CN112339526B - 一种蓄热式卡车驻车空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄热式卡车驻车空调系统，包括制冷剂循环、独立水循环和热水循环流路；所述热水循环流路与发动机热水舱连接；独立水循环包括依次串联的蓄热装置和室内热水盘管；室内热水盘管与室内换热器共用室内风机，以此实现制冷剂循环、独立水循环中的热量输出；热水循环流路通过蓄热装置与独立水循环热耦合。与现有技术相比，本发明增加了蓄热装置，蓄热模块能够在驻车休息无发动机余热水时释放热量，间接提供热水，从而提高循环蒸发温度，解决冬季严寒地区驻车休息时普通制热循环无法满足制热量需求的问题；结构简单，在原有的空调系统上增加水循环和蓄热模块即可，无需改变原有空调系统换热盘管等结构，经济性高，易于改装。
Description
技术领域
本发明涉及一种卡车空调系统，尤其是涉及一种蓄热式卡车驻车空调系统。
背景技术
卡车驻车空调对于保障工作人员乘车舒适度具有重要意义，但截至目前，对于严寒地区冬季驻车空调系统制热量不足的问题仍没有得到很好解决，尤其在冬季驻车休息时，发动机舱无热水提供，不能用热水来供热，而一般的以空气为热源单热源吊车空调系统难以达到所需制热量，系统效率低，大大降低了驾驶舒适性。
近年来，人们对于卡车驻车空调系统在严寒地区制热量不足问题的研究主要集中在行车过程中，而很少有人解决驻车时单一空气热源无法满足制热量需求的问题。
专利CN102331048A提出了一种复合式气-水双热源热泵型电动汽车空调系统，该方案在行车过程中利用发动机余热水可以解决严寒地区冬季供热量不足的问题，但在驻车休息时无发动机余热水可利用，该系统不能满足驻车时的制热量需求。并且该系统管路连接复杂，零部件较多，安装复杂，能效不高，稳定性不够。
专利CN102331046A提出了一种气热回收型电动汽车热泵空调系统，该系统在制热模式下，将经室内换热器放热后的空气吸收进电机进口，从而吸收电机热量制热并同时冷却电机，但由于整个系统不够紧凑，并且发动机离室内换热器距离较远，漏风较为严重，从而余热利用率较低，系统能效低。同样该系统在驻车时无法利用电机热量进行热气回收，不能满足驻车供热需求。
以上两种系统均无法在驻车时解决制热量不足问题，且系统结构复杂，效率不高，难以满足驻车空调需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种蓄热式卡车驻车空调系统，增加蓄热装置，对发动机舱热水进行能量储存，解决目前驻车空调系统在冬季供热量不足的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中蓄热式卡车驻车空调系统，包括制冷剂循环、独立水循环和热水循环流路；
所述热水循环流路与发动机热水舱连接；
所述制冷剂循环包括压缩机、四通换向阀、室外换热器、室外风机、电子膨胀阀、室内风机、室内换热器；
所述独立水循环包括依次串联的蓄热装置和室内热水盘管；
所述室内热水盘管与室内换热器共用室内风机，以此实现制冷剂循环、独立水循环中的热量输出；
所述热水循环流路通过蓄热装置与所述独立水循环热耦合。
进一步地，所述蓄热装置第二换热通道接入热水循环流路中，所述蓄热装置第一换热通道接入独立水循环中。
进一步地，所述蓄热装置为相变式换热器。
进一步地，所述相变式换热器包括相变材料，所述蓄热装置第一换热通道和蓄热装置第二换热通道均设于相变材料中。
进一步地，所述独立水循环中还包括第二电子水泵。
进一步地，所述热水循环流路中还包括第一电子水泵。
进一步地，所述四通换向阀的2B接口与所述压缩机的进口端连接；
所述四通换向阀的2C接口与所述压缩机的出口端连接；
所述四通换向阀的2D接口与室外换热器的一端连接；
所述四通换向阀的2A接口与室内换热器的一端连接。
进一步地，所述第一电子水泵和第二电子水泵均与外部电脑终端或微处理器连接。
进一步地，所述室外风机与室外换热器配套使用，所述室内风机与室内换热器配套使用。
进一步地，卡车驻车时，循环水在第二电子水泵的作用下泵入蓄热装置，循环水温度低于相变温度，相变材料将释放热量给循环水，吸热后的循环水进入室内热水盘管，在室内风机的作用下与卡车室内空气换热。
本发明蓄热式卡车驻车空调系统分为夏季制冷和冬季供热两种工作模式。
