一种分布式空调装置及方法制造方法及图纸

技术编号:15743149 阅读:157 留言:0更新日期:2017-07-02 15:21
分布式空调装置及方法,装置包括制冷制热模块、供能模块和加湿模块;运行中,所需全部电能均由燃料电池电堆提供,同时其制冷制热循环过程中产物用来冷却燃料电池电堆,电堆运行产物还能够实现除霜加湿功能;制热过程中,室外换热器化霜产物流入电堆冷却回路冷却电堆,充分利用废弃产物的同时提高了电堆与装置整体的运行效率;在制冷过程中,室内换热器冷凝产物流入电堆冷却回路冷却电堆,提高了电堆运行效率;除霜过程中,室外换热器所需的热量由燃料电池产物提供,降低设备做功;在加湿过程中,装置所需水分和热量由电池产物中获得降低资源浪费;装置整体能够实现独立稳定运行,符合分布式能源的基本要求,具备高效节能、清洁环保、功能多样等优点。

Distributed air conditioner device and method

Distributed air conditioning device and method, device comprises a refrigeration and heating module, energy supply module and humidifying module; the operation, all the required power by the fuel cell stack is provided, and the cooling and heating cycle products used for cooling the fuel cell stack, stack operation product can also realize the defrosting humidification function; the process of heating, the outdoor heat exchanger defrosting production logistics into the stack cooling loop cooling stack, make full use of waste products and improve the overall operating efficiency of the stack and device; in the refrigeration process, indoor heat exchanger condensation production logistics into stack cooling loop cooling stack, stack operation efficiency improve; defrosting process, the heat of outdoor heat exchanger to provide a fuel cell products, reduce the equipment work; during the humidification device, the moisture and heat obtained by battery products decreased Waste of resources, the overall device can achieve independent and stable operation, in line with the basic requirements of distributed energy, with high efficiency, energy saving, clean, environmental protection, functional diversity and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式空调装置及方法
本专利技术涉及空调
,具体涉及一种分布式空调装置及方法。
技术介绍
伴随着人们对于生活舒适度越来越高的要求,具有良好温度湿度的生活环境成为人们生活的基本需求,这些需求也导致了居民空调设备用电的大幅增加,进而导致了我国电力的供需不平衡。为了满足电力负荷的要求,电力部门不得不根据最大负荷进行发电,这也在一定程度上导致了电力的过剩和浪费,同时又不得不在用电高峰期进行限电管理。尤其是近年来,我国的“限电”问题和世界“大停电”事故越来越频繁地出现在人们的视野中,这与我国长期提倡的可持续发展、节能降耗的理念很不相符。现有的空调装置主要包括挂壁式、立柜式、窗式、吊顶式四种类型,这些主流的空气调节装置大都依托电网运行,这使得其使用范围局限于某一固定区域,这使得设备在移动过程中有很大的不便,针对一些电网未能达到的区域诸如边疆、荒岛等,空气调节装置也都得不到稳定便捷的使用。另外,这些设备的运行这在对电网带来很大的用电压力的同时,也会因电网“限电”“停电”等问题影响其稳定运行。燃料电池比技术被认为是解决能源危机的终极方案,该技术可以将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能,具有高效、无污染、无噪声、可靠性高、模块化、对负载变化可以快速响应等显著优点,因此,燃料电池技术在分布式能源技术中得到了越来越多的应用。但是,在燃料电池运行过程中,其生成产物未能得到有效处理,其长时间工作会产生大量热量,这些问题一直影响基于燃料电池的分布式能源装置的高效稳定运行。因此,一种更加节能环保高效稳定的空气调节装置亟待出现。