CN108507062A - 一种电化学空调系统、控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学空调系统，属于空调技术领域。该系统包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、控制器、第一直流泵、第二直流泵、第一热交换器、第二热交换器和多个电磁阀；所述电化学压缩装置，置于所述第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器之间，用于传输和压缩氢气；所述控制器，用于控制第一热交换器和第二热交换器，与，第一氢化金属反应器和第二氢化金属反应器，之间的换热介质流通方向的切换。此外，本发明还提供了所述电化学空调系统的控制方法。所述电化学空调系统是区别于传统蒸汽压缩式的全新空调系统，并可以根据其当前的工作状态，对其供电电压和直流泵转速进行调整，使其处于较佳运行状态。

Description

一种电化学空调系统、控制方法及装置

技术领域

本发明涉及空调技术领域，特别涉及一种电化学空调系统、控制方法及装置。

背景技术

电化学压缩机是氢气(H2)被提供给阳极的氢气压缩机，压缩氢气被收集在压力高达10,000磅/平方英寸的70％至80％效率的阴极。电化学压缩机无噪音可扩展，易于模块化，目前已被尝试应用于新型制冷系统。中国专利申请文件CN105910314A公开一种电化学制冷系统，CN106288071A和CN106288072A分别公开不同的电化学空调系统，CN106196368A公开一种电化学空调系统的转动控制方法。可以预见，对电化学制冷系统的研究将日益受到重视。

发明内容

本发明实施例提供了一种电化学空调系统、控制方法及装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电化学空调系统，

在一些示例性的实施例中，所述电化学空调系统，包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、控制器、第一直流泵、第二直流泵、第一热交换器、第二热交换器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；

所述电源，用于为所述电化学压缩装置供电；

所述电化学压缩装置，置于所述第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器之间，用于传输和压缩氢气；

所述第一热交换器和所述第二热交换器均可通过换热介质流通管路，与所述第一氢化金属反应器或第二氢化金属反应器相连进行换热；

若所述第一氢化金属反应器为放热端，所述第二氢化金属反应器为吸热端，则所述第一热交换器与所述第一氢化金属反应器相连，所述第二热交换器与所述第二换热器相连，形成换热介质流通的第一导通方向；若所述第二氢化金属反应器为放热端，所述第一氢化金属反应器为吸热端，则所述第一热交换器与所述第二金属氢化物反应器相连，所述第二热交换器与所述第一金属氢化物反应器相连，形成换热介质流通的第二导通方向；

所述第一直流泵，设置于所述第一氢化金属反应器的换热介质流通管路上，以驱动该管路内换热介质的流通；

所述第二直流泵，设置于所述第二氢化金属反应器的换热介质流通管路上，以驱动该管路内换热介质的流通；

所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀，用于由所述控制器控制，切换所述第一导通方向和所述第二导通方向；

所述第一热交换器，用于在第一导通方向导通时，通过所述第一电磁阀为所述第一导通方向时形成的第一输入管路、和所述第二电磁阀为所述第一导通方向时形成的第一输出管路，与所述第一氢化金属反应器连接；在第二导通方向导通时，通过所述第四电磁阀为所述第二导通方向时形成的第二输入管路、和所述第二电磁阀在所述第二导通方向时形成的第二输出管路，与所述第二氢化金属反应器连接；

所述第二热交换器，用于在所述第一导通方向导通时，通过所述第四电磁阀为所述第一导通方向时形成的第三输入管路、和所述第三电磁阀为所述第一导通方向时形成的第三输出管路，与所述第二氢化金属反应器连接；在所述第二导通方向导通时，通过所述第一电磁阀为所述第二导通方向时形成的第四输入管路、和所述第三电磁阀为所述第二导通方向时形成的第四输出管路，与所述第一氢化金属反应器连接。

在一些可选的实施例中，所述电化学压缩装置还用于根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中发生吸氢反应的氢化金属反应器的至少一个的状态监测结果，发送氢气换向信号；

所述控制阀，用于在所述电化学压缩装置发送所述氢气换向信号后，切换氢气在所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器之间的气流循环方向。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种电化学空调系统的控制方法，

在一些示例性的实施例中，所述控制方法，包括：

判断是否切换所述电化学空调系统的氢气的气流循环方向；若是，则改变所述氢气的气流循环方向，并在计时达到设定计时周期时改变所述电化学空调系统中换热介质流路方向；反之，则：

