浅谈简易水空调的工作原理及改良__学年论.doc

本科学年论文题 目 浅谈简易水空调的工作原理及改良 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2013年12月西安文理学院本科学年论文浅谈简易水空调的工作原理及改良摘要：通过研究本文主要向大家介绍简易水空调的工作原理以及对改良的一些思考。目的是通过研究了解简易水空调的工作原理。主要研究方法是上网浏览相关的文章和资料，结合自己学习过的热学知识来进行研究，以达到研究的目的。在研究的过程中我发现了水空调利用地下水四季温差小，冬暖夏凉，成本低，相对于传统电力空调具有省电，静音，健康友好，安装维护成本低，针对我们国家经济及生态环境适用性强等一系列优点。同时也发现了其用水量大，不能做到大范围推广等缺点。结论是水空调是一种价格低，功率小，制冷快，无污染，无噪音，节约水，舒适健康的环境友好型家庭空气温度调节装置，但其也有不能大范围推广，不能在人口密集的大城市及沙漠缺水地带使用的缺点。关键词：水空调；简易；节能Introduction to simple working principle of air conditioning water and improvedAbstract：Through the research in this paper, we introduce simple working principle of air conditioning water. The purpose is to through the research to understand simple working principle of air conditioning water. The main research method is surfing the Internet related articles and data, combined with their learned knowledge of thermal for research, in order to achieve the purpose of the study. I found the water in the process of research of air conditioning use of groundwater in the four seasons temperature difference is small, warm in winter and cool in summer, the cost is low, compared with the traditional electric air conditioning has the province electricity, mute, health friendly, installation and maintenance cost is low, in view of our country economy and ecological environment applicability and a series of advantages. Also found the need to groundwater and water consumption is big, cant do the disadvantage of a wide range of promotion. Conclusion is water air conditioner is a kind of low price, low power, fast refrigeration, no pollution, no noise, save water, comfortable and healthy environment friendly family air temperature adjusting device, it can also have a wide range of promotion, cant and desert in the densely populated cities use the shortcomings of water scarcity areas. Key words：The water of air conditioning; Simple and easy; Energy saving.1 引言 水空调是一种用水做为热交换介质的空调，通常使用地下水或者城市自来水作为水源，用搭配风扇来进行热量交换，对室内空气进行降温或者升温。水空调是一种古老的技术，最早可以追溯到我国古代宫廷，据诗经.七月记载，3000年前的腊月，人们二之日凿冰冲冲，三之日纳于凌阴，所谓凌阴就是冰窖。清朝时，北京城共分四处设冰窖18座，统由工部都水司掌管，共储冰20.57万块，皇室就靠这些冰块度过炎炎夏日。这也算是水空调的雏形，但是由于古代生产技术落后，致使这项技术没有得到长足的发展。储冰技术到了现代社会，已经不能满足人的需要。现代水泵技术的出现，为“水空调”提供了基本的支持。它的工作原理非常简单，是用一个小水泵抽取地下水，然后通过风扇和散热器或冷凝器鳍片对地下水和空气进行热交换，替代了普通空调的压缩机。从外观上看，“水空调”与普通的空调没什么区别，主要的就是它没有室外机，装在室外的是一个用来抽取地下水的水泵。利用了地下水常年低恒温与地面室温有固定的温差，冬暖夏凉的特点。现在已经有一些高档小区用水作为交换介质来制冷或采暖，人们看重了水空调的舒适性和健康性。