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种在保证系统稳定高效运行的前提下,能够持续输出冷、热、汽的分布式空调装置及方法。为达到以上述目的,本专利技术的装置包括制冷制热模块、供能模块和加湿模块;所述的供能模块包括燃料电池电堆燃料电池电堆阴极产物出口与气液分离器的入口相连,气液分离器的液相出口通向加湿模块的水分配器,气液分离器的气相出口通向制冷制热模块的室外换热器,在燃料电池电堆外侧缠绕有电堆冷却回路;所述制冷制热模块包括室内换热器,室内换热器通过第一分液器、膨胀阀与压缩机外回路相连,压缩机内回路通过四通换向阀与压缩机外回路相连,且在压缩机入口管路上还安装有气液分离器,室外换热器)通过第二分液器与压缩机外回路相连;制热制冷模块的产物排出管路与供能模块的电池冷却回路的入口相连,电池冷却回路的出口与气液分离器的入口相连;所述加湿模块包括与气液分离器5的液相出口相连的水分配器,水分配器出口与湿膜材料进口相连,湿膜材料出口与储水槽相连。所述燃料电池电堆的阴极、阳极室分别与氧化剂储存罐和燃料储存罐相连,阳极产物出口与燃料储存罐相连通,所述的氧化剂储存罐和燃料储存罐均采用压力容器。所述燃料电池电堆的阴极室与空气循环泵或制氧设备相连。所述燃料电池电堆的阳极室与外接燃料供给管路相连。所述的压缩机为容积式制冷压缩机或离心式制冷压缩机。所述的室内换热器为表面式换热器、蓄热式换热器、直接接触式换热器或复式换热器。所述和室外换热器为表面式换热器、蓄热式换热器、直接接触式换热器或复式换热器。所述加湿模块的湿膜材料对应位置还安装有用于蒸发湿膜材料水分的加热器或超声波发生器。本专利技术的分布空调方法,其特征在于包括以下步骤:步骤S100:电堆放电和压缩工质:将氧化剂储存罐中的氧化剂、燃料储存罐中的燃料分别通入燃料电池电堆的阴极室、阳极室使燃料电池电堆放电,阴极室产物流入气液分离器进行气液分离,阳极产物回流至燃料储存罐;同时燃料电池电堆放电使压缩机做功制冷制热模块中的循环工质流动换热;步骤S200:电堆供电供水和冷却燃料电池电堆:燃料电池电堆工作产生的电能提供给系统中各用电设备,气液分离器流出的具有一定热量的水流向水分配器以备加湿使用,气液分离器流出的具有一定热量的气体通向室外换热器以备除霜使用;同时,室内换热器冷凝产物或室外换热器化霜产物通过管路对电池冷却回路进行冷却降温;步骤S300:根据制热、制冷、除霜或加湿目标运行:若目标为制热,循环工质流入压缩机进行压缩做功,循环工质由四通换向阀流入室内换热器与室内环境进行流动换热,并由第一分液器流向膨胀阀,室内环境所获得的热空气通过风机经过湿膜材料吹出;循环工质通过第二分液器流入室外换热器与室外环境进行膨胀吸热,室外换热器的化霜产物通向电堆冷却回路冷却燃料电池电堆并流向气液分离器;循环工质由室外换热器流出通过四通换向阀流入压缩机内回路继续膨胀做功;若目标为制冷,循环工质流入压缩机进行压缩做功,循环工质由四通换向阀流入室外换热器与室外环境进行流动换热,并通过第二分液器流向膨胀阀;循环工质通过第一分液器流入室内换热器与室内环境进行膨胀吸热,室内环境所获得的冷空气通过风机经过湿膜材料吹出,室内换热器所产生的冷凝水通向电堆冷却回路冷却燃料电池电堆并流向气液分离器;循环工质由室内换热器流出通过四通换向阀流入压缩机内回路继续膨胀做功;若目标为除霜,开通气液分离器气路出口,使具有一定热量的气体通向室外换热器,对室外换热器进行除霜;若目标为加湿,打开气液分离器液相出口使水通过水分配器流入湿膜材料,利用制冷制热模块风机盘管系统的气流使水分吹出,对环境进行加湿。本专利技术在运行过程中,所需全部电能均由燃料电池提供;在制热过程中,装置外机的化霜产物能够对燃料电池进行有效地冷却;在制冷过程中,装置内机的冷凝产物能够对燃料电池进行有效地冷却;在除霜过程中,室外换热器所需的热量可由燃料电池产物提供;在加湿过程中,装置所需水分和热量可从电池产物中获得。整个运行过程独立稳定,具有高效节能、清洁环保、功能多样等优点。由以上技术方案可见,本专利技术具有以下优点:1、一种分布式空调装置外部独立于电网且内部协同互补运行,使用燃料电池作为电源,输出独立清洁的电能,实现稳定制冷、制热、加湿、除霜,另外,燃料电池所消耗的燃料和氧化剂简单易得,产物清洁无污染,使装置运行成本降低且工作产物环境友好。2、利用装置冷凝水或化霜产物冷却燃料电池,充分利用废弃资源,冷却过程无需额外做功,提高电堆工作效率的同时能够有效地提升装置的运行效率。3、充分利用燃料电池产物,利用燃料电池电堆产生的热气在无需额外加热的条件下对空调室外换热器进行除霜,利用燃料电池电堆产生的热水实现装置的加湿供热并在无需额外加热的条件下其他用水设备提供热水,整个产物利用过程节能环保。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图:I-制冷制热模块,II-供能模块,III-加湿模块,1-室内换热器,2-第一分液器,3-四通换向阀,4-压缩机,5-气液分离器,6-膨胀阀,7-第二分液器,8-室外换热器,9-燃料电池电堆,10-氧化剂储存罐,11-燃料储存罐,12-电池冷却回路,13-气液分离器,14-水分配器,15-湿膜材料,16-储水槽。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1,本专利技术包括制冷制热模块I、供能模块II和加湿模块III;所述制冷制热模块I包括室内换热器1,室内换热器1通过第一分液器2、膨胀阀6与压缩机4外回路相连,压缩机4内回路通过四通换向阀3与压缩机4外回路相连,且在压缩机4入口管路上还安装有气液分离器5,室外换热器13通过第二分液器本文档来自技高网...
一种分布式空调装置及方法

