基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法技术方案

一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法，属于室内气候调节领域。该装置主要包括水箱、温湿度测量装置和气候调节板。所述气候调节板包括可折叠的金属板、多孔介质中空管和保温材料。循环水由水箱经循环泵输运到气候调节板内，通过金属板辐射传热调节温度，通过多孔介质中空管内外水与水蒸气之间相变传质调节湿度。本发明专利技术气候调节装置结构紧凑；可以使用太阳能、建筑废热等实现供热性能，可以使用冬季存储的冰块等实现夏季供冷；可以通过控制多孔介质中空管的裸露面积调整加湿除湿速率；本装置加湿为水蒸气直接进行加湿，水中的杂质不会扩散进入空气。水中的杂质不会扩散进入空气。水中的杂质不会扩散进入空气。

【技术实现步骤摘要】
基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统及方法


[0001]本专利技术属于室内气候调节领域，特别涉及一种辐射传热温度调节与跨膜相变传质湿度调节的耦合系统及室内温湿度调节方法。

技术介绍

[0002]室内气候主要是由温度、湿度、风和热辐射这四个综合作用于人体的气象因素组成。为了维持一个舒适的室内环境，人们通常会使用暖气、空调、加湿器等辅助设备对室内气候进行调控。传统的空调系统仅依靠对流传热来加热或冷却整个房间的空气，从而导致其能耗高以及匹配风机功率大。此外，空调房间内大量的空气循环很可能会引起噪音和气体流动带来的热不适。而且需要的外设设备多，结构复杂。辐射传热带给人体的舒适性更高，目前辐射传热调温应用较少。引入辐射供冷和供热系统，其可以改善与周围环境的热交换品质，降低系统能耗。
[0003]人类居住最舒适的相对湿度范围为30％
‑
60％。研究表明，湿度的增加可改善室内的空气质量，减轻眼睛和呼吸道的刺激，并提高室内热舒适度。相对湿度升高会降低颗粒传播的速度。超声波加湿器也常被称为冷雾加湿器，通过振动将水分解成雾，增大蒸发面积。特点为没有加热元件、安静且产生水蒸气的效率高。但是人们会吸入加湿器产生的“白色灰尘”(水中杂质)导致肺损伤。
[0004]跨膜相变传质技术是一种膜分离技术，它是以疏水多孔介质作为料液侧和渗透侧之间的选择性屏障，以疏水多孔介质两侧的水蒸气压差作为驱动力，只有水蒸气跨过膜孔。通过纯净的水蒸气对室内空气进行加湿，不会影响室内空气质量。

