基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统

摘要

本发明基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统，包括太阳能采暖供热单元、自然降水回收利用单元、旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元、高效超导散热器及公共自行车停车坪用水循环单元；太阳能采暖供热单元分别通过冷/热水供水主管道、冷/热水回水主管道与公共自行车停车坪用水循环单元连接；旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元、高效超导散热器通过水管网与冷/热水供水主管道、冷/热水回水主管道连接。本发明的空调系统实现了冬夏两季应用，冬季能为换乘的乘客提供暖气，为停放的公共自行车车胎进行除冰；夏季能为换乘的乘客提供冷风和喷雾用于降低局部空间温度和除尘，还能为停放的公共自行车车胎进行降温处理防止爆胎。

说明书

技术领域

本发明属于空调系统技术领域，具体涉及基于太阳能供暖与雾炮 式蒸发冷气扇降温的空调系统。

背景技术

随着城市公民低碳出行、绿色出行在各地的流行以及城市公共自 行车体系的不断完善，越来越多的人已经加入到低碳出行的行列。虽 然城市公交、地铁、公共自行车的便捷换乘以及多元化公交体系的普 及都极大地方便了市民的出行，但是冬夏两季的酷寒与炎热使公共自 行车的骑乘率大打折扣，也使人们在乘搭公共交通工具时备受煎熬。

在实际的生活中，公交站台与公共自行车停车坪通常是分开布置 的，占地面积较大，易造成城市公共用地的资源浪费；此外，由于无 相应的采暖、制冷措施，市民在冬、夏两季的公交出行非常容易受到 制约，这会在一定程度上降低绿色出行的积极性。如何为出行者提供 舒适的公交换乘环境越来越多的引起人们的注意。

现有空调的采暖降温形式为：电加热与机械制冷，这种方式易受 场地空间、电源、能耗及安装等因素的影响，有时无法灵活的为室外 的局部空间及该空间内的流动人群提供采暖、降温需求；与此相比， 太阳能采暖设备能在户外灵活布置，蒸发冷却机组需要以室外空气的 不饱和程度为驱动势、以水为制冷剂，用于降温的这两项核心条件都 可以在室外得到满足。

近几年来，我国诸多学者在太阳能采暖、雨水收集与净化技术上 取得了较大的突破性进展，技术越来越成熟，该技术已经被应用于实 际工程中，此类技术着眼于最大限度的利用户外自然资源；充分利用 上述自然资源，结合建筑特色，打造与建筑物融为一体的具有供暖、 降温功能的综合公交站台用空调系统，能实现对公交站台的局部空气 进行降温或加热，同时起到除尘和户外绿化作用，还具备公共自行车 夏季车胎防爆和冬季车胎除冰的效果，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降 温的空调系统，实现了冬夏两季的应用，在冬季能为换乘的乘客提供 暖气，并为停放的公共自行车的车胎进行除冰；在夏季能为换乘的乘 客提供冷风和喷雾用于降低局部空间温度和除尘，还能为停放的公共 自行车的车胎进行降温处理防止爆胎现象。

本发明所采用的技术方案是，基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气 扇降温的空调系统，包括有设置于公交车站与公共自行车停车坪联合 区域内的太阳能采暖供热单元、自然降水回收利用单元、旋转雾炮式 蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元、高效超导散热器及公共自行车停车坪 用水循环单元；太阳能采暖供热单元分别通过冷/热水供水主管道、 冷/热水回水主管道与公共自行车停车坪用水循环单元连接；旋转雾 炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元、高效超导散热器通过水管网与冷 /热水供水主管道、冷/热水回水主管道连接。

本发明的特点还在于：

自然降水回收利用单元，包括有两个储水式遮阳顶棚，两个储水 式遮阳顶棚均通过顶棚承重支架固定支撑，一个储水式遮阳顶棚设置 于公共自行车停车坪的上方，另一个储水式遮阳顶棚位于公交站台候 车区内座椅的上方；两个储水式遮阳顶棚均与太阳能采暖供热单元连 接。

