CN107796089A - 电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法。该电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法包括：检测金属氢化物换热器内的氢气温度；判断检测到的氢气温度是否达到控制金属氢化物换热器换向的设定氢气温度；在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内。根据本发明的电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法，可以解决现有技术中的金属氢化物换热器换向过早或者过晚影响制冷系统工作能效比的问题。

Description

电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法。

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，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。

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。

在电化学制冷系统工作的过程中，为了保证制冷系统制热或者制冷的连续性，需要控制金属氢化物换热器进行位置转换，即在电压换向的过程中，也需要对金属氢化物的所在位置进行换向，使得原来位于室内的氢化物换热器换向至室外，原来位于室外的氢化物换热器换向至室内，从而使室内能够保持连续的制冷或者制热，保证制冷系统工作的连续性和稳定性。但在实际的工作过程中，难以对金属氢化物换热器的换向时间进行较好的控制，经常会出现换向时间过晚导致金属氢化物换热器对室内温度控制起到相反作用，影响室内温度调节效果，或者是换向时间过早导致金属氢化物换热器内的氢气未充分反应，影响金属氢化物换热器的换热效率和制冷系统的工作能效的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法，以解决现有技术中的金属氢化物换热器换向过早或者过晚影响制冷系统工作能效比的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法，包括：检测金属氢化物换热器内的氢气温度；判断检测到的氢气温度是否达到控制金属氢化物换热器换向的设定氢气温度；在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内。

优选地，金属氢化物处于吸氢放热状态下，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T1；金属氢化物处于放氢吸热状态下，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T2，T2<T1。

优选地，在电化学制冷系统处于制冷状态时，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T2+△T。

优选地，在电化学制冷系统处于制热状态时，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T1-△T。

优选地，△T为2摄氏度。

优选地，在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内的步骤包括：在换向完成后位于室内的金属氢化物换热器的氢气温度第一次到达设定氢气温度时对金属氢化物换热器金属氰化物换热器进行换向控制。

优选地，检测金属氢化物换热器内的氢气温度的步骤包括：在一个金属氢化物换热器上设置感温包；检测该金属氢化物换热器内的氢气温度。

优选地，检测金属氢化物换热器内的氢气温度的步骤包括：在两个金属氢化物换热器上设置感温包；检测位于室内的金属氢化物换热器内的氢气温度。

本发明的电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法，包括：检测金属氢化物换热器内的氢气温度；判断检测到的氢气温度是否达到控制金属氢化物换热器换向的设定氢气温度；在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内。在电化学制冷系统工作过程中，始终保持对金属氢化物换热器内的氢气温度的检测，在金属氢化物换热器内的氢气温度达到设定温度之后，就可以及时的对位于室内的金属氢化物换热器和位于室外的金属氢化物换热器进行换向，从而保证换向时氢气得到充分利用，同时也能够避免换向过晚影响制冷系统的工作能效，提高电化学制冷系统的工作效率。

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是现有技术中的电化学制冷系统的结构原理图；

图2是本发明实施例的电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法流程图。

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。

电化学制冷系统包括有两个金属氢化物换热器，这两个金属氢化物换热器设置在换向装置上，能够通过换向装置进行换向控制，从而对两个金属氢化物换热器的位置进行变换，使得原来位于室内的金属氢化物换热器换位到室外，原来位于室外的金属氢化物换热器换位到室内，从而使室内始终能够保持连续制冷或者连续制热状态。金属氢化物吸放氢反应受温度、系统氢压以及金属氢化物中氢浓度的影响，对于放氢反应，放氢速率随温度的增加而加快，随系统氢压的增加而减缓，吸放氢的情况刚好相反。当换热器内的氢气温度达到某一设定值后，反应会向可逆的方向进行。因此，参考换热器内的氢气温度，能够对金属氢化物换热器的换向起到精确有效的控制。

如图2所示，根据本发明的实施例，电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法包括：检测金属氢化物换热器内的氢气温度；判断检测到的氢气温度是否达到控制金属氢化物换热器换向的设定氢气温度；在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内。

在电化学制冷系统工作过程中，始终保持对金属氢化物换热器内的氢气温度的检测，在金属氢化物换热器内的氢气温度达到设定温度之后，就可以及时的对位于室内的金属氢化物换热器和位于室外的金属氢化物换热器进行换向，从而保证换向时氢气得到充分利用，同时也能够避免换向过晚影响制冷系统的工作能效，提高电化学制冷系统的工作效率，也可以有效保证电化学制冷系统的连续制冷或者制热。

金属氢化物处于吸氢放热状态下，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T1；金属氢化物处于放氢吸热状态下，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T2，其中T2<T1。

该吸放热平衡温度T1是指金属氢化物换热器在处于吸氢放热状态下时吸放氢状态的转换点，在氢气温度达到T1时，氢气的吸热和放热能够达到平衡，此时金属氢化物换热器既不吸氢也不放氢，当温度小于T1时，金属氢化物换热器为吸氢放热，当温度大于T1时，金属氢化物换热器为放氢吸热。

该吸放热平衡温度T2是指金属氢化物换热器在处于放氢吸热状态下时吸放氢状态的转换点，在氢气温度达到T2时，氢气的吸热和放热能够达到平衡，此时金属氢化物换热器既不吸氢也不放氢，当温度小于T2时，金属氢化物换热器为放氢吸热，当温度大于T2时，金属氢化物换热器为吸氢放热。