夏季制冷时：四通换向阀的A、B接口连通且C、D接口连通。压缩机输出的高温高压制冷剂首先经四通换向阀的C、D接口进入室外换热器，在室外风机的作用下与室外空气换热，然后从室外换热器流出的液态制冷剂经电子膨胀阀节流至气液两相状态，节流后的两相状态制冷剂流经室内换热器，在室内风机的作用下与室内空气换热产生冷量，随后经四通换向阀的A、B接口进入压缩机，此时水泵关闭，热水不参与循环。
卡车空调系统处于冬季供热模式时，制冷系统关闭，仅靠发动机舱热水来供应热量。冬季供暖根据卡车开启情况，可分为行车蓄热+供暖和驻车供暖两种模式：
处于行车蓄热+供暖模式时，发动机舱高温热水由第一电子水泵泵入蓄热装置，热水经过蓄热装置内部相变材料-热水换热器第一通道，与相变材料换热，当达到相变温度时，相变材料通过相变吸热将热水的热量存储起来。然后第二电子水泵将循环水泵入相变材料-热水换热器第二通道，循环水在蓄热装置内吸热升温后，进入室内热水盘管，在室内风机的作用下释放热量，提高室内温度。
作为本发明的另一种实施方案，仅在上述方案的基础上增加了一个热水换热器，即述独立水循环和热水循环流路之间还通过热水换热器热耦合。该换热器位于蓄热装置与室内热水盘管中间，第一换热通道与蓄热装置和发动机舱热水串联，第二换热通道与第二电子水泵和室内热水盘管串联。两种方案所述的蓄热装置为相变蓄热装置，包括相变材料-热水换热器、相变材料，换热器嵌在相变材料内部。蓄热装置两个换热通道分别串联于两个水路。蓄热装置第一换热通道一端与第一电子水泵连接，另一端与热水换热器的第一换热通道相连接，蓄热装置第二换热通道一端与第二电子水泵连接，另一端与热水换热器的第二换热通道相连接。
卡车空调系统两种方案夏季制冷模式相同。
本方案处于行车蓄热+供暖模式时，发动机舱高温热水由第一电子水泵泵入蓄热装置，热水经过蓄热装置内部相变材料-热水换热器通道，与相变材料换热，当达到相变温度时，相变材料通过相变吸热将热水的热量存储起来，放热后的发动机热水进入热水换热器第一通道。第二电子水泵将循环水泵入相变材料-热水换热器第二通道，在蓄热装置内吸收相变材料释放的热量，然后再经过热水换热器第二通道，循环水与放热后的发动机舱热水换热，循环水吸热升温后，进入室内热水盘管，在室内风机的作用下释放热量，提高室内温度。
两种方案在驻车供暖时工作方式相同，驻车时，首先靠蓄热装置来供暖，循环水在电子水泵2的作用下泵入蓄热装置，由于循环水低于相变温度，此时相变材料将释放热量给循环水，吸热后的循环水进入室内热水盘管，在室内风机的作用下与室内空气换热，释放热量，提高室内温度。
如果车辆由于某种原因未带蓄热装置或者当蓄热装置无热量可供释放，可用空气源热泵在驻车模式下继续供热，此时，从压缩机出来的高温高压状态制冷剂首先经过四通换向阀的C、A接口进入室内换热器，与室内空气进行热量交换，从而提升室内温度，然后从室内换热器流出的液态制冷剂经电子膨胀阀节流至两相状态，节流后的两相状态制冷剂流经室外换热器与室外空气换热，吸收室外空气热量后经四通换向阀D、B接口进入压缩机，进入压缩机的制冷剂经压缩机压缩为高温高压状态，最后再次进入整个制热循环。
与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：
1.本发明增加了蓄热装置，蓄热模块能够在驻车休息无发动机余热水时释放热量，间接提供热水，从而提高循环蒸发温度，解决冬季严寒地区驻车休息时普通制热循环无法满足制热量需求的问题；
2.本发明驻车空调系统结构简单，在原有的空调系统上增加水循环和蓄热模块即可，无需改变原有空调系统换热盘管等结构，经济性高，易于改装。
附图说明
图1为实施例1中蓄热式卡车驻车空调系统的结构示意图。
图2为实施例2中蓄热式卡车驻车空调系统的结构示意图。
图3为相变蓄热装置的内部结构示意图。
图1和2中：1为压缩机，2为四通换向阀，2A，2B，2C，2D为四通换向阀的四个接口，3室外换热器，4室外风机，5为电子膨胀阀，6为室内风机，7为室内换热器，8为室内热水盘管，9为蓄热装置，10为发动机热水舱，11为热水换热器，12为第一电子水泵，13为第二电子水泵。
