CN117190347A - 一种空调系统及制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种空调系统及制冷方法，涉及空气调节技术领域。其中，空调系统包括第一容器、传热管路、第一换热器和蒸发装置，第一容器用于供固态制冷剂溶解于液体，固态制冷剂用于在溶解时吸热；传热管路分别连接第一容器和第一换热器，传热管路用于将冷量从第一容器输送至第一换热器，第一换热器用于向外界环境输送冷量；蒸发装置包括电压输送组件，电压输送组件包括正电极和负电极；正电极、负电极分别连接第一容器内的液体以使液体在电压作用下蒸发。溶解时吸热的固态制冷剂能够通过第一容器、传热管路和第一换热器向外界输送冷量，降低了电量消耗，此外固定制冷剂的制备能够在用电高峰之外进行，有利于降低用电高峰拥堵的可能性。

Description

一种空调系统及制冷方法

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，特别涉及一种空调系统及制冷方法。

背景技术

在现有技术中，壁挂式空调、立式空调等空调系统通常采用氟利昂等制冷剂以及压缩机进行制冷。在夏天等天气炎热的时期，当较多用户同时使用空调系统时，电网的用电负荷较大，容易造成用电高峰拥堵的现象。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种空调系统，旨在降低用电高峰拥堵的可能性。

为实现上述目的，本发明提出的空调系统包括第一容器、传热管路、第一换热器和蒸发装置，所述第一容器用于供固态制冷剂溶解于液体，所述固态制冷剂用于在溶解时吸热；所述传热管路分别连接所述第一容器和第一换热器，所述传热管路用于将冷量从所述第一容器输送至所述第一换热器，所述第一换热器用于向外界环境输送冷量；蒸发装置包括电压输送组件，电压输送组件包括正电极和负电极；正电极、负电极分别连接第一容器内的液体以使液体在电压作用下蒸发。

可选地，所述正电极和所述负电极用于输出大于等于10千伏的交变电压，和/或，所述正电极和所述负电极用于输出脉冲电压，和/或，所述正电极和所述负电极用于输出电场频率大于等于25兆赫且小于等于35兆赫的交变电压。

可选地，所述正电极和所述负电极输出的电场频率与用于溶解所述固态制冷剂的液体的谐振频率一致。

可选地，所述空调系统还包括压缩机，所述压缩机的入口与所述第一容器连接；所述压缩机用于液化来自所述第一容器的蒸气并将液化过程释放的热量输送至所述第一容器。

可选地，所述空调系统还包括第二容器，所述第一容器用于向所述第二容器输送冷量；所述第二容器与所述传热管路连接，以向所述第一换热器输送冷量；所述压缩机的出口与所述第二容器连接，所述第二容器用于容纳从所述压缩机的出口输出的液体；所述空调系统还包括第一液体输送组件，所述第一液体输送组件的入口与所述第二容器连接，所述第一液体输送组件的出口与所述第一容器连接，所述第一液体输送组件用于从所述第二容器输送液体至所述第一容器。

可选地，至少部分所述第一容器容纳在所述第二容器内，以通过所述第一容器的壁板向所述第二容器输送冷量；和/或，所述压缩机的出口设有第二换热器，所述第二换热器设置在所述第一容器内，所述第二换热器用于将蒸气的热量输送至所述第一容器内的液体；所述第二换热器的出口与所述第二容器连接，以将冷凝的液体输送至所述第二容器；和/或，所述第一容器采用导热绝缘材料制成，所述第二容器外包裹有保温材料；和/或，所述空调系统还包括搅拌组件，所述搅拌组件用于搅拌所述第一容器内的液体。

可选地，所述空调系统还包括第三换热器，所述传热管路远离所述第一容器的一端与所述第三换热器连接，所述第三换热器用于向外界环境输送热量；所述空调系统还包括换向组件，所述换向组件设置在所述传热管路上，所述换向组件用于使所述传热管路内的液体流向所述第一换热器或所述第三换热器。

可选地，所述空调系统还包括第二液体输送装置和温度传感器，所述第二液体输送装置用于使所述传热管路内的液体流动；所述温度传感器设置在所述传热管路朝向所述第一容器的一端，所述温度传感器的输出端与所述换向组件电性连接；所述温度传感器用于在检测到的温度小于等于第一预设温度时输出第一信号，所述换向组件用于根据所述第一信号使所述传热管路内的液体流向所述第一换热器；和/或，所述温度传感器用于在检测到的温度大于等于第二预设温度时输出第二信号，所述第二预设温度大于所述第一预设温度；所述换向组件用于根据所述第二信号使所述传热管路内的液体流向所述第三换热器。

