一种基于汽车余热利用的高效多模式运行空调系统的制作方法

本发明涉及一种基于汽车余热利用的高效多模式运行空调系统，属于汽车空调系统技术领域。

背景技术：

传统的汽车空调由蒸发器、加热器、风机、压缩机、冷凝器、膨胀阀等构成，主要的工作模式有制冷模式、制热模式。传统汽车空调制冷模式下，风机使空气流经蒸发器降温，冷凝除湿后的低温低湿空气再经加热器加热后从不同送风口送入车内；传统汽车空调制热模式下，风机使冷空气经过换热器与发动机冷却水换热，加热后的空气从不同送风口送入车内。在雨天时，被处理空气温度不高但是湿度很大，为了满足车内人员舒适性的要求，及防止挡风玻璃凝露，仍需要打开空调除湿模式，此模式对冷却除湿后的空气进行再加热，冷热抵消导致汽车能耗高、油耗大。此外，空气中的水汽在空调的蒸发器表面形成冷凝水，为微生物的繁殖提供条件，使新风受到污染。

技术实现要素：

发明目的：为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于汽车余热利用的高效多模式运行空调系统，本系统具有多种运行模式，可解决雨天等低温度高湿度情况下空调冷热抵消问题，达到节能及提高舒适性的目的。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于汽车余热利用的高效多模式运行空调系统，包括送风管道和排风管道，所述送风管道内，从进风口到送风口，依次设置除湿器、蒸发器、空气调节风门和加热器，所述排风管道内，从进风口到排风口，依次设置冷凝器和再生器；

所述蒸发器和冷凝器中间连接压缩机和膨胀阀，形成制冷剂循环通路；所述除湿器底部的溶液排出管路依次穿过溶液换热器和溶液加热器，然后延长至再生器的顶部进液口，再生器底部的溶液排出管路依次穿过溶液换热器和溶液冷却器，然后延长至除湿器的顶部进液口，最终形成溶液循环通路；连接膨胀阀与蒸发器的制冷剂管路穿过溶液冷却器，加热器的进水管路穿过溶液加热器；

所述压缩机、膨胀阀以及溶液加热器设于排风管道内，溶液冷却器设于送风管道内，溶液换热器设于管道外。

所述送风管道的进风口设有第一风机，排风管道的进风口设有第二风机。

所述除湿器底部的溶液排出管路起始端设有第一溶液泵，再生器底部的溶液排出管路起始端设有第二溶液泵。

所述发动机的冷却水进水管路穿过溶液冷却器，冷却水出水管路连接加热器的进水管路并穿过溶液加热器，发动机排气管路也穿过溶液加热器。

所述空气调节风门能够改变空气流道，即控制空气经过或者不经过加热器进行送风。

所述膨胀阀为能够调节蒸发压力的电子膨胀阀。

所述除湿器、第一溶液泵、溶液换热器、溶液冷却器、再生器、第二溶液泵、溶液加热器组成溶液除湿再生循环回路。

所述送风管道、第一风机、除湿器、蒸发器、空气调节风门、加热器组成空调送风管路。

所述排风管道、第二风机、冷凝器、再生器组成排风管路。

所述蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、溶液冷却器组成蒸汽压缩式制冷循环回路。

为了解决传统汽车空调存在的除湿冷热抵消问题，本发明将溶液除湿技术和传统的汽车空调技术相结合，具有多种运行模式：处理低温度高湿度空气时开启独立除湿模式，空气仅需要通过除湿器除湿，此时系统制冷系统无需工作，高效节能；处理高温度高湿度空气时开启除湿降温模式，空气先经过除湿器除湿，再经蒸发器降温，此运行模式提高了循环的蒸发温度，提升了空气调节系统整体能效；处理高温度低湿度空气时开启制冷模式，空气经蒸发器降温；处理低温度空气时开启制热模式，空气经加热器加热升温。本发明可解决传统汽车空调存在的冷热抵消问题，除此之外，采用溶液吸湿完成空气除湿，杜绝蒸发器表面产生冷凝水，根除了病菌滋生条件，系统健康性提高。

