CN107642848A - 电化学空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学空调系统。该电化学空调系统包括电化学氢泵(1)、第一金属氢化物换热器(2)、第二金属氢化物换热器(3)、第一风机(4)和第二风机(5)，第一金属氢化物换热器(2)连接在电化学氢泵(1)的第一电极，第二金属氢化物换热器(3)连接在电化学氢泵(1)的第二电极，电化学空调系统还包括连通室外的第一风口和连通室内的第二风口，第一金属氢化物换热器(2)设置在第一风机(4)的进风口和第一风口之间，第二金属氢化物换热器(3)设置在第二风机(5)的进风口和第二风口之间；第一风机(4)和第二风机(5)的出风口均可选择地连通至室内和室外。根据本发明的电化学空调系统，节能环保且成本较低。

Description

电化学空调系统
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。
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，二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，因此一种新型空调系统已是势在必行。
发明内容
本发明的目的是提出一种节能环保且成本较低的电化学空调系统。
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，包括电化学氢泵、第一金属氢化物换热器、第二金属氢化物换热器、第一风机和第二风机，第一金属氢化物换热器连接在电化学氢泵的第一电极，第二金属氢化物换热器连接在电化学氢泵的第二电极，电化学空调系统还包括连通室外的第一风口和连通室内的第二风口，第一金属氢化物换热器设置在第一风机的进风口和第一风口之间，第二金属氢化物换热器设置在第二风机的进风口和第二风口之间；第一风机和第二风机的出风口均可选择地连通至室内和室外。
优选地，第一风机的出风口通过第一风道与室内连通，第一风机的出风口通过第二风道与室外连通，第二风机的出风口通过第三风道与室内连通，第二风机的出风口通过第四风道与室外连通，电化学空调系统还包括控制阀组，控制阀组控制第一风机的出风口与第二风机的出风口的连通状态，以使第一风机的出风口与室内连通时，第二风机的出风口与室外连通，第一风机的出风口与室外连通时，第二风机的出风口与室内连通。
优选地，控制阀组包括设置在第一风道、第二风道和第一风机的出风口之间的第一三通阀，以及设置在第三风道、第四风道和第二风机的出风口之间的第二三通阀。
优选地，控制阀组包括设置在第一风道、第二风道和室内连通口之间的第三三通阀，以及设置在第三风道、第四风道和室外连通口的第四三通阀。
优选地，第一风机和第二风机均为离心风机。
优选地，电化学空调系统还包括控制器，控制器连接至电化学氢泵，并控制电化学氢泵进行换向。
优选地，电化学空调系统还包括对电化学氢泵的单向运行时间进行计时的计时器，计时器连接至控制器，控制器根据计时器的计时控制电化学氢泵的换向。
优选地，电化学空调系统还包括氢气浓度检测检测器，氢气浓度检测器的检测端分别连接至第一金属氢化物换热器和第二金属氢化物换热器，氢气浓度检测器的传输端连接至控制器，控制器根据氢气浓度检测器检测到的氢气浓度控制电化学氢泵的换向。
本发明的电化学空调系统包括电化学氢泵、第一金属氢化物换热器、第二金属氢化物换热器、第一风机和第二风机，第一金属氢化物换热器连接在电化学氢泵的第一电极，第二金属氢化物连接在电化学氢泵的第二电极，电化学空调系统还包括连通室外的第一风口和连通室内的第二风口，第一金属氢化物换热器设置在第一风机的进风口和第一风口之间，第二金属氢化物换热器设置在第二风机的进风口和第二风口之间；第一风机和第二风机的出风口均可选择地连通至室内和室外。在该电化学空调系统工作时，可以通过控制电化学氢泵的运转方向实现第一金属氢化物换热器和第二金属氢化物换热器的连续吸氢和放氢，同时通过合理地布置风机与风道的连通关系，使得电化学空调系统可以在改变第一金属氢化物换热器和第二金属氢化物换热器的吸氢和放氢状态时，通过改变风道流向使得与金属氢化物完成热交换的空气能够被正确地输送至目标位置，使得即使电化学氢泵切换运行状态，电化学空调系统仍然能够保持连续的制冷或者制热运行，实现结构简单，成本较低，可以有效保证用户的使用舒适度。
