CN106218357A - 组合式相变储能车载空调系统及智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车载空调技术领域，本发明一种组合式相变储能车载空调系统及智能控制方法，制冷时气体先经过空调装置降温后，再与相变储能装置进行热交换，相变储能装置继续放热或回收部分冷量；制热时气体先经过相变储能装置吸热后再进入空调装置；相变储能装置吸收空调装置输出的多余的冷量或热量，然后在需要时释放给循环气体，在保证车厢内温度稳定的前提下尽可能减少空调装置的输出功率，节约电能；根据车厢内的氧气含量引入适量的外界新风，减少不必要的能量消耗；根据新风的温度确定是否需要大量引入新风，以便减小空调的输出功率，同时也能为相变储能装置充能，还不影响车厢内温度的稳定性。

Description

组合式相变储能车载空调系统及智能控制方法

技术领域

本发明涉及车载空调技术领域，特别涉及一种组合式相变储能车载空调系统及智能控制方法。

背景技术

交通产业的蓬勃发展在给人们带来出行便利的同时，对能源的消耗也与日俱增。经济水平的提升使人们愈加追求舒适的环境，车载空调系统在提高出行舒适度的同时，已占据交通工具能源消耗的很大比例。目前，车载空调系统制冷过程中，空调输出功率偏高时会造成能量浪费，输出功率偏低时又会造成车厢内部温度偏高或偏低，乘坐舒适度较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：为解决现有车载空调输出功率偏高会造成能量浪费，输出功率偏低又会降低乘坐舒适度的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种组合式相变储能车载空调系统，包括：空调装置、相变储能装置、控制终端，空调装置与所述控制终端电连接以调节空调装置的工作状态；循环风管路通过风机与空调装置的入口连通，空调装置的出口与相变储能装置的入口连通，以实现车厢内制冷。

其中，所述风机与空调装置之间的管路上设有第三阀门，在所述风机与第三阀门之间的管路上设有支路，所述支路上设有第四阀门，所述支路与所述相变储能装置的入口连通，所述相变储能装置的出口与所述空调装置得入口连通，以实现车厢内制热；所述第三阀门、第四阀门均与所述控制终端电连接。

其中，还包括新风管路，所述新风管路与所述循环风管路汇聚后进入所述风机；所述循环风管路与新风管路上对应设有第一阀门、第二阀门，所述第一阀门、第二阀门均与所述控制终端电连接。

其中，所述相变储能装置上设有测温元件以反馈所述相变储能装置的储能状态，所述测温元件与所述控制终端电连接。

其中，所述车厢内设有含氧量检测装置，所述含氧量检测装置与所述控制终端电连接。

其中，所述新风入口管路上、储能换热装置的出口、储能换热装置的入口均设有测温元件，所述测温元件均与所述控制终端电连接。

本发明还公布了如上所述的组合式相变储能车载空调系统的智能控制方法，将循环风送入空调装置降温后继续通至相变储能装置以便继续为气流提供冷量或回收部分冷量，降温后的气体通入车厢进行制冷循环；或者将循环风先送入相变储能装置吸热升温后通入空调装置继续吸热，吸热后的气体通入车厢实现制热。

其中，制冷过程中，空调装置的制冷量随相变储能装置的储冷量的变化进行调整，以使车厢内的出风温度保持稳定。

其中，制热过程中，空调装置的制热量随相变储能装置的出口温度的变化进行调整，以使车厢内的出风温度保持稳定。

其中，新风与循环风混合后进入空调装置或相变储能装置；新风的通入量随车厢内的氧气含量或新风温度进行调整。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点：本发明一种组合式相变储能车载空调系统及智能控制方法，通过在空调装置上游或下游设置相变储能装置，吸收空调装置输出的多余的冷量或热量，然后在需要时释放给循环气体，在保证车厢内温度稳定的前提下尽可能减少空调装置的输出功率，节约电能；根据车厢内的氧气含量引入适量的外界新风，减少不必要的能量消耗；根据新风的温度确定是否需要大量引入新风，以便减小空调装置的输出功率，同时也能为相变储能装置充能，还不影响车厢内温度的稳定性。