监测所述电化学空调系统的电化学压缩装置中的报警信号；

如果未监测到所述报警信号，则根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。

在一些说明性的实施例中，所述根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速，包括：

根据所述根据环境温度与目标温度之间的温度差，调整所述电化学压缩的供电电压；根据调整后的所述供电电压，调整所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。

在一些说明性的实施例中，所述根据环境温度与目标温度之间的温度差，调整所述电化学压缩装置的供电电压，包括：

环境温度与目标温度的温度差越小，所述电化学压缩装置的供电电压越小；

当环境温度与目标温度的温度差小于或等于第一设定值Δt1时，则判断当前供电电压是否大于第一电压V1；若是，则将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第一电压V1；反之，则维持当前供电电压；和/或，

当环境温度与目标温度的温度差大于或等于第二设定值Δt2时，将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第三电压V3；和/或，

当环境温度与目标温度的温度差大于所述第一设定值Δt1且小于所述第二设定值Δt2时，将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第二电压V2；

其中，V1<V2<V3，Δt1<Δt2。

在一些说明性的实施例中，所述根据调整后的所述供电电压，调整所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速，包括：

若维持所述电化学压缩装置的当前供电电压，则调低所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速；

若将所述电化学压缩装置的供电电压设置为所述第一电压V1或所述第二电压V2或所述第三电压V3，则调整所述第一直流泵和所述第二直流泵的转速为最大。

在一些说明性的实施例中，所述判断是否切换所述电化学空调系统中氢气的气流循环方向，包括：

检测所述电化学压缩装置的氢气流路换向信号，并在检测到所述氢气流路换向信号时改变所述电化学压缩装置中的氢气的气流循环方向；所述改变氢气的气流循环方向包括：将第一氢气流路方向改变为第二氢气流路方向，或者，将第二氢气流路方向改变为第一氢气流路方向；其中，所述第一氢气流路方向为氢气从所述第一氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第二氢化金属反应器，所述第二氢气流路方向为氢气从所述第二氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第一氢化金属反应器。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种电化学空调系统的控制装置；

在一些说明性的实施例中，所述装置，包括：判断单元、监测单元和调整单元；

所述判断单元，用于判断是否切换所述电化学空调系统的氢气的气流循环方向；若是，则改变所述氢气的气流循环方向，并在计时达到设定计时周期时改变所述电化学空调系统中换热介质流路方向；反之，则触发所述监测单元执行操作；

所述监测单元，用于监测所述电化学压缩装置中的报警信号；

所述调整单元，用于如果所述监测单元未监测到所述报警信号，则根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。

本发明实施例提供的技术方案包括以下有益效果：

1、提供一种区别于传统蒸汽压缩式的全新空调系统，通过控制电化学的吸热放热进程，进而为热泵空调提供工质条件；

2、可以根据电化学空调系统当前的运行状态，对其供电电压和直流泵转速进行调整，使其达到较佳运行状态。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统在调节状态I的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统在调节状态II的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统的控制方法的流程示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统的控制方法的具体流程示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种电化学空调系统的控制装置的功能结构框图；

图1和图2中，附图标记说明：1-电化学压缩装置，2-第一氢化金属反应器，3-第二氢化金属反应器，4-第二直流泵，5-第一直流泵，6-第一三通阀，7-第二三通阀，8-第三三通阀，9-第四三通阀，10-第五三通阀，11-第六三通阀，12-第一热交换器，13-第二热交换器，14-氢气传输管路，15-换热介质管路，16-电源。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

氢化金属反应器是有效利用氢化金属吸氢和脱氢过程中产生的热效应的装置。吸氢过程中伴随有放热；脱氢过程中伴随有吸热。氢化金属反应器内存储有氢化金属可与氢气发生反应，引起氢化金属反应器发生升温或降温。金属氢化物与氢的反应过程由其内部的压力、温度及含氢浓度决定。反应器中金属氢化物含量的多少决定了该反应器吸收氢气的量。

电化学压缩装置采用电解模式，可以在阳极氧化氢气，在阴极还原氢气。只需要外加电势且较少的能耗便可实现氢气的传输和压缩。电化学反应过程中阳极反应、阴极反应以及电子传导、离子传导都在电化学压缩装置核心部件“膜电极”上发生。膜电极由多层不同结构组成，受膜电极结构及电化学压缩装置组装的约束，电化学压缩装置输入电源极性是固定的，因此能实现氢气的传输和压缩。

直流泵是用于驱动换热介质在管路内流通。换热介质在氢化金属反应器与系统热交换器之间流通，通过对流方式换热，最后实现热量传递使高温流体迅速降温。液体的换热介质主要包括水或乙二醇等。