在可预见的未来水空调因其各项优点一定会得到长足的发展，因为它符合节能环保的社会理念，但也需要进行一些改良。2 简易水空调的基本结构简易水空调结构根据居住环境，所处地域可能有一定的变化。但是其基本结构大都如图所示。图介绍了农村地区使用的利用井底地下水进行工作的简易家庭水空调。其基本结构主要有以下几个关键部件。水泵（从水源抽取水并保证工作过程中水的流动）进水管道（配合水泵给水空调供水）冷凝器（进行热量交换）出水管道（将抽取的水送回水源）风扇（保证空气流动）水井（提供水源和排走废水）机架（提供空气进出口和对机器内部零部件的容纳与固定）图3 简易水空调的工作原理根据上面的介绍可以大致了解简易水空调的组成部分，根据所了解的信息结合相关文献可以知道建议水空调的工作原理。简易水空调可以利用天然的冷水源，比如井水，山泉水，河流，湖泊，海水等作为水源。但是最为经济有效的还是井水。在我国有很多的水井，这是一个良好的基础条件。我国大部分地区地下水的水温常年在20以下，江南地区的地下水常年在1820左右，再加上地下水位较高，井水可以轻易获得，所以井水经常被选做水空调的天然冷源。有了水源以后，通过一个离心式水泵将水从水源送至冷凝器。常用的冷凝器如图所示。图普通的冷凝器一般用导热性能比较好的紫铜管搭配铝箔制作而成，具有表面积大，介质互不接触等特点。经过水泵的推送，水会从冷凝器的铜管中流过，同时和经过风扇推动流过冷凝器翅片的空气进行热量的交换。在夏天，室内的空气比较热，而井水相对温度就很低，进过热量交换的过程使室内的空气温度下降，达到了制冷的目的。在冬天室内的空气温度又很低，相对来说，井水的温度比寒冷的室温高不少。利用热交换过程，又可以提高室内温度。对于井水来说，一年四季的温度变化并不明显，变化的只是井水和室温的温度差。总的来说就是自然界中各种不同形式的能量都能够从一种形式转换到另一种形式，由一个系统传递给另一个系统，在转化和传递过程中总能量守恒1。4 简易水空调的局限性空调的室内舒适性是根据人体的舒适需求，同时兼顾地区，经济性和节能要求。目前我国舒适性空调室内设计参数基本都根据设计规范的国家标准或部颁标准。如办公室一直沿用办公建筑设计规范（JG67-89）规定的室内温度2628，相对湿度小于65旅游旅馆建筑热工与空气调节能设计标准（GB50189-93）规定商场室内温度为25，相对湿度小于等于65等2-8；目前已经运行的空调建筑室内设计参数均低于规范要求的数值9。简易水空调充分利用了自然资源，节约了电力，给人们的生活带来了良好体验。但是由于其构造与所需交换介质的原因不能在所有地区安装和使用。其具有一定的局限性和适用范围。比如在大中城市中，私自打井是被禁止的。因此，对于个人而言，安装水冷空调便不太现实。如果用自来水，不仅成本高，而且效果不好。另外一个方面是传统水空调在工作时候，水流的速度会很快，这样一来会造成用水量大幅增加，而且抽取的水没有得到充分的利用。由于水的比热容很大，而且在水空调中流动速度很快，这样一来会造成进水口和出水口的水温几乎没有太大的变化，造成了浪费。与此同时，在炎热的夏季，由于地下水和室内气温存在较大的温差，室内空气在流经冷凝器翅片的时候会在冷凝器表面形成冷凝水，这会使室内的空气变得潮湿，影响了人们的舒适性。人的舒适感是由温度，湿度，二氧化碳含量，空气清新程度等共同决定的。其中温度和湿度是最基本的。也就是说，空调最基本的任务是保证房间的空气湿度和温度，夏季舒适的室内空气温度是2428，相对湿度也维持在4060。 5 对简易水空调的改进建议 结合研究，我们可以提出以下几点来进行对简易水空调的简单改进： 利用多级降温排除湿度过大问题。多级水空调是在底部的入风口处安装一个冷凝器，让空气进入空调即被制冷，到了空调的中部再经过2-3道冷凝器依次次制冷，达到多次将空气制冷的效果。2 利用多级冷凝水循环解决水汽凝结的问题。 水汽凝结是一个具有危害性的问题，不仅会损坏机器内部结构，缩短机器的寿命，同时过多的水汽也会使人体感到不适同时也会对室内的家具造成损坏。预防水汽凝结可以让多个冷凝器之间的水循环流动，可以将最先引入的水通入最后一级冷凝器。然后经过交换后推入倒数第二级冷凝器，以此类推。这样做的好处是在空气最先进入水空调时所触及的是一个与室温相差不大的冷凝结构，不至于因为猛然间经历很大的温差而迅速凝结出水珠。多级缓慢降温保证了降温的理想效果，同时也避免了水汽凝结的现象。 利用小功率低速抽水马达降低流速。由于传统水泵的存在，水流的流速太快，以至于在交换系统中停留的时间过短，以至于在多级冷凝水循环过程中不能形成前后级水温差，同时也不利于水资源的合理利用。我们可以用小功率的低速抽水马达进行供水工作，以解决这些问题。6 结论 进过这次研究，我了解了传统简易水空调的工作原理。发现了它的优点，也了解了它的缺点。同时对它的改良提出了自己的思考。在研究的过程中，我查阅了大量相关的资料，充分利用了互联网的便捷和我校图书馆的优质资源。最终得到了这些成果。通过研究我知道了传统简易水空调具有价格低，功率小，制冷快，无污染，无噪音，节约水，舒适健康和环境友好的优点。同时也存在用水量大，容易产生冷凝水导致空气潮湿等问题。归根结底简易水空调的工作机理就是利用地下水和室温的差值通过冷凝器的作用和室内空气进行充分热交换制冷或升温室内空气的过程。通过自己的思考我提出了用 利用多级降温排除湿度过大问题。2 利用多级冷凝水循环解决水汽凝结的问题。 利用小功率低速抽水马达降低流速。这三个建议对传统水空调进行简单改进，从而更好地为人民服务。参考文献1 黄淑清, 聂宜如,申先甲. 热学教程（第三版）M.