太阳能采暖供热单元，包括有换热蓄能储水箱及多个太阳能集热 器；换热蓄能储水箱分别与两个储水式遮阳顶棚连通，且在连通处各 设置一个雨雪降水过滤层；多个太阳能集热器均匀的分设于两个储水 式遮阳顶棚上；换热蓄能储水箱通过进水管依次与第一阀门、温差高 温传感器连接，温差高温传感器分别与多个太阳能集热器的出水端连 接；换热蓄能储水箱通过出水管依次与第二阀门、温差低温传感器、 太阳能热水循环泵、防冻传感器及减压排气阀连接；多个太阳能集热 器的进水端均连接到出水管上的防冻传感器与减压排气阀之间。

换热蓄能储水箱还分别连接有溢水管和排污管；排污管上设置有 排污阀；换热蓄能储水箱内设置有浮球阀。

公共自行车停车坪用水循环单元设置于公共自行车停车坪的下 部；公共自行车停车坪用水循环单元，包括有与冷/热水供水主管道 连接的两条地面冷/热水通道，一条地面冷/热水通道上连接有多条支 通道，另一条地面冷/热水通道通过送水通道与冷/热水回水主管道连 接，多条支通道与均与送水通道连接。

高效超导散热器设置于广告牌的夹层内；高效超导散热器由多个 高效超导散热单元组成，每个高效超导散热单元由多个高效超导散热 片依次串联组成，每个散热片上分别设置有进水口和出水口；高效超 导散热器内，所有高效超导散热片的进水口均与高效超导散热片供水 管连接，所有高效超导散热片的出水口均与高效超导散热片出水管连 接；高效超导散热片供水管与冷/热水供水主管道连接；高效超导散 热片出水管与冷/热水回水主管道连接。

旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元由多个旋转雾炮式蒸 发冷却冬夏两用冷气扇组成，多个旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气 扇分别通过水管组与冷/热水供水主管道、冷/热水回水主管道连接； 多个旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇均匀的设置于两个储水式 遮阳顶棚的底部。

冷/热水回水主管道上设置有循环水泵；冷/热水回水主管道上连 接有市政管网补水管，市政管网补水管上设置有补水阀。

旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇，包括有冷气扇壳体，冷气 扇壳体上分别设置有高压微雾喷嘴、进风口，进风口内设置有风扇， 冷气扇壳体内分别设置有热水换热盘管和喷雾供水管；热水换热盘管 的出水端通过第一水管与冷/热水回水主管道连接，热水换热盘管的 进水端依次通过第二水管、第三水管与高效超导散热片供水管连接； 喷雾供水管的一端与高压微雾喷嘴连接，喷雾供水管的另一端通过第 四水管分别与第二水管、第三水管连接。

第二水管上设置有第四阀门；第四水管上设置有第三阀门。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的空调系统充分合理利用空间资源，将城市公交站台 与新兴的城市绿色公共自行车系统结合起来，极大地节约了城市公共 用地，缓解了城市用地资源紧张的问题，做到一地多用、一站多能， 并提供了多元化、低碳公共出行平台，使乘客在换乘过程中更加舒适 便捷。

2)本发明的空调系统中配备了蒸发冷却喷雾降温和散热片辐射 降温相结合的新技术；在炎热的夏季，通过喷雾直接蒸发冷却降温和 循环水经高效超导散热片散热相结合的方式为公交车站与公共自行 车停车坪联合区域内的乘客提供较为舒适的环境，同时可以对公共自 行车进行喷雾，给公共自行车的轮胎冷却降温，防止由于气温过热或 太阳暴晒导致爆胎现象发生。

3)本发明的空调系统中配备了双侧太阳能集热器，能极大限度 的利用太阳能供暖；在冬季，可以为旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷 气扇内的热水换热盘管通入热水以提供热空气，可以通过布置于公共 广告牌内的高效超导散热器为候车乘客供暖；同时基于太阳能作用提 供的热水经由公共自行车停车坪下布置的公共自行车停车坪用水循 环单元为轮胎加热除冰。

4)本发明的空调系统中，太阳能采暖供热单元应用了多项传感 技术，可以起到系统防冻、自动补水及平衡水温等多种功能，实现冷 /热资源最大化利用；冬、夏工况切换方便，可操作性高。

5)本发明的空调系统，利用自然雨水收集和市政补水相结合的 方式，极大地节约了水资源消耗；具有完善的自然降水采集和过滤、 储存系统；充分利用自然界的降水作为系统的水源补充，当储量不够 时才利用自来水补水，极大地节约了水资源；喷雾降温冬夏两用雾炮 式冷气扇夏季工况可以对空气中的尘埃进行过滤，在降低公交车站与 公共自行车停车坪联合区域温度的同时优化局部空气质量。