热交换器通过换热介质与氢化金属反应器进行热量交换，并通过对流等与外部环境进行传热。

本发明提供了一种电化学空调系统；

在一些示例性的实施例中，所述电化学空调系统，包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、控制器、第一直流泵、第二直流泵、第一热交换器、第二热交换器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；

所述电源，用于为所述电化学压缩装置供电；

所述电化学压缩装置，置于所述第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器之间，用于传输和压缩氢气；

所述第一热交换器和所述第二热交换器均可通过换热介质流通管路，与所述第一氢化金属反应器或第二氢化金属反应器相连进行换热；

所述第一直流泵，设置于所述第一氢化金属反应器的换热介质流通管路上，以驱动该管路内换热介质的流通；

所述第二直流泵，设置于所述第二氢化金属反应器的换热介质流通管路上，以驱动该管路内换热介质的流通；

所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀，用于由所述控制器控制，切换换热介质流通的第一导通方向和所述第二导通方向；

其中，若所述第一氢化金属反应器为放热端，所述第二氢化金属反应器为吸热端，则所述第一热交换器与所述第一氢化金属反应器相连，所述第二热交换器与所述第二换热器相连，形成换热介质流通的第一导通方向；若所述第二氢化金属反应器为放热端，所述第一氢化金属反应器为吸热端，则所述第一热交换器与所述第二金属氢化物反应器相连，所述第二热交换器与所述第一金属氢化物反应器相连，形成换热介质流通的第二导通方向；

所述第一热交换器，用于在第一导通方向导通时，通过所述第一电磁阀为所述第一导通方向时形成的第一输入管路、和所述第二电磁阀为所述第一导通方向时形成的第一输出管路，与所述第一氢化金属反应器连接；在第二导通方向导通时，通过所述第四电磁阀为所述第二导通方向时形成的第二输入管路、和所述第二电磁阀在所述第二导通方向时形成的第二输出管路，与所述第二氢化金属反应器连接；

所述第二热交换器，用于在所述第一导通方向导通时，通过所述第四电磁阀为所述第一导通方向时形成的第三输入管路、和所述第三电磁阀为所述第一导通方向时形成的第三输出管路，与所述第二氢化金属反应器连接；在所述第二导通方向导通时，通过所述第一电磁阀为所述第二导通方向时形成的第四输入管路、和所述第三电磁阀为所述第二导通方向时形成的第四输出管路，与所述第一氢化金属反应器连接；

本实施例提供一种区别于传统蒸汽压缩式的电化学空调系统，通过控制电化学的吸热放热进程，进而为热泵空调提供工质条件；所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器的反应状态可循环交替进行，并且每当系统切换氢气循环状态后，换热介质流通管路可随之切换，无需改变热交换器的工作状态，例如所述第一热交换器可以恒为吸热端，所述第二热交换器恒为放热端。

在一些可选的实施例中，所述系统还包括：氢气控制器；

所述电化学压缩装置还用于根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中发生吸氢反应的氢化金属反应器的至少一个的状态监测结果，发送氢气换向信号；

所述氢气控制器，用于在所述电化学压缩装置发送所述氢气换向信号后，通过控制设置于氢气传输管路上的电磁阀的开合状态切换氢气在所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器之间的气流循环方向。如图1、图2给出了具体的在氢气传输管路上设置两个三通阀，进而通过控制三通阀的导通方向控制氢气的气流循环方向；

在上述实施例中，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均为设置于换热介质流通管路上的三通阀，并受所述控制器的控制，通过切换相应的导通方向，进而切换换热介质的流通方向；所述氢气控制器用于切换氢气的气流循环方向。

图1、图2示出电化学空调一个可选的示意性实施结构。

如图1、图2所示，该电化学空调包括一个电化学压缩装置1、为电化学压缩装置1供电的电源16和第一氢化金属反应器2、第二氢化金属反应器3。

第一氢化金属反应器2和第二氢化金属反应器3内存储有氢化金属，氢化金属可与氢气发生反应，反应过程如下：

该反应正向氢化金属与氢气合成为放热反应，引起氢化金属反应器升温，逆向分解金属氢化物释放氢气为吸热反应，引起氢化金属反应器降温。

第一氢化金属反应器2和第二氢化金属反应器3都经第一三通阀6与电化学压缩装置1的阳极进行管路连接，第一氢化金属反应器2和第二氢化金属反应器3都经第二三通阀7与电化学压缩装置1的阴极进行管路连接。其中，第一三通阀6的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器2连接，第一三通阀6的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器3连接，第一三通阀6的第三接口通过管路与电化学压缩装置1的阳极连接。

