一種風力驅動的冷暖兩用室溫調節系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于空調設計技術領域，特別是一種風力驅動的冷暖兩用室溫調節系統。
【背景技術】
[0002]現有的空調系統一般為電力驅動，由于我國電力大部分由火力發電廠提供，因此其整體能源利用效率較低。直接利用自然能源并通過機械傳動實現制冷或制熱的裝置可以實現較高的能量轉化效率。現有的風力制冷制熱裝置利用制冷劑為工作介質，并且為具有兩個換熱器的閉式系統，具有裝置復雜、投資成本高、無法實現能量儲存、可靠性差等缺點。現有的風力制熱裝置一般通過攪拌油或噴油來產生熱量，具有體積龐大、噪音大、所需轉矩大、油在低溫下易凝固等缺點。因此，一種風力驅動的利用空氣作為工作介質的簡單可靠的室溫調節裝置是更好的選擇。
[0003]申請號為CN201410380314.9的專利文獻公開了一種風能驅動的渦流管多功能制冷空調系統，采用風力發電裝置驅動空壓機，高壓空氣流經渦流管后的冷熱空氣分別通過換熱器提供冷凍室和冷藏室冷量并對建筑房屋提供冷量和熱量。但是該技術方案具有以下不足:1.空氣壓縮機出口沒有散熱器，因此壓縮產生的高溫空氣難以實現有效冷卻，制冷效果差。2.利用換熱器來向室內供冷或供暖，由于換熱壁面兩側均為空氣，因此其傳熱系數較低。3.由于沒有換向閥，向室內供冷和供暖需要兩個獨立的換熱器，增加了成本。4.利用風能發電再驅動壓縮機，增加了設備成本且降低了能量轉換效率。
[0004]另外申請號為CN201110192389.0的專利文獻公開了一種基于渦流管的太陽能熱管車載熱栗型空調系統，采用汽車動力提供高壓氣體的進氣裝置，利用渦流管的冷熱分離特性實現車輛內部空調。但是該專利技術僅適于車載環境中，需要汽車動力驅動空氣壓縮機，另外同樣地有以下不足:1.空氣壓縮機出口沒有散熱器，制冷效果差。2.利用換熱器來向室內供冷或供暖，傳熱系數較低。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種冷暖兩用的室溫調節系統，該系統采用風力驅動、純機械傳動、運行可靠，既可作為缺乏電力的偏遠地區的取暖、制冷裝置，也可以作為普通家庭空調的補充。
[0006]—種風力驅動的冷暖兩用室溫調節系統，包括空氣壓縮機、對空氣壓縮機提供動力的風力渦輪機以及與空氣壓縮機出口連通的渦流管，所述渦流管通過換向閥與室內空調末端連接，所述換向閥具有將渦流管冷端出口與室內空調末端連通的制冷模式以及將渦流管熱端出口與室內空調末端連通的制熱模式。
[0007]作為優選，所述換向閥包括閥體以及設置在閥體內且滑動配合的滑閥；所述閥體上設有與渦流管冷端出口相連的第一入口、與渦流管熱端出口相連的第二入口、通向室外的第一出口和通向室內的第二出口 ；所述滑閥具有分別將第一入口與第二出口導通、將第二入口與第一出口導通的第一工作位，以及分別將第一入口與第一出口導通、將第二入口與第二出口導通的第二工作位。采用該技術方案，空調的制冷模式和制熱模式調節簡單，通過調整滑閥，分別使得渦流管的冷端或者熱端與室內導通，實現制冷或制熱，可根據需要選用合適的工作模式，即可滿足制冷需要，也能滿足制熱需要，實用性強。
[0008]作為優選，所述的空氣壓縮機出氣口與渦流管的工質入口之間設有三通閥、散熱器、單向閥和儲氣罐；
[0009]所述三通閥包括三個端，分別為第一端、第二端和第三端，三通法的第一端與所述空氣壓縮機的出口相連，第二端依次連接散熱器、單向閥后再與儲氣罐的進氣口相連，第三端直接與儲氣罐進氣口相連。
[0010]上述技術方案中，單向閥的作用是使得空氣只能從散熱器流到儲氣罐而不能反向流動，避免在制熱模式下，儲存在儲氣罐中的高溫空氣的熱量散失。
[0011]作為優選，所述儲氣罐與渦流管的工質入口之間的管路上設有第一閘閥。通過第一閘閥可以控制空調系統的開啟和關閉，進一步提高系統的可調性，節省能耗。
[0012]作為優選，所述空氣壓縮機的入口通過回氣管與室內空氣相連；所述回氣管上設有新風入口，該新風入口處設有第三閘閥。通過回風管可實現對室內回風的利用，進一步提高系統的制冷或制熱效率。所述空氣壓縮機為可以為渦旋式、轉子式或螺桿式壓縮機。由于空氣壓縮機入口的負壓，室內空氣經過過濾器被吸入回風管，室外空氣經過過濾器和第三閘閥被吸入空氣壓縮機，可以通過第三閘閥調節新風比例。