本发明还提出一种制冷方法，所述制冷方法包括以下步骤：

在第一容器使固态制冷剂溶解于液体，所述固态制冷剂用于在溶解时吸热；

通过传热管路用于将冷量从所述第一容器输送至第一换热器。

可选地，所述在第一容器使固态制冷剂溶解于液体的步骤，包括：先在所述第一容器放置所述固态制冷剂，再向所述第一容器输送所述液体。

本发明的技术方案通过将空调系统设置为包括第一容器、传热管路、第一换热器和蒸发装置，第一容器用于供固态制冷剂溶解于液体，固态制冷剂用于在溶解时吸热；传热管路分别连接第一容器和第一换热器，传热管路用于将冷量从第一容器输送至第一换热器，第一换热器用于向外界环境输送冷量；蒸发装置包括电压输送组件，电压输送组件包括正电极和负电极；正电极、负电极分别连接第一容器内的液体以使液体在电压作用下蒸发；溶解时吸热的固态制冷剂能够通过第一容器、传热管路和第一换热器向外界输送冷量，降低了电量消耗，有利于降低用电高峰拥堵的可能性；此外，固定制冷剂的制备能够在用电高峰之外进行、电压输送组件也能够在用电高峰之外提供电压，也有利于降低用电高峰拥堵的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明空调系统一实施例的连接示意图。

图2为本发明制冷方法一实施例的步骤示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在现有技术中，壁挂式空调、立式空调等空调系统通常采用氟利昂等制冷剂以及压缩机进行制冷。在夏天等天气炎热的时期，当较多用户同时使用空调系统时，电网的用电负荷较大，容易造成用电高峰拥堵的现象。

由此，本发明提出一种空调系统及制冷方法，以降低用电高峰拥堵的可能性。其中，图1展示了本发明空调系统一实施例的连接示意图，图2展示了本发明制冷方法一实施例的步骤示意图。

参照图1，在本发明一实施方式中，该空调系统包括第一容器11、传热管路20、第一换热器31和蒸发装置，其中该空调系统可设置为壁挂式空调、立式空调等。例如在将空调系统设置为壁挂式空调时，可将第一换热器31挂靠在墙壁上。第一容器11用于供固态制冷剂溶解于液体，固态制冷剂用于在溶解时吸热。在一些实施方式中，固态制冷剂可以设置为硝酸铵、氯化铵等铵盐以及硝酸盐，用于溶解这些固态制冷剂的液体可以设置为水等，第一容器11可以设置为水箱等容器。

传热管路20分别连接第一容器11和第一换热器31，传热管路20用于将冷量从第一容器11输送至第一换热器31，第一换热器31用于向外界环境输送冷量，从而用户能够得到凉爽舒适的体验。需要说明的是，冷量与热量相对，是指在单位时间或一段时间通过制冷所消耗掉目标空间热量的总能量值。其中，第一换热器31可以设置为盘管风机等，本实施方式对此不加以限制。此外，传热管路20可以设置为能够传输液体的管道，以通过管道内的液体进行冷量、热量的传输；传热管路20与第一容器11的连接包括间接连接和直接连接。间接连接可以理解为传热管路20通过其他部件来与第一容器11进行连接，从而第一容器11吸收其他部件内的液体的热量，再通过该其他部件与传热管路20进行换热，使传热管路20能够向第一换热器31输送冷量，从而便于通过该其他部件增大换热面积。直接连接可以理解为传热管路20不通过其他部件而直接与第一容器11连接，从而提高换热效率；此时，第一容器11吸收传热管路20内的液体的热量，传热管路20再向第一换热器31输送冷量。

蒸发装置包括电压输送组件。参照图1，电压输送组件包括正电极41和负电极42；正电极41、负电极42分别连接第一容器11内的液体以使液体在电压作用下蒸发，以有利于提高液体蒸发的效率(相对于电加热、燃料加热、自然蒸发等方式)。其中，参照图1，电压输送组件可以包括多个负电极42，且负电极42阵列设置而形成电极阵列，以进一步提高液体蒸发的效率。或者，电压输送组件可以包括多个正电极41，且正电极41阵列设置而形成电极阵列，以进一步提高液体蒸发的效率，本实施方式对此不加以限制。此外，电压输送组件可以采用蓄电池或者蓄电池组来提供电压，电压输送组件也可以通过连接电网并在用电高峰之外提供电压，均有利于进一步降低用电高峰拥堵的可能性，本实施方式对此不加以限制。