图3中：E为相变材料—制冷剂换热器第一换热通道，G为相变材料—制冷剂换热器第二换热通道，F为相变材料，换热器嵌在相变材料内部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例中的蓄热式卡车驻车空调系统，结构如图1所示，主要结构包括压缩机1、四通换向阀2(包括2A、2B、2C、2D四个接口)、室外换热器3、室外风机4、电子膨胀阀5、室内风机6、室内换热器7、室内热水盘管8、蓄热装置9、发动机热水舱10、第一电子水泵12、第二电子水泵13。
各部件的连接关系为：压缩机1进口端与四通换向阀2的2B接口，压缩机1出口端与四通换向阀2的2C口相连，室外换热器3一端与四通换向阀2的2D口相连，另一端与电子膨胀阀5相连，室外风机4与室外换热器3配套使用，室内换热器7一端与电子膨胀阀5相连，另一端与四通换向阀2的2A口相连，室内风机6与室内换热器7配套使用，室内热水盘管8一端与蓄热装置9第二换热通道相连，另一端与第二电子水泵13相连，蓄热装置9第二换热通道一端与第二电子水泵13相连，另一端与室内热水盘管8相连，蓄热装置9第一换热通道一端与第一电子水泵12相连，另一端与发动机热水舱10相连。
图3为相变蓄热装置9，主要结构相变材料—制冷剂换热器第一换热通道E、相变材料—制冷剂换热器第二换热通道G，换热器嵌在相变材料G内部。
各部件连接方式为：相变材料-制冷剂换热器第一换热通道E一端与第一电子水泵12连接，另一端与发动机热水舱10相连。相变材料—制冷剂换热器第二换热通道G一端与电子水泵13连接，另一端与室内热水盘管8相连。
本实施例中卡车空调系统夏季制冷模式下：
四通换向阀2的2A、2B接口连通且2C、2D接口连通。
压缩机1输出的高温高压制冷剂首先经四通换向阀2的2C、2D接口进入室外换热器3，在室外风机4的作用下与室外空气换热，然后从室外换热器3流出的液态制冷剂经电子膨胀阀5节流至气液两相状态，节流后的两相状态制冷剂流经室内换热器7，在室内风机6的作用下与室内空气换热产生冷量，随后经四通换向阀2的2A、2B接口进入压缩机1，此时水泵11和水泵12关闭，热水不参与循环。
行车蓄热+供暖模式下：
处于行车蓄热+供暖模式时，发动机舱高温热10水由第一电子水泵12泵入蓄热装置9，热水经过蓄热装置9内部相变材料-热水换热器第一通道E，与相变材料F换热，当达到相变温度时，相变材料F通过相变吸热将热水的热量存储起来。然后第二电子水泵13将循环水泵入相变材料-热水换热器第二通道G，循环水在蓄热装置9内吸热升温后，进入室内热水盘管8，在室内风机6的作用下释放热量，提高室内温度。
驻车供暖模式下：
系统首先依靠蓄热装置释放热量来供暖，循环水在第二电子水泵13的作用下泵入蓄热装置9，由于循环水低于相变温度，此时相变材料F将释放热量给循环水，吸热后的循环水进入室内热水盘管8，在室内风机6的作用下与室内空气换热，释放热量，提高室内温度。
如果车辆由于某种原因未带蓄热装置9或者当蓄热装置9无热量可供释放，可用空气源热泵在驻车模式下继续供热，此时，从压缩机1出来的高温高压状态制冷剂首先经过四通换向阀2的2C、2A接口进入室内换热器7，与室内空气进行热量交换，从而提升室内温度，然后从室内换热器7流出的液态制冷剂经电子膨胀阀5节流至两相状态，节流后的两相状态制冷剂流经室外换热器3与室外空气换热，吸收室外空气热量后经四通换向阀2D、2B接口进入压缩机1，进入压缩机1的制冷剂经压缩机1压缩为高温高压状态，最后再次进入整个制热循环。
实施例2
本实施例中一种蓄热式卡车驻车空调系统，结构如图2所示，主要结构包括压缩机1、四通换向阀2(包括2A、2B、2C、2D四个接口)、室外换热器3、室外风机4、电子膨胀阀5、室内风机6、室内换热器7、室内热水盘管8、蓄热装置9、发动机热水舱10、热水换热器11、第一电子水泵12、第二电子水泵13。
各部件的连接关系为：压缩机1进口端与四通换向阀2的2B接口相连，出口与四通换向阀2的2C口相连，室外换热器3一端与四通换向阀2的2D口相连，另一端与电子膨胀阀5相连，室外风机4与室外换热器3配套使用，室内换热器7一端与电子膨胀阀5相连，另一端与四通换向阀2的2A口相连，室内风机6与室内换热器7配套使用，室内热水盘管8一端与热水换热器第二换热通道相连，另一端与第二电子水泵13相连，蓄热装置9第二换热通道一端与第二电子水泵13相连，另一端热水换热器第二换热通道相连，蓄热装置9第一换热通道一端与第一电子水泵12相连，另一端与热水换热器第一换热通道相连，发动机热水舱10一端与热水换热器第一换热通道相连，另一端与第一电子水泵12相连。
