森林空调的节能方法技术

本发明专利技术涉及材料与能源领域和环保领域，是基于人工模拟森林小气候系统在空调应用下通过卡诺循环实现节能的方法和过程，引入水作为输配系统的介质，采用冷水冷量回收方法、降低冷凝器温度、发挥制冷剂的二次潜热、升高蒸发器温度工况及提高热量、冷量输出效率及通过洗涤空气去除室内二氧化碳、TVOC、空气粉尘微生物等污染物替代新风换气去除的方案，在空调的使用过程中节能10%～40%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料与能源领域和环保领域，森林空调是人工模拟森林小气候的简称，本专利技术是空气调节的一种新的节能方法，在空调的使用过程中节能10%～40%。
技术介绍
目前的实用的小气候环境--空调技术已经发展80多年，由于现代建筑中，空调用电属于能耗大户，在节能、舒适度、无尘空间发展到很高的水平高度，格力空调的18℃高温冷水系统制冷效率COP达到8.5以上，在节能方面，通过电子膨胀阀及电机变频，调节节流系数及不同特性的制冷剂的专利技术及二次潜热上的挖掘，在制冷效率已经达到6.0以上，在空气洁净度上已经10000、1000、100、10级的洁净空间技术；热舒适性是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标，也有很大的发展。目前中国商业建筑建设量大，商业建筑的能耗较发达国家高40%左右，商业建筑的节能是非常重要、刻不容缓的一项工作。商业建筑的空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分，通过制定标准建立有稳定机制、有持续创新能力的中国智能建筑的技术创新体系，可以有效的降低商业建筑的空调能耗，并且已建成的商业建筑空调节能具有投资回收期短、效益高的特点，有利于商业建筑空调节能工作的开展。ASHRAE（美国采暖、制冷与空调工程师学会）标准由于其在制冷、空调领域的权威性，成为中国商业建筑的主要技术参考。我国的商业建筑能耗较发达国家高40%左右，其中的最重要原因之一是目前我国中央空调环境的空气品质不高，使用者以开窗通风漏冷为主要原因；其次是舒适满意度偏低这个隐藏的原因，造成对空调系统的不信任，如“空调病”说法的流行，观念错误形成错误的使用方法。早在20世纪初，人们就开始了舒适感研究，空气调节工程师、室内空气品质研究人员等所希望的是能对人体舒适感进行定量预测。舒适度评价有Fanger热舒适方程理论和实践，并有多种评价指标：包括卡塔冷却能力、当量温度、有效温度、新有效温度、标准有效温度、平均预测反应、舒适方程和主观温度等，在湿度控制有发展到第四代的转轮除湿机等新技术高效设备。按照现行的设计规范要求各种室内空调环境均要设定新鲜风比率，但在室外的恶劣条件下，特别是在高浓度的有害有毒的有机气体下，无法保障室内空气质量符合更高的质量要求，由于中国社会的不断追求GDP发展，城市污染严重，一线城市的室外空气二氧化碳含量大部分实际超过500ppm，深圳实测二氧化碳浓度为620ppm；中国大城市空气质量达标天数已经下降到少于每年周期的三分之一以下，严重雾霾天气已经不是新闻等，一种高洁净度的生活小空间，对保障人们身体健康非常重要。本专利技术是基于人工模拟森林小气候系统简称为森林空调的节能方式方法，是洁净空调的节能方式，涉及材料与能源领域和环保领域。为了对舒适度的进一步理解，以下作为
技术介绍
