CN107627808A - 一种车用除湿降温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车用除湿降温装置，包括空气除湿降温单元、除湿溶液再生单元、烟气余热回收单元、光伏板发电单元；空气除湿降温单元与除湿溶液再生单元连接，烟气余热回收单元与除湿溶液再生单元连接，光伏板发电单元分别与空气除湿降温单元和除湿溶液再生单元连接。所述车用除湿降温装置可替代传统的基于蒸汽压缩式制冷系统的汽车空调，降低汽车空调运行能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种除湿降温装置，具体来说，涉及一种车用除湿降温装置。
背景技术
随着人民生活水平的提高，汽车保有量不断增长，人们对驾驶时车内舒适度的要求也不断提升。驾驶人员对营造舒适驾车环境的汽车空调系统依赖度越来越高。但目前传统的汽车空调大多基于燃油驱动的蒸汽压缩式制冷系统，耗用了汽车大量输出功率，有着耗能大、不环保等缺点。
汽车燃油燃烧后排出的尾气仍然具有一定的品位，其温度通常高于80°C，具有一定的利用价值，而目前这一低品位热源通常被直接排放到大气中而未加任何利用，存在较大的能源浪费。
发明内容
技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种车用除湿降温装置，替代传统的基于蒸汽压缩式制冷系统的汽车空调，降低汽车空调运行能耗。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种车用除湿降温装置，包括空气除湿降温单元、除湿溶液再生单元、烟气余热回收单元、光伏板发电单元；空气除湿降温单元与除湿溶液再生单元连接，烟气余热回收单元与除湿溶液再生单元连接，光伏板发电单元分别与空气除湿降温单元和除湿溶液再生单元连接。
作为优选例，所述空气除湿降温单元包括风机、除湿器、半导体制冷片和空气阀，风机的出风口与除湿器的空气进口端连接，除湿器空气出口端与半导体制冷片的制冷端空气进口连接，空气阀安装在半导体制冷片制冷端的空气出口处。
作为优选例，所述除湿溶液再生单元包括除湿器、第一溶液阀、第一溶液泵、半导体制冷片、第二溶液阀、烟气内热型再生器、储液罐、第三溶液阀和第二溶液泵；除湿器的溶液出口端和半导体制冷片制热端的溶液进口连接，且第一溶液阀和第一溶液泵位于除湿器溶液出口端和半导体制冷片制热端的溶液进口之间；半导体制冷片制热端的溶液出口与烟气内热型再生器的溶液进口连接，且半导体制冷片的制热端与烟气内热型再生器的溶液进口之间设有第二溶液阀；烟气内热型再生器的溶液出口与储液罐的进口连接，储液罐出口和除湿器的溶液进口连接，且储液罐出口和除湿器的溶液进口之间设有第三溶液阀和第二溶液泵；除湿溶液再生单元中的除湿器与空气除湿降温单元中的除湿器为同一除湿器；除湿溶液再生单元中的半导体制冷片与空气除湿降温单元中的半导体制冷片为同一半导体制冷片。
作为优选例，所述烟气余热回收单元包括烟气内热型再生器和烟气阀；烟气阀与烟气内热型再生器的烟气进口连接； 烟气余热回收单元中的烟气内热型再生器与除湿溶液再生单元中的烟气内热型再生器为同一部件。
作为优选例，所述烟气内热型再生器中设有烟气管束，烟气管束的烟气进口和烟气阀连接；所述烟气内热型再生器的上部设有溶液进口管路，溶液进口管路中设置有喷嘴；所述烟气内热型再生器的低端设有溶液出口；所述烟气内热型再生器的侧壁设有再生空气进口，所述烟气内热型再生器的顶端设有再生空气出口，所述再生空气出口上设置引风机。
