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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 建筑用熱泵空調(diào)系統(tǒng)毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板新型末端裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 該作品目的在于取代現(xiàn)有傳統(tǒng)空調(diào)和輻射空調(diào)末端。其結(jié)構(gòu)包括進(jìn)水管、出水管、石膏和檸檬酸鉀配制而成的毛細(xì)吸液芯、背板、側(cè)壁板、橫壁板、輻射換熱板和用于填充毛細(xì)吸液芯材料的通道等?？照{(diào)載冷劑或制冷劑經(jīng)進(jìn)水管送入填充毛細(xì)吸液芯材料的通道內(nèi)。載冷劑或制冷劑由于毛細(xì)吸液芯的毛細(xì)力作用，自動(dòng)流向出水管并流回系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)的載冷劑或制冷劑帶入毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板的能量以輻射為主的傳熱方式傳給室內(nèi)空間。
- 詳細(xì)介紹：
- 建筑用熱泵空調(diào)系統(tǒng)毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板新型末端裝置是在綠色節(jié)能建筑、降低設(shè)備成本、運(yùn)行高效節(jié)能、健康舒適生活的四大背景下研發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的具有節(jié)能、環(huán)保、舒適、健康、經(jīng)濟(jì)五大特點(diǎn)的新型空調(diào)末端。其緊緊跟隨綠色節(jié)能建筑的發(fā)展趨勢(shì)，目的在于取代現(xiàn)有傳統(tǒng)空調(diào)和輻射空調(diào)末端。該作品包括進(jìn)水管、出水管、石膏和檸檬酸鉀配制而成具有毛細(xì)通道的毛細(xì)吸液芯、背板、側(cè)壁板、橫壁板、輻射換熱板及用于填充吸液芯材料的通道等。空調(diào)載冷劑或制冷劑經(jīng)進(jìn)水管送入由背板、側(cè)壁板及輻射換熱板組成的內(nèi)填毛細(xì)吸液芯夾層的通道內(nèi)。載冷劑或制冷劑由于毛細(xì)吸液芯的毛細(xì)力作用，自動(dòng)流向出水管并流回系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)的載冷劑或制冷劑帶入毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板的能量以輻射為主的傳熱方式傳給室內(nèi)空間。達(dá)到室內(nèi)環(huán)境低噪、舒適、健康和空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保的效果。該作品作為空調(diào)末端裝置用于綠色節(jié)能建筑中直接蒸發(fā)式分體型熱泵空調(diào)器系統(tǒng)和地?zé)崴h(huán)式熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，并且采用綠色環(huán)保R600a作為制冷劑，是建筑暖通空調(diào)領(lǐng)域具有潛力的發(fā)展方向。并且該作品打破了歐美對(duì)毛細(xì)管輻射空調(diào)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)的壟斷。其節(jié)能效益極佳，在毛細(xì)輻射管節(jié)能的基礎(chǔ)上，換熱量提高了30%以上，并且其市場(chǎng)價(jià)約為毛細(xì)輻射管的1/2。優(yōu)異的性能帶來(lái)樂(lè)觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，是未來(lái)綠色節(jié)能建筑暖通空調(diào)的重要選擇。 本作品已公開(kāi)實(shí)審2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。該團(tuán)隊(duì)關(guān)于該作品與美的集團(tuán)、中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)院——中機(jī)遠(yuǎn)雄蓄能科技有限公司，四川省廣元市第四建筑工程有限公司等知名企業(yè)達(dá)成初步合作意向。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 2011年第一季度我國(guó)全社會(huì)用電量10911億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)12.7%，全國(guó)大部分地區(qū)出現(xiàn)用電荒。而空調(diào)系統(tǒng)的能耗大約占建筑總能耗的47%，在綠色節(jié)能建筑、降低設(shè)備成本、運(yùn)行高效節(jié)能、健康舒適生活的大背景下，針對(duì)風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)有風(fēng)感，溫差大，噪音強(qiáng)，耗能高等缺陷和蛇形管輻射空調(diào)缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，成本高的缺陷，發(fā)明該作品。 