对空调环境舒适度的技术要求进行概述基于卡诺循环的空调器，在上世纪60年代兴起，解决了人们在室内小气候对温度指标的要求，特别对手术中的病人，给予非常有用的帮助。热舒适性是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标。早在20世纪初，人们就开始了舒适感研究，空气调节工程师、室内空气品质研究人员等所希望的是能对人体舒适感进行定量预测。目前有关空气喷淋室，是针对冷量的需求设置，属于大的气液比，并会以大幅增加空气湿度的代价降温；目前只在简易的工厂车间、养鸡场低成本使用。降膜冷凝器，因藻类、结垢等原因，冷冻水空气喷淋室因湿度控制难点这个缺点，不能提供舒适的温度湿度有效控制，目前市场除了研究用途几乎绝迹。上世纪60年代中，曾经有几年期兴起低温水洗涤空气降温，在美国一个工厂发生数十人同时患有肺吸虫病，原因是长期运行的冷水中富含空气的灰尘滋生细菌造成，2015年也报道韩国某地冬天长期使用超声波加湿器，造成20多名肺吸虫病患者案例。水是生命之源，因水的杀菌消毒在旧的技术下无法实现实时在线，微生物致热交换器结垢、严重的致病因素等都是水作为输配介质慎用禁用的结果。空气由干空气和水蒸汽、粉尘、有机气体、雾霾、二氧化碳、放射性源等组成，有害病菌是附着在粉尘颗粒存在于空气中，放射性源同时也会在粉尘的吸收下，产生空气污染；洁净车间和无菌车间室内空气洁净度通常只针对粉尘的去除做定义，没有对有机气体等其他污染物去除的指标。现有的空调系统除对温度湿度有对应的控制技术，空气品质主要采用换气的方法改善，其中新风换气去除的污染物有:二氧化碳、TVOC（甲醛、异味、有机气体）。目前属于控制难点，新风换气浪费了很大一部分能耗。空调是利用设备和技术对室内空气（或人工混合气体）的温度、湿度、气流速度及清洁度进行调节，以满足人们对环境的舒适要求或生产对环境的工艺要求。温度、湿度和气流速度是满足人类对舒适感的要求，因此称舒适空调；清洁度是包含：粉尘、二氧化碳、有机气体（TVOC）、异味等指标要求。空调是一门工程技术，在现代建筑中，是最大的能耗用户，在提出节能建筑的概念下，空调的节能，是关键，是最重要的环节。中国是人口大国，建筑耗能在城市化进程中，目前按照欧美国家的规范标准，意味着能耗倍增，高能耗会带来更严重的雾霾。目前的空调相关的规范与标准，都以室外空气为洁净空气作为前提，雾霾天气下，空调该怎么办。规范与标准都没有给出答案。在《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)中的要求中，设计最小新风量应符合以下规定：公共建筑主要房间每人所需最小新风量应符合表3.0.6-1规定。表3.0.6-1公共建筑主要房间每人所需最小新风量[m3/（h]建筑房间类型新风量办公室30客房30大堂、四季厅10大多数空调技术人员只了解空调的目的是温度、湿度和洁净度，很少工程技术会对换气量的指标有深入的本质了解，能严格执行的极少；在雾霾天，忽略换气要求。这个换气量指标主要是针对室内二氧化碳含量指标做出的模糊要求。在日本，有法律规定，密闭的建筑里，强制机械通风要24小时运行，欧美国家也有相关规定，世卫组织WHO规定空调的二氧化碳含量必须低于1200PPM，欧美国家对应值是1000ppm，国内规范中没有强制执行标准，只有推荐性标准：室内二氧化碳卫生标准GB/T170942-1997≤1000ppm[1]。该标准一旦强制标准执行，会有3～5倍的能耗增加。很多商业大厦、学校、大型超市都要数倍增加能耗，没有可执行性。中央空调除二氧化碳含量难控制外，还有个难以解决的难题---空调病，“空调病”来源于蒸发器处在潮湿环境，极易滋养细菌，特别在周末双休日之后，周一启动空调后产生的霉菌气味，很多细菌病毒滋生，如军团杆菌，造成看不见的杀手。紫外光、臭氧、涂层触媒光催化、活性炭吸附都是有缺陷的解决方案：紫外产生臭氧和遮光产生盲区的弱点；臭氧若以空气做氧源，有严格控制指标，很难控制；涂层触媒光催化，也有效能累积衰减，粉尘污染后清洁困难等缺点；活性炭吸附，真实效果很差或完全无效，并会产生细菌二次污染。中央空调还有个短板，对有机气体（VOC）没有去除能力，很多装修材料和家具都有甲醛缓慢释放现象，同时，在人群密集的场所，人体产生的异味，必须依靠新鲜风换气，其他方法对空气品质效果提升极不理想。因为雾霾天气太多，空气净化的理念深入人心，空气净化器产品从采用的核心技术来分类，分为两大类：滤网式和静电式两种技术，其中高级别的滤网通常叫做HEPA，也有净化器是滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