附图说明

图1是本发明的空调系统应用于公交车站与公共自行车停车坪 联合区域内的主视图；

图2是将本发明的空调系统应用于公交车站与公共自行车停车 坪联合区域内的侧视图；

图3是本发明的空调系统内水管网的结构示意图。

图中，1.公共自行车，2.地面冷/热水通道，3.冷/热水供水主管道， 4.高压微雾喷雾，5.旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇，6.储水式 遮阳顶棚，7.太阳能集热器，8.顶棚承重支架，9-1.高效超导散热片供 水管，9-2.高效超导散热片出水管，10.高效超导散热器，11.循环水泵， 12.市政管网补水管，13.补水阀，14.公共自行车停车坪，15.雨雪降水 过滤层，16.太阳光，17.换热蓄能储水箱，18.座椅，19.暖风，20.乘 客，21.减压排气阀，22.温差高温传感器，23.浮球阀，24.溢水管，25. 排污管，26.温差低温传感器，27.热水循环泵，28.防冻传感器，29. 高压微雾喷嘴，30.热水换热盘管，31.风扇，32.喷雾供水管，33.冷/ 热水回水主管道，34.进水管，35.送水通道，36.出水管，37.支通道， a.第一阀门，b.第二阀门，c.第三阀门，d.第四阀门，G1.第一水管， G2.第二水管，G3.第三水管，G4.第四水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统，包 括有设置于公交车站与公共自行车停车坪联合区域内的太阳能采暖 供热单元、自然降水回收利用单元、旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷 气扇单元、高效超导散热器10及公共自行车停车坪用水循环单元； 如图1所示，太阳能采暖供热单元分别通过冷/热水供水主管道3、冷 /热水回水主管道33与公共自行车停车坪用水循环单元连接；旋转雾 炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元、高效超导散热器10通过水管网 与冷/热水供水主管道3、冷/热水回水主管道33连接。

冷/热水供水主管道3设置有水泵。

冷/热水回水主管道33上设置有循环水泵11。

冷/热水回水主管道33上连接有市政管网补水管12，市政管网补 水管12上设置有补水阀13。

公交车站与公共自行车停车坪联合区域的结构为：如图1及图2 所示，包括有公共自行车停车坪14及公交站台候车区，公共自行车 停车坪14及公交站台候车区之间设置有广告牌，广告牌将公共自行 车停车坪14、公交站台候车区分隔开，公交站台候车区设置有供乘 客20候车的座椅18。

自然降水回收利用单元，如图2所示，包括有两个储水式遮阳顶 棚6，两个储水式遮阳顶棚6均通过顶棚承重支架8固定支撑，一个 储水式遮阳顶棚6设置于公共自行车停车坪14的上方，另一个储水 式遮阳顶棚6位于公交站台候车区内座椅18的上方；两个储水式遮 阳顶棚6均与太阳能采暖供热单元连接。

太阳能采暖供热单元，如图1所示，包括有换热蓄能储水箱17 及多台太阳能集热器7；换热蓄能储水箱17分别与两个储水式遮阳 顶棚6连通，且在连通处各设置一个雨雪降水过滤层15；多台太阳 能集热器7均匀的分设于两个储水式遮阳顶棚6上；如图3所示，换 热蓄能储水箱17通过进水管34依次与第一阀门a、温差高温传感器 22连接，温差高温传感器22分别与多台太阳能集热器7的出水端连 接；换热蓄能储水箱17通过出水管36依次与第二阀门b、温差低温 传感器26、太阳能热水循环泵27、防冻传感器28及减压排气阀21 连接；多台太阳能集热器7的进水端均连接到出水管36上的防冻传 感器28与减压排气阀21之间。

换热蓄能储水箱17上还分别连接有溢水管24和排污管25；排 污管25上设置有排污阀；换热蓄能储水箱17内设置有浮球阀23。

公共自行车停车坪用水循环单元设置于公共自行车停车坪14的 下部，其结构如图1所示，包括有与冷/热水供水主管道3连接的两 条地面冷/热水通道2，一条地面冷/热水通道2上连接有多条支通道 37，另一条地面冷/热水通道2通过送水通道35与冷/热水回水主管道 33的连接，多条支通道与37还分别与送水通道35连接。

