组、冷却水水管二连接冷却塔，水源可以是自来水、地下水或者经过净化后可以正常供居民使用的水，所述水源水管二上设置有水泵一和单向阀一，水泵一和单向阀一之间连接有水源水管三，水源水管三上设置有单向阀二，水泵一用于将换热器主体内的水抽出至冷水生成箱中，所述冷却水水管二上设置有温度传感器一和单向阀三，温度传感器一优先采用非接触式温度传感器，如型号为ts-h1000的红外温度传感器，非接触式温度传感器不会结水垢，且不会影响非接触式温度传感器的正常使用，也不需要随结满水垢的冷却水水管二一起更换，冷却水水管二与冷却水水管三之间连接有冷却水旁通管，所述冷却水旁通管上设置有单向阀四，当仅靠换热器就能将冷却水降低到设定温度时，冷却水可通过冷却水旁通管直接回流入制冷机组而不经过冷却塔，所述单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四和温度传感器一与单片机一电连接，单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四优先采用比例调节阀，如型号为q911f-16p的电动球阀，既可以调节开度，又能实现远程控制。

5、进一步的，所述冷却塔包括冷却塔主体、冷却水水管三、水泵二，所述冷却塔主体分别与冷却水水管二和冷却水水管三相连，当制冷机组流出的冷却水流经换热器后温度未能降到设定温度时，冷却水可在冷却塔中进一步实现降温，换热器冷却水水管三与冷却水旁通管相连，冷却水水管三与冷却塔主体之间设置有水泵二，水泵二用于将冷却塔主体中的冷却水抽出至制冷机组中，所述制冷机组的制冷机组主体分别通过冷却水水管三连接冷却塔、冷冻水水管一和冷冻水水管二连接空调箱，制冷机组产出的冷冻水流经空调箱与空气完成换热。

6、进一步的，所述旋转天窗设置在屋顶上，包括若干平行分布的叶片，所述叶片包括真空玻璃一、真空玻璃二和绝热层一，所述真空玻璃一和绝热层一之间形成流道一，所述真空玻璃二和绝热层一之间形成流道二，真空玻璃二的外层覆盖有辐射制冷涂层，所述流道一和流道二通过连接管分别与所述热水生成箱的集热区和所述冷水生成箱相连，叶片能够以所述连接管为轴旋转。

7、进一步的，所述连接管包括轴承、轴和绝热层二，所述流道二与所述冷水生成箱之间的连接管还包括齿轮，所述轴穿设在轴承上，轴的内部可通过流体，所述绝热层二敷设在轴的外表面上，所述齿轮安装在轴上，所述流道一和流道二通过连接管上的轴分别与所述热水生成箱的集热区和冷水生成箱相连。

8、进一步的，所述冷水生成箱包括冷水区和冷水管一，冷水区通过连接管与旋转天窗中的流道二相连，冷水管一与空调箱连接，冷水区产生的冷水通过冷水管一进入空调箱与空气换热。

9、进一步的，所述热水生成箱顶部被设计为“凸”形，内部被铜板分为集热区和热水区并安装有机械温控装置，所述机械温控装置包括热水进水管、浮球阀、虹吸管、气囊和热水旁通管，所述热水进水管连接所述热水区，所述浮球阀安装在热水进水管上，所述虹吸管的一端、气囊和浮球阀上的浮球均设置在热水区内，虹吸管的另一端连接所述热水储水箱，所述气囊中填充有乙醇溶液，所述热水旁通管分别与热水区的顶部和热水储水箱相连，集热区和流道一内填充纳米流体，热水区、冷水生成箱和流道二内填充水，所述铜板上设置有若干肋片以提高换热效率，肋片形式优先选择平行矩形直肋，所述热水储水箱由内到外依次为内胆、绝热层三和外胆，底部侧面另设有热水管，热水管可连接淋浴花洒等用水设备。

10、进一步的，所述叶片翻转装置包括驱动轮、齿条、单片机二，所述驱动轮的外圆周设有齿圆，齿圆和所述连接管上的齿轮与齿条相啮合，所述单片机二与驱动轮电连接，驱动轮转动时齿条带动连接管转动，进而控制旋转天窗翻转。

