家用空调送风方案 本发明是涉及家用空调热交换过程中能量传输的技术,其特点是:利用气泵将室外的新鲜空气加压送入一个或多个封闭式调温箱中(参照图1、图2),空气在箱内与调温元件发生热交换而改变温度,变温后的空气再通过封闭管路输送到室内指定区域,最后从输出将终端释放出来,从而使终端所在区域的空气温度得到调节。
目前的家用空调都是将调温元件直接安装于室内,利用风扇吹动室内空气穿过调温元件进行热交换,因而其存在着换气能力不足、风能散乱难以远距离送风、风扇转动时发生噪音等弊端,所以人们一直都希望出现一种能够消除这些弊端的新型空调。
本发明的目的,就是要克服现有空调在上述方面的缺陷而提供出人们所期望的室内噪音为零、风状自然、风质完全新鲜、风向可随意控制的家用空调送风新技术。
本发明的关键技术方案是:将普通空调的室内开放式热交换和风扇直吹式能量传送改为室外封闭式热交换和气泵管输式能量传递,这种技术的优点是能够方便、准确、安静、集约的将调温后的新鲜空气输送到室内特定区域。
基于上述关键技术,本发明衍生出单管送风方案和多管送风方案:
一、单管送风方案如图1所示,它由进风管1、气泵2、调温箱3、管路4和出风口5组成。室外空气从进风口1进入气泵2后被压送到调温箱3,在箱内进行热交换(参阅调温箱内部结构图3)后通过管路4进入室内传送,由出风口5释放出来。
二、多管送风方案如图2所示,它由进气管1、气泵2、大调温箱3、中调温箱3′、小调温箱3″、管路4、出风口5组成,室外空气从进气口1进入风泵2后被压送给并联设置的大调温箱3、中调温箱3′、小调温箱3″。由于三个调温箱大小不同所调出的气温也不同,这三种不同温度的空气通过各自专用的管路向室内各需求区域并行传送,另一路没有经过调温箱调温而保留自然温度地空气也与之并行传送,这四路空气传送到指定区域后分别从出风口5、5′、5″、5释放出来,此时若将各路风口相对,各路空气之间就会发生相互冲撞、相互搅和而模拟出自然风那种不规则的特征。大调温箱3、中调温箱3′、小调温箱3″、所综合取得的多路不等温空气效果可以采用一个多接口调温箱便能实现,如图3所示,从风泵送过来的气体内进入调温箱内的由调温元件6所隔离出的廊道中进行热交换时从不同的廊道部位开口便能获得不同温度的空气。
为了对管路系统中各段的风量进行调节以便实现对整个系统的风量综合配置,这就需要在各分支管路上安装调节气阀,为了方便操作,各气阀都选用可遥控的电动阀,各阀的动作可以人工调节,也可以采用智能模块进行程序控制。由于考虑到电动阀需要线路输送电能以及多管送风方案中诸多管道并行不方便,可以采用一种多孔复合管路,这种复合管路可做成扇形、方形、圆形或其它任意形状。图4所示的是一根半圆形复合管路的截面,其孔路包括外围气道7、电线通道8、一般气道9。利用多孔复合管路可以使各条电路、风路都集中到一起。这种复合管路的外围气槽7还有一个特别的用途:在夏天它输送自然温度的空气从而防止室内水蒸汽在管路表面凝聚成水滴,在冬天它输送的是暖气,从而也能防止室内被加热了的空气在管路外围凝成水滴。
本发明中气泵可以安装于调温箱的进气端,也可以安装于调温箱的出气端,只不过前者能够使调温箱中保持一定的正压力而使箱内的空气密度较大,密度较大的空气在流动时能够提高其与调温元件之间的执交换效率。
本发明中若对气泵采用程序控制使之提供出仿自然风势,时强时弱、时快时慢的气态能够使调温箱中的热交换时强时弱,时疏时密,从而使调出的气温时高时低,若再配合多管传送时风向不定的特征,就能够在室内产生完美的自然风性。
本发时还可在管路系统中串接空气净化装置、空气调温装置、空气加香装置之类的改善空气质量的辅助设备。
本发明还可在管路的输出终端上配接一个专用工艺型散气装置,比如专门制作的假树、假花、假藤、玩具、台灯、时钟、花盆等,这些专用散气装置都设有一个或多个可与管路相偶合的风管接口、若干个出风口以及相应的空气通道,如图5所示的假树就设有接口10、出风口12、空气通道11。
本发时还有一个比较突出的优点:它能够在人们开窗换气时很好的维持室内那些需要局部控温的区域的适宜温度。由于它所利用的是外界新鲜空气调温后输送到室内特定区域,再加之它通过管路直接输送到那些局部性的区域,因而它有条件维持好这些局部区域的“小气候”,从而保障人们在敞开窗户领略自然气息的同时还能为自己保留一块可以躲署避寒的场所,这就能够避免人们因常年生活在室内纯空调的环境中而造成自然适应能力下降或者因缺少自然气息的调理而影响后代生长发育的不良状况。
