CN110103670A - 一种新型汽车空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型汽车空调系统，该汽车空调系统包括汽车天窗，腔体，辐射组件，相变蓄能换热模块，以及滚轴组件。本发明可根据用户的需求，通过滚轴组件的运转实现辐射致冷与辐射致热功能的切换，并利用送风与相变蓄能换热模块进行换热，以实现对车内空间的降温或升温，可以降低汽车运行的能耗及碳排放，节能环保。
Description
技术领域
本发明属于被动式能源利用的技术领域，具体来说，涉及一种新型汽车空调系统。
背景技术
由于人类日益增长的能源需求与能源紧缺的矛盾日益加剧，以及环境污染的社会问题日益严重，普通的燃油型汽车耗费较多的汽油或柴油，不利于资源节约型社会的发展前景，电动汽车因其零排放与零污染的特点，逐渐在社会普及，发展前景良好，为了推动电动汽车的发展，增强电动汽车的续航能力，研究人员一方面着力于研发更先进的蓄电池以及驱动电机，另一方面，部分研究人员研究减少电动汽车耗能部件即空调的能耗，从而增加蓄电池的续航能力。
根据发明专利CN 103847457A，利用自然能源太阳能为车载空调供电，在汽车熄火时，太阳能电池板可持续工作蓄电，节能环保，不过此发明的应用与四季、昼夜及阴晴等气象条件有关，并且太阳能电池的生产与运行成本较高，推广难度较大。发明专利CN106536242A提出了一种低成本的车载空调系统，通过旋转电机控制电子制冷片制冷或制热，并且采用太阳能电池为旋转电机和电子制冷片提供动力，有效地节能减排，但是此发明需在车顶设置多个隔板，结构较为复杂且占地面积较大。
针对上述问题，本发明提出一种新型汽车空调系统，该空调系统通过被动式冷却和加热技术，采用光谱选择性吸收膜和光谱选择性发射膜，根据室外气象条件，自动切换供冷与供热模式，在不消耗能源的情况下，实现蓄冷和供冷或蓄热与供热，可有效降低汽车运行能耗及油耗。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种低成本，结构简单，与车内空间可以良好结合，使用时间不受气象条件限制的车载冷热联供装置。
为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案：
一种新型汽车空调系统，其特征在于，包括汽车天窗(1)，腔体(2)，滚轴组件(3)，辐射组件(4)；
所述滚轴组件(3)包括：第一滚轴(5)与第二滚轴(6)；
所述辐射组件(4)包括：光谱选择性膜(7)、相变蓄能换热模块(8)、保温材料层(9)、第一引风机(10)、第二引风机(11)、合流三通调节阀(12)、第三引风机(13)、分流三通调节阀(14)、第一管道(401)、第二管道(402)、第三管道(403)、第四管道(404)、第五管道(405)与第六管道(406)；
所述光谱选择性膜(7)包括：光谱选择性发射膜(701)和光谱选择性吸收膜(702)。
作为优选例，所述系统在管段的连接方面主要有以下内容：
第一管道(401)的输出端与合流三通调节阀(12)的第一输入端连接，第二管道(402)的输出端与合流三通调节阀(12)的第二输入端连接，合流三通调节阀(12)的输出端与第三管道(403)的输入端连接，第三管道(403)的输出端与相变蓄能换热模块(8)的输入端连接，相变蓄能换热模块(8)的输出端与第四管道(404)的输入端连接，第四管道(404)的输出端与分流三通调节阀(14)的输入端连接，分流三通调节阀(14)的第一输出端与第五管道(405)的输入端连接，分流三通调节阀(14)的第二输出端与第六管道(406)的输入端连接，第五管道(405)与第六管道(406)的输出端接入车内；
第一引风机(10)位于第一管道(401)入口处，第二引风机(11)位于第二管道(402)入口处，第三引风机(13)位于第四管道(404)中。
作为优选例，所述的光谱选择性发射膜(701)在8-13μm(“大气窗口”波段)内具有光谱发射率大于0.90的发射性能，同时在0.25-3μm波段(太阳热辐射波段)的反射率为0.93；所述的光谱选择性吸收膜(702)对太阳热辐射的吸收率大于0.90。
作为优选例，所述的腔体(2)顶部为高透明玻璃盖板(15)，腔体(2)四周及下部设有保温材料层(9)。
作为优选例，所述的光谱选择性膜(7)缠绕布置于滚轴组件(3)上，根据用户需求，通过滚轴组件(3)的旋转，带动光谱选择性发射膜(701)与光谱选择性吸收膜(702)进行旋转，从而实现蓄冷模式、供冷模式、蓄热模式、供热模式的切换：