作为优选例，所述光伏板发电单元包括光伏板、电位器、半导体制冷片和蓄电池，光伏板固定于车顶，光伏板与电位器的一端相连接，电位器的另一端与半导体制冷片的电源进线端连接，半导体制冷片的电源出线端与蓄电池连接；光伏板发电单元中的半导体制冷片与空气除湿降温单元中的半导体制冷片为同一半导体制冷片。
作为优选例，所述半导体制冷片由多块半导体制冷片拼接组成；所述半导体制冷片冷端设置第一蛇形管，热端设置第二蛇形管，第一蛇形管中通有空气，第二蛇形管中通有除湿溶液。
作为优选例，所述光伏板由多块光伏板单元拼接组成。
有益效果：与现有技术相比，本发明实施例的车用除湿降温装置替代传统的基于蒸汽压缩式制冷系统的汽车空调，降低汽车空调运行能耗。本发明实施例的装置利用汽车尾气余热驱动溶液除湿系统，对车内环境空气进行除湿，同时利用太阳能驱动半导体制冷装置对车内环境进行降温。除湿和降温两个空气处理过程依次进行，先用溶液对空气进行除湿，然后再用半导体制冷装置对除湿后的空气降温，实现了基于余热利用的空气温湿度独立处理。尾气余热用于对除湿后的稀溶液进行加热，从而保证溶液除湿系统的连续运行。空气中水蒸汽分压力高于除湿溶液表面的水蒸汽分压力，所产生水蒸汽分压力差即是不同于传统冷凝除湿的传质推动力。在水蒸汽分压力差的推动下，空气中的水分被溶液所吸收，达到除湿的目的，较传统的冷凝除湿更节能。被除湿后的空气进一步被半导体制冷装置冷却降温，这一降温过程是显热降温，空气的含湿量不发生变化。与传统的温湿度同时处理过程相比，本发明实施例对空气的降温过程所需要的冷却温度较高，也产生了有益的节能效果。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例中的半导体制冷装置的结构示意图。
图中有：风机1、除湿器2、第一溶液阀3、第一溶液泵4、半导体制冷片5、第二溶液阀6、烟气内热型再生器7、储液罐8、第三溶液阀9、第二溶液泵10、空气阀11、光伏板12、电位器13、蓄电池14、烟气阀15、第一蛇形管16、第二蛇形管17。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明实施例的一种车用除湿降温装置，包括空气除湿降温单元、除湿溶液再生单元、烟气余热回收单元、光伏板发电单元；空气除湿降温单元与除湿溶液再生单元连接，烟气余热回收单元与除湿溶液再生单元连接，光伏板发电单元分别与空气除湿降温单元和除湿溶液再生单元连接。
空气除湿降温单元用于对车内空气进行降湿降温处理。空气除湿降温单元与除湿溶液再生单元连接。除湿溶液再生单元用于对除湿后浓度降低的溶液进行再生，使其浓度得以重新升高，实现溶液循环利用，使空气除湿降温单元能够持续运行。
烟气余热回收单元与除湿溶液再生单元连接。烟气余热回收单元用于实现烟气余热回收，充分利用烟气的余热对除湿后的稀溶液进行加热，以使稀溶液中的水蒸汽挥发，溶液得以浓缩再生，即利用烟气余热驱动除湿溶液系统的运行。
正是烟气余热回收单元对除湿后的稀溶液进行加热，保证了其得以浓缩再生，使得除湿溶液系统能够循环运行。也就是说，本实施例，利用烟气余热驱动除湿溶液系统的连续有效运行。
光伏板发电单元用于充分利用太阳能进行发电，为半导体制冷片提供直流电源，使半导体制冷片两端分别产生制冷和制热效果，以分别实现对空气的显热降温和对需再生溶液的预热。光伏板发电单元除了为半导体制冷片供应直流电外，多余的电量还可储存在蓄电池中备用。