第一三通阀6可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。同理，第二三通阀7的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器2连接，第二三通阀7的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器3连接，第二三通阀7的第三接口通过管路与电化学压缩装置1的阴极连接。第二三通阀7可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。

连接在第一氢化金属反应器2、第一三通阀6、电化学压缩装置1、第二三通阀7、第二氢化金属反应器3之间的管路，以及，连接在第二氢化金属反应器3、第一三通阀6、电化学压缩装置1、第二三通阀7、第一氢化金属反应器2之间的管路，都可供氢气传输流通，这些连接管路共同构成氢气传输管路14。

当第一氢化金属反应器2进行吸热反应且第二氢化金属反应器3进行放热反应时，第一氢化金属反应器2将释放氢气而第二氢化金属反应器3将吸收氢气，此时氢气将从第一氢化金属反应器2经过电化学压缩装置1压缩后传输至第二氢化金属反应器3。这种情况下，第一三通阀6将受控导通第一氢化金属反应器2和电化学压缩装置1阳极之间的管路，而第二三通阀7将受控导通电化学压缩装置1阴极和第二氢化金属反应器3之间管路，从而形成从第一氢化金属反应器2经电化学压缩装置1至第二氢化金属反应器3的第一氢气传输方向，如图1所示。

当第一氢化金属反应器2进行放热反应且第二氢化金属反应器3进行吸热反应时，第一氢化金属反应器2将吸收氢气而第二氢化金属反应器3将释放氢气，此时氢气将从第二氢化金属反应器3经过电化学压缩装置1压缩后传输至第一氢化金属反应器2。这种情况下，第一三通阀6将受控导通第二氢化金属反应器3和电化学压缩装置1阳极之间的管路，而第二三通阀7将受控导通电化学压缩装置1阴极和第一氢化金属反应器2之间管路，从而形成从第二氢化金属反应器3经电化学压缩装置1至第一氢化金属反应器2的第二氢气传输方向，如图2所示。

如图1、图2所示，第一氢化金属反应器2分别经过第三三通阀8和第五三通阀10与第一热交换器12进行管路连接，并且，分别经过第三三通阀8第四三通阀9和第六三通阀11与第二热交换器13进行管路连接；第二氢化金属反应器3也分别经过第四三通阀9第三三通阀8和第五三通阀10与第一热交换器12进行管路连接，并且，也分别经过第四三通阀9和第六三通阀11与第二热交换器13进行管路连接。

其中，在第一氢化金属反应器2和第三三通阀8之间的管路上设置有第一直流泵5，在第二氢化金属反应器3和第四三通阀9之间的管路上设置有第二直流泵4。

在一些可选的实施例中，第一直流泵5和第二直流泵4可以被省略。

其中，第三三通阀8的第三接口通过管路经第一直流泵5与第一氢化金属反应器2换热部的第一端连接，第三三通阀8的第一接口通过管路与第一热交换器12的第一接口连接，第三三通阀8的第二接口通过管路与第二热交换器13的第一接口连接，第三三通阀8可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。

其中，第五三通阀10的第三接口通过管路与第一热交换器12的第二接口连接，第五三通阀10的第一接口通过管路与第一氢化金属反应器2换热部的第二端连接，第五三通阀10的第二接口通过管路与第二氢化金属反应器3换热部的第二端连接，第五三通阀10可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。

其中，第四三通阀9的第三接口通过管路经第二直流泵4与第二氢化金属反应器3换热部的第一端连接，第四三通阀9的第一接口通过管路与第二热交换器13的第一接口连接，第四三通阀9的第二接口通过管路与第一热交换器12的第一接口连接，第四三通阀9可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。

第六三通阀11的第三接口通过管路与第二热交换器13的第二接口连接，第六三通阀11的第一接口通过管路与第二氢化金属反应器3换热部的第二端连接，第六三通阀11的第二接口通过管路与第一氢化金属反应器22换热部的第二端连接，第六三通阀11可受控改变导通方向，或者将第三接口与第一接口导通，或者将第三接口与第二接口导通。

连接在第一氢化金属反应器2换热部、第一直流泵5、第三三通阀8、第一热交换器12、第五三通阀10之间的第一循环流通管路，连接在第二氢化金属反应器3换热部、第二直流泵4、第四三通阀9、第二热交换器13、第六三通阀11之间的第二循环流通管路，以及，连接在第一氢化金属反应器2换热部、第一直流泵5、第三三通阀8、第二热交换器13、第六三通阀11之间的第三循环流通管路，连接在第二氢化金属反应器3换热部、第二直流泵4、第四三通阀9、第一热交换器12、第五三通阀10之间的第四循环流通管路，这些管路都是供换热介质循环流通的管路，统称为换热介质管路15。