技术实现思路

[0005]针对以上现有空调和加湿器的现状及存在的不足，为了解决能够在室内温湿度调节中同时控温调湿的问题，不采用分立结构分别控温和调湿，以最紧凑和低成本结构实现本专利技术的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，
[0006]包括介质循环系统，
[0007]还包括
[0008]气候调节板，是由板材构建而成的仓体；
[0009]多孔介质中空管，其安装在气候调节板内，并包括其上具有微孔的管状基材，基材表面具有经疏水处理过的疏水膜和亲水膜；
[0010]辐射板，其是由多个金属页片制成的可折叠式金属板，至少安装在气候调节板的一面，所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，并使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。
[0011]进一步的，所述介质循环系统包括水箱、循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器，水箱一端口为上水管连通端，一端口为回水管连通端，上水管和/或回水管其上
安装循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器。
[0012]进一步的，所述气候调节板包括支撑架、保温材料、保温材料覆于支撑架上。
[0013]进一步的，所述保温材料为蓬松材质的保温材料，通过压缩或拉伸保温材料而使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。
[0014]进一步的，在所述的气候调节板的保温材料上覆有防水材料。
[0015]进一步的，支撑架上安装有用于破坏多孔介质中空管外的水蒸气饱和层的出风装置。
[0016]进一步的，水箱为输入能量与循环水的热交换场所，夏季使用的冷媒包括冬末存储的冰块；冬季使用的热源包括建筑废热、低品位热能，并用保温材料覆盖水箱外部。
[0017]一种所述系统的温湿度调节方法：
[0018]冬季，通过介质循环系统向多孔介质中空管内供应热水，多孔介质中空管内的热水通过热传导将热量传递到辐射板上，并辐射散热于人体，且多孔介质中空管内热水在多孔介质界面发生蒸发而产生水蒸气，由于多孔介质中空管外空气中水蒸气温度低，多孔介质中空管内外两侧的水蒸气因温度不同产生压力差，多孔介质中空管内的水蒸气通过微孔扩散到室内空气中，从而升温加湿；
[0019]夏季，通过介质循环系统向多孔介质中空管内供应冷水，人体热量通过辐射板传导将热量传递到多孔介质中空管内的冷水，且室内湿热空气导致室内水蒸气压力高于多孔介质中空管内的饱和水蒸气压力，水蒸气通过微孔扩散到多孔介质中空管内，多孔介质中空管管内的冷水将空气中的水蒸气冷凝，从而降温除湿。
[0020]进一步的，水箱作为循环水的储存箱，通过循环水泵进行循环水的输运，通过流量调节阀调节循环水流量，通过上水管将循环水输送到气候调节板的多孔介质中空管中，循环水在气候调节板内进行换热，并在多孔介质中空管界面发生蒸发，最后通过回水管输送回水箱中。
[0021]进一步的，基于如下方式取得湿度调节速率：
[0022][0023]式中：
[0024]跨膜通量为J，单位kg/m2/h，
[0025]相对湿度变化不引起温度T改变，相对湿度变化为Δx，单位％；
[0026]气温为T，单位℃；
[0027]空间体积为V，单位m3；
[0028]多孔介质中空管直径为d，单位m；
[0029]多孔介质中空管长度为l，单位m；
[0030]相对湿度变化Δx所需的时间为t，单位h。
[0031]本专利技术的有益效果为：本专利技术所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，从而使辐射板的辐射面积由此调整，能够方便调整辐射热需求。从而该调整使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加，由此调整介质中空管与空气接触面积而增加或减小除湿或加湿的空间。本专利技术不新增加湿
器，却能实现同步加热增湿和同步降温除湿的效果，结构紧凑、成本低。本专利技术的湿度调节速率可控，通过控制多孔介质裸露面积控制加湿速率。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的装置图。
[0033]图2为气候调节板的辐射底部图。
[0034]图3为气候调节板的保温顶部图。
[0035]图4为气候调节板的侧面图。
[0036]图中：1水箱；2循环水泵；3流量调节阀；4温度传感器；5上水管；6回水管；7气候调节板；8吊链；9温湿度传感器；10温湿度调节控制窗口；11金属叶片；12可折叠式金属板；13多孔介质中空管；14滑块；15支撑架；16压缩后的保温材料；17保温材料。
具体实施方式
[0037]为了更清楚地说明本专利技术的目的、技术方案及有益效果，以下结合具体实施例进一步详细叙述本专利技术。应理解，所述的实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0038]实施例1：如图1所示，一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，该系统包括集合辐射供冷和供热系统与多孔介质中空管而成的气候调节板7、水箱1、循环水泵2、流量调节阀3、温度传感器4、上水管5、回水管6、链条8、温湿度传感器9。优选的，还可以包括基于温度湿度调节算法的温湿度调节控制窗口10。
[0039]其中，所述气候调节板7包括可折叠的金属板12、多孔介质中空管13、支撑架15和保温材料17。可折叠的金属板是辐射板，是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于辐射传热和跨膜相变传质的室内温湿度调节系统，包括介质循环系统，其特征在于，还包括气候调节板，是由板材构建而成的仓体；多孔介质中空管，其安装在气候调节板内，并包括其上具有微孔的管状基材，基材表面具有经疏水处理过的疏水膜和亲水膜；辐射板，其是由多个金属页片制成的可折叠式金属板，至少安装在气候调节板的一面，所述可折叠式金属板构造成通过折叠或铺张金属叶片而使金属页片倾斜或平整排列，并使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述介质循环系统包括水箱、循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器，水箱一端口为上水管连通端，一端口为回水管连通端，上水管和/或回水管其上安装循环水泵、流量调节阀、温度传感器、温湿度传感器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气候调节板包括支撑架、保温材料、保温材料覆于支撑架上。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述保温材料为蓬松材质的保温材料，通过压缩或拉伸保温材料而使气候调节板内多孔介质中空管相对于空气的暴露面积减小或增加。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述的气候调节板的保温材料上覆有防水材料。6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，支撑架上安装有用于破坏多孔介质中空管外的水蒸气饱和层的出风装置。7.根据权利要求1所述的系统，水箱为输入能量与循环水的热交换场所，夏季使用的冷媒包括冬末存储的冰块；冬季使用的热源包括建筑废热、低品位热能，并用保温材料覆盖水箱外部。8.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭飞，武志强，陈佳明，蔡景成，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：