馬慧 姚歡歡 單坤陽等

摘 要：討論了一種使用地下水作為循環(huán)以達到制冷和制熱目的的新型的節(jié)能水空調(diào)。在原有水空調(diào)基礎(chǔ)上新增溫度感應(yīng)系統(tǒng)，改進水循環(huán)系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)和水凈化系統(tǒng)。使得水循環(huán)次數(shù)增加的同時，電路控制更加靈活方便，二次滲入地下的水更加干凈安全，不會污染土壤而且使空調(diào)排風(fēng)口保持通暢。

關(guān)鍵詞：溫度傳感器;溫度感應(yīng)系統(tǒng);多次循環(huán);凈化系統(tǒng)

隨著我國科技發(fā)展和社會購買力的增強，水源熱泵系統(tǒng)憑借其顯著的節(jié)能環(huán)保特性及投資經(jīng)濟性的優(yōu)勢而具有相當(dāng)大的市場潛力。當(dāng)前，許多傳統(tǒng)水空調(diào)雖具有省電、制冷快、無污染等優(yōu)點，但由于用水太多，并沒有在全國范圍內(nèi)廣泛流傳。本文提出了一種改進后的水空調(diào)，將進一步減少水資源的浪費，在保證舒適度的前提下循環(huán)利用地下水，達到節(jié)能減排的效用。

1 研究內(nèi)容

主要在控制部分和水泵進行了改善并添加了水凈化器。

對于控制部分采用溫控自動開關(guān)，利用溫度傳感器，通過溫度來控制開關(guān)，從而實現(xiàn)在水進行循環(huán)的時候，既不進水也不排水。而當(dāng)水的溫度較高，無法起到制冷效果時，水不再進行循環(huán)的時候，可以同時排水和進水。

在對水泵的改善方面，達到抽水一次而能夠循環(huán)兩次甚至多次的方法，水的循環(huán)回流再利用經(jīng)水泵抽取的地下水經(jīng)一次循環(huán)后的溫度變化不會太大，通過水泵將未達到規(guī)定溫度的水重新泵入進水口再次循環(huán)利用，使對水資源的使用更加高效;通過添加水凈化器，利用反滲透技術(shù)將地下水進行處理，以達到水衛(wèi)生的合理標(biāo)準(zhǔn)。

2 創(chuàng)新點與項目特色

2.1 創(chuàng)新點

（1）溫度傳感器的設(shè)置——在原有的基礎(chǔ)上加入溫度傳感器，通過溫度傳感器對水溫的實時感應(yīng)，有效地促進了水資源的最大化利用，從而實現(xiàn)了節(jié)能減排的最終目的;

（2）溫度傳感器做成防水式且呈環(huán)形管狀環(huán)繞在水管周圍——靈敏感知水的溫度，適應(yīng)溫度傳感器所在實時的環(huán)境;

（3）水的循環(huán)回流再利用——經(jīng)水泵抽取的地下水經(jīng)一次循環(huán)后的溫度變化不會太大，通過水泵將未達到規(guī)定溫度的水重新泵入進水口再次循環(huán)利用，使對水資源的使用更加高效;

（4）添加水凈化器——利用反滲透技術(shù)將地下水經(jīng)過精細過濾、顆?；钚蕴窟^濾、壓縮活性炭過濾等處理，以達到水衛(wèi)生的合理標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 項目特色

對于像工廠車間、超市、火車站等人流量較大，制冷空間大的封閉場所，使用新型水空調(diào)省電且制冷效果好。對于像網(wǎng)吧這種空間狹小、室內(nèi)空氣流通效果差的場所，使用水空調(diào)在制冷的同時還增加了空氣的流通，同時不容易得空調(diào)病。對于注重養(yǎng)生與環(huán)保的人群來說，新型節(jié)能空調(diào)對身體健康有很大的益處。

3 技術(shù)路線、擬解決的問題及預(yù)期成果

3.1 控制設(shè)置部分

采用溫控自動開關(guān)，利用溫度傳感器，通過溫度來控制開關(guān)。

電路系統(tǒng)的組成部件主要有：溫度控制器、熱保護器、主控開關(guān)、運轉(zhuǎn)電容器，風(fēng)扇電動機的運轉(zhuǎn)電容器等被固定在控制盒內(nèi)。

在水空調(diào)中將一個溫度傳感器安置在排水的水管中;兩個串聯(lián)的開關(guān)，一個單向開關(guān)安置在進水的水管中，一個單刀雙擲開關(guān)安置在排水的水管中，當(dāng)排水管中水的溫度未達到設(shè)定的溫度時，排水的開關(guān)呈關(guān)閉狀態(tài)，進水的開關(guān)也呈關(guān)閉狀態(tài)，水將進行循環(huán)使用;當(dāng)排水管中水的溫度達到設(shè)定的溫度時，排水的開關(guān)將打開，同樣地，進水的開關(guān)也打開，而循環(huán)的開關(guān)將關(guān)閉。此控制實現(xiàn)了在水進行循環(huán)的時候，既不進水也不排水;而當(dāng)水的溫度較高，無法起到制冷效果時，水不再進行循環(huán)的時候，可以同時排水和進水。

考慮到室內(nèi)溫度和空調(diào)機身溫度以及水的溫度這三者之間存在一定的區(qū)別，又由于該節(jié)水空調(diào)主要是通過水的溫度來控制開關(guān)，所以將溫度傳感器做成環(huán)形管狀環(huán)繞在排水管內(nèi)部，使它能較為靈敏地感知水的溫度，以此來控制開關(guān)，決定水的排出與否。

考慮到成本、感應(yīng)效果、存放環(huán)境等多方面的問題，在四種主要傳感器（熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器）中選擇熱電偶溫度傳感器。它的靈敏度與材料的粗細無關(guān)，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。而且制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。

考慮到傳熱效果的問題，雖然熱電偶溫度傳感器靈敏度高，但是對微小的溫度變化不易覺察，所以應(yīng)在感溫表面涂上導(dǎo)熱硅脂或其它性能類似的導(dǎo)熱介質(zhì)。

考慮到水管中潮濕的環(huán)境，因此將傳感器做成防水式的同時，應(yīng)在制作材料中加入干燥物質(zhì)。

3.2 外部設(shè)計部分

開通兩個相近的地下水管道，一個為地下水抽離管道，一個為地下水回流管道，同時在其上方建立兩個一立方米的小型水庫，作為地下水傳輸?shù)闹虚g樞紐，并在水庫中安裝過濾網(wǎng)對地下水做第一遍處理。

3.3 內(nèi)部設(shè)計部分

（1）在水空調(diào)內(nèi)安裝水凈化器，利用反滲透技術(shù)將地下水經(jīng)過精細過濾、顆?；钚蕴窟^濾、壓縮活性炭過濾等處理，以達到水衛(wèi)生的合理標(biāo)準(zhǔn)。

（2）在水空調(diào)內(nèi)部按照物理線路工作原理將線路分為兩大主線 ，一條為冷風(fēng)線路，一條為熱風(fēng)線路，通過線路切換開關(guān)控制。

4 總結(jié)

總的來說，此項目運用物理學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)的知識，結(jié)合現(xiàn)代的節(jié)能減排的發(fā)展趨勢，提出了一種較好的節(jié)水節(jié)電辦法，具有廣闊的市場價值與應(yīng)用價值。

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作者簡介：馬慧（1997-），女，山東濱州人，本科在讀，研究方向：測繪工程。