森林空调的节能方法，其中的森林空调是由冷水机组及冷冻水、热水循环系统；空气洗涤处理系统；水质处理系统；[OH]‑ 羟基自由基负离子发生系统；转轮除湿机；温度湿度智能控制系统及空气负离子监测有机结合组成，其特征在于：引入水作为输配系统的介质，设置有热回收水箱，冷水输送到冷凝器出口，冷量通过降低冷凝器温度利用卡诺循环进行冷量回收以达到节能的效果；是提高制冷效率COP的节能方法，是低温冷水对冷凝器的降温作用，采用冷水冷量回收方法，其温差大于30℃时，水与冷量回收热交换翅片的表面热阻小，导热系数高，通常可以实现与翅片的温度在3～5℃的温差；对比回收24℃的冷空气，热回收效率大于100%；典型其中一个工况设为：室外温度为35℃时，室内温度为24℃，冷凝温度为50℃，热回收水池温度为40℃，蒸发温度为8℃；对比以空气作为输配系统介质的分体空调，室外温度为35℃时，室内温度为24℃，冷凝温度为50℃，蒸发温度为8℃；本方法冷凝器温度降低10℃，制冷效率提高10～30%。

【技术特征摘要】
1.森林空调的节能方法，其中的森林空调是由冷水机组及冷冻水、热水循环系统；空气洗涤处理系统；水质处理系统；[OH]-羟基自由基负离子发生系统；转轮除湿机；温度湿度智能控制系统及空气负离子监测有机结合组成，其特征在于：引入水作为输配系统的介质，设置有热回收水箱，冷水输送到冷凝器出口，冷量通过降低冷凝器温度利用卡诺循环进行冷量回收以达到节能的效果；是提高制冷效率COP的节能方法，是低温冷水对冷凝器的降温作用，采用冷水冷量回收方法，其温差大于30℃时，水与冷量回收热交换翅片的表面热阻小，导热系数高，通常可以实现与翅片的温度在3～5℃的温差；对比回收24℃的冷空气，热回收效率大于100%；典型其中一个工况设为：室外温度为35℃时，室内温度为24℃，冷凝温度为50℃，热回收水池温度为40℃，蒸发温度为8℃；对比以空气作为输配系统介质的分体空调，室外温度为35℃时，室内温度为24℃，冷凝温度为50℃，蒸发温度为8℃；本方法冷凝器温度降低10℃，制冷效率提高10～30%。2.根据权利要求1所述的森林空调的节能方法，其特征在于：引入水作为输配系统的介质，冷水水池中的蒸发器与水的热交换效率高，可以防止蒸发器过冷制冷剂的形成，发挥制冷剂的二次潜热、升高蒸发器温度工况及提高冷量输出效率达到节能目标，水池的水温对应的蒸发温度，可以发挥卡诺循环的蒸发器制冷剂二次潜热的效率，对应实现5%以上的节能效果；本方法升高蒸发器温度工况5℃以上，制冷效率提高10～20%；综合制冷效率提高10～25%。3.根据权利要求1所述的森林空调的节能方法，其特征在于：利用水和水蒸汽作为空调系统的输配介质，降低热交换表面热阻，提高热交换效率，并能利用[OH]-羟基自由基实时消毒杀菌及杀菌消毒无死角，防止微生物生长及在热交换使用过程中利用水中的二氧化碳阻止形成结垢现象。4.根据权利要求1所述的森林空调的节能方法，其特征在于：使用冷水洗涤空气，所述冷水机组及冷冻水、热水循环系统需要冷源温度在0～15℃冷源，制取小于18℃冷水；所述空气洗涤处理系统的洗涤塔需要满足以下条件：洗涤塔必须满足塔内风速小于7.0m/s，气液接...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伟文，
申请(专利权)人：周伟文，
类型：发明
国别省市：广东;44