其中，换热介质在第一氢化金属反应器2和第一热交换器12之间流动的方向，即换热介质在第一循环流通管路中流动的方向，称为第一换热介质流路方向；换热介质在第二氢化金属反应器3和第二热交换器13之间流动的方向，即换热介质在第二循环流通管路中流动的方向，称为第二换热介质流路方向；换热介质在第一氢化金属反应器2和第二热交换器13之间流动的方向，即换热介质在第三循环流通管路中流动的方向，称为第三换热介质流路方向；换热介质在第二氢化金属反应器3和第一热交换器12之间流动的方向，即换热介质在第四循环流通管路中流动的方向，称为第四换热介质流路方向。

当第一氢化金属反应器2从吸热反应变为放热反应、第二氢化金属反应器3从放热反应变为吸热反应时时，通过控制各三通阀的导通方向可改变不同的换热介质流路方向，从而使第一热交换器12始终处于制冷状态，使第二热交换器13始终处于制热状态。

在图1所示的可选实施例中，导通第三三通阀8的第三接口、第一接口并导通第五三通阀10的第三接口、第一接口可使换热介质在第一氢化金属反应器2和第一热交换器12之间流动，形成第一换热介质流路方向；同时，导通第四三通阀9的第三接口、第一接口并导通第六三通阀11的第三接口、第一接口可使换热介质在第二氢化金属反应器3和第二热交换器13之间流动，形成第二换热介质流路方向。

在图2所示的可选实施例中，导通第三三通阀8的第三接口、第二接口并导通第六三通阀11的第三接口、第二接口可使换热介质在第一氢化金属反应器2和第二热交换器13之间流动，形成第三换热介质流路方向；同时，导通第四三通阀9的第三接口、第二接口并导通第五三通阀10的第三接口、第二接口可使换热介质在第二氢化金属反应器3和第一热交换器12之间流动，形成第四换热介质流路方向。

在图1和图2所示的实施例中，第一三通阀和第二三通阀是设置于氢气流通管路上，用于受所述氢气控制器的控制，通过改变其导通方向，进而切换氢气的气流循环方向；所述第三三通阀至第六三通阀是设置于所述换热介质流通管路上的电磁阀，受所述控制器的控制，通过改变其导通方向，切换换热介质的流通方向；图1中，所述第一换热介质流路方向和所述第二换热介质流路方向，对应于所述换热介质的第一流通方向；图2中，所述第三换热介质流路方向和所述第四热交换机制流路方向，对应于所述换热介质的第二流通方向。

图3给出了用于控制如图1和图2中的一种电化学空调系统的控制方法的流程示意图；在该实施例中，是针对带有可调转速的直流泵的电化学空调系统的控制方案：

在一些示例性的实施例中，如图3所示，所述一种电化学空调系统的控制方法，包括：

步骤S301，判断是否切换所述电化学空调系统的氢气的气流循环方向；若是，则改变所述氢气的气流循环方向，并在计时达到设定计时周期时改变所述电化学空调系统中的换热介质流路方向；反之，则：

步骤S302，监测所述电化学压缩装置中的报警信号。

作为一种可选的实施方式，设定计时周期可以在5秒～1分钟之间。优选地，计时周期为5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒、40秒、50秒或1分钟。使用设定计时周期来延时改变换热介质流路方向，能够有效简化系统处理的复杂度。上述计时周期的监测可以由计时器完成，该计时器在改变所述氢气的气流循环方向后开始计时。

可选的，所述报警信号包括：电化学压缩装置内部压强阈值信号和膜片电压阈值信号；通过这两个信号的监测，进而保护电化学压缩装置；

如果未监测到所述报警信号，则根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速；

其中，所述环境温度是指目标空间的实际温度；所述目标温度是指目标空间的设定温度；通过环境温度与目标温度之间的温度差，可获知电化学压缩空调的当前工作状态是否足以满足用户需求，进而对影响其工作状态的主要因素，供电电压和直流泵转速，进行调整。

在一些可选的实施例中，所述根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速，包括：

根据所述根据环境温度与目标温度之间的温度差，调整所述电化学压缩的供电电压；根据调整后的所述供电电压，调整所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速；

在本实施例中，在对空调系统的具体控制过程中，优先调整供电电压，然后再调整直流泵转速，因为供电电压直接影响电化学压缩装置的工作效率，因此先对其调整，然后再相应调整直流泵转速。