有益效果：相对于现有技术，本发明系统具有以下优点：

1.传统汽车空调系统的蒸发温度一般为5℃，以实现空气的除湿和降温，达到要求的送风状态点。本发明通过将溶液除湿技术和传统的汽车空调技术相合，空气湿度通过液体除湿循环调节，实现空气湿度处理，然后通过蒸发器进行干式降温，由于空调送风温度一般要求18-20℃，因此蒸发温度仅需要15℃左右。该技术提高了蒸发温度，提升了空气调节系统整体能效。

2.本发明采用溶液吸湿完成空气除湿，杜绝了蒸发器表面冷凝水产生，根除了病菌滋生条件，溶液本身还可有效消灭多种病菌和病毒，系统健康性提高；本发明利用发动机冷却水热量驱动溶液再生，有效利用发动力冷却水余热，系统节能性提高。

3.在雨天时，被处理空气温度不高但是湿度很大，为了满足车内人员舒适性的要求及防止挡风玻璃凝露，仍需要打开空调除湿模式，此模式对冷却除湿后的空气进行再加热，冷热抵消导致汽车能耗高、油耗大。本发明可有效解决这一问题，适用于高湿度天气更可推广至高湿度地区，有很好的节能潜力。

附图说明

图1为本发明高效多模式运行空调系统的具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例，进一步阐明本发明。

一种基于汽车余热利用的高效多模式运行空调系统，如图1所示，包括送风管道8和排风管道17，送风管道8内，从进风口到送风口，依次设置除湿器1、蒸发器10、空气调节风门11和加热器12，排风管道17内，从进风口到排风口，依次设置冷凝器14和再生器5；

蒸发器10和冷凝器14中间连接压缩机13和膨胀阀15，形成制冷剂循环通路；除湿器1底部的溶液排出管路依次穿过溶液换热器3和溶液加热器7，然后延长至再生器5的顶部进液口，再生器5底部的溶液排出管路依次穿过溶液换热器3和溶液冷却器4，然后延长至除湿器1的顶部进液口，最终形成溶液循环通路；连接膨胀阀15与蒸发器10的制冷剂管路穿过溶液冷却器4，加热器12的进水管路穿过溶液加热器7；

压缩机13、膨胀阀15以及溶液加热器7设于排风管道17内，溶液冷却器4设于送风管道8内，溶液换热器3设于管道外。

送风管道8的进风口设有第一风机9，排风管道17的进风口设有第二风机16。

除湿器1底部的溶液排出管路起始端设有第一溶液泵2，再生器5底部的溶液排出管路起始端设有第二溶液泵6。

发动机18的冷却水进水管路穿过溶液冷却器4，冷却水出水管路连接加热器12的进水管路并穿过溶液加热器7，发动机排气管路19也穿过溶液加热器7。

空气调节风门11能够改变空气流道，即控制空气经过或者不经过加热器12进行送风；膨胀阀15为能够调节蒸发温度的电子膨胀阀。

除湿器1、第一溶液泵2、溶液换热器3、溶液冷却器4、再生器5、第二溶液泵6、溶液加热器7组成溶液除湿再生循环回路。

送风管道8、第一风机9、除湿器1、蒸发器10、空气调节风门11、加热器12组成空调送风管路。

排风管道17、第二风机16、冷凝器14、再生器5组成排风管路。

蒸发器10、压缩机13、冷凝器14、膨胀阀15、溶液冷却器4组成蒸汽压缩式制冷循环回路。

本发明系统的工作过程及原理如下：

(1)处理高温度高湿度空气时开启除湿降温模式，此模式下：

溶液除湿再生循环回路中，来自再生器5的高温浓溶液在第二溶液泵6的驱动下，经溶液换热器3与来自除湿器1的低温稀溶液换热，经预冷后流经溶液冷却器4与节流后的低温制冷工质换热，放热后成为低温浓溶液后进入除湿器1，逆流喷淋对空气进行除湿变为低温稀溶液。除湿器1流出的低温稀溶液在第一溶液泵2的驱动下，经溶液换热器3与来自再生器5的高温溶液换热，经预热后流经溶液加热器7与发动机冷却水换热，吸热后成为高温稀溶液后进入再生器5逆流喷淋。来自第二风机16的空气先经过冷凝器14再进入再生器5与高温稀溶液进行热质交换带走溶液水分，溶液变为高温浓溶液，如此循环。