图3为相变蓄热装置9，主要结构相变材料—制冷剂换热器第一换热通道E、相变材料—制冷剂换热器第二换热通道G，换热器嵌在相变材料G内部。
各部件连接方式为：相变材料—制冷剂换热器第一换热通道E一端与第一电子水泵12连接，另一端与热水换热器第一换热通道相连。相变材料—制冷剂换热器第二换热通道G一端与第二电子水泵13连接，另一端与热水换热器第二换热通道相连。
实施例2所述卡车空调系统夏季制冷和驻车供暖工作模式与实施例1完全相同。
实施例2处于行车蓄热+供暖模式时，发动机舱高温热水10由第一电子水泵12泵入蓄热装置9，热水经过蓄热装置9内部相变材料-热水换热器通道E，与相变材料换热F，当达到相变温度时，相变材料F通过相变吸热将热水的热量存储起来，放热后的发动机热水进入热水换热器11第一通道。第二电子水泵13将循环水泵入相变材料-热水换热器第二通道G，在蓄热装置9内吸收相变材料F释放的热量，然后再经过热水换热器11第二通道，循环水与放热后的发动机舱热水换热，循环水吸热升温后，进入室内热水盘管8，在室内风机6的作用下释放热量，提高室内温度。
本发明有两个实施方案是因为两个方案均能满足要求，实施例2方案串联了热水换热器，循环水在吸热升温的过程不完全依靠蓄热装置的放热，升温过程会更加稳定，会使得蓄热装置设计相对简单，但由于增加了热水换热器，可能会增加设计成本，两种方案各有优势。
本发明中的蓄热式卡车驻车空调系统，核心技术特点主要体现在两个方面：第一，增加了蓄能装置，能够在驻车休息无发动机余热水时仍满足制热量需求；第二，本发明驻车空调系统结构简单，无需改变原有空调系统换热盘管等结构，经济性高。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种蓄热式卡车驻车空调系统，其特征在于，包括制冷剂循环、独立水循环和热水循环流路；
所述热水循环流路与发动机热水舱(10)连接；
所述制冷剂循环包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、室外换热器(3)、室外风机(4)、电子膨胀阀(5)、室内风机(6)、室内换热器(7)；
所述独立水循环包括依次串联的蓄热装置(9)和室内热水盘管(8)；
所述室内热水盘管(8)与室内换热器(7)共用室内风机(6)，以此实现制冷剂循环、独立水循环中的热量输出；
所述热水循环流路通过蓄热装置(9)与所述独立水循环热耦合；
所述蓄热装置(9)第二换热通道接入热水循环流路中，所述蓄热装置(9)第一换热通道接入独立水循环中；
所述独立水循环中还包括第二电子水泵(13)；
所述热水循环流路中还包括第一电子水泵(12)；
所述独立水循环和热水循环流路之间还通过热水换热器(11)热耦合；
卡车驻车时，循环水在第二电子水泵(13)的作用下泵入蓄热装置(9)，循环水温度低于相变温度，相变材料将释放热量给循环水，吸热后的循环水进入室内热水盘管(8)，在室内风机(6)的作用下与卡车室内空气换热。
2.根据权利要求1所述的一种蓄热式卡车驻车空调系统，其特征在于，所述蓄热装置(9)为相变式换热器。
3.根据权利要求2所述的一种蓄热式卡车驻车空调系统，其特征在于，所述相变式换热器包括相变材料，所述蓄热装置(9)第一换热通道和蓄热装置(9)第二换热通道均设于相变材料中。
4.根据权利要求1所述的一种蓄热式卡车驻车空调系统，其特征在于，所述四通换向阀(2)的2B接口与所述压缩机(1)的进口端连接；
所述四通换向阀(2)的2C接口与所述压缩机(1)的出口端连接；
所述四通换向阀(2)的2D接口与室外换热器(3)的一端连接；
所述四通换向阀(2)的2A接口与室内换热器(7)的一端连接。
5.根据权利要求1所述的一种蓄热式卡车驻车空调系统，其特征在于，所述第一电子水泵(12)和第二电子水泵(13)均与外部电脑终端或微处理器连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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