蓄冷模式：打开汽车天窗(1)，转动滚轴组件(3)，将光谱选择性发射膜(701)运行至腔体(2)顶部的高透明盖板(15)与相变蓄能换热模块(8)之间，光谱选择性吸收膜(702)位于相变蓄能换热模块(8)与保温材料层(9)之间，此时光谱选择性发射膜(701)通过“大气窗口”与外太空辐射换热，获取冷量传递给相变蓄能换热模块(8)，储存备用；
供冷模式：当室外温度高于25度时，且用户需要供冷，启动第一引风机(10)，第二引风机(11)，室外空气在风机的作用下经过第一管道(401)，第二管道(402)，合流三通调节阀(12)，第三管道(403)后，经由相变蓄能换热模块(8)的空气通道(801)，与相变蓄能换热模块(8)进行换热，获得冷量，空气温度降低后，在第三引风机(13)的作用下，流出相变蓄能换热模块(8)，经过第四管道(404)，分流三通调节阀(14)，第五管道(405)，第六管道(406)送入车内，对车内进行降温；
蓄热模式：打开汽车天窗(1)，转动滚轴组件(3)，将光谱选择性吸收膜(702)运行至腔体(2)顶部的高透明盖板(15)与相变蓄能换热模块(8)之间，光谱选择性发射膜(701)位于相变蓄能换热模块(8)与保温材料层(9)之间，光谱选择性吸收膜(702)吸收太阳辐射能并将热量传递给相变蓄能换热模块(8)，储存备用；
供热模式：当室外温度低于15度时，且用户需要供热，启动第一引风机(10)，第二引风机(11)，室外空气在风机的作用下经过第一管道(401)，第二管道(402)，合流三通调节阀(12)，第三管道(403)后，经由相变蓄能换热模块(8)的空气通道(801)，与相变蓄能换热模块(8)进行换热，获得热量，空气温度升高后，在第三引风机(13)的作用下，流出相变蓄能换热模块(8)，经过第四管道(404)，分流三通调节阀(14)，第五管道(405)，第六管道(406)送入车内，对车内进行升温。
作为优选例，所述的第一管道(401)与第二管道(402)布置在汽车两侧的A柱内，第三管道(403)与第四管道(404)布置在汽车车顶，第五管道(405)与第六管道(406)布置在汽车两侧的C柱内。
作为优选例，所述的相变蓄能换热模块(8)位于光谱选择性发射膜(701)与光谱选择性吸收膜(702)的之间，光谱选择性膜(7)与相变蓄能换热模块(8)紧密接触，将能量尽可能多的传递给相变蓄能换热模块(8)。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：本发明实施例的装置包括汽车天窗，腔体，滚轴组件，辐射组件。辐射组件中的光谱选择性膜、相变蓄能换热模块与保温材料层紧密接触，依次布置在汽车天窗下方的腔体内，且装置中的风管均布置于汽车A柱与C柱内，与车内空间有效结合，使得装置小型化，布置简便且运行成本较低。此外，该装置可以根据用户需求，转动滚轴组件实现致冷与致热的切换，操作灵活简便。本发明的装置利用自然能源，对车内空间进行温度调节，大量节约能源，实现节能减排的绿色理念。当车内用户不需空调时，该装置可将能量储存在相变蓄能换热模块中备用，且在没有太阳辐射的夜间，该装置仍可辐射致冷，使用时间不受限制。
附图说明
图1是本发明实施例的结构侧视图；
图2是本发明实施例的结构正视图；
图中有：1、汽车天窗；2、腔体；3、滚轴组件；4、辐射组件；5、第一滚轴；6、第二滚轴；7、光谱选择性膜；8、相变蓄能换热模块；9、保温材料层；10、第一引风机；11、第二引风机；12、合流三通调节阀；13、第三引风机；14、分流三通调节阀；15、高透明盖板；401、第一管道；402、第二管道；403、第三管道；404、第四管道；405、第五管道；406、第六管道；701、光谱选择性发射膜；702、光谱选择性吸收膜；801、空气通道。
具体实施方法
图1和图2所示，该发明所述的是一种新型汽车空调系统，系统包括1、汽车天窗；2、腔体；3、滚轴组件；4、辐射组件；5、第一滚轴；6、第二滚轴；7、光谱选择性膜；8、相变蓄能换热模块；9、保温材料层；10、第一引风机；11、第二引风机；12、合流三通调节阀；13、第三引风机；14、分流三通调节阀；15、高透明盖板；401、第一管道；402、第二管道；403、第三管道；404、第四管道；405、第五管道；406、第六管道；701、光谱选择性发射膜；702、光谱选择性吸收膜；801、空气通道。该发明中各个环路的连接方式按照以下几点进行操作：
