CN106314073B - 基于相变储能技术的分离式车载空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车载空调技术领域，公开了一种基于相变储能技术的分离式车载空调系统，将用于提供冷源/热源的外界设施与车体分离，不随车体运行，可以有效增加相变储能装置的体积，增大储能材料的装载量，可有效提升基于相变储能技术的分离式车载空调系统高效持续运行时间；循环风直接与相变储能装置进行热交换以实现车厢的制冷或制热，减轻了车身重量，节约能源；利用本发明所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统后，车身的重量、体积、噪音、能耗等均得到有效降低，节约能源，提高乘坐舒适度。

Description

基于相变储能技术的分离式车载空调系统
技术领域
本发明涉及车载空调技术领域，特别涉及一种基于相变储能技术的分离式车载空调系统。
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，车载空调系统多采用压缩机进行机械制冷，存在能耗高，噪音大的缺点，其中大量使用的制冷剂也会给环境带来损害，不利于环保；压缩机、冷凝器、蒸发器等设备都比较重，车辆运行过程耗能较多，造成能量浪费。
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：为解决现有车辆配备完整的空调系统进行制冷或制热，空调系统本身较重，导致车辆运行耗能较大的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于相变储能技术的分离式车载空调系统，包括：安装在循环风管路中的相变储能装置、用于驱动循环风的风机、用于为相变储能装置充能的外界设备、以及与所述风机连接的控制器，循环风在风机的驱动下与相变储能装置进行热交换后进入车厢实现车厢制冷或制热；所述外界设备尽在车辆停靠后与相变储能装置连接以便为所述相变储能装置充能。
其中，在所述循环风管路上且位于所述风机的上游设有第一阀门，所述第一阀门与风机之间的管路上连接有新风管路，所述新风管路上设有第二阀门。
其中，所述循环风管路连接有废气排出管路，流出车厢的部分循环风经所述废气排出管路排出。
其中，所述相变储能装置连接有温度传感器以反馈所述相变储能装置的储能状态，所述温度传感器与所述控制器电连接。
其中，所述外界设备固定在地面上。
其中，所述新风管路上设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接。
其中，还包括设置在车上的空调器，所述空调器用来给所述相变储能装置充能。
其中，所述风机为离心风机。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：本发明一种基于相变储能技术的分离式车载空调系统，将用于提供冷源/热源的外界设施与车体分离，不随车体运行，可以有效增加相变储能装置的体积，增大储能材料的装载量，可有效提升基于相变储能技术的分离式车载空调系统高效持续运行时间；减轻了车身重量，节约能源；利用本发明所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统后，车身的重量、体积、噪音、能耗等均得到有效降低，节约能源，提高乘坐舒适度。
附图说明
图1是本发明所述基于相变储能技术的分离式车载空调系统的结构示意图。
其中，1、相变储能装置；2、外界设备；3、车厢；4、风机；51、第一阀门；52、第二阀门；A、新风管路；B、废气排出管路。
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。
相变储能技术是以相变材料为依托，通过相变材料在相变期间吸收环境的热/冷量，并在需要时向环境释放出冷/热量，从而可以控制材料周围环境温度，通过与合适的材料载体结合，实现对周围环境和应用领域储能作用的一种新型技术。具体的相变过程为：当环境温度高于相变温度时，材料吸收并储存热量，以降低环境温度；当环境温度低于相变温度时，材料释放储存的热量，以提高环境温度。
基于上述原理，如图1所示，本发明公布了一种基于相变储能技术的分离式车载空调系统，包括：安装在循环风管路中的相变储能装置1、用于驱动循环风的风机4、用于为相变储能装置1充能的外界设备2、以及与所述风机4连接的控制器，循环风在风机4的驱动下与相变储能装置1进行热交换后进入车厢3实现车厢3制冷或制热；所述外界设备2尽在车辆停靠后与相变储能装置1连接以便为所述相变储能装置1充能。整个车辆制冷都是通过与相变储能装置1进行热交换实现的；外界设备2不随车辆运行，车上并未设置压缩机、冷凝器、蒸发器等直接为循环风提供冷量或热量，只有一个相变储能装置1，这大大减轻了车身的重量，降低了车辆运行过程中消耗的能量；相变储能装置1预先通过外界设备2充好能，车辆运行过程中相变储能装置1直接与循环风进行热交换以实现车厢3内部的制冷或制热，制冷或制热速度快，可以克服以往储能相变技术充放速度慢的缺点，可有效提升空调系统应对快速环境变化的性能，并使车载空调系统重量、体积、能耗及噪音有效降低；本发明尤其适用在环境变化迅速，对重量、体积要求苛刻的场合；送风温度稳定，提升了车上乘客的舒适度。
进一步的，在所述循环风管路上且位于所述风机4的上游设有第一阀门51，所述第一阀门51与风机4之间的管路上连接有新风管路A，所述新风管路A上设有第二阀门52。当外界温度低于相变储能装置1的相变温度时，开启或增大第二阀门52的开度，增大新风进风量为相变储能装置1充能。当车辆处在制冷状态，但外界温度明显低于相变储能装置1的相变温度时，增大新风进风量，让大量冷空气进入车内参与循环，为相变储能装置1充能，同时冷空气与相变储能装置1热交换吸热后进入车厢3内部，给车厢3内部降温，不仅节约了能源，还不影响制冷效果。制热状态的新风进风量控制与制冷类似，此处不再赘述。
具体的，所述循环风管路连接有废气排出管路B，流出车厢3的部分循环风经所述废气排出管路B排出。车辆内的循环风被污染后需要排放掉，不能再参与循环，这一部分气体就是通过废气排出管路B排放出去的；新风进风量增大时，必然导致循环风量增大，因此必须通过废气排出管路B将部分循环风排放掉以维持车厢3内部气压稳定。
优选的，所述相变储能装置1连接有温度传感器以反馈所述相变储能装置1的储能状态，所述温度传感器与所述控制器电连接。相变储能装置1储存的能量可以通过温度变化直观地反映出来，因此优选在相变储能装置1上设置温度传感器以便及时监控相变储能装置1的储能情况，保证车厢3内部温度稳定。
优选的，所述外界设备2固定在地面上。一般设置在车站内，即车辆运行过程中，循环风直接与相变储能装置1进行热交换，升温、降温速度快；只有当车辆进入车站后才用地面上的外界设备2为相变储能装置1充能，车辆进站后肯定要停留以便进行补给、上下货、接送乘客、等待出站等，利用这一段时间给相变储能装置1进行充能，不影响车辆的运行。
优选的，所述新风管路A上设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接。这样可以随机监控外界温度，方便及时将外界低温气体引入以便为相变储能装置1充能。
优选的，还包括设置在车上的空调器，所述空调器用来给所述相变储能装置1充能。该空调器功率较小，仅在必要时为相变储能装置1充能以维持车厢3内部温度稳定。比如火车、动车等部分列车路途较长，中间停靠时间短，无法利用地面空调系统充能；列车运行到后期后，由于体积限制，相变储能装置1储存的冷量或热量无法维持车厢3内部温度的稳定；因此可以在车上增设一个小型的空调器，专门用来给相变储能装置1充能；相变储能装置1可以一边与循环风进行热交换，一边利用小型空调器进行充能，两者互不干预，可以根据相变储能装置1的储能量，随时启动小型空调器进行充能，以保证车厢3内部温度稳定。小型空调系统体积小，占用空间小；重量轻，车辆运行携带小型空调系统需要额外消耗的能量较少，在保证相变储能装置1稳定运行的情况下，还实现了节约能源的目的。
优选的，所述风机4为离心风机。外界设备2也是普通的空调，但功率较大，以实现快速充能。
由以上实施例可以看出，本发明将用于提供冷源/热源的外界设施与车体分离，不随车体运行，可以有效增加相变储能装置1的体积，增大储能材料的装载量，可有效提升基于相变储能技术的分离式车载空调系统高效持续运行时间；减轻了车身重量，节约能源；单独设置小型空调位相变储能装置1充能，可以保证车厢3内部温度稳定，方便应急；外界气温低于相变温度时，直接利用新风为相变储能装置1充能，同时不影响车内制冷；根据车身重量及时调整新风进风量，可以避免引入过多的外界能量、减少不必要的相变储能材料浪费；利用本发明所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统后，车身的重量、体积、噪音、能耗等均得到有效降低，节约能源，提高乘坐舒适度。
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 (7)