11、进一步的，所述空调箱包括新风风门、回风风门、初效过滤器、中效过滤器、表冷器一、表冷器二、加热器、喷雾加湿器、送风机、高效过滤器和plc控制器，所述新风风门和回风风门处分别安装有温湿度传感器一和温湿度传感器二，所述初效过滤器和中效过滤器两端设置有压力开关一，所述表冷器一的进水管即冷水管一和表冷器二的进水管即冷冻水水管一上分别设置有冷水阀一和冷水阀二，表冷器一和表冷器二之间设置有温湿度传感器三，所述加热器的进水管上和喷雾加湿器的进水管上分别设置有热水阀和加湿阀，所述送风机两侧设置有压力开关二，喷雾加湿器与送风机之间设置有挡水板，所述高效过滤器两侧设置有压力开关三，送风口处安装有温湿度传感器四，所述新风风门、回风风门、送风机、温湿度传感器一、温湿度传感器二、压力开关一、冷水阀一、冷水阀二、温湿度传感器三、热水阀、加湿阀、压力开关二、压力开关三和温湿度传感器四均与plc控制器电连接，新风和回风混合后空气首先经过初效过滤器和中效过滤器过滤，接着依次经过表冷器一、表冷器二、加热器、喷雾加湿器完成热湿处理，最后通过送风机再被高效过滤器过滤后由送风口排出，温湿度传感器一、温湿度传感器二、温湿度传感器三、温湿度传感器四均优先采用kdp20-m485系列温湿度传感器，可防水并实现信号输出，冷水阀一、冷水阀二、热水阀、加湿阀同样优先采用型号为q911f-16p的电动球阀，压力开关一、压力开关二、压力开关三优先采用jxbs-3001-p304系列风压变送器，安装调试方便，响应速度快。

12、进一步的，所述蓄水箱通过冷水管二与所述空调箱的表冷器一相连，且蓄水箱通过水源水管三与所述水源水管二相连，蓄水箱出水管即所述热水进水管上设置有水泵三和过滤器，水泵三用于将蓄水箱内的水抽出至热水生成箱的热水区，过滤器用于过滤水中杂质。

13、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

14、1、本发明通过利用夏季水源水温较低的特点将其作为换热器主体中的冷媒对制冷机组流出的冷却水做降温处理，并实时监测被水源初步冷却后制冷机组冷却水的温度，从而判断其是否需要进一步冷却，与传统技术相比，可减少冷却塔等设备的运行次数和用电成本，达到节能的目的。

15、2、与传统建筑天窗相比，本发明所设计的旋转天窗结合了辐射制冷与太阳能集热技术，在高效利用可再生能源的同时，缓解了建筑空间紧张的局势。

16、3、热水生成箱内部设置有填充乙醇溶液的气囊，利用乙醇受热易挥发进而气囊体积膨胀的特性，提高热水区液面，从而可通过液位的变化判断温度的变化，省去了温度传感器等装置的使用。

17、4、利用虹吸原理将热水生成箱中的热水自动引入热水储水箱中，与传统方式相比避免了水泵等动力装置的使用，巧妙节能。

18、5、与传统太阳能光热利用不同的是，本发明没有采用水而采用纳米流体进行太阳能集热，可有效提高集热效率，减少能量损失，特殊纳米流体如tio2纳米流体的光催化杀菌作用更能延长系统的使用寿命。

19、6、通过单片机控制驱动轮转动，带动齿条转动和连接管旋转，从而切换旋转天窗的工作面，实现辐射制冷和太阳能集热的功能切换。

20、7、与传统空气调节方式相比，本发明中新回风混合后首先被辐射制冷所得冷水处理，并借助温湿度传感器实时监测空气参数，plc控制器根据空气采样数据控制冷冻水阀门的开度，进而调节冷冻水流量，减少制冷机组能耗。

21、8、本发明将可再生能源的利用与智能家居进行了有机的结合，适应了建筑领域环保需要和发展目标。