在电化学制冷系统处于制冷状态时，若检测到温度达到T2并继续下降，此时说明该金属氢化物换热器将要由放氢吸热状态转换为吸氢放热状态，因此需要及时将该金属氢化物换热器由室内转换到室外，使得位于室外的金属氢化物换热器由室外转换到室内，继续保持放氢吸热，使得室内继续保持制冷。

在电化学制冷系统处于制热状态时，若检测到温度达到T1并继续上升，此时说明该金属氢化物换热器将要由吸氢放热状态转换为放氢吸热状态，因此需要及时将该金属氢化物换热器由室内转换到室外，使得位于室外的金属氢化物换热器由室外转换到室内，继续保持吸氢放热，使得室内继续保持制热。

优选地，在电化学制冷系统处于制冷状态时，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T2+△T。在电化学制冷系统处于制热状态时，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T1-△T。由于在对金属氢化物换热器进行换向调节的过程中，需要消耗一定的时间，且在换向过程中，氢气温度也会发生变化，为了保证温度变化的连续性，并且使氢气的利用效率最高，需要留下足够的换热器换向时间，因此需要在氢气温度达到吸放热平衡温度之前就对金属氢化物换热器进行换向控制，以使在换向控制的过程中，两个金属氢化物换热器仍然能够保持原有工作状态一段时间，使得金属氢化物换热器的换向时间与其所在位置能够更加准确地相匹配。优选地，该△T为2摄氏度。

T1和T2可以根据电化学制冷系统的实际工作状况确定，可以参考电化学制冷系统的内部氢气压力以及电化学氢泵上的电压来确定，也可以根据经验公式等进行确定。

在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内的步骤包括：在换向完成后位于室内的金属氢化物换热器的氢气温度第一次到达设定氢气温度时对金属氢化物换热器进行换向控制。由于在金属氢化物换热器进行换向时并未达到吸放热平衡温度，因此，金属氢化物换热器在进行换向之前和之后，其内的氢气温度会有两次到达换向设定氢气温度，但由于理论上氢气温度第二次到达设定氢气温度时，金属氢化物换热器应该已经完成换向，因此在金属氢化物换热器内的氢气温度第一次到达设定氢气温度时，就应该及时控制金属氢化物换热器进行换向，如此才能够保证电化学制冷系统的工作能效。

检测金属氢化物换热器内的氢气温度的步骤包括：在一个金属氢化物换热器上设置感温包；检测该金属氢化物换热器内的氢气温度。此种情况下，检测的金属氢化物换热器仅有一个，因此需要在该金属氢化物换热器处于吸氢放热状态时，在其内的氢气温度到达T1-△T时控制金属氢化物换热器进行换向，在该金属氢化物换热器处于放氢吸热状态时，在其内的氢气温度到达T2+△T时控制金属氢化物换热器进行换向。

检测金属氢化物换热器内的氢气温度的步骤包括：在两个金属氢化物换热器上设置感温包；检测位于室内的金属氢化物换热器内的氢气温度。当两个金属氢化物换热器上均设置感温包时，就可以同时检测连个金属氢化物换热器内的氢气温度，此时对于金属氢化物换热器的换向控制方法可以有多种，例如始终以一个金属氢化物换热器的氢气温度作为设定氢气温度，此时金属氢化物换热器的换向控制方法与只设置一个感温包的金属氢化物换热器的换向控制方法相同。也可以始终以位于室内的金属氢化物换热器的氢气温度作为参考，此时在电化学制冷系统处于制热状态时，始终以T1-△T作为控制金属氢化物换热器换向的设定氢气温度，在电化学制冷系统处于制冷状态时，始终以T2+△T作为控制金属氢化物换热器换向的设定氢气温度。

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)

1.一种电化学制冷系统的金属氢化物换热器换向控制方法，其特征在于，包括：

检测金属氢化物换热器内的氢气温度；

判断检测到的氢气温度是否达到控制金属氢化物换热器换向的设定氢气温度；

在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内。

2.根据权利要求1所述的换向控制方法，其特征在于，金属氢化物处于吸氢放热状态下，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T1；金属氢化物处于放氢吸热状态下，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T2，T2<T1。

3.根据权利要求1所述的换向控制方法，其特征在于，在电化学制冷系统处于制冷状态时，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T2+△T。

4.根据权利要求1所述的换向控制方法，其特征在于，在电化学制冷系统处于制热状态时，设定氢气温度为氢气的吸放热平衡温度T1-△T。

5.根据权利要求3或4所述的换向控制方法，其特征在于，△T为2摄氏度。

6.根据权利要求3或4所述的换向控制方法，其特征在于，所述在氢气温度达到设定氢气温度时，控制位于室内的金属氢化物换热器换向至室外，位于室外的金属氢化物换热器换向至室内的步骤包括：

在换向完成后位于室内的金属氢化物换热器的氢气温度第一次到达设定氢气温度时对金属氢化物换热器金属氰化物换热器进行换向控制。

7.根据权利要求1所述的换向控制方法，其特征在于，所述检测金属氢化物换热器内的氢气温度的步骤包括：

在一个金属氢化物换热器上设置感温包；

检测该金属氢化物换热器内的氢气温度。

8.根据权利要求1所述的换向控制方法，其特征在于，所述检测金属氢化物换热器内的氢气温度的步骤包括：

在两个金属氢化物换热器上设置感温包；

检测位于室内的金属氢化物换热器内的氢气温度。