CN104019505A - 蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统，包括有分别设置于车顶外侧的风力发电装置、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组，风力发电装置、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组分别通过导线与控制器连接，控制器与逆变器连接。本发明的车载空调系统不仅提高了半导体的工作稳定性，使得车载空调系统不再受制于发动机是否运转，而且利用风能和太阳能为半导体制冷工作过程提供电能，减少了石油的消耗。

Description

蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统

技术领域

本发明属于空调设备技术领域，具体涉及一种蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统。

背景技术

传统车载空调系统的冷源来自发动机带动的机械制冷压缩机，不仅会消耗日益稀少的石油资源，而且在发动机停止运行时，无法正常为车体内部提供空调服务。

半导体制冷技术是基于帕尔帖原理，在冷端制取冷量的同时,会在热端产生大量的热，而由于这个特性使得它作为空调制冷技术时，工作稳定性差。

将间接-直接蒸发冷却高温冷水机组、半导体制冷技术及辐射供冷有机结合，能够有效提高半导体工作稳定性，使得车载空调系统不再受制于发动机是否运转。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统，不仅提高了半导体制冷技术的工作稳定性，而且利用风能和太阳能为半导体制冷工作过程提供电能，减少了石油的消耗。

本发明所采用的技术方案是，蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统，包括有分别设置于车顶外侧的风力发电装置、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组，风力发电装置、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组分别通过导线与控制器连接，控制器与逆变器连接。

本发明的特点还在于：

太阳能辐射装置，包括有太阳能辐射板a及太阳能辐射板b；

间接-直接蒸发冷却高温冷水机组设置有两个；一个间接-直接蒸发冷却高温冷水机组设置于风力发电装置与太阳能辐射板a之间，另一个间接-直接蒸发冷却高温冷水机组设置于太阳能辐射板a与太阳能辐射板b之间。

间接-直接蒸发冷却高温冷水机组，包括有自上而下依次设置的直接蒸发冷却器、半导体制冷装置及辐射板，直接蒸发冷却器的左、右两侧各对称设置有一个表冷器，直接蒸发冷却器、半导体制冷装置、辐射板及两个表冷器之间通过管网连接。

直接蒸发冷却器，包括有填料，两个表冷器分别设置于填料的两侧，填料的上方依次设置有布水器、挡水板及排风机，填料的下方设置有循环水箱；

循环水箱分别通过两根供水管与两个表冷器连接，两个表冷器都分别与布水器连接；

循环水箱通过冷冻水供水管与半导体制冷装置的冷端进水口连接，半导体制冷装置的冷端出水口通过冷冻水出水管与辐射板连接，辐射板通过冷却水、冷冻回水管与布水器连接；

循环水箱通过冷却水供水管与半导体制冷装置的第一热端进水口连接，半导体制冷装置的第一热端出水口通过循环水管与半导体制冷装置的第二热端进水口连接，半导体制冷装置的第二热端出水口通过冷却水出水管与冷却水、冷冻回水管连接。

填料为纸质、铝箔、金属或PVC填料中的任意一种。

供水管上设置有直接蒸发冷却循环水泵。

冷却水、冷冻回水管上设置有冷却水、冷冻回水泵。

冷冻水供水管上设置有冷冻水供水泵。

冷却水供水管上设置有冷却水供水泵。

逆变器通过导线与汽车的蓄电池连接。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的车载空调系统采用半导体制冷技术与蒸发冷却制冷技术，无CFC引入，因此对环境的影响为零。

2)本发明的车载空调系统中，蒸发冷却制冷技术为半导体制冷技术提供了散热及预冷，使得半导体制冷技术的工作稳定性和效率都大大提高。

3)本发明的车载空调系统中，由风能与太阳能为半导体制冷和蒸发冷却制冷两个过程提供电能，有效减少了石油燃料的消耗。

4)无论车辆发动机是否工作，本发明的车载空调系统都能够独立运行。

5)本发明的车载空调系统中，前、后两个子系统分别运行，减小设备尺寸。

6)采用本发明的车载空调系统，在车辆运行时有风力发电，在日照充足时由太阳能发电，在车停止时或日照不足时，两种发电装置能够互相补充，并且多余的电能可就近储存在汽车的蓄电池上，以备这两种能源均不足时使用。

