CN106196368A - 电化学空调系统的转动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学空调系统的转动控制方法。该电化学空调系统包括电化学氢泵、第一换热部、第二换热部和转动盘，第一换热部、第二换热部和电化学氢泵设置在转动盘上，并随转动盘一同转动，转动控制方法包括：控制电化学空调运行；检测电化学空调的运行参数；当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘转动，使第一换热部位于室内且第二换热部位于室外，或使第一换热部位于室外且第二换热部位于室内。根据本发明的电化学空调系统的转动控制方法，可以解决现有技术中的金属氢化物制冷系统在吸放热状态的不断切换中，对于热量和冷量的损失相当大，效率和可靠性都不高的问题。

Description

电化学空调系统的转动控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种电化学空调系统的转动控制方法。

背景技术

目前为止，大多数空调特别是家用空调采用的都是蒸汽压缩式制冷，通过对制冷剂的压缩，使得制冷剂状态不断发生变化，配合高效换热器实现空调的制冷制热。这种制冷系统一是耗能多，而是系统中的冷媒多是氟化物，释放或泄露冷媒会对环境造成危害，当今社会，节能环保成为时代主题，因此一种新型空调制冷系统已是势在必行。

现有技术中提供了一种新型电化学制冷技术，通过氢气与某些合金发生可逆反应并放出大量的热，并经过高效换热设备实现制冷或制热。工作原理如图1所示。

当对电化学氢泵施加正向电压电压时，金属氢化物换热器2’侧氢气浓度增大，随着金属氢化物换热器2’侧氢气浓度增大，金属氢化物内部压力增大，从而导致氢气在金属氢化物换热器2’发生吸氢反应，从而放出热量，金属氢化物换热器2’作为冷凝器使用。同时由于氢气被电化学氢泵从金属氢化物换热器1’泵到金属氢化物换热器2’，导致金属氢化物换热器1’内部氢浓度及压力降低，从而导致金属氢化物在金属氢化物换热器1’内发生放氢反应，从而吸收热量，金属氢化物换热器1’作为蒸发器使用。

同样当对电化学氢泵施加负向电压电压时，金属氢化物换热器1’侧氢气浓度增大，随着金属氢化物换热器1’侧氢气浓度增大，金属氢化物内部压力增大，从而导致氢气在金属氢化物换热器1’发生吸氢反应，从而放出热量，金属氢化物换热器1’作为冷凝器使用。同时由于氢气被电化学氢泵从金属氢化物换热器2’泵到金属氢化物换热器1’，导致金属氢化物换热器2’内部氢浓度及压力降低，从而导致金属氢化物在金属氢化物换热器2’ 内发生放氢反应，从而吸收热量，金属氢化物换热器2’作为蒸发器使用。

现有的金属氢化物制冷系统都是采用两对金属氢化物组成两套系统，通过这两套系统反相运行，从而实现连续制冷或制热。因为系统在吸放热状态的不断切换中，对于热量和冷量的损失相当大，间歇运行的方式造成制冷或制热不稳定，效率和可靠性都不高。

发明内容

本发明的目的是提出一种电化学空调系统的转动控制方法，以解决现有技术中的金属氢化物制冷系统在吸放热状态的不断切换中，对于热量和冷量的损失相当大，效率和可靠性都不高的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电化学空调系统的转动控制方法，该电化学空调系统包括电化学氢泵、第一换热部、第二换热部和转动盘，第一换热部、第二换热部和电化学氢泵设置在转动盘上，并随转动盘一同转动，其特征在于，转动控制方法包括：控制电化学空调运行；检测电化学空调的运行参数；当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘转动，使第一换热部位于室内且第二换热部位于室外，或使第一换热部位于室外且第二换热部位于室内。

优选地，控制电化学空调运行的步骤包括：启动电化学氢泵运行；对电化学氢泵施加正向电压，使位于室内的第一换热器处于制冷状态，位于室外的第二换热器处于制热状态。

优选地，电化学空调的运行参数包括下列之一：电化学氢泵运行过程中，位于室内的一个换热器从开始放氢到氢气浓度降低到设定值时所需的时间；位于室内的换热器内的氢气浓度。

优选地，当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘转动的步骤包括：将位于室内的一个换热器从开始放氢到氢气浓度降低到设定值时所需的时间设置为电化学氢泵的电压换向周期；根据该电压换向周期对电化学氢泵的电压进行换向，同时将该电压换向周期作为转动盘的转动控制周期； 当位于室内的换热器的运行时间到达转动控制周期时，控制转动盘2转动，同时切换电化学氢泵的电压方向。