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是本发明实施例的电化学空调系统的结构原理图。
1、电化学氢泵；2、第一金属氢化物换热器；3、第二金属氢化物换热器；4、第一风机；5、第二风机；6、第一风道；7、第二风道；8、第三风道；9、第四风道；10、第一三通阀；11、第二三通阀；12、第三三通阀；13、第四三通阀。
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1所示，根据本发明的实施例，电化学空调系统包括电化学氢泵1、第一金属氢化物换热器2、第二金属氢化物换热器3、第一风机4和第二风机5，第一金属氢化物换热器2连接在电化学氢泵1的第一电极，第二金属氢化物换热器3连接在电化学氢泵1的第二电极，电化学空调系统还包括连通室外的第一风口和连通室内的第二风口，第一金属氢化物换热器2设置在第一风机4的进风口和第一风口之间，第二金属氢化物换热器3设置在第二风机5的进风口和第二风口之间；第一风机4和第二风机5的出风口均可选择地连通至室内和室外。
在该电化学空调系统工作时，可以通过控制电化学氢泵1的运转方向实现第一金属氢化物换热器2和第二金属氢化物换热器3的连续吸氢和放氢，同时通过合理地布置风机与风道的连通关系，使得电化学空调系统可以在改变第一金属氢化物换热器2和第二金属氢化物换热器3的吸氢和放氢状态时，通过改变风道流向使得与金属氢化物换热器完成热交换的空气能够被正确地输送至目标位置，使得即使电化学氢泵1切换运行状态，电化学空调系统仍然能够保持连续的制冷或者制热运行，实现结构简单，成本较低，可以有效保证用户的使用舒适度，而且节能环保，噪音较低。
第一风机4的出风口通过第一风道6与室内连通，第一风机4的出风口通过第二风道7与室外连通，第二风机5的出风口通过第三风道8与室内连通，第二风机5的出风口通过第四风道9与室外连通，电化学空调系统还包括控制阀组，控制阀组控制第一风机4的出风口与第二风机5的出风口的连通状态，以使第一风机4的出风口与室内连通时，第二风机5的出风口与室外连通，第一风机4的出风口与室外连通时，第二风机5的出风口与室内连通。
通过调整第一风机4和第二风机5的出风路径，可以使得当室内空气经过第一金属氢化物换热器2换热之后被输送至室内时，室外空气经过第二金属氢化物换热器3换热之后被输送至室外；当室外空气经过第二金属氢化物换热器3换热之后被输送至室内时，室内空气经过第一金属氢化物换热器2换热之后被输送至室内，从而在进行电化学氢泵1的换向时，即使第一金属氢化物换热器2和第二金属氢化物换热器3的吸放热状态发生了改变，也不会影响到室内的整体换热环境，保证用户具有较好的使用舒适度。
优选地，控制阀组包括设置在第一风道6、第二风道7和第一风机4的出风口之间的第一三通阀10，以及设置在第三风道8、第四风道9和第二风机5的出风口之间的第二三通阀11。
当电化学空调系统处于制冷状态，且电化学氢泵施加正压时，此时第一三通阀10的AB口连通，AC口断开，第二三通阀11的AC口连通，AB口断开，第一金属氢化物换热器2放氢吸热，作为蒸发器来使用，第二金属氢化物换热器3吸氢放热，作为冷凝器来使用，部分室内空气经电化学空调系统的第一风口之后进入空调系统内，与第一金属氢化物换热器2进行换热降温后，在第一风机4的作用下被吸入第一风机4的进风口，经第一三通阀10后进入到第一风道6内，然后经第一风道6从室内连通口流出，对室内进行制冷降温。同时，室外空气经电化学空调系统的第二风口之后进入空调系统内，与第二金属氢化物换热器3进行换热，吸收第二金属氢化物换热器3释放的热量之后，在第二风机5的作用下被吸入第二风机5的进风口，经第二三通阀11后进入到第四风道9内，然后经第四风道9从室外连通口排出，从而将换热后的热量排出室内。