第一管道(401)的输出端与合流三通调节阀(12)的第一输入端连接，第二管道(402)的输出端与合流三通调节阀(12)的第二输入端连接，合流三通调节阀(12)的输出端与第三管道(403)的输入端连接，第三管道(403)的输出端与相变蓄能换热模块(8)的输入端连接，相变蓄能换热模块(8)的输出端与第四管道(404)的输入端连接，第四管道(404)的输出端与分流三通调节阀(14)的输入端连接，分流三通调节阀(14)的第一输出端与第五管道(405)的输入端连接，分流三通调节阀(14)的第二输出端与第六管道(406)的输入端连接，第五管道(405)与第六管道(406)的输出端接入车内；
第一引风机(10)位于第一管道(401)入口处，第二引风机(11)位于第二管道(402)入口处，第三引风机(13)位于第四管道(404)中。
光谱选择性发射膜(701)在8-13μm(“大气窗口”波段)内具有光谱发射率大于0.90的发射性能，同时在0.25-3μm波段(太阳热辐射波段)的反射率为0.93；所述的光谱选择性吸收膜(702)对太阳热辐射的吸收率大于0.90。
腔体(2)顶部为高透明玻璃盖板(15)，腔体(2)四周及下部设有保温材料层(9)。
光谱选择性膜(7)缠绕布置于滚轴组件(3)上，根据用户需求，通过滚轴组件(3)的旋转，带动光谱选择性发射膜(701)与光谱选择性吸收膜(702)进行旋转，从而实现蓄冷模式、供冷模式、蓄热模式、供热模式的切换：
蓄冷模式：打开汽车天窗(1)，转动滚轴组件(3)，将光谱选择性发射膜(701)运行至腔体(2)顶部的高透明盖板(15)与相变蓄能换热模块(8)之间，光谱选择性吸收膜(702)位于相变蓄能换热模块(8)与保温材料层(9)之间，此时光谱选择性发射膜(701)通过“大气窗口”与外太空辐射换热，获取冷量传递给相变蓄能换热模块(8)，储存备用；
供冷模式：当室外温度高于25度时，且用户需要供冷，启动第一引风机(10)，第二引风机(11)，室外空气在风机的作用下经过第一管道(401)，第二管道(402)，合流三通调节阀(12)，第三管道(403)后，经由相变蓄能换热模块(8)的空气通道(801)，与相变蓄能换热模块(8)进行换热，获得冷量，空气温度降低后，在第三引风机(13)的作用下，流出相变蓄能换热模块(8)，经过第四管道(404)，分流三通调节阀(14)，第五管道(405)，第六管道(406)送入车内，对车内进行降温；
蓄热模式：打开汽车天窗(1)，转动滚轴组件(3)，将光谱选择性吸收膜(702)运行至腔体(2)顶部的高透明盖板(15)与相变蓄能换热模块(8)之间，光谱选择性发射膜(701)位于相变蓄能换热模块(8)与保温材料层(9)之间，光谱选择性吸收膜(702)吸收太阳辐射能并将热量传递给相变蓄能换热模块(8)，储存备用；
供热模式：当室外温度低于15度时，且用户需要供热，启动第一引风机(10)，第二引风机(11)，室外空气在风机的作用下经过第一管道(401)，第二管道(402)，合流三通调节阀(12)，第三管道(403)后，经由相变蓄能换热模块(8)的空气通道(801)，与相变蓄能换热模块(8)进行换热，获得热量，空气温度升高后，在第三引风机(13)的作用下，流出相变蓄能换热模块(8)，经过第四管道(404)，分流三通调节阀(14)，第五管道(405)，第六管道(406)送入车内，对车内进行升温。
第一管道(401)与第二管道(402)布置在汽车两侧的A柱内，第三管道(403)与第四管道(404)布置在汽车车顶，第五管道(405)与第六管道(406)布置在汽车两侧的C柱内。
相变蓄能换热模块(8)位于光谱选择性发射膜(701)与光谱选择性吸收膜(702)的之间，光谱选择性膜(7)与相变蓄能换热模块(8)紧密接触，将能量尽可能多的传递给相变蓄能换热模块(8)。
以上所述的具体实施例，是对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型汽车空调系统，其特征在于，包括汽车天窗(1)，腔体(2)，滚轴组件(3)，辐射组件(4)；
所述滚轴组件(3)包括：第一滚轴(5)与第二滚轴(6)；
所述辐射组件(4)包括：光谱选择性膜(7)、相变蓄能换热模块(8)、保温材料层(9)、第一引风机(10)、第二引风机(11)、合流三通调节阀(12)、第三引风机(13)、分流三通调节阀(14)、第一管道(401)、第二管道(402)、第三管道(403)、第四管道(404)、第五管道(405)与第六管道(406)；