空调送风管路中，空气调节风门11关闭，受第一风机9的作用，车外空气进入除湿器1，经除湿后流经蒸发器10降温，经处理过的低温低湿空气送入车内调节车内空气温湿度。

排风管路中，受第二风机16的作用，空气流经冷凝器14吸收制冷剂放出的热量，再进入再生器5带走高温稀溶液中的水分，变为高温高湿空气排至车外。

蒸汽压缩式制冷循环回路中，蒸发器10将溶液除湿器1送来的高温干空气降温，制冷剂在蒸发器10中吸收来自溶液除湿器1的高温干空气的热量后经压缩机13绝热压缩至高温高压的状态，高温高压制冷剂在冷凝器14中向来自第二风机16的空气放热冷凝，再经膨胀阀15节流膨胀至低温低压状态后与来自溶液换热器3的高温浓溶液经溶液冷却器4换热后送入蒸发器10中与空气换热，如此循环。

(2)处理低温度高湿度空气时开启独立除湿模式，此模式下：

蒸汽压缩式制冷系统无需开启。

溶液除湿再生循环回路中，来自再生器5的高温浓溶液在第二溶液泵6的驱动下，经溶液换热器3与来自除湿器1的低温稀溶液换热，经预冷后流经溶液冷却器4放热后成为低温浓溶液后进入除湿器1，逆流喷淋对空气进行除湿变为低温稀溶液。除湿器1流出的低温稀溶液在第一溶液泵2的驱动下，经溶液换热器3与来自再生器5的高温溶液换热，经预热后流经溶液加热器7与发动机冷却水换热，吸热后成为高温稀溶液后进入再生器5逆流喷淋。来自第二风机16的空气先经过冷凝器14再进入再生器5与高温稀溶液进行热质交换带走溶液水分，溶液变为高温浓溶液，如此循环。

空调送风管路中，空气调节风门11关闭，受第一风机9的作用，车外空气进入除湿器1除湿，经处理过的低温低湿空气送入车内调节车内空气温湿度。

排风管路中，受第二风机16的作用，空气进入再生器5带走高温稀溶液中的水分，变为高温高湿空气排至车外。

(3)处理高温度低湿度空气时开启制冷模式，此模式下：

溶液除湿再生系统无需开启。

空调送风管路中，空气调节风门11关闭，受第一风机9的作用，车外空气流经蒸发器10降温。经处理过的低温低湿空气送入车内调节车内空气温湿度。

排风管路中，受第二风机16的作用，空气流经冷凝器14吸收制冷剂放出的热量后排至车外。

蒸汽压缩式制冷循环回路中，蒸发器10将溶液除湿器1送来的高温干空气降温，制冷剂在蒸发器10中吸收来自溶液除湿器1的高温干空气的热量后经压缩机13绝热压缩至高温高压的状态，高温高压制冷剂在冷凝器14中向来自第二风机16的空气放热冷凝，再经膨胀阀15节流膨胀至低温低压状态送入蒸发器10中与空气换热，如此循环。

(4)处理低温度空气时开启制热模式，此模式下：

空调送风管路中，空气调节风门11开启，受第一风机9的作用，车外空气流经加热器12吸收发动机冷却水的热量升温，经处理过的高温空气送入车内调节车内空气温度。

作为优选方案，所述的溶液除湿再生循环回路中对进入再生器5的溶液加热的低位热源为汽车发动机冷却水(发动机18的冷却水出水管路)，也可以为汽车排放的尾气(发动机排气管路19排放的尾气)；对进入除湿器1的溶液冷却的冷源为蒸汽压缩循环中经节流后的制冷剂(连接膨胀阀15与蒸发器10的制冷剂管路)，也可以为汽车冷却水(发动机18的冷却水进水管路)。