优选地，当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘转动的步骤包括：在电化学空调系统处于制冷运行时，检测位于室内的第一换热器中的氢气浓度n；判断第一换热器中的氢气浓度是否满足n<t，其中t为电化学氢泵的工作电压进行换向时换热器中的氢气所需达到的浓度；若第一换热器中的氢气浓度满足n<t，则控制电化学氢泵的电压换向，同时控制转动盘顺时针转动180度。

优选地，当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘转动的步骤还包括：检测位于室内的第二换热器中的氢气浓度m；判断第二换热器中的氢气浓度是否满足m<t；若第二换热器中的氢气浓度满足n<t，则控制电化学氢泵的电压换向，同时控制转动盘逆时针转动180度。

本发明的电化学空调系统的转动控制方法，该电化学空调系统包括电化学氢泵、第一换热部、第二换热部和转动盘，第一换热部、第二换热部和电化学氢泵设置在转动盘上，并随转动盘一同转动，转动控制方法包括：控制电化学空调运行；检测电化学空调的运行参数；当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘转动，使第一换热部位于室内且第二换热部位于室外，或使第一换热部位于室外且第二换热部位于室内。通过将第一换热部、第二换热部和电化学氢泵设置在转动盘上，可以使第一换热部和第二换热部可选择地处于室内或者室外，如此一来，在通过电化学氢泵对氢气流向进行控制时，就可以根据第一换热部和第二换热部的工作状态来调整第一换热部和第二换热部的工作位置，使得室内能够始终保持在所需的换热状态，由于仅需通过旋转转动盘就可以快速实现第一换热部和第二换热部的位置切换，因此无需进行停机，可以保证电化学空调系统的连续有效运行，结构更加简单，冷量和热量损失小，工作效率和可靠性明显提高。通过检测电化学空调的运行参数对转动盘的转动进行控制，可以使得转动盘的转动更加合理，能够使氢气的使用效率达到较高水平，提高氢气的利用率，同时可以避免转动 盘在换热器的换热尚未完全时就进行换向，保证了转动盘转动控制的科学性和合理性，保证了电化学空调系统的工作性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是电化学空调系统的工作原理图；

图2是本发明实施例的电化学空调系统的内部结构图；

图3是本发明实施例的电化学空调系统的转动控制原理图；

图4是本发明实施例的电化学空调系统的转动控制流程图。

1、电化学氢泵；2、转动盘；3、第一换热部；4、第二换热部。

具体实施方式

在以下详细描述中，提出大量特定细节，以便于提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员会理解，即使没有这些特定细节也可实施本发明。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件和电路，以免影响对本发明的理解。

结合参见图2至图4所示，根据本发明的实施例，电化学空调系统的转动控制方法所依据的电化学空调系统包括电化学氢泵1、第一换热部3、第二换热部4和转动盘2，第一换热部3、第二换热部4和电化学氢泵1设置在转动盘2上，并随转动盘2一同转动，使得第一换热部3和第二换热部4其中之一位于室外，另一个位于室内，第一换热部3包括第一金属氢化物换热器，第二换热部4包括第二金属氢化物换热器，第一金属氢化物换热器连接在电化学氢泵1的第一电极，第二金属氢化物连接在电化学氢泵1的第二电极。两个换热器分别与电化学氢泵1通过氢气管道连接，必要的电控装置放置在转动盘2上的合适位置。

通过将第一换热部3、第二换热部4和电化学氢泵1设置在转动盘2上，可以使第一换热部3和第二换热部4可选择地处于室内或者室外，如此一来，在通过电化学氢泵1对氢气流向进行控制时，就可以根据第一换热部3和第 二换热部4的工作状态来调整第一换热部3和第二换热部4的工作位置，使得室内能够始终保持在所需的换热状态，由于仅需通过旋转转动盘2就可以快速实现第一换热部3和第二换热部4的位置切换，因此无需进行停机，可以保证电化学空调系统的连续稳定有效运行，结构更加简单，冷量和热量损失小，工作效率和可靠性明显提高。