[0013]作為優選，所述三通閥連接的管路、散熱器連接的管路、單向閥連接的管路、儲氣罐連接的管路、第一閘閥連接的管路、回氣管、渦流管、渦流管出口連接的管路和換向閥外覆蓋有保溫層。保溫層的設置，進一步降低了能量損失。所述散熱器為板翅式換熱器，依靠自然風進行散熱。
[0014]作為優選，所述室內空調末端包括:
[0015]混流器，該混流器上包括工質入口、回風入口以及直接與室內導通的出口 ；用于將回風和冷卻后的空氣混合后輸送至室內；
[0016]罩設在混流器外壁的消音器；
[0017]所述混流器的工質入口與所述換向閥的第二出口連通；所述混流器的回風入口設有第二閘閥。
[0018]上述技術方案中，所述消音器為在混流器外安裝一個封閉的鐵筒，并在鐵筒和混流器之間填充消音棉。用于降低混流器產生的噪音，改善室內環境。第二閘閥的設置，用于控制混流器內回風量的大小，以實現對室內溫度的控制。比如，系統處于制冷模式，當需要降低溫度時，可開大第二閘閥，當需要提高溫度時，降低第二閘閥開度；系統處于制熱模式，當需要降低溫度時，加大第二閘閥開度，當需要提高溫度時，降低第二閘閥開度。
[0019]作為優選，所述風力渦輪機的輸出軸通過齒輪組與空氣壓縮機傳動。齒輪組選擇的結構可根據風力渦輪機的結構選定；例如，所述風力渦輪機可以為豎直軸或水平軸風力渦輪機；若所述風力渦輪機為水平軸風力渦輪機，則所述齒輪組可為兩個圓柱齒輪；若所述風力渦輪機為豎直軸風力渦輪機，則所述齒輪組可為兩個圓錐齒輪。
[0020]本發明中，回風管入口、新風口等位置均可根據需要設置過濾器，對通過的空氣進行過濾，避免空氣中的雜質對空氣壓縮機等部件的不良影響。所述過濾器可選擇金屬方孔網支撐的無紡布纖維氈。
[0021]本發明中風力渦輪機由自然風驅動，并通過傳動軸和齒輪組驅動空氣壓縮機。制冷模式下，空氣壓縮機產生的壓縮空氣經散熱器散熱后進入儲氣罐。從儲氣罐出來的壓縮空氣進入渦流管。渦流管冷端出口的低溫氣體經換向閥與混流器后進入室內，并可以通過第二閘閥調節與室內空氣混合的比例以改變送風溫度。消音器可以減小混流器中空氣混合產生的噪聲。渦流管熱端出口的高溫氣體經換向閥后被送到室外。制熱模式下，空氣壓縮機產生的高溫壓縮空氣經帶有保溫層的旁通管進入儲氣罐。從儲氣罐出來的壓縮空氣進入渦流管，渦流管熱端出口的高溫氣體經換向閥與混流器被送入室內，渦流管冷端出口的低溫氣體經換向閥被送到室外。室內空氣經過濾器與回氣管后回到空氣壓縮機，并可以通過第三閘閥調節進入空氣壓縮機的新風比例。
[0022]本發明和現有技術相比，具有以下優點:1、本發明可通過三通閥和換向閥的切換實現制冷和取暖兩種功能，且使用了儲氣罐進行儲能，實現了一年四季、有風無風的全天候運行，同時整體結構更加緊湊，占用空間小。
[0023]2、本發明利用空氣為工作介質，與制冷劑系統相比，臭氧層破壞潛能都為零，溫室效應潛能極低，與現有的液體攪拌式風能制熱系統相比，沒有冬季凍結問題。
[0024]3、本發明使用純機械結構，不需要電力作為輔助動力或驅動控制系統，不僅增加了系統的可靠性而且可以用于電力短缺的偏遠地區。
[0025]4、本發明使用渦流管作為膨脹原件，不僅實現了冷暖兩種功能，而且其效率高于使用節流閥的系統。
[0026]5、本發明采用開式制冷系統，只需要一個室外散熱器，在室內無需使用換熱器，可實現無溫差傳熱，不但提高了換熱系數，而且節省了初投資。
[0027]6、與現有方案相比，本發明通過設置回風系統和新風系統，可以減少能量耗散，同時改善室內空氣質量。
[0028]綜上所述，本發明實現了制冷和制熱兩種模式，而且利用空氣為工質，結構簡單可靠，完全不需要電能，可作為缺乏電力的偏遠地區的室溫調節裝置或普通家庭空調的補充節能裝置。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的風力驅動的冷暖兩用室溫調節系統的結構原理簡圖。
[0030]圖2為換向閥滑塊位于第一工作位時的結構原理簡圖。
[0031]圖