高效超导散热器10设置于公交车站与公共自行车停车坪联合区 域内设置的广告牌夹层中，内部循环流动热水时，可以散发出暖风 19，使坐在座椅18上的所有乘客20感到舒适，高效超导散热器10 通过高效导热供回水管组分别与冷/热水供水主管道3、冷/热水回水 主管道33连接。

高效超导散热器10由多个高效超导散热单元组成；每个高效超 导散热单元由多个高效超导散热片依次串联组成，每个散热片上都设 置有进水口和出水口；在高效超导散热器10内，所有高效超导散热 片的进水口均与高效超导散热片供水管9-1连接，所有高效超导散热 片的出水口均与高效超导散热片出水管9-2连接；高效超导散热片供 水管9-1与冷/热水供水主管道3连接，高效超导散热片出水管9-2与 冷/热水回水主管道33连接。

旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元由多个旋转雾炮式蒸 发冷却冬夏两用冷气扇5组成，多个旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷 气扇5分别通过水管组与冷/热水供水主管道3、冷/热水回水主管道 33连接；多个旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇5均匀的设置于 两个储水式遮阳顶棚6的下部。

旋转雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇5，如图3所示，包括有冷 气扇壳体，冷气扇壳体上分别设置有高压微雾喷嘴29、进风口，进 风口内设置有风扇31，冷气扇壳体内分别设置有热水换热盘管30和 喷雾供水管32；热水换热盘管30的出水端通过第一水管G1与冷/热 水回水主管道33连接，热水换热盘管30的进水端依次通过第二水管 G2、第三水管G3与高效超导散热片供水管9-1连接，喷雾供水管32 的一端与高压微雾喷嘴29连接，喷雾供水管32的另一端通过第四水 管G4分别与第二水管G2、第三水管G3连接。

第二水管G2上设置有第四阀门d；第四水管G4上设置有第三 阀门c。

本发明基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统，其 太阳能供暖单元在冬季的工作过程如下：

如图3所示，打开第一阀门a和第二阀门b，多台太阳能集热器 7分散的布置于两个储水式遮阳顶棚6上，多台太阳能集热器7采用 并联设置可以分别用于吸收太阳能产生高温热水；多台太阳能集热器 7产生的高温热水经进水管34输送进入换热蓄能储水箱17内，高温 热水在换热蓄能储水箱17中实现冷热水热量交换，经换热后高温热 水成为低温水，此时的低温水通过出水管36输送，并在热水循环泵 27的压送作用下分别返回到多台太阳能集热器7内，如此往复，实 现了太阳能采暖供热单元的热量循环使用。

在上述过程中，要通过进水管34上设置的温差高温传感器22控 制第一阀门a的开度，通过出水管36上设置的温差低温传感器26及 防冻传感器28来控制第二阀门b的开度；控制第一阀门a和第二阀 门b开度的目的在于：通过控制循环水流量来实现换热蓄能储水箱 17内水温维持恒定，保证太阳能采暖供热单元的正常运行。

换热蓄能储水箱17内设置有浮球阀23，浮球阀23用来控制换 热蓄能储水箱17内的水位：若水位过高，则通过溢水管24将多余的 水排出换热蓄能储水箱17；若水位下降到一定高度不足以维持整个 系统正常运行时，则开启市政管网补水管12上的补水阀13，利用市 政管网将市政用水输送至冷/热水回水主管道33内，最终由冷/热水回 水主管道33给换热蓄能储水箱17内进行补水。

打开排污阀，换热蓄能储水箱17内的污水通过排污管25流出。

本发明基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统，自 然降水回收利用单元的工作过程如下：

自然降水(如：雨水、雪水)分别沿着两个储水式遮阳顶棚6下 流，自然降水经过雨雪降水过滤层15进行过滤后汇聚于换热蓄能储 水箱17内；流入换热蓄能储水箱17中的水分为两部分使用：

一部分水经由冷/热水供水主管道3流入公共自行车停车坪14下 部设置的公共自行车停车坪用水循环单元内，经两条地面冷/热水通 道2输送至多条支通道37内，最终汇聚至送水通道35内，最终目的 是实现对公共自行车停车坪14上停放的所有公共自行车1的轮胎进 行轮胎降温冷却或加热除冰；