7)若不需要运用本发明的车载空调系统时，可利用太阳能辐射板为蓄电池充电。

附图说明

图1是本发明车载空调系统内间接-直接蒸发冷却高温冷水机组的结构示意图；

图2是本发明车载空调系统的结构示意图；

图3是本发明车载空调系统中半导体制冷装置的水系统结构示意图。

图中，1.排风机，2.挡水板，3.布水器，4.填料，5.表冷器，6.循环水箱，7.直接蒸发冷却循环水泵，8.冷却水、冷冻回水泵，9.半导体制冷装置，10.辐射板，11.风力发电装置，12.间接-直接蒸发冷却高温冷水机组，13.太阳能辐射板a，14.太阳能辐射板b，15.控制器，16.逆变器，17.冷却水出水管，18.冷冻水供水管，19.循环水管，20.冷却水供水管，21.冷冻水出水管，22.冷却水、冷冻回水管，23.供水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统，其结构如图1及图2所示，包括有分别设置于车顶外侧的风力发电装置11、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组12，风力发电装置11、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组12分别通过导线与控制器15连接，控制器15与逆变器16连接，控制器15与逆变器16设置于车内尾部。

逆变器16通过导线与汽车的蓄电池连接。

太阳能辐射装置，包括有太阳能辐射板a13及太阳能辐射板b14；间接-直接蒸发冷却高温冷水机组12设置有两个；一个间接-直接蒸发冷却高温冷水机组12设置于风力发电装置11与太阳能辐射板a13之间，另一个间接-直接蒸发冷却高温冷水机组12设置于太阳能辐射板a13与太阳能辐射板b14之间。

间接-直接蒸发冷却高温冷水机组12，其结构如图1所示，包括有自上而下依次设置的直接蒸发冷却器、半导体制冷装置9及辐射板10，直接蒸发冷却器的左、右两侧各对称设置有一个表冷器5，直接蒸发冷却器、半导体制冷装置9、辐射板10及两个表冷器5之间通过管网连接。

直接蒸发冷却器，如图1及图3所示，包括有填料4，两个表冷器5分别设置于填料4的两侧，填料4的上方依次设置有布水器3、挡水板2及排风机1，填料4的下方设置有循环水箱6；循环水箱6连接有两根供水管23，两根供水管23分别与两个表冷器5连接，两个表冷器5都与布水器3连接；循环水箱6通过冷冻水供水管18与半导体制冷装置9的冷端进水口连接，半导体制冷装置9的冷端出水口通过冷冻水出水管21与辐射板10连接，辐射板10通过冷却水、冷冻回水管22与布水器3连接；循环水箱6通过冷却水供水管20与半导体制冷装置9的第一热端进水口连接，半导体制冷装置9的第一热端出水口通过循环水管19与半导体制冷装置9的第二热端进水口连接，半导体制冷装置9的第二热端出水口通过冷却水出水管17与冷却水、冷冻回水管22连接。

填料4的材料选用纸质、铝箔、金属或PVC填料。

供水管23上设置有直接蒸发冷却循环水泵7；冷却水、冷冻回水管22上设置有冷却水、冷冻回水泵8；冷冻水供水管18上设置有冷冻水供水泵；冷却水供水管20上设置有冷却水供水泵。

本发明蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统中各部件的作用如下：

控制器15按照半导体制冷装置9的需求将太阳能辐射板a13、太阳能辐射板b14及风力发电装置11所产生的电能供给半导体制冷装置9。

逆变器16为风力发电装置11提供交流电—直流电转换，并且为半导体制冷装置9调压。

太阳能辐射板a13、太阳能辐射板b14和风力发电装置11所产生的电能，由控制器15统一调控，在车辆运行时由风力发电，在日照充足时由太阳能发电，在车停止时或日照不足时，两种发电装置能够互相补充，并且多余的电能可就近储存在汽车的蓄电池上，在这两种能源均不足时使用。

本发明蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统的工作过程如下：

外部空气先经表冷器5等湿降温使其湿球温度降低，之后在填料4处，与由布水器3喷出的循环水充分接触，进行热湿交换，此过程为等焓加湿降温，再经挡水板2回收空气中的水滴，由排风机1引出；与此同时产生出低于空气的湿球温度的高温冷水落入循环水箱6内，高温冷水分为两路：一部分高温冷水在冷冻水供水泵的作用下经冷冻水供水管18送入半导体制冷装置9的冷端，由半导体制冷装置9的冷端冷却后由冷冻水出水管21送入辐射板10，为车内空间提供冷量；另一部分高温冷水在冷却水供水泵的作用下经冷却水供水管20进入半导体制冷装置9的热端，经循环水管19在半导体制冷装置19的热端流动，为半导体制冷装置9的热端降温，最后流经半导体制冷装置9热端和冷端的两股水汇聚于冷却水、冷冻回水管22，并在冷却水、冷冻回水泵8的作用下输送至布水器3内，如此循环。