基本思路：航天航空中的熱管技術(shù)。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.首次將航天熱管技術(shù)中的吸液芯移植到空調(diào)系統(tǒng)末端換熱器中，并與熱泵空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合使用； 2.率先提出用多孔介質(zhì)毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板作空調(diào)末端換熱器,創(chuàng)新地使用CaSO4+H2O+檸檬酸鉀的孔隙率與強(qiáng)度同時(shí)提高的新配方； 3.開(kāi)發(fā)出ABS塑料夾心板并向板內(nèi)灌注多孔介質(zhì)石膏的工業(yè)化生產(chǎn)工藝； 4.開(kāi)發(fā)出“平行流毛細(xì)吸液芯板分體型熱泵空調(diào)系統(tǒng)”，綠色環(huán)保工質(zhì)R600a在該作品中直接蒸發(fā)與凝結(jié)； 5.開(kāi)發(fā)出“平行流毛細(xì)吸液芯板地?zé)崴h(huán)型熱泵空調(diào)系統(tǒng)”，R600a作為制冷劑、水作為載冷劑。 技術(shù)指標(biāo)： 1.毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板制冷與采暖室內(nèi)溫度均勻，舒適性好，噪聲低于20dB； 2.毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板的市場(chǎng)價(jià)只有蛇形管的1/2； 3.單位面積的毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板與蛇形管相比，載冷水換熱量提高約30%，直接蒸發(fā)式提高約 80%； 4.毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板的使用壽命大于50年。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 與傳統(tǒng)空調(diào)末端相比，優(yōu)點(diǎn)如下： ①健康：溫度均勻，無(wú)風(fēng)管沒(méi)有病菌繁衍； ②舒適：無(wú)風(fēng)感、低噪音、符合人體舒適溫度場(chǎng)分布； ③節(jié)約：安裝在地板下、天花板上不占空間，無(wú)需維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)； ④節(jié)能：“毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板板分體型熱泵空調(diào)系統(tǒng)，制冷劑直接蒸發(fā)與凝結(jié)?！懊?xì)吸液芯式輻射換熱板地?zé)崴h(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)”，充分利用低品位能源； ⑤環(huán)保：采用綠色環(huán)保工質(zhì)R600a，對(duì)臭氧層無(wú)破壞，溫室效應(yīng)指數(shù)僅為0.1。 與蛇形管相比，優(yōu)點(diǎn)如下： ①低成本：毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板的市場(chǎng)價(jià)約為蛇形管的1/2。 ②溫度更均勻：借助航天熱管技術(shù)中毛細(xì)吸液芯材料優(yōu)越的傳熱傳質(zhì)性能，整個(gè)板面溫度十分均勻。 ③高效：在蛇形管換熱量比傳統(tǒng)空調(diào)末端大大提高的基礎(chǔ)上，其循環(huán)水換熱量再提高約30%，直接蒸發(fā)式更可觀。 作品擁有科技查新報(bào)告，公開(kāi)實(shí)審2項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利?；谠撟髌返恼撐谋籗CI收錄一篇，復(fù)審SCI、EI各一篇，外審EI一篇。作品得到該領(lǐng)域9名專(zhuān)家的推薦。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 現(xiàn)場(chǎng)演示 樣品 參展名稱(chēng)為：重慶大學(xué)毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板體驗(yàn)中心
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 毛細(xì)液芯式輻射換熱板可代替現(xiàn)有空調(diào)末端，廣泛應(yīng)用于空調(diào)領(lǐng)域。 其具有以下優(yōu)勢(shì)： ①經(jīng)濟(jì)實(shí)惠 ②極強(qiáng)的舒適性與健康性 ③高效節(jié)能 ④安裝方便、節(jié)約建筑空間 ⑤使用壽命長(zhǎng) 毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板熱泵空調(diào)系統(tǒng)可進(jìn)入高檔別墅、酒店、辦公樓、商廈等節(jié)能建筑市場(chǎng)及汽車(chē)空調(diào)市場(chǎng)，在中后期隨著生產(chǎn)的基地化與規(guī)?