作为优选，如图1所示，所述空气除湿降温单元包括风机1、除湿器2、半导体制冷片5和空气阀11，风机1的出风口与除湿器2的空气进口端连接，除湿器2的空气出口端与半导体制冷片5的制冷端空气进口连接，空气阀11安装在半导体制冷片5制冷端的空气出口处。
空气除湿降温单元用于实现车内空气除湿降温。具体来说，空气由风机1鼓入除湿器2，经过除湿器2的处理变成干燥空气。干燥空气流经半导体制冷片5冷端处，被显热冷却，成为低温干燥空气。最后在空气阀11的调控下送入车内空间，营造和维持车厢内适宜的空气温湿度环境，提高人体舒适度。
作为优选，如图1所示，所述除湿溶液再生单元包括除湿器2、第一溶液阀3、第一溶液泵4、半导体制冷片5、第二溶液阀6、烟气内热型再生器7、储液罐8、第三溶液阀9和第二溶液泵10。除湿器2的溶液出口端和半导体制冷片5制热端的溶液进口连接，且第一溶液阀3和第一溶液泵4位于除湿器2溶液出口端和半导体制冷片5制热端的溶液进口之间。半导体制冷片5制热端的溶液出口与烟气内热型再生器7的进口连接，且半导体制冷片5制热端与烟气内热型再生器7的进口之间设有第二溶液阀6。烟气内热型再生器7的溶液出口与储液罐8的进口连接，储液罐8出口和除湿器2的溶液进口连接，且储液罐8出口和除湿器2的溶液进口之间设有第三溶液阀9和第二溶液泵10。除湿溶液再生单元中的除湿器2与空气除湿降温单元中的除湿器2为同一除湿器。除湿溶液再生单元中的半导体制冷片5与空气除湿降温单元中的半导体制冷片5为同一半导体制冷片。
上述实施例中，优选的，所述烟气内热型再生器7中设有烟气管束7e，烟气管束7e的烟气进口和烟气阀15连接。所述烟气内热型再生器7的上部设有溶液进口管路，溶液进口管路中设置有喷嘴7d。所述烟气内热型再生器7的低端设有溶液出口。所述烟气内热型再生器7的侧壁设有再生空气进口7a，所述烟气内热型再生器7的顶端设有再生空气出口7b，所述再生空气出口7b上设置引风机7c。喷嘴7d用于喷淋除湿溶液。烟气管束7e用于汽车尾气的流动，将热量传递给管外被喷淋的除湿溶液。再生空气进口7a和再生空气出口7b，用于通过空气流动将烟气内热型再生器7内除湿溶液蒸发的水蒸气带走，实现除湿溶液的再生。
除湿溶液再生单元用于实现除湿溶液再生循环。以LiCl溶液作为除湿溶液为例，具体说明该功能实现过程。在除湿器2中，对空气进行除湿作用的LiCl除湿溶液得到稀释，除湿能力下降。为了提高LiCl除湿溶液的浓度，恢复其除湿能力，将其通过第一溶液阀3，由第一溶液泵4泵入半导体制冷片5热端处进行预热，温度加热至40℃左右后，LiCl除湿溶液又通过第二溶液阀6，进入烟气内热型再生器7，被喷嘴7d喷淋在烟气内热型再生器7的内部烟气管束7e外表面，自上而下在管束外流动，与管束内的高温尾气进行换热，高温尾气的温度下降，除湿溶液被进一步加热，其再生温度可高于60℃。烟气内热型再生器7上设有再生空气进口7a和再生空气出口7b，再生空气出口7b设有引风机7c。在引风机7c的作用下，再生空气由7a进入向上流动，带走溶液中挥发出的水蒸汽，由空气出口7b排出。在烟气内热型再生器7中被充分加热蒸发再生后，LiCl除湿溶液浓度上升，除湿能力恢复，再生后浓度得以重新升高的浓溶液由烟气内热型再生器7的溶液出口排出，进入储液罐8。LiCl除湿溶液在储液罐8中汇集冷却，通过第三溶液阀9，由第二溶液泵10泵入除湿器2中，达到LiCl除湿溶液重复利用的效果。通过该除湿溶液再生单元实现了LiCl除湿溶液的再生。其中，第一溶液阀3、第二溶液阀6、第三溶液阀9的作用都是为了调控溶液流量，使溶液达到最为适宜的循环流量。