另一部分水则分别供给高效超导散热器10和旋转雾炮式蒸发冷 却冬夏两用冷气扇单元；其中高效超导散热器10设置于车站广告牌 夹层内，当内部有热水流动时可以用于给局部空间提供暖风19，完 成供暖的水经高效超导散热片出水管9-2输送至冷/热水回水主管道 33内，最终返回到换热蓄能储水箱17内；旋转雾炮式蒸发冷却冬夏 两用冷气扇单元用于实现水流换热和喷雾，最终经旋转雾炮式蒸发冷 却冬夏两用冷气扇单元处理的水经第一水管G1输送至冷/热水回水 主管道33内，在循环水泵11的作用下，最终返回到换热蓄能储水箱 17内。

本发明基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统，冬 季水系统的工作过程如下：

如图3所示，分别打开第一阀门a、第二阀门b和第四阀门d， 关闭第三阀门c；

换热蓄能储水箱17中的高温热水经冷/热水供水主管道3送出， 高温热水分为三股水流：

第一股高温热水流入公共自行车停车坪14下部的公共自行车停 车坪用水循环单元内，实现了对公共自行车停车坪14地面的加热， 为停放在公共自行车停车坪14上的所有公共自行车1的轮胎进行加 热除冰处理，经换热后的水经过冷/热水回水主管道33流回到换热蓄 能储水箱17内；

第二股高温热水依次经第三水管G3、第二水管G2输送至旋转 雾炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元内的所有热水换热盘管30中， 与自进风口进入冷气扇壳体内的冷空气进行换热后，经热水换热盘管 30的出水口流到第一水管G1内，最终通过与第一水管G1连接的冷 /热水回水主管道33流回到换热蓄能储水箱17内，在此过程中，风 扇31吹热风；

第三股高温热水由高效超导散热片供水管9-1分流至高效超导散 热器10内的所有高效超导散热片内，水经换热后流入高效超导散热 片出水管9-2内，经冷/热水回水主管道33回到换热蓄能储水箱17 内，在此过程中，高效超导散热器10散发出暖风19，为座椅18上 等待换乘的乘客20进行供暖。

本发明基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统，夏 季水系统的工作流程，如图3所示，在夏季需要关闭第一阀门a、第 二阀门b和第四阀门d，开启第三阀门c；

换热蓄能储水箱17中的低温水经冷/热水供水主管道3送出，低 温水分为三股水流：

第一股低温水流入公共自行车停车坪14下部的公共自行车停车 坪用水循环单元内，实现了对公共自行车停车坪14地面的降温，从 而为停放在公共自行车停车坪14上所有公共自行车1的轮胎进行降 温处理，吸收热量的水经冷/热水回水主管道33流回到换热蓄能储水 箱17内；

第二股低温水依次经第三水管G3、第四水管G4输送至旋转雾 炮式蒸发冷却冬夏两用冷气扇单元内的所有喷雾供水管32中，通过 高压微雾喷嘴29喷出高压微雾喷雾4，用于进行降温和除尘；

第三股低温水由高效超导散热片供水管9-1分流至高效超导散热 器10内的所有的高效超导散热片内，吸热后高温水流入高效超导散 热片出水管9-2内，最终经冷/热水回水主管道33流回到换热蓄能储 水箱17内。

本发明基于太阳能供暖与雾炮式蒸发冷气扇降温的空调系统主 要用于公交车站与公共自行车停车坪联合区域，通过将自然降水回收 利用单元与公交车站与公共自行车停车坪有机结合，能够极大限度的 增加空间利用率并节约了水资源；采用太阳能采暖供热单元，利用太 阳能产生的热量提供热水和热源，能节约户外公共建筑整体能耗，不 仅能给流动乘客供暖还能实现冬季自行车胎除冰处理；采用基于蒸发 冷却降温原理的雾炮式冬夏两用蒸发冷气扇单元，在夏季能通过给局 部空间降温，不仅能增加人体的舒适度，还能对空气进行除尘净化， 与此同时，还能实现对公共自行车停车坪14上停放的公共自行车1 进行整体喷雾降温和局部轮胎降温，防止爆胎。