所述光谱选择性膜(7)包括：光谱选择性发射膜(701)和光谱选择性吸收膜(702)。
2.根据权利要求1所述的一种新型汽车空调系统，其特征在于，管道之间相互连接，第一管道(401)的输出端与合流三通调节阀(12)的第一输入端连接，第二管道(402)的输出端与合流三通调节阀(12)的第二输入端连接，合流三通调节阀(12)的输出端与第三管道(403)的输入端连接，第三管道(403)的输出端与相变蓄能换热模块(8)的输入端连接，相变蓄能换热模块(8)的输出端与第四管道(404)的输入端连接，第四管道(404)的输出端与分流三通调节阀(14)的输入端连接，分流三通调节阀(14)的第一输出端与第五管道(405)的输入端连接，分流三通调节阀(14)的第二输出端与第六管道(406)的输入端连接，第五管道(405)与第六管道(406)的输出端接入车内；
第一引风机(10)位于第一管道(401)入口处，第二引风机(11)位于第二管道(402)入口处，第三引风机(13)位于第四管道(404)中。
3.根据权利要求1所述的一种新型汽车空调系统，其特征在于，所述的光谱选择性发射膜(701)在8-13μm(“大气窗口”波段)内具有光谱发射率大于0.90的发射性能，同时在0.25-3μm波段(太阳热辐射波段)的反射率为0.93；所述的光谱选择性吸收膜(702)对太阳热辐射的吸收率大于0.90。
4.根据权利要求1所述的一种新型汽车空调系统，其特征在于，腔体(2)顶部为高透明玻璃盖板(15)，腔体(2)四周及下部设有保温材料层(9)。
5.根据权利要求1所述的一种新型汽车空调系统，其特征在于，所述的光谱选择性膜(7)缠绕布置于滚轴组件(3)上，根据用户需求，通过滚轴组件(3)的旋转，带动光谱选择性发射膜(701)与光谱选择性吸收膜(702)进行旋转，从而实现蓄冷模式、供冷模式、蓄热模式、供热模式的切换：
蓄冷模式：打开汽车天窗(1)，转动滚轴组件(3)，将光谱选择性发射膜(701)运行至腔体(2)顶部的高透明盖板(15)与相变蓄能换热模块(8)之间，光谱选择性吸收膜(702)位于相变蓄能换热模块(8)与保温材料层(9)之间，此时光谱选择性发射膜(701)通过“大气窗口”与外太空辐射换热，获取冷量传递给相变蓄能换热模块(8)，储存备用；
供冷模式：当室外温度高于25度时，且用户需要供冷，启动第一引风机(10)，第二引风机(11)，室外空气在风机的作用下经过第一管道(401)，第二管道(402)，合流三通调节阀(12)，第三管道(403)后，经由相变蓄能换热模块(8)的空气通道(801)，与相变蓄能换热模块(8)进行换热，获得冷量，空气温度降低后，在第三引风机(13)的作用下，流出相变蓄能换热模块(8)，经过第四管道(404)，分流三通调节阀(14)，第五管道(405)，第六管道(406)送入车内，对车内进行降温；
蓄热模式：打开汽车天窗(1)，转动滚轴组件(3)，将光谱选择性吸收膜(702)运行至腔体(2)顶部的高透明盖板(15)与相变蓄能换热模块(8)之间，光谱选择性发射膜(701)位于相变蓄能换热模块(8)与保温材料层(9)之间，光谱选择性吸收膜(702)吸收太阳辐射能并将热量传递给相变蓄能换热模块(8)，储存备用；
供热模式：当室外温度低于15度时，且用户需要供热，启动第一引风机(10)，第二引风机(11)，室外空气在风机的作用下经过第一管道(401)，第二管道(402)，合流三通调节阀(12)，第三管道(403)后，经由相变蓄能换热模块(8)的空气通道(801)，与相变蓄能换热模块(8)进行换热，获得热量，空气温度升高后，在第三引风机(13)的作用下，流出相变蓄能换热模块(8)，经过第四管道(404)，分流三通调节阀(14)，第五管道(405)，第六管道(406)送入车内，对车内进行升温。
6.根据权利要求1所述的一种新型汽车空调系统，其特征在于，所述的第一管道(401)与第二管道(402)布置在汽车两侧的A柱内，第三管道(403)与第四管道(404)布置在汽车车顶，第五管道(405)与第六管道(406)布置在汽车两侧的C柱内。
7.根据权利要求1所述的一种新型汽车空调系统，其特征在于，相变蓄能换热模块(8)位于光谱选择性发射膜(701)与光谱选择性吸收膜(702)的之间，光谱选择性膜(7)与相变蓄能换热模块(8)紧密接触，将能量尽可能多的传递给相变蓄能换热模块(8)。
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