；蟪杀究蛇M(jìn)一步降低，將進(jìn)入普通居民家庭市場(chǎng)。采用成本加成定價(jià)法，將毛細(xì)吸液芯式輻射換熱板定價(jià)為98元/m2 ,市場(chǎng)采購(gòu)率初步定為20%。得出2012年，國(guó)內(nèi)輻射換熱板總銷(xiāo)售量為0.556億平方米，銷(xiāo)售額54.488億元，并保持銷(xiāo)售額年增長(zhǎng)20%。作為低碳節(jié)能的新一代空調(diào)器，可望代替目前廣泛使用的分體式空調(diào)，具有廣闊的市場(chǎng)前景，對(duì)推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)節(jié)能減排具有重大意義。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 建筑輻射式空調(diào)起源于歐洲，其研究發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)，上個(gè)世紀(jì)初英國(guó)的巴克爾教授就率先申請(qǐng)了輻射采暖的技術(shù)專(zhuān)利，從此就拉開(kāi)了對(duì)輻射空調(diào)理論技術(shù)研究的大序幕。 T.Imanari比較了輻射冷卻空調(diào)和對(duì)流空調(diào)系統(tǒng)的熱舒適性，能耗，成本。自然對(duì)流供冷方式在供冷過(guò)程中平均流速為0.05m/s，充分滿足ASHRAE(1992)及ISO(1994)制定的舒適度標(biāo)準(zhǔn)(小于0.25m/s)，沒(méi)有發(fā)生“吹風(fēng)感”、噪音及揚(yáng)塵等現(xiàn)象，分體空調(diào)系統(tǒng)在供冷過(guò)程中的平均氣流速度為0.32m/s，發(fā)生了“吹風(fēng)感”及噪音等現(xiàn)象，對(duì)舒適度產(chǎn)生了不利的影響，由此可知，自然對(duì)流供冷方式的舒適性優(yōu)于分體式空調(diào)，由于小的平均風(fēng)速，人體在輻射空調(diào)中感覺(jué)更加舒適，不過(guò)他同時(shí)也指出盡管輻射空調(diào)可以降低10%運(yùn)行的成本，但是初投資高，根據(jù)輻射空調(diào)的市場(chǎng)價(jià)格需要1-17年才能回收。美國(guó)學(xué)者Hannay和Lebrun等對(duì)不同的采暖系統(tǒng)的熱舒適性和能量消耗進(jìn)行了對(duì)比研究，研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)人們使用不同的采暖系統(tǒng)達(dá)到相同的熱舒適性時(shí)，各個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗有著顯著的不同，地板輻射采暖系統(tǒng)可節(jié)能10%～40%。 國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的專(zhuān)家學(xué)者也對(duì)其進(jìn)行了深入的理論研究，為國(guó)內(nèi)輻射空調(diào)的發(fā)展應(yīng)用做了許多寶貴的理論基礎(chǔ)。天津地?zé)嵫芯颗嘤?xùn)中心的宗立華對(duì)均密度螺旋型布置低溫?zé)崴宦?lián)聚乙烯輻射地板采暖系統(tǒng)進(jìn)行研究，建立了穩(wěn)態(tài)傳熱模型，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)換熱機(jī)理進(jìn)行理論分析，提出了設(shè)計(jì)計(jì)算的熱性能組合特性曲線。2005年山東建筑大學(xué)李常河等在分析地板輻射供冷系統(tǒng)地面溫度傳熱規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立了地板輻射供冷系統(tǒng)的二維穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型；2007年趙蕾等以辦公室為研究對(duì)象，采用數(shù)值仿真的方法，研究了置換通風(fēng)、頂板輻射供冷及其復(fù)合系統(tǒng)在不同復(fù)合條件下的室內(nèi)熱環(huán)境，給出不同負(fù)荷條件下，室內(nèi)的垂直溫度及流場(chǎng)分布。高攀、趙力等通過(guò)建立模型對(duì)輻射空調(diào)空間內(nèi)的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行了仿真計(jì)算，通過(guò)對(duì)比不同換熱形式的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了輻射空調(diào)溫度分布更為均勻，舒適度更好早在上個(gè)世紀(jì)初期，俄國(guó)人就已經(jīng)采用了輻射采暖系統(tǒng)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大面積使用這種空調(diào)系統(tǒng)，特別是地板采暖系統(tǒng)在德國(guó)居民住宅的采暖面積中已達(dá)到70%，加拿大使用輻射地板采暖面積也已達(dá)到80%。 并且通過(guò)科技查新，國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)與該作品類(lèi)似的報(bào)道。