作为优选，如图1所示，所述烟气余热回收单元包括烟气内热型再生器7和烟气阀15。烟气阀15与烟气内热型再生器7的烟气进口连接； 烟气余热回收单元中的烟气内热型再生器7与除湿溶液再生单元中的烟气内热型再生器7为同一部件。
烟气余热回收单元用于实现溶液再加热。本优选例中，烟气阀15与车辆的尾气排气管连接，高温尾气通过烟气阀15的控制进入烟气内热型再生器7中的内部烟气管束7e。除湿后的稀溶液经第二溶液阀6进入烟气内热型再生器7，被喷嘴7d喷淋在烟气内热型再生器7的内部烟气管束7e外表面，管束内的高温尾气与管束外表面的除湿溶液进行换热，高温尾气的温度下降，除湿溶液的温度上升。烟气余热回收单元有效利用了车辆工作过程中产生的尾气热量。高温尾气的温度一般高于80℃。溶液在烟气内热型再生器7中被加热后的温度可通过烟气阀15进行控制，一般可超过60℃，能够满足溶液再生的需求。烟气阀15的作用是调节与溶液进行热量交换的烟气流量，从而达到调节换热量及换热后溶液再生温度的目的。本实施例中，溶液除湿系统所需的驱动热源温度较低。本发明实施例采用低品位的汽车尾气驱动溶液除湿系统，用于车内空气环境的湿处理。
作为优选，如图1所示，所述光伏板发电单元包括光伏板12、电位器13、半导体制冷片5和蓄电池14。光伏板12固定于车顶。所述光伏板12由多块光伏板单元拼接组成，铺设在车外部和顶部的大面积太阳照射区域，以增大采光面积，增大供电量。光伏板12与电位器13的一端相连接，电位器13的另一端与半导体制冷片5的电源进线端连接，半导体制冷片5的电源出线端与蓄电池14连接。光伏板发电单元中的半导体制冷片5与空气除湿降温单元中的半导体制冷片5为同一半导体制冷片。
光伏板发电单元实现半导体制冷片通电和电池蓄电。置于车顶的光伏板12在被太阳光照射以后产生直流电，直流电经过电位器13的调控后通入半导体制冷片5。半导体制冷片5在直流电作用下，热端温度升高，冷端温度降低，多余的直流电将被储存至蓄电池14，为汽车补充发电。电位器13的作用是控制通入半导体制冷片5的电流大小，从而精确控制半导体5两端的温度，由于半导体制冷片5对电流变化非常敏感，所以改变电流大小可以调控半导体两端的温度。
作为优选，所述半导体制冷片5由多块半导体制冷片拼接组成，一是为了增大制冷量，使制冷量达到要求，二是为了增大换热面积。如图2所示，所述半导体制冷片5冷端设置第一蛇形管16，热端设置第二蛇形管17，第一蛇形管16为较宽的扁平状空气管道，第二蛇形管17为较细的圆形溶液管道。第一蛇形管16中通有空气，第二蛇形管17中通有除湿溶液。
本发明实施例的装置充分利用汽车尾气余热，可以替代传统的基于燃油驱动的蒸汽压缩式车用制冷空调系统，降低汽车空调能耗。同时，本发明实施例的装置中不使用氟利昂类制冷工质，环境接受性好。在采用溶液除湿技术对车内空气进行除湿处理的同时，可以充分利用汽车外部和顶部的大面积太阳照射区域，采用光伏板发电技术，发出直流电，驱动半导体制冷装置，对车内空气进行显热降温处理。这也可以有效降低汽车空调的能耗。本发明实施例的装置由光伏板产生直流电，并储蓄多余电量备用，利用可再生清洁能源，达到了更好的节能环保效果。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种车用除湿降温装置，其特征在于，包括空气除湿降温单元、除湿溶液再生单元、烟气余热回收单元、光伏板发电单元；空气除湿降温单元与除湿溶液再生单元连接，烟气余热回收单元与除湿溶液再生单元连接，光伏板发电单元分别与空气除湿降温单元和除湿溶液再生单元连接。