当电化学氢泵施加负压时，此时第一三通阀10的AB口断开通，AC口连通，第二三通阀11的AC口断开，AB口连通，第二金属氢化物换热器3放氢吸热，作为蒸发器来使用，第一金属氢化物换热器2吸氢放热，作为冷凝器来使用。部分室内空气经电化学空调系统的第一风口之后进入空调系统内，与第一金属氢化物换热器2进行吸热升温后，在第一风机4的作用下被吸入第一风机4的进风口，经第一三通阀10后进入到第二风道7内，然后经第二风道7从室外连通口排出室内，从而将第一金属氢化物换热器2的放热释放到室外。同时，室外空气经电化学空调系统的第二风口之后进入空调系统内，与第二金属氢化物换热器3进行换热，经第二金属氢化物换热器3吸热降温之后，在第二风机5的作用下被吸入第二风机5的进风口，经第二三通阀11后进入到第三风道8内，然后经第三风道8从室内连通口排放至室内，从而继续对室内进行降温制冷。
通过上述的方式连续对电化学氢泵进行换向，可以始终保证电化学空调系统排放至室内的为冷空气，排放至室外的为热空气，而不会受第一金属氢化物换热器2和第二金属氢化物换热器3的结构限制，因此可以方便地实现空调的连续制冷。由于本电化学空调系统仅仅通过调整三通阀的状态和电化学氢泵的运行方向，就可以方便地实现电化学空调系统的连续制冷和制热，因此无需对电化学空调系统的结构进行较大的调整和变换，在电化学空调系统状态转换的过程中造成的热量和冷量的损失较小，而且结构简单，成本较低，易于实现。
本空调系统的制热状况与制冷状况类似，这里不再详述。
优选地，控制阀组包括设置在第一风道6、第二风道7和室内连通口之间的第三三通阀12，以及设置在第三风道8、第四风道9和室外连通口的第四三通阀13。第三三通阀12和第四三通阀13可以脱离第一三通阀10和第二三通阀11而单独存在，同样可以实现电化学空调系统运行过程中的各种状态切换，同样可以保证对室内的连续制冷或者制热。第三三通阀12和第四三通阀13也可以与第一三通阀10和第二三通阀11，从而更好地实现对电化学空调系统的控制。
在本实施例中，第一三通阀10、第二三通阀11、第三三通阀12和第四三通阀13同时存在，第一三通阀10和第二三通阀11的控制过程与前述相同，只是加入了第三三通阀12和第四三通阀13的配合。在电化学氢泵施加正压时，此时第一三通阀10的AB口连通，AC口断开，第二三通阀11的AC口连通，AB口断开，第三三通阀12的AB口连通，AC口断开，第四三通阀13的AC口连通，AB口断开，经第一金属氢化物换热器2后的冷空气经第一风机4后经第一三通阀10的AB口和第三三通阀12的AB口之后通过室内连通口排放至室内，经第二金属氢化物换热器3后的热空气经第二风机5后经第二三通阀11的AC口和第四三通阀13的AC口之后通过室外连通口排放至室外。由于第三三通阀12和第四三通阀13的存在，因此冷空气不会流入第一三通阀10和第四三通阀13之间的空间，以及第二三通阀11和第三三通阀12之间的空间，可以缩小空气流经路径的长度，避免出现不流动空气的积聚，提高空气的流动效率，提高电化学空调系统的换热效率。
第一风机4和第二风机5例如为离心风机，也可以为其他形式的风机，例如贯流风机等。
优选地，电化学空调系统还包括控制器，控制器连接至电化学氢泵1，并控制电化学氢泵1进行换向。控制器可以对电化学氢泵1进行有效控制，在氢气流动速度降低到一定程度时控制电化学氢泵1及时进行换向，从而可以有效地保证电化学空调系统的工作性能。