在该实施方式中，通过将空调系统设置为包括第一容器11、传热管路20和第一换热器31，第一容器11用于供固态制冷剂溶解于液体，固态制冷剂用于在溶解时吸热；传热管路20分别连接第一容器11和第一换热器31，传热管路20用于将冷量从第一容器11输送至第一换热器31，第一换热器31用于向外界环境输送冷量，从而用户能够得到凉爽舒适的体验；溶解时吸热的固态制冷剂能够通过第一容器11、传热管路20和第一换热器31向外界输送冷量，降低了电量消耗，有利于降低用电高峰拥堵的可能性；此外，固定制冷剂的制备能够在用电高峰之外进行，也有利于降低用电高峰拥堵的可能性。蒸发装置能够通过使第一容器11内的液体蒸发，从而析出固态制冷剂，提高了固态制冷剂的利用率。

在一些实施方式中，正电极41和负电极42可以用于输出大于等于10千伏(kV)的交变电压，例如输出大于等于12千伏或15千伏的交变电压。当然，正电极41和负电极42也可以用于输出脉冲电压。此外，正电极41和负电极42也可以用于输出电场频率大于等于25兆赫(MHz)且小于等于35兆赫的交变电压，以有利于与溶解有上述固态制冷剂的液体(水分子等)形成共振，例如正电极41和负电极42可输出大于等于28兆赫且小于等于32兆赫的交变电压，如30兆赫等。上述方式均有利于进一步提高液体的蒸发效率，在不互相矛盾冲突的前提下可以选取两种或三种进行交互组合，本实施方式对此不加以限制。具体而言，正电极41和负电极42输出的电场频率与用于溶解固态制冷剂的液体的谐振频率一致，以形成共振而进一步提高该液体的蒸发效率。

在一些实施方式中，空调系统还包括压缩机43，压缩机43的入口与第一容器11连接，从而接入来自第一容器11的蒸气。压缩机43用于液化来自第一容器11的蒸气并将液化过程释放的热量输送至第一容器11；例如，压缩机43的出口可以设有第二换热器44，第二换热器44用于将蒸气的热量输送至第一容器11内的液体；其中，第二换热器44可以设置为板式换热器等。第二换热器44可以设置在第一容器11内，从而将液化过程释放的热量输送至第一容器11的液体，并通过加热的方式来进一步提高第一容器11的液体的蒸发效率。此外，压缩机液化来自第一容器11的蒸气后，得到的液体可以重复利用，从而在下一轮的制冷过程中溶解上述固态制冷剂，提高了液体的利用率。

在该实施方式中，第二换热器44的出口与第二容器12连接，以将冷凝的液体输送至第二容器12，从而方便快捷地收集液化后的液体。

在一些实施方式中，空调系统还包括第二容器12，第二容器12可以设置为水箱等。第一容器11用于向第二容器12输送冷量，例如通过管路和换热器进行换热，从而提高第一容器11、第二容器12的布置灵活性。当然，也可以使至少部分第一容器11容纳在第二容器12内，包括部分第一容器11容纳在第二容器12内以及全部的第一容器11容纳在第二容器12内，以通过第一容器11的壁板向第二容器12输送冷量，从而提高换热效率。相对应地，第一容器11可以采用导热绝缘材料制成，例如采用氮化铝材料、包裹着氮化铝材料的不锈钢制成，从而在有效与第二容器12进行热交换的同时，降低第一容器11向外漏电而引发短路、触电等意外的风险。相对应地，第二容器12可以设置为外包裹有保温材料，以降低第二容器12的冷量损失。

在至少部分第一容器11容纳在第二容器12内的情况下，再采用上述包括正电极41和负电极42的电压输送组件来使第一容器11内的液体蒸发，正电极41和负电极42能够通过伸入第一容器11等方式，有效利用第一容器11的空间，提高了空调系统的结构紧凑性。此外，相对于单纯采用加热蒸发的方式，包括正电极41和负电极42的电压输送组件，能够降低传递到第二容器12的能量损失，有利于进一步提升第一容器11的液体的蒸发效率。

在该实施方式中，第二容器12可以设置为与传热管路20连接以向第一换热器31输送冷量，可以理解为传热管路20与第一容器11间接连接。可以理解的是，第二容器12与传热管路20的连接也可以包括间接连接和直接连接。间接连接可以理解为传热管路20通过其他部件来与第二容器12进行连接，从而第二容器12吸收其他部件内的液体的热量，再通过该其他部件与传热管路20换热，使传热管路20能够向第一换热器31输送冷量，从而便于通过该其他部件增大换热面积。直接连接可以理解为传热管路20不通过其他部件而直接与第二容器12连接，从而提高换热效率；此时，第二容器12吸收传热管路20内的液体的热量，再向第一换热器31输送冷量。例如，参照图1，可通过在传热管路20上设置换热器，并将该换热器设置在第二容器12内。