【技术保护点】
一种分布式空调装置,其特征在于,包括制冷制热模块(I)、供能模块(II)和加湿模块(III);所述制冷制热模块(I)包括室内换热器(1),室内换热器(1)通过第一分液器(2)、膨胀阀(6)与压缩机(4)外回路相连,压缩机(4)内回路通过四通换向阀(3)与压缩机(4)外回路相连,且在压缩机(4)入口管路上还安装有气液分离器(5),室外换热器(8)通过第二分液器(7)与压缩机(4)外回路相连;制热制冷模块(I)的产物排出管路与供能模块(II)的电池冷却回路(12)的入口相连,电池冷却回路(12)的出口与气液分离器(13)的入口相连;所述的供能模块(II)包括燃料电池电堆(9),燃料电池电堆(9)阴极产物出口与气液分离器(13)的入口相连,气液分离器(13)的液相出口通向加湿模块(III)的水分配器(14),气液分离器(13)的气相出口通向制冷制热模块(I)的室外换热器(8),在燃料电池电堆(9)外侧缠绕有电堆冷却回路(12);所述加湿模块(III)包括与气液分离器(5)的液相出口相连的水分配器(14),水分配器(14)出口与湿膜材料(15)进口相连,湿膜材料(15)出口与储水槽(16)相连...

【技术特征摘要】
1.一种分布式空调装置,其特征在于,包括制冷制热模块(I)、供能模块(II)和加湿模块(III);所述制冷制热模块(I)包括室内换热器(1),室内换热器(1)通过第一分液器(2)、膨胀阀(6)与压缩机(4)外回路相连,压缩机(4)内回路通过四通换向阀(3)与压缩机(4)外回路相连,且在压缩机(4)入口管路上还安装有气液分离器(5),室外换热器(8)通过第二分液器(7)与压缩机(4)外回路相连;制热制冷模块(I)的产物排出管路与供能模块(II)的电池冷却回路(12)的入口相连,电池冷却回路(12)的出口与气液分离器(13)的入口相连;所述的供能模块(II)包括燃料电池电堆(9),燃料电池电堆(9)阴极产物出口与气液分离器(13)的入口相连,气液分离器(13)的液相出口通向加湿模块(III)的水分配器(14),气液分离器(13)的气相出口通向制冷制热模块(I)的室外换热器(8),在燃料电池电堆(9)外侧缠绕有电堆冷却回路(12);所述加湿模块(III)包括与气液分离器(5)的液相出口相连的水分配器(14),水分配器(14)出口与湿膜材料(15)进口相连,湿膜材料(15)出口与储水槽(16)相连。2.根据权利要求1所述的分布式空调装置,其特征在于,所述燃料电池电堆(9)的阴极、阳极室分别与氧化剂储存罐(10)和燃料储存罐(11)相连,阳极产物出口与燃料储存罐(11)相连通,所述的氧化剂储存罐(10)和燃料储存罐(11)均采用压力容器。3.根据权利要求1所述的分布式空调装置,其特征在于,所述燃料电池电堆(9)的阴极室与空气循环泵或制氧设备相连。4.根据权利要求1所述的分布式冷空调装置,其特征在于,所述燃料电池电堆(9)的阳极室与外接燃料供给管路相连。5.根据权利要求1所述的分布式空调装置,其特征在于,所述的压缩机(4)为容积式制冷压缩机或离心式制冷压缩机。6.根据权利要求1所述的分布式空调装置,其特征在于,所述的室内换热器(1)为表面式换热器、蓄热式换热器、直接接触式换热器或复式换热器。7.根据权利要求1所述的分布式空调装置,其特征在于,所述和室外换热器(8)为表面式换热器、蓄热式换热器、直接接触式换热器或复式换热器。8.根据权利要求1所述的分布式空调装置,其特征在于,所述加湿模块(III)的湿膜材料(15)对应位置还安装有用于蒸发湿膜材料水分的加热器或超声波发生器。9.一种如权...

【专利技术属性】
技术研发人员:李印实王睿徐荣吉
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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