在一些可选的实施例中，所述根据环境温度与目标温度之间的温度差，调整所述电化学压缩装置的供电电压，包括：

环境温度与目标温度的温度差越小，所述电化学压缩装置的供电电压越小；这样能够在调节环境温度的同时尽可能地降低功耗，更加经济环保。

可选的，当环境温度与目标温度的温度差小于或等于第一设定值Δt1时，则判断当前供电电压是否大于第一电压V1；若是，则将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第一电压V1；反之，则维持当前供电电压；和/或，

当环境温度与目标温度的温度差大于或等于第二设定值Δt2时，将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第三电压V3；和/或，

当环境温度与目标温度的温度差大于所述第一设定值Δt1且小于所述第二设定值Δt2时，将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第二电压V2；

其中，V1<V2<V3，Δt1<Δt2；

该实施方式不仅能够实现根据温度差正比例调节电化学压缩机的供电电压的目的，而且方案实现简单可靠，利于产品化大规模使用。

对Δt1、Δt2、V1、V2、V3等参数的设置也并没有公知常识或惯用技术手段可供使用或参考借鉴。在一些示例性的实施方式中，V1为电化学压缩装置工作效率最高时的供电电压，V2为电化学压缩装置稳定工作时的供电电压，V3为电化学压缩装置制冷量最大时的供电电压。按本实施方式设置V1、V2、V3既能够以最高效率调节环境温度，尽快使环境温度趋近目标温度，而且更加节省功耗，同时还能增加电化学压缩装置的工作寿命。

在一些示例性的实施方式中，Δt1的取值在0.5℃～1℃之间，Δt2的取值在1.5℃～3℃之间。在一些可选的实施方式中Δt1＝0.5℃，0.6℃，0.7℃，0.8℃或0.9℃，Δt2＝1.5℃，1.6℃，1.7℃，1.8℃，1.9℃或2℃。按本实施方式设置Δt1、Δt2能够在不影响用户使用舒适性的情况下调整电化学压缩装置的供电电压，有利于提升用户体验。

在一些可选的实施例中，所述根据调整后的所述供电电压，调整所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速，包括：

若维持所述电化学压缩装置的当前供电电压，则调低所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速；

若将所述电化学压缩装置的供电电压设置为所述第一电压V1或所述第二电压V2或所述第三电压V3，则调整所述第一直流泵和所述第二直流泵的转速为最大。

在一些可选的实施例中，所述方法，还包括：

若监测到所述报警信号，则：

逐渐调低所述电化学空调系统的供电电压的电压档位，直至该系统停止报警；通过逐渐调低电压档位，可以使得在调整系统状态的过程中进行电压的微调，放在因调整幅度过大，影响系统运行，并且这种逐渐调低档位的方式，有利于系统寿命的维护。

在一些可选的实施例中，所述判断是否切换所述电化学空调系统中氢气的气流循环方向，包括：

检测所述电化学压缩装置的氢气流路换向信号，并在检测到所述氢气流路换向信号时改变所述电化学压缩装置中的氢气的气流循环方向；所述改变氢气的气流循环方向包括：将第一氢气流路方向改变为第二氢气流路方向，或者，将第二氢气流路方向改变为第一氢气流路方向；其中，所述第一氢气流路方向为氢气从所述第一氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第二氢化金属反应器，所述第二氢气流路方向为氢气从所述第二氢化金属反应器经所述电化学压缩装置至所述第一氢化金属反应器。

图4给出了如图3所示实施例中一种电化学空调系统的控制方法的示例性的具体流程示意图：

如图4所示，所述控制方法，具体操作如下：

电化学空调系统上电(步骤S401)后，判断是否监测到氢气换向信号STRh2＝1(步骤S402)，若未监测到，则先判断系统是否报警(步骤S403)，若未报警则说明所述电化学空调系统处于稳定运行状态，此时需要持续对电化学空调系统进行监测，并根据监测情况调节供电电压和直流泵的转速(步骤S404-S413)；若系统发出报警，则调整供电电压以解除报警(步骤S418-S419)；若系统监测到氢气换向信号，则切换氢气的气流循环方向，并延时切换换热介质的流通方向，即第一流通方向和第二流通方向之间的切换(步骤S414-S417)；