其中，上述压缩机43的出口可以设置为与第二容器12连接，第二容器12用于容纳从压缩机43的出口输出的液体，从而通过第二容器12收集蒸发再液化的液体，提高了液体的利用效率。参照图1，空调系统还可以包括第一液体输送组件45，第一液体输送组件45可以设置为水泵等液体泵；进一步而言，第一液体输送组件45可以设置为潜水泵，从而第一液体输送组件45能够整体设置在第二容器12的液体内，进一步提高空调系统的结构紧凑性。

此外，第一液体输送组件45的入口可以设置为与第二容器12连接，第一液体输送组件45的出口可以设置为与第一容器11连接，第一液体输送组件45用于从第二容器12输送液体至第一容器11，从而将第二容器12收集的液体转移到第一容器11中，提高了液体的循环效率。

可以理解的是，空调组件也可以不设置该第一液体输送组件45，例如采用人工舀取等方式，将第二容器12收集的液体转移到第一容器11中，本实施方式对此不加以限制。

在一些实施方式中，参照图1，空调系统还包括搅拌组件50，搅拌组件50用于搅拌第一容器11内的液体。搅拌组件50可以设置为包括电机以及由该电极驱动的搅拌桨。在该实施方式中，搅拌组件50有利于提高上述固态制冷剂溶解的均匀程度，并通过使液体流动而提高与第二容器12、传热管路20的换热效率。其中，搅拌组件50还可以至少部分设置在上述电极阵列之间，以进一步提高空调系统的空间利用率。

在一些实施方式中，参照图1，空调系统还包括第三换热器32，传热管路20远离第一容器11的一端(例如远离第二容器12的一端)与第三换热器32连接，第三换热器32用于向外界环境输送热量；例如，第三换热器32可以设置为冷却塔、散热管路及配套的散热风扇等。在该实施方式中，第一容器11处的液体(例如第二容器12内的液体)在散发冷量后温度升高，空调系统能够通过第三换热器32而向外界环境输送热量，使第一容器11处的液体(例如第二容器12内的液体)温度降低，从而在下一轮制冷中提供更大的冷量。

在一些实施方式中，参照图1，空调系统还包括换向组件21，换向组件21设置在传热管路20上，换向组件21用于使传热管路20内的液体流向第一换热器31或第三换热器32，从而制冷状态和散热装置。其中，换向组件21可以设置为包括多个通断阀，部分通断阀用于通断连接第一换热器31的支路，另一部分通断阀用于通断连接第三换热器32的支路，以提高通断控制的灵活性。具体而言，参照图1，换向组件21可以设置为四个可通断的电磁阀T1、T2、T3和T4，在电磁阀T1和T2断开、T3和T4连通时，连接第一换热器31的支路连通；在电磁阀T1和T2连通、T3和T4断开时，连接第三换热器32的支路连通。当然，换向组件21也可以设置为换向阀，以降低通断控制的复杂性；例如，可将换向组件21设置为电磁换向阀，本实施方式对此不加以限制。

在一些实施方式中，空调系统还包括第二液体输送装置22和温度传感器，第二液体输送装置22用于使传热管路20内的液体流动，温度传感器的输出端与换向组件21电性连接。第二液体输送装置22可以设置为液体泵，例如水泵。温度传感器设置在传热管路20朝向第一容器11的一端，例如设置在上述第二容器12内。其中，温度传感器用于在检测到的温度大于等于第二预设温度时输出第二信号，换向组件21用于根据第二信号使传热管路20内的液体流向第三换热器32，以提高使第一容器11处的液体(例如第二容器12内的液体)由制冷转换为散热的衔接效率。其中，第二预设温度可以对应第一容器11处的液体(例如第二容器12内的液体)难以再继续向第一换热器31输送冷量时的温度。

当然，温度传感器还可以用于在检测到的温度小于等于第一预设温度时输出第一信号，换向组件21用于根据第一信号使传热管路20内的液体流向第一换热器31，以在第一容器11处的液体(例如第二容器12内的液体)能够进行制冷时，快速地进行切换。其中，第二预设温度大于第一预设温度。