电化学空调系统还包括对电化学氢泵1的单向运行时间进行计时的计时器，计时器连接至控制器，控制器根据计时器的计时控制电化学氢泵1的换向。此种情况下控制器主要根据电化学氢泵1的单向运行时间来对电化学氢泵1的运行进行换向，可以通过实验等方法确定合适的电化学氢泵1的换向时间，从而保证电化学空调系统的运行效率。
在其他的实施例中，电化学空调系统还包括氢气浓度检测检测器，氢气浓度检测器的检测端分别连接至第一金属氢化物换热器2和第二金属氢化物换热器3，氢气浓度检测器的传输端连接至控制器，控制器根据氢气浓度检测器检测到的氢气浓度控制电化学氢泵1的换向。当氢气浓度检测器检测到某一个金属氢化物换热器内的氢气含量降低到设定值以下，控制器就会控制电化学氢泵1换向运行，从而保证电化学空调系统的运行效率。
当然，控制器也可以根据其他的控制参数进行电化学氢泵1的换向控制，具体可以根据实际情况进行选择。
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 (8)

1.一种电化学空调系统，其特征在于，包括电化学氢泵(1)、第一金属氢化物换热器(2)、第二金属氢化物换热器(3)、第一风机(4)和第二风机(5)，所述第一金属氢化物换热器(2)连接在所述电化学氢泵(1)的第一电极，所述第二金属氢化物换热器(3)连接在所述电化学氢泵(1)的第二电极，所述电化学空调系统还包括连通室外的第一风口和连通室内的第二风口，所述第一金属氢化物换热器(2)设置在所述第一风机(4)的进风口和所述第一风口之间，所述第二金属氢化物换热器(3)设置在所述第二风机(5)的进风口和所述第二风口之间；所述第一风机(4)和所述第二风机(5)的出风口均可选择地连通至室内和室外。
2.根据权利要求1所述的电化学空调系统，其特征在于，所述第一风机(4)的出风口通过第一风道(6)与室内连通，所述第一风机(4)的出风口通过第二风道(7)与室外连通，所述第二风机(5)的出风口通过第三风道(8)与室内连通，所述第二风机(5)的出风口通过第四风道(9)与室外连通，所述电化学空调系统还包括控制阀组，所述控制阀组控制所述第一风机(4)的出风口与所述第二风机(5)的出风口的连通状态，以使所述第一风机(4)的出风口与室内连通时，所述第二风机(5)的出风口与室外连通，所述第一风机(4)的出风口与室外连通时，所述第二风机(5)的出风口与室内连通。
3.根据权利要求2所述的电化学空调系统，其特征在于，所述控制阀组包括设置在所述第一风道(6)、所述第二风道(7)和所述第一风机(4)的出风口之间的第一三通阀(10)，以及设置在所述第三风道(8)、所述第四风道(9)和所述第二风机(5)的出风口之间的第二三通阀(11)。
4.根据权利要求2或3所述的电化学空调系统，其特征在于，所述控制阀组包括设置在所述第一风道(6)、所述第二风道(7)和室内连通口之间的第三三通阀(12)，以及设置在所述第三风道(8)、所述第四风道(9)和室外连通口的第四三通阀(13)。
5.根据权利要求1所述的电化学空调系统，其特征在于，所述第一风机(4)和所述第二风机(5)均为离心风机。
6.根据权利要求1所述的电化学空调系统，其特征在于，所述电化学空调系统还包括控制器，所述控制器连接至所述电化学氢泵(1)，并控制所述电化学氢泵(1)进行换向。
7.根据权利要求6所述的电化学空调系统，其特征在于，所述电化学空调系统还包括对所述电化学氢泵(1)的单向运行时间进行计时的计时器，所述计时器连接至所述控制器，所述控制器根据所述计时器的计时控制所述电化学氢泵(1)的换向。
8.根据权利要求6所述的电化学空调系统，其特征在于，所述电化学空调系统还包括氢气浓度检测检测器，所述氢气浓度检测器的检测端分别连接至所述第一金属氢化物换热器(2)和所述第二金属氢化物换热器(3)，所述氢气浓度检测器的传输端连接至所述控制器，所述控制器根据所述氢气浓度检测器检测到的氢气浓度控制所述电化学氢泵(1)的换向。
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