在步骤S403中，如监测到压缩机保护信号为预警，则触发系统报警；

其中，所述压缩机保护信号包括：电化学压缩装置内部压强阈值信号SP或电化学压缩装置膜片电压阈值信号SV；

Vclmac:电化学压缩装置膜片最大电势差

SV:电化学压缩装置膜片电压阈值信号

电化学压缩装置是由多层膜片结构组叠而成，每层结构有最大电势差限制。电化学压缩装置工作时需实时监测各层结构电势差不得超过Vclmac，当各层结构电势差均不超过Vclmac,则电化学压缩装置输出SV＝0信号，否则输出SV＝1；

Pinmax:电化学压缩装置内部最大压强

SP：电化学压缩装置内部压强阈值信号

氢化金属反应器因受到设计及制作工艺限制，并考虑内部氢化金属与氢气反应压力范围，因此MHx有最大可承受压强Pinmax。当氢化金属反应器内部压强低于Pinmax时，则ECC输出SP＝0信号，否则输出SP＝1；

当所述SV＝1或SP＝1时，则表示压缩机的保护信号为预警，即提示系统发出警报；

在步骤S404-S413中，通过判定环境温度与目标温度的温度差，调整供电电压和直流泵的转速；其策略是，环境温度与目标温度的温度差越小，所述电化学压缩装置的供电电压越小；

当环境温度与目标温度的温度差小于或等于第一设定值Δt1，如0.5℃，时，则判断当前供电电压Vin是否大于第一电压V1；若是，则将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第一电压V1并调整直流泵转速为最大；反之，则维持当前供电电压并降低直流泵转速；和/或，

当环境温度与目标温度的温度差大于或等于第二设定值Δt2，如图4所示Δt时，将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第三电压V3并调整直流泵转速为最大；和/或，

当环境温度与目标温度的温度差大于所述第一设定值Δt1且小于所述第二设定值Δt2时，将所述电化学压缩装置的供电电压设置为第二电压V2并调整直流泵转速为最大；

其中，V1<V2<V3，Δt1<Δt2；

可选的，所述V1为电化学压缩装置效率最高电压、所述V2为电化学压缩装置稳定电压、所述V3为电化学压缩装置最大制冷量对应的电压；

在步骤S414-S417中，当系统监测到氢气换向信号STRh2＝1，则可以如图1、2中所示通过控制氢气流通管路上的第一三通阀和第二三通阀的导通方向，进而切换氢气的气流循环方向；这里需要注意的是，在切换氢气的气流循环方向后，第一氢化金属反应器和第二氢化金属反应器的反应过程不会立刻切换，需要一段缓冲阶段，因此在本控制方案中需要延时切换换热介质流通方向；如图4所示，在步骤S415过程中，通过监测设定计时周期，若达到设定计时周期，则发出换热介质换向信号STRsys＝1改变所述电化学空调系统中换热介质流通方向(步骤S416),具体切换方式可以参加前述系统的实施例，通过切换第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀和第六三通阀的导通方向，切换换热介质的流通方向；步骤S417，在换热介质流通方向切换完成后，将所述氢气换向信号和所述换热介质换向信号重置，即设置STRh2＝0、STRsys＝0；当所述氢气换向信号被重置后，则系统监测不到STRh2＝1这个信号，则系统如前述进入监测报警(步骤

S403-S419)，和，调节供电电压和直流泵转速的步骤(步骤S404-S413)；

步骤S418和S419，描述了系统报警后如何解除警报的控制方法，若系统报警，即检测到SV＝1或SP＝1信号后，根据当前的供电电压Vin，逐渐调低其档位，直至系统停止报警；

可选的，在步骤S418和S419过程中，每次报警后都进入步骤S418检测供电电压Vin是否大于0，并根据Vin值确定目标档位，所述目标档位是低于所述Vin值所在档位一级的档位；若Vin为0，则不再为电化学压缩装置供电；一般情况下，最低档位不会是将Vin设为0，而是将其置于最低并维持系统性能的档位；在此过程中，每降低一个档位，则返回步骤S403，若系统依然报警，则再执行所述步骤S418和S419中降低档位的操作。

如图5所示，本发明还提供一种用于控制上述实施例中所述电化学空调系统的装置；

在一些说明性的实施例中，所述装置500，包括：

判断单元501，用于判断是否切换所述电化学空调系统的氢气的气流循环方向；若是，则改变所述氢气的气流循环方向，并在计时达到设定计时周期时改变所述电化学空调系统中换热介质流路方向；反之，则触发监测单元502执行操作；

监测单元502，用于监测所述电化学压缩装置中的报警信号；

调整单元503，用于如果所述监测单元未监测到所述报警信号，则根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。