风力发电装置11与太阳能辐射板a13、太阳能辐射板b14所产生的电能，经控制器15调控和逆变器16调压后，一部分电能送入半导体制冷装置9，另一部分送往汽车的蓄电池储存起来，以备车辆停止或阴天使用。

本发明蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统将间接-直接蒸发冷却高温冷水机组、半导体制冷技术及辐射供冷有机结合，提高了半导体制冷装置工作稳定性，使得车载空调系统不再受制于发动机是否运转，并且可与风能、太阳能等新能源技术结合，为半导体制冷工作过程提供电能，减少了石油的消耗，提高车辆能源利用效率。

Claims (10)

1.蒸发冷却与半导体结合的车载空调系统，其特征在于，包括有分别设置于车顶外侧的风力发电装置(11)、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组(12)，所述风力发电装置(11)、太阳能辐射装置及间接-直接蒸发冷却高温冷水机组(12)分别通过导线与控制器(15)连接，所述控制器(15)与逆变器(16)连接。

2.根据权利要求1所述的车载空调系统，其特征在于，所述太阳能辐射装置，包括有太阳能辐射板a(13)及太阳能辐射板b(14)；

所述间接-直接蒸发冷却高温冷水机组(12)设置有两个，一个间接-直接蒸发冷却高温冷水机组(12)设置于所述风力发电装置(11)与太阳能辐射板a(13)之间，另一个间接-直接蒸发冷却高温冷水机组(12)设置于太阳能辐射板a(13)与太阳能辐射板b(14)之间。

3.根据权利要求1或2所述的车载空调系统，其特征在于，所述间接-直接蒸发冷却高温冷水机组(12)，包括有自上而下依次设置的直接蒸发冷却器、半导体制冷装置(9)及辐射板(10)，所述直接蒸发冷却器的左、右两侧各对称设置有一个表冷器(5)，所述直接蒸发冷却器、半导体制冷装置(9)、辐射板(10)及两个表冷器(5)之间通过管网连接。

4.根据权利要求3所述的车载空调系统，其特征在于，所述直接蒸发冷却器，包括有填料(4)，所述两个表冷器(5)分别设置于填料(4)的两侧，所述填料(4)的上方依次设置有布水器(3)、挡水板(2)及排风机(1)，所述填料(4)的下方设置有循环水箱(6)；

所述循环水箱(6)分别通过两根供水管(23)与两个表冷器(5)连接，两个表冷器(5)都分别与布水器(3)连接；

所述循环水箱(6)通过冷冻水供水管(18)与半导体制冷装置(9)的冷端进水口连接，所述半导体制冷装置(9)的冷端出水口通过冷冻水出水管(21)与辐射板(10)连接，所述辐射板(10)通过冷却水、冷冻回水管(22)与布水器(3)连接；

所述循环水箱(6)通过冷却水供水管(20)与半导体制冷装置(9)的第一热端进水口连接，所述半导体制冷装置(9)的第一热端出水口通过循环水管(19)与半导体制冷装置(9)的第二热端进水口连接，所述半导体制冷装置(9)的第二热端出水口通过冷却水出水管(17)与所述冷却水、冷冻回水管(22)连接。

5.根据权利要求4所述的车载空调系统，其特征在于，所述填料(4)为纸质、铝箔、金属或PVC填料中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的车载空调系统，其特征在于，所述供水管(23)上设置有直接蒸发冷却循环水泵(7)。

7.根据权利要求4所述的车载空调系统，其特征在于，所述冷却水、冷冻回水管(22)上设置有冷却水、冷冻回水泵(8)。

8.根据权利要求4所述的车载空调系统，其特征在于，所述冷冻水供水管(18)上设置有冷冻水供水泵。

9.根据权利要求4所述的车载空调系统，其特征在于，所述冷却水供水管(20)上设置有冷却水供水泵。

10.根据权利要求1所述的车载空调系统，其特征在于，所述逆变器(16)通过导线与汽车的蓄电池连接。