2.按照权利要求1所述的车用除湿降温装置，其特征在于，所述空气除湿降温单元包括风机（1）、除湿器（2）、半导体制冷片（5）和空气阀（11），风机（1）的出风口与除湿器（2）的空气进口端连接，除湿器（2）空气出口端与半导体制冷片（5）的制冷端空气进口连接，空气阀（11）安装在半导体制冷片（5）制冷端的空气出口处。
3.按照权利要求2所述的车用除湿降温装置，其特征在于，所述除湿溶液再生单元包括除湿器（2）、第一溶液阀（3）、第一溶液泵（4）、半导体制冷片（5）、第二溶液阀（6）、烟气内热型再生器（7）、储液罐（8）、第三溶液阀（9）和第二溶液泵（10）；除湿器（2）的溶液出口端和半导体制冷片（5）制热端的溶液进口连接，且第一溶液阀（3）和第一溶液泵（4）位于除湿器（2）溶液出口端和半导体制冷片（5）制热端的溶液进口之间；半导体制冷片（5）制热端的溶液出口与烟气内热型再生器（7）的溶液进口连接，且半导体制冷片（5）的制热端与烟气内热型再生器（7）的溶液进口之间设有第二溶液阀（6）；烟气内热型再生器（7）的溶液出口与储液罐（8）的进口连接，储液罐（8）出口和除湿器（2）的溶液进口连接，且储液罐（8）出口和除湿器（2）的溶液进口之间设有第三溶液阀（9）和第二溶液泵（10）；
除湿溶液再生单元中的除湿器（2）与空气除湿降温单元中的除湿器（2）为同一除湿器；除湿溶液再生单元中的半导体制冷片（5）与空气除湿降温单元中的半导体制冷片（5）为同一半导体制冷片。
4.按照权利要求3所述的车用除湿降温装置，其特征在于，所述烟气余热回收单元包括烟气内热型再生器（7）和烟气阀（15）；烟气阀（15）与烟气内热型再生器（7）的烟气进口连接；烟气余热回收单元中的烟气内热型再生器（7）与除湿溶液再生单元中的烟气内热型再生器（7）为同一部件。
5.按照权利要求3或4所述的车用除湿降温装置，其特征在于，所述烟气内热型再生器（7）中设有烟气管束（7e），烟气管束（7e）的烟气进口和烟气阀（15）连接；所述烟气内热型再生器（7）的上部设有溶液进口管路，溶液进口管路中设置有喷嘴（7d）；所述烟气内热型再生器（7）的低端设有溶液出口；所述烟气内热型再生器（7）的侧壁设有再生空气进口（7a），所述烟气内热型再生器（7）的顶端设有再生空气出口（7b），所述再生空气出口（7b）上设置引风机（7c）。
6.按照权利要求2所述的车用除湿降温装置，其特征在于，所述光伏板发电单元包括光伏板（12）、电位器（13）、半导体制冷片（5）和蓄电池（14），光伏板（12）固定于车顶，光伏板（12）与电位器（13）的一端相连接，电位器（13）的另一端与半导体制冷片（5）的电源进线端连接，半导体制冷片（5）的电源出线端与蓄电池（14）连接；
光伏板发电单元中的半导体制冷片（5）与空气除湿降温单元中的半导体制冷片（5）为同一半导体制冷片。
7.按照权利要求2所述的车用除湿降温装置，其特征在于，所述半导体制冷片（5）由多块半导体制冷片拼接组成；所述半导体制冷片（5）冷端设置第一蛇形管（16），热端设置第二蛇形管（17），第一蛇形管（16）中通有空气，第二蛇形管（17）中通有除湿溶液。
8.按照权利要求6所述的车用除湿降温装置，其特征在于，所述光伏板（12）由多块光伏板单元拼接组成。
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