附图说明

图1是本发明所述组合式相变储能车载空调系统的结构示意图。

其中，1、风机；2、空调装置；3、相变储能装置；4、控制终端；51、第一阀门；52、第二阀门；53、第三阀门；54、第四阀门；A、循环风管路；B、新风入口；C、至车厢制热；D、至车厢制冷。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明公布了一种组合式相变储能车载空调系统，包括：空调装置2、相变储能装置3、控制终端4，空调装置2与所述控制终端4电连接以调节空调装置2的工作状态；循环风管路A通过风机1与空调装置2的入口连通，空调装置2的出口与相变储能装置3的入口连通，最终将气体引至车厢制冷D，以实现车厢内制冷。制冷时，相变储能装置3内预存有部分冷量，当空调装置2输出的冷量较多时，较冷的气体经过相变储能装置3后，相变储能装置3可以将多余的冷量回收起来；当空调装置2输出的冷量较少时，偏热的气体经过相变储能装置3后，相变储能装置3可以继续对气体进行降温，使气体的温度达到设定的制冷温度后再通入车厢内；通过设置相变储能装置3，既能满足车厢内的制冷需求，又不会造成能量浪费，节约能量。车厢内的温度会受到相变储能装置3的相变温度的影响，当相变储能装置3的相变温度选取较合适时，可以使车厢内获得较为舒适的温度。

进一步的，所述风机1与空调装置2之间的管路上设有第三阀门53，在所述风机1与第三阀门53之间的管路上设有支路，所述支路上设有第四阀门54，所述支路与所述相变储能装置3的入口连通，所述相变储能装置3的出口与所述空调装置2得入口连通，以实现车厢内制热；所述第三阀门53、第四阀门54均与所述控制终端4电连接。通过切换第三阀门53与第四阀门54的开启，可以使循环风先经过相变储能装置3，然后进入空调装置2，最终引至车厢制热C；这种循环方式一般用在车厢制热上，循环风先在相变储能装置3处吸收部分热量，然后与空调装置2进行热交换，此时空调装置2只需要输出一部分热量就可以将气体加热到设定的温度，节约电能；理想状态下，当气体与相变储能装置3热交换结束后已经达到设定的制热温度，则空调装置2根本不需要输出热量，空调装置2完全可以关闭。这样可以最大程度地利用相变储能装置3存储的热量完成制热，大大减少空调装置2消耗的电能，节约能源。

进一步的，还包括新风管路，所述新风管路与所述循环风管路A汇聚后进入所述风机1；所述循环风管路A与新风管路上对应设有第一阀门51、第二阀门52，所述第一阀门51、第二阀门52均与所述控制终端4电连接。通过切换第一阀门51与第二阀门52的状态，可以调节新风机1能量，甚至可以将车厢内产生的循环的风完全排出，只将新风送至空调装置2或相变储能装置3，以便进行制冷或制热，或者为相变储能装置3充能。

优选的，所述相变储能装置3上设有测温元件以反馈所述相变储能装置3的储能状态，所述测温元件与所述控制终端4电连接。通过相变储能装置3上的测温元件，可以实时了解相变储能装置3的充能状态，以便及时为其充能，以使空调系统的出风温度保持稳定。

优选的，所述车厢内设有含氧量检测装置，所述含氧量检测装置与所述控制终端4电连接。通过含氧量检测装置，可以实施了解到车厢内的氧气含量，进而控制新风进风量，在保证车厢内氧气充足的情况下，竟可能减少新风的引入，以节约能源。

优选的，所述新风入口B管路上、储能换热装置的出口、储能换热装置的入口均设有测温元件，所述测温元件均与所述控制终端4电连接。通过检测新风的温度，可以随时判断大量引入新风更节能，还是少引入新风比较节能，从而尽可能地减少不必要的能源消耗，节省电能。

结合图1所示，下面具体讲一下本发明所述组合式相变储能车载空调系统的工作过程：

制冷时，打开第一阀门51、第三阀门53，关闭第四阀门54，第二阀门52根据需要关闭、部分开启或全部开启；气体在风机1的驱动下先经过空调装置2吸收冷量，到达相变储能装置3后，根据两者的温度差，相变储能装置3自动吸收多余的冷量或继续为气体降温，最后将气体送入车厢，实现制冷；根据新风的温度与车厢内的设定温度的比较，若室外气温低于车厢内的设定温度，则大量引入新风，车厢内产生的回风直接排掉，同时关闭空调装置2，新风与相变储能装置3直接进行热交换，相变储能装置3吸收冷量充能，热交换后的气体送入车厢；这样空调装置2根本不耗电，还能为相变储能装置3充能，又能为车厢提供温度稳定的新风，一举三得。当然，若外界新风与车厢设定温度比较接近，但仍需空调装置2进行降温时，则实时调小空调装置2的功率，在保证车厢内送风温度稳定的前提下，节约电能。当室外新风温度偏高时，则根据车厢内的氧气含量尽可能地减少新风的引入量，以节约电能和相变储能装置3存储的能量。当车辆进站后，若车内没有乘客，可以关闭新风，将空调装置2开启，利用循环风为相变储能装置3充能，以保证后续制冷工作的正常进行。