当电化学空调系统处于制冷状态时，第一金属氢化物换热器放氢吸热，第二金属氢化物换热器吸氢放热，室内空气进入第一换热部3，然后经第一金属氢化物换热器吸热蒸发制冷之后，进入到出风风道内，然后吹入室内，对室内进行降温制冷。室外空气进入第二换热部4，然后经第二金属氢化物换热器，带走第二金属氢化物换热器吸氢放出的热量，并将这些热量排放到室外进行放热冷凝。当第一金属氢化物换热器内的氢气含量降低到一定程度之后，通过控制转动盘转动，使得第一换热部3转动到室外，第二换热部4转动到室内，同时控制电化学氢泵1改变电压方向，此时第二金属氢化物换热器处于放氢吸热状态，第一金属氢化物换热器处于吸氢放热状态，使得室内仍然保持制冷，从而实现连续的制冷运行。

转动控制方法包括：控制电化学空调运行；检测电化学空调的运行参数；当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘2转动，使第一换热部33位于室内且第二换热部44位于室外，或使第一换热部33位于室外且第二换热部44位于室内。

通过检测电化学空调系统的运行参数对转动盘2的转动进行控制，可以使得转动盘2的转动更加合理，能够使氢气的使用效率达到较高水平，提高氢气的利用率，同时可以避免转动盘2在位于室内的换热器的换热尚未达到最优时就进行换向，保证了转动盘2的转动控制的科学性和合理性，保证了电化学空调系统的工作性能。

控制电化学空调运行的步骤包括：启动电化学氢泵运行；对电化学氢泵1施加正向电压，使位于室内的第一换热器处于制冷状态，位于室外的第二换热器处于制热状态。通过直接对电化学氢泵1施加正向电压，可以使第一 换热器快速进行制冷状态，对室内温度进行冷却。

如果在第一换热器处于室内时对电化学氢泵1施加反向电压，此时电化学氢泵1就向外放热，对室内进行制热，此时电化学空调系统运行在制热模式。

在本实施例中，电化学空调系统的运行参数包括下列之一：电化学氢泵运行过程中，位于室内的一个换热器从开始放氢到氢气浓度降低到设定值时所需的时间；和位于室内的换热器内的氢气浓度，也即电化学氢泵1的电压换向时间和换热器内的氢气浓度两个参数之一，从而可以根据电化学氢泵1的运行时间控制转动盘2的转动或者是根据位于室内的换热器内的氢气浓度控制转动盘2的转动。当然，也可以通过其他对电化学氢泵1的电压换向起到参考作用的参数来对转动盘2的转动进行控制。选取的运行参数不同，也会带来控制方法的改变，但是这种改变只要是基于通过电化学系统的运行参数对转动盘2的转动进行控制的方式，均应该包含在本发明的保护范围之内。

具体的一个例子为，当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘2转动的步骤包括：将位于室内的一个换热器从开始放氢到氢气浓度降低到设定值时所需的时间设置为电化学氢泵的电压换向周期；根据该电压换向周期对电化学氢泵的电压进行换向，同时将该电压换向周期作为转动盘2的转动控制周期；当位于室内的换热器的运行时间到达转动控制周期时，控制转动盘2转动，同时切换电化学氢泵的电压方向。

在本例中，是将电化学氢泵1的电压换向周期作为转动盘2的转动周期来对转动盘2进行转动控制的，该种控制方式不考虑某一个换热器内所留存的氢气浓度的大小来对转动盘2的转动进行控制，而是在电化学氢泵1运行一个设定时间之后，直接默认电化学氢泵1需要进行电压切换，同时需要控制转动盘2发生转动，在电压切换完成时，应该控制转动盘2转动180度，完成位于室内的换热器和位于室外的换热器之间的位置交替。由于这一转换时间较短，而且在电压初步完成切换之后，并不会对换热器的吸放热产生明显的影响，因此基本上可以延续之前的制热或者制冷的过程继续运行，保证 了室内制冷或者制热的连续性，提高了用户的使用体验。而且这种切换所带来的噪音较小，也能够避免给用户带来不必要的影响，能够进一步提高用户使用的舒适性。

此种控制方式比较适用于第一换热部3和第二换热部4的氢化物换热器的吸氢放氢量基本相同的装置，基本上可以做到对转动盘2的转动时间以及电化学氢泵1的电压切换时间的精确控制。

在本实施例中，当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘2转动的步骤包括：在电化学空调系统处于制冷运行时，检测位于室内的第一换热器中的氢气浓度n；判断第一换热器中的氢气浓度是否满足n<t，其中t为电化学氢泵1的工作电压进行换向时换热器中的氢气所需达到的浓度；若第一换热器中的氢气浓度满足n<t，则控制电化学氢泵1的电压换向，同时控制转动盘顺时针转动180度。