仅从技术内容上来看,本发明的主要技术特征可以说是压风传送技术和中央空调技术的组合体,但从科技价值上来看,这种组合并不妨碍它创造性的实质,历史上有许多伟大的发明就是从那些看似简单或者司空见惯的事物中寻找到其独特的组合效应而取得的。中央空调和压风传送这两样技术都已出现很久了,但在这之前却并没有人认识到它们的组合价值,这本身就说明了本发明具有一种已经超越人通常思维的创造性。
若以发展的眼光来看,本发明将来还有可能发展成为一种系统产业,因为将来的写字台、台灯、床具以及各种假花、假藤、假树等都可能附加专用配风结构用于接收以管路传送的空调风,试想我们在写字时台灯上吹出阵阵轻风或在睡觉时床边的假树在管道气流的轻拂下一边轻摇树枝一边弥漫出宜人的芳香,……那该是一幕幕多么令人赏心的景象啊!所以,本发明对室内用具的发展也可能会有长远影响。另外,若利用管道在夏天向鱼缸或者花盆输送冷气,就可在鱼缸或花盆中形成一个局部低温的区域,这样那些喜寒鱼类和雪莲之类的喜寒植物便可进入寻常百姓家了。
当然,对于一项消费科技的实际应用价值来说最关键还是用不用得起的问题。就本发明而言,其制造成本与普通空调相当,而其能耗比则优于现有空调,因为:
1.仅管现有空调采用室内循环风传递能量,但其也免不了要与外界进行空气交换以满足人们生命所需,并且这种交换在风扇吹动时气路混杂的情况下难免会在吸纳外界新气时混入室内刚换出的浊气、或者在外排浊气时又将新气夹带出去,从而造成实际换气效率不高;而本发明由于吸气管可以根据需要随意延伸或调整位置,甚至可以直接将吸气口伸至花园之类的一流气源中采气,因此完全可以克服普通空调进气质量不高的弊端,再加之新鲜空气是由管路送入室内定点释放的,因此新鲜空气的聚集性好,从而使得浊气的排放更彻底、更集约,也就能够最大限度的避免室内健康气体的外流和外部浊气的内入,故能最大限度的减少额外调温的能量损失;
2.管路送风由于风流集成度高、输送阻力小,所以其相对于室内风扇直吹式送风来说在气流输导方面的能耗要小;
3.纵使在室内门窗都打开的情况下本发明也能使能耗控制在一个相对较低的水平,此时只需将气泵转速调低,使空气在调温箱中滞留时间延长,在出风口就会出现低风速、强调温的气态,这样就使调温能量不至于轻易散失而维护住室内局部区域的“小气候”;
4.在有条件的地方若将进气管的中间段埋到地下或置于水中,利用土或水所带有的自然温度使管内的气体预调温后再送入调温箱,这样就更节能了;
5.在北方冬天由于室内外温差大,如果采集的室外强冷空气直接送到调温箱中加热就要消耗大量的能量,这时若将室内的浊气收集(由于外界冷气经过调温箱加热,其密相对变小而上浮,而浊气的主要成分是二氧化碳,因而都沉于房间下部,此时只需在相应位置开一口排气孔便可收集浊气)后使之进入一个长槽形箱体中,由于该槽形箱体在制作时便将进气管的中间段曲折重叠于其中,因而浊气在通过槽形箱向室外排放的过程中也就对进气管内的气体产生预热的作用,如此便能节约一部分能量。因此,本发明是能够给人们提供出买得起也用得起的产品。
本发明还有个很特别的用处:若将气泵输出端的管路做成与冰箱压缩系统中的散热板相似的散热管(散热管上附有散热翼片),并在散热管的输出端串接一个限压阀以限定散热管内的气体压力。图6所示是该方案示意图(图中标注为:进气管1、高压气泵13、散热管14、散热翼片15、限压阀16、出风口5)。气泵工作时就会在限压阀与气泵之间的管路中产生一个较高压力,这部分被加压后的空气温度升高,产生的大量热量就会通过散热板向室外空气中辐射(此时若辅以喷水则散热更快),向外辐射过热量后的高压气体进入调温箱(或者不经过调温箱而通过其它管路直接进入室内)后压力降低而体积迅速膨胀,从理论上来说在没有外来热量的情况下气体膨胀多少倍其温度就会下降多少倍,因而能够带动室内气温降低,从而形成一种全新的家用空调技术。让我们来看看这种新技术的调温效果-以一个面积为100平方米,气体容量300立方米的房间为例,假如房间每天完全换气一次,那么每小时换气12.5立方米,若将气泵调到10个大气压,那么其一个小时需要产生1.25立方米的高压气,每小时理论耗能0.347千瓦(实际耗能比之要略高),此时若通过喷水或其它冷却方法将散热管中的空气温度控制在80℃,则这些高压空气送至室内后膨胀10倍成常压气体,而此时的气体温度应降至散热管中高压气体温度的1/10,也就是8℃,其调温效果就不言而喻了。普通空调通常是按25瓦/平方米配置的,100平方米房间每天需耗能60千瓦,而这种新技术就算其额外能耗翻2倍每小时也只耗能1千瓦,每天耗能24千瓦,其节能效果足以令人兴奋。