上述实施例提供一种区别于传统蒸汽压缩式的电化学空调系统的控制装置，通过控制电化学的吸热放热进程，进而为热泵空调提供工质条件；

所述控制装置，可以根据电化学空调系统当前的工作状态，对其供电电压和直流泵转速进行调整，使其达到较佳运行状态。

要强调指出的是，目前对电化学空调的研究尚处于起步阶段，这方面公开的资料极其有限。本文提供的所有技术实施例、技术实施方式和技术细节内容，没有公知常识、惯用技术手段或常规技术手段可供使用或借鉴，其它可供借鉴或参考的技术也基本为零。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种电化学空调系统，其特征在于，所述系统包括：电源、电化学压缩装置、第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器、控制器、第一直流泵、第二直流泵、第一热交换器、第二热交换器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；

所述电源，用于为所述电化学压缩装置供电；

所述电化学压缩装置，置于所述第一氢化金属反应器、第二氢化金属反应器之间，用于传输和压缩氢气；

所述第一热交换器和所述第二热交换器均可通过换热介质流通管路，与所述第一氢化金属反应器或第二氢化金属反应器相连进行换热；

所述第一直流泵，设置于所述第一氢化金属反应器的换热介质流通管路上，以驱动该管路内换热介质的流通；

所述第二直流泵，设置于所述第二氢化金属反应器的换热介质流通管路上，以驱动该管路内换热介质的流通；

所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀和所述第四电磁阀，用于由所述控制器控制，切换第一导通方向和第二导通方向；

所述第一热交换器，用于在所述第一导通方向导通时，通过所述第一电磁阀为所述第一导通方向时形成的第一输入管路、和所述第二电磁阀为所述第一导通方向时形成的第一输出管路，与所述第一氢化金属反应器连接；在第二导通方向导通时，通过所述第四电磁阀为所述第二导通方向时形成的第二输入管路、和所述第二电磁阀在所述第二导通方向时形成的第二输出管路，与所述第二氢化金属反应器连接；

所述第二热交换器，用于在所述第一导通方向导通时，通过所述第四电磁阀为所述第一导通方向时形成的第三输入管路、和所述第三电磁阀为所述第一导通方向时形成的第三输出管路，与所述第二氢化金属反应器连接；在所述第二导通方向导通时，通过所述第一电磁阀为所述第二导通方向时形成的第四输入管路、和所述第三电磁阀为所述第二导通方向时形成的第四输出管路，与所述第一氢化金属反应器连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：氢气控制器；

所述电化学压缩装置还用于根据对所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器中发生吸氢反应的氢化金属反应器的至少一个的状态监测结果，发送氢气换向信号；

所述氢气控制器，用于在所述电化学压缩装置发送所述氢气换向信号后，切换氢气在所述第一氢化金属反应器和所述第二氢化金属反应器之间的气流循环方向。

3.一种电化学空调系统的控制方法，其特征在于，包括：

判断是否切换所述电化学空调系统的氢气的气流循环方向；若是，则改变所述氢气的气流循环方向，并在计时达到设定计时周期时改变所述电化学空调系统中的换热介质流路方向；反之，则：

监测所述电化学空调系统的电化学压缩装置中的报警信号；

如果未监测到所述报警信号，则根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速，包括：

根据所述根据环境温度与目标温度之间的温度差，调整所述电化学压缩的供电电压；根据调整后的所述供电电压的值，调整所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据环境温度与目标温度之间的温度差，调整所述电化学压缩装置的供电电压，包括：

环境温度与目标温度的温度差越小，所述电化学压缩装置的供电电压越小。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据调整后的所述供电电压，调整所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速，包括：

若维持所述电化学压缩装置的当前供电电压，则调低所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。

7.如权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述判断是否切换所述电化学空调系统中氢气的气流循环方向，包括：

检测所述电化学压缩装置的氢气流路换向信号，并在检测到所述氢气流路换向信号时改变所述电化学压缩装置中的氢气的气流循环方向。

8.一种用于电化学空调系统的控制装置，其特征在于，包括：判断单元、监测单元和调整单元；

所述判断单元，用于判断是否切换所述电化学空调系统的氢气的气流循环方向；若是，则改变所述氢气的气流循环方向，并在计时达到设定计时周期时改变所述电化学空调系统中换热介质流路方向；反之，则触发所述监测单元执行操作；

所述监测单元，用于监测所述电化学压缩装置中的报警信号；

所述调整单元，用于如果所述监测单元未监测到所述报警信号，则根据环境温度与目标温度之间的温度差调节所述电化学压缩装置的供电电压，和，所述第一直流泵与所述第二直流泵的转速。