1.一种基于相变储能技术的分离式车载空调系统，其特征在于，包括：安装在循环风管路中的相变储能装置、用于驱动循环风的风机、用于为相变储能装置充能的外界设备、以及与所述风机连接的控制器，循环风在风机的驱动下与相变储能装置进行热交换后进入车厢实现车厢制冷或制热；所述外界设备尽在车辆停靠后与相变储能装置连接以便为所述相变储能装置充能；在所述循环风管路上且位于所述风机的上游设有第一阀门，所述第一阀门与风机之间的管路上连接有新风管路，所述新风管路上设有第二阀门。
2.如权利要求1所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统，其特征在于，所述循环风管路连接有废气排出管路，流出车厢的部分循环风经所述废气排出管路排出。
3.如权利要求2所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统，其特征在于，所述相变储能装置连接有温度传感器以反馈所述相变储能装置的储能状态，所述温度传感器与所述控制器电连接。
4.如权利要求1-3任一项所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统，其特征在于，所述外界设备固定在地面上。
5.如权利要求4所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统，其特征在于，所述新风管路上设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接。
6.如权利要求5所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统，其特征在于，还包括设置在车上的空调器，所述空调器用来给所述相变储能装置充能。
7.如权利要求1所述的基于相变储能技术的分离式车载空调系统，其特征在于，所述风机为离心风机。
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