当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘2转动的步骤还包括：检测位于室内的第二换热器中的氢气浓度m；判断第二换热器中的氢气浓度是否满足m<t；若第二换热器中的氢气浓度满足n<t，则控制电化学氢泵1的电压换向，同时控制转动盘逆时针转动180度。

通过检测氢气浓度的方式对转动盘2的转动进行控制，控制精度更高，可以保证电化学氢泵1每次切换后的氢气都能够得到最大效率的利用，提高氢气的利用率，提高电化学空调系统的工作能效。

此处的氢气浓度设定值t可以根据实际需要进行设定，并不是一个固定的值，该设定值t也可以为可调整的值，以便使电化学空调系统的控制更加灵活。

当不满足上述条件时，均返回到换热器内的氢气浓度检测的步骤，并且不执行转动盘2转动以及电化学氢泵1的电压切换的操作。

在电化学空调系统的控制过程中，通过氢气浓度变化来控制转动盘2进行180度顺时针转动，在转动盘2转动的同时直流电压换向，使电化学氢泵1换向运行。初始运行时，室内侧换热器中的金属氢化物换热器放氢吸热， 此时该金属氢化物换热器为蒸发器，吸收室内热量，放出冷量，空气沿图2中的a所示的路径流动；室外侧金属氢化物换热器吸氢放热，用作冷凝器，空气沿途2中的b所示的路径流动；一段时间后，当检测到氢气浓度变化到设定值后转动盘2进行180度转动，与此同时，电压换向，此时原本在室外侧的金属氢化物换热器转到室内继续放氢吸热，该过程循环往复，实现室内连续制冷或制热。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种电化学空调系统的转动控制方法，该电化学空调系统包括电化学氢泵(1)、第一换热部(3)、第二换热部(4)和转动盘(2)，所述第一换热部(3)、所述第二换热部(4)和所述电化学氢泵(1)设置在所述转动盘(2)上，并随所述转动盘(2)一同转动，其特征在于，所述转动控制方法包括：

控制电化学空调运行；

检测电化学空调的运行参数；

当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘(2)转动，使第一换热部(3)位于室内且第二换热部(4)位于室外，或使第一换热部(3)位于室外且第二换热部(4)位于室内。

2.根据权利要求1所述的转动控制方法，其特征在于，所述控制电化学空调运行的步骤包括：

启动电化学氢泵运行；

对电化学氢泵施加正向电压，使位于室内的第一换热器处于制冷状态，位于室外的第二换热器处于制热状态。

3.根据权利要求2所述的转动控制方法，其特征在于，所述电化学空调的运行参数包括下列之一：

电化学氢泵运行过程中，位于室内的一个换热器从开始放氢到氢气浓度降低到设定值时所需的时间；

位于室内的换热器内的氢气浓度。

4.根据权利要求3所述的转动控制方法，其特征在于，所述当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘(2)转动的步骤包括：

将位于室内的一个换热器从开始放氢到氢气浓度降低到设定值时所需的时间设置为电化学氢泵的电压换向周期；

根据该电压换向周期对电化学氢泵的电压进行换向，同时将该电压换向周期作为转动盘(2)的转动控制周期；

当位于室内的换热器的运行时间到达转动控制周期时，控制转动盘2转动，同时切换电化学氢泵的电压方向。

5.根据权利要求2所述的转动控制方法，其特征在于，所述当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘(2)转动的步骤包括：

在电化学空调系统处于制冷运行时，检测位于室内的第一换热器中的氢气浓度n；

判断第一换热器中的氢气浓度是否满足n<t，其中t为电化学氢泵(1)的工作电压进行换向时换热器中的氢气所需达到的浓度；

若第一换热器中的氢气浓度满足n<t，则控制电化学氢泵(1)的电压换向，同时控制转动盘顺时针转动180度。

6.根据权利要求5所述的转动控制方法，其特征在于，所述当电化学空调的运行参数满足设定条件时，控制转动盘(2)转动的步骤还包括：

检测位于室内的第二换热器中的氢气浓度m；

判断第二换热器中的氢气浓度是否满足m<t；

若第二换热器中的氢气浓度满足n<t，则控制电化学氢泵(1)的电压换向，同时控制转动盘逆时针转动180度。