制热时，气体在风机1的驱动下先与相变储能装置3进行热交换，吸收不封热量后进入空调装置2，进而减少空调装置2释放的热量，节约电能；另外，参考制冷状态的过程，制热时空调装置2的输出功率、新风的引入量等均需参考车厢内的氧气含量、外界新风的温度等实时进行调整，目的是尽可能低减少空调装置2的输出功率，以节约电能。

另外，本发明还公布了如上所述的组合式相变储能车载空调系统的智能控制方法，将循环风送入空调装置2降温后继续通至相变储能装置3以便继续为气流提供冷量或回收部分冷量，降温后的气体通入车厢进行制冷循环；或者将循环风先送入相变储能装置3吸热升温后通入空调装置2继续吸热，吸热后的气体通入车厢实现制热。制冷与制热采用不同的流动模式，以便竟可能地利用相变储能装置3将空调系统输出的多余的能量存储起来，后期需要时再释放给循环风，节约电能。

具体的，制冷过程中，空调装置2的制冷量随相变储能装置3的储冷量的变化进行调整，以使车厢内的出风温度保持稳定。即根据相变储能装置3能够输出的冷量多少，实时调整空调装置2的输出功率，在保证车厢内温度稳定的前提下尽可能地减少空调装置2的输出，节约电能。

具体的，制热过程中，空调装置2的制热量随相变储能装置3的出口温度的变化进行调整，以使车厢内的出风温度保持稳定。制热时气体先经过相变储能装置3吸收热量，然后再进入空调装置2继续吸热；控制终端4根据相变储能装置3的出口温度，实时调整空调装置2的输出功率，在保证车厢内温度稳定的前提下尽可能地减少空调装置的输出，节约电能。

优选的，新风与循环风混合后进入空调装置2或相变储能装置3；新风的通入量随车厢内的氧气含量或新风温度进行调整。当制冷时且新风温度偏低的情况下，可关闭空调装置2或以小功率运行，直接引入新风为相变储能装置3充能后，送入车厢，减少空调装置2消耗的电能；当制冷时且外界温度偏高，此时应在保证车厢内氧气含量的前提下尽可能减少新风的引入量，减少不必要的能量消耗。制热过程与之类似，总的目的是尽可能地减少电能的消耗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种组合式相变储能车载空调系统，其特征在于，包括：空调装置、相变储能装置、控制终端，空调装置与所述控制终端电连接以调节空调装置的工作状态；循环风管路通过风机与空调装置的入口连通，空调装置的出口与相变储能装置的入口连通，以实现车厢内制冷。

2.如权利要求1所述的组合式相变储能车载空调系统，其特征在于，所述风机与空调装置之间的管路上设有第三阀门，在所述风机与第三阀门之间的管路上设有支路，所述支路上设有第四阀门，所述支路与所述相变储能装置的入口连通，所述相变储能装置的出口与所述空调装置得入口连通，以实现车厢内制热；所述第三阀门、第四阀门均与所述控制终端电连接。

3.如权利要求2所述的组合式相变储能车载空调系统，其特征在于，还包括新风管路，所述新风管路与所述循环风管路汇聚后进入所述风机；所述循环风管路与新风管路上对应设有第一阀门、第二阀门，所述第一阀门、第二阀门均与所述控制终端电连接。

4.如权利要求3所述的组合式相变储能车载空调系统，其特征在于，所述相变储能装置上设有测温元件以反馈所述相变储能装置的储能状态，所述测温元件与所述控制终端电连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的组合式相变储能车载空调系统，其特征在于，所述车厢内设有含氧量检测装置，所述含氧量检测装置与所述控制终端电连接。

6.如权利要求5所述的组合式相变储能车载空调系统，其特征在于，所述新风入口管路上、储能换热装置的出口、储能换热装置的入口均设有测温元件，所述测温元件均与所述控制终端电连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的组合式相变储能车载空调系统的智能控制方法，其特征在于：将循环风送入空调装置降温后继续通至相变储能装置以便继续为气流提供冷量或回收部分冷量，降温后的气体通入车厢进行制冷循环；或者将循环风先送入相变储能装置吸热升温后通入空调装置继续吸热，吸热后的气体通入车厢实现制热。

8.如权利要求7所述的智能控制方法，其特征在于，制冷过程中，空调装置的制冷量随相变储能装置的储冷量的变化进行调整，以使车厢内的出风温度保持稳定。

9.如权利要求8所述的智能控制方法，其特征在于，制热过程中，空调装置的制热量随相变储能装置的出口温度的变化进行调整，以使车厢内的出风温度保持稳定。

10.如权利要求9所述的智能控制方法，其特征在于，新风与循环风混合后进入空调装置或相变储能装置；新风的通入量随车厢内的氧气含量或新风温度进行调整。