本发明还提出一种制冷方法，该制冷方法可以应用于上述空调系统。其中，参照图2，制冷方法包括以下步骤：

步骤S100，在第一容器11使固态制冷剂溶解于液体，固态制冷剂用于在溶解时吸热。其中，可以先在第一容器11放置固态制冷剂，再向第一容器11输送液体，以降低输送固态制冷剂所造成的固态制冷剂的损耗；此时，可从第二容器12输送液体至第一容器11，以提高液体的循环效率。具体而言，可通过上述第一液体输送组件45进行液体的输送，以进一步提高液体的循环效率。

步骤S200，通过传热管路20用于将冷量从第一容器11输送至第一换热器31；例如，可通过上述第二容器12作为第一容器11与传热管路20的转接部件，以增大换热面积。

可以理解的是，该空调系统的具体结构参照上述实施例，由于本制冷方法采用了上述空调系统所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统包括第一容器、传热管路、第一换热器和蒸发装置，所述第一容器用于供固态制冷剂溶解于液体，所述固态制冷剂用于在溶解时吸热；所述传热管路分别连接所述第一容器和第一换热器，所述传热管路用于将冷量从所述第一容器输送至所述第一换热器，所述第一换热器用于向外界环境输送冷量；所述蒸发装置包括电压输送组件，所述电压输送组件包括正电极和负电极；所述正电极、所述负电极分别连接所述第一容器内的液体以使液体在电压作用下蒸发。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述正电极和所述负电极用于输出大于等于10千伏的交变电压，和/或，

所述正电极和所述负电极用于输出脉冲电压，和/或，

所述正电极和所述负电极用于输出电场频率大于等于25兆赫且小于等于35兆赫的交变电压。

3.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述正电极和所述负电极输出的电场频率与用于溶解所述固态制冷剂的液体的谐振频率一致。

4.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括压缩机，所述压缩机的入口与所述第一容器连接；所述压缩机用于液化来自所述第一容器的蒸气并将液化过程释放的热量输送至所述第一容器。

5.如权利要求4所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括第二容器，所述第一容器用于向所述第二容器输送冷量；所述第二容器与所述传热管路连接，以向所述第一换热器输送冷量；

所述压缩机的出口与所述第二容器连接，所述第二容器用于容纳从所述压缩机的出口输出的液体；所述空调系统还包括第一液体输送组件，所述第一液体输送组件的入口与所述第二容器连接，所述第一液体输送组件的出口与所述第一容器连接，所述第一液体输送组件用于从所述第二容器输送液体至所述第一容器。

6.如权利要求5所述的空调系统，其特征在于，至少部分所述第一容器容纳在所述第二容器内，以通过所述第一容器的壁板向所述第二容器输送冷量；和/或，

所述压缩机的出口设有第二换热器，所述第二换热器设置在所述第一容器内，所述第二换热器用于将蒸气的热量输送至所述第一容器内的液体；所述第二换热器的出口与所述第二容器连接，以将冷凝的液体输送至所述第二容器；和/或，

所述第一容器采用导热绝缘材料制成，所述第二容器外包裹有保温材料；和/或，

所述空调系统还包括搅拌组件，所述搅拌组件用于搅拌所述第一容器内的液体。

7.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括第三换热器，所述传热管路远离所述第一容器的一端与所述第三换热器连接，所述第三换热器用于向外界环境输送热量；

所述空调系统还包括换向组件，所述换向组件设置在所述传热管路上，所述换向组件用于使所述传热管路内的液体流向所述第一换热器或所述第三换热器。

8.如权利要求7所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括第二液体输送装置和温度传感器，所述第二液体输送装置用于使所述传热管路内的液体流动；所述温度传感器设置在所述传热管路朝向所述第一容器的一端，所述温度传感器的输出端与所述换向组件电性连接；

所述温度传感器用于在检测到的温度小于等于第一预设温度时输出第一信号，所述换向组件用于根据所述第一信号使所述传热管路内的液体流向所述第一换热器；和/或，

所述温度传感器用于在检测到的温度大于等于第二预设温度时输出第二信号，所述第二预设温度大于所述第一预设温度；所述换向组件用于根据所述第二信号使所述传热管路内的液体流向所述第三换热器。

9.一种制冷方法，其特征在于，所述制冷方法包括以下步骤：

在第一容器使固态制冷剂溶解于液体，所述固态制冷剂用于在溶解时吸热；

通过传热管路用于将冷量从所述第一容器输送至第一换热器。

10.如权利要求9所述的制冷方法，其特征在于，所述在第一容器使固态制冷剂溶解于液体的步骤，包括：

先在所述第一容器放置所述固态制冷剂，再向所述第一容器输送所述液体。