一种磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统的制作方法

本发明涉及能源、制冷技术领域，特别是指一种磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统。

背景技术：

在汽车、船舶等运输工具上，营造舱内适宜的温湿度环境所需的空调能耗会消耗用于该运输工具运行的能源，如汽油、柴油、天然气等，从而一定程度上影响该运输工具的续航能力。同时，运输工具空调常采用常规的压缩制冷方式，而其采用的氟利昂制冷剂是破坏大气臭氧层的主要物质。汽车、船舶等运输工具的排气温度较高，且可将制动功回收并转化电能，同时也有利用太阳能发电的潜力。磁制冷方式利用物质的磁-热/冷效应，可实现周期性的制冷和放热功能，是典型的无氟制冷方式。因此，在运输工具上采用磁制冷技术，结合吸附式除湿方式，回收汽车、船舶等运输工的高温排气驱动除湿，并对制动能转化的电能或太阳能发电进行储存，为风机和其它装置提供电能，可实现汽车、船舶等运输工具的无氟、低一次能源消耗的温湿度独立控制空调系统方式。

本发明提出一种采用两套独立的由多个并联主动式回热器组成的主动式回热器组组成的室温磁制冷装置作为高温冷源，实现连续制冷过程；采用一级转轮除湿装置实现连续的空气除湿过程。回收磁制冷热端热量和运输工具高温排气热量驱动转轮除湿过程，采用制动能转化的电能和可再生能源如太阳能发电产生的电能驱动风机、转动部件等运行，实现无氟制冷和低一次能耗的高效温湿度独立控制空调方式。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统，采用两套独立的主动式回热器组的室温磁制冷装置作为高温冷源，实现连续制冷过程，每一组采用多个主动式回热器并联，可实现较大的制冷量，并根据冷负荷需求选择开启台数；采用一级转轮除湿装置实现连续的空气除湿过程。回收磁制冷热端热量和运输工具高温排气热量驱动转轮除湿过程，采用制动能转化的电能和可再生能源如太阳能发电产生的电能驱动风机、转动部件等运行，实现无氟制冷和低一次能耗的高效温湿度独立控制空调方式。

该系统包括磁制冷系统、排气热量回收系统、降温系统、除湿系统和磁制冷余热排除系统，其中，磁制冷系统产生的冷热换热流体经两个四通阀分别进入降温系统和除湿系统，降温系统通过磁制冷系统的冷流体对空气A4进行降温，除湿系统通过磁制冷系统及排气热量回收系统的热流体对再生空气A1进行加热同时将被除湿空气A3通过磁制冷系统的冷流体进行降温，排气热量回收系统通过排气换热器吸收高温排热的能量并输出热流体给排气热回流体-空气换热器，磁制冷余热排除系统将除湿系统中磁制冷系统冷热流体-空气换热器降温后的热流体余热通过空气A2排出。

其中，磁制冷系统包括ARM-1和ARM-2，其中ARM-1和ARM-2的工作状态周期性的在制冷状态和放热状态之间切换；ARM-1和ARM-2分别由不少于1个主动式回热器并联组成。

冷流体在主动式回热器中被加热，热流体在主动式回热器中被降温。

ARM-1输出的冷换热流体经四通阀和阀门分别进入降温系统和除湿系统的磁制冷系统冷热流体-空气换热器中；降温系统和除湿系统分别通过磁制冷系统冷热流体-空气换热器对空气A4和经转轮后的被除湿空气A3进行降温。

ARM-2输出的热换热流体经四通阀进入除湿系统的磁制冷系统冷热流体-空气换热器对再生空气A1进行加热，经磁制冷系统冷热流体-空气换热器加热的再生空气A1在除湿系统中再经过排气热回流体-空气换热器进行加热并输送至转轮。

排气热量回收系统将经排气换热器降温后的热换热流体通过液体泵泵入排气热回流体-空气换热器中，经排气热回流体-空气换热器降温后的热换热流体通过阀门返回排气换热器中进行加热。

经降温系统和除湿系统中磁制冷系统冷热流体-空气换热器加热的冷换热流体通过液体泵泵入ARM-1的主动式回热器中进行降温；经磁制冷余热排出系统中磁制冷系统冷热流体-空气换热器降温的热换热流体经液体泵泵入ARM-2的主动式回热器中进行加热。

除湿系统中被除湿空气A3与再生空气A1的流动方向相反；再生空气A1经过转轮后含湿量升高，除湿空气A3经过转轮后含湿量降低。

再生空气A1、空气A4、被除湿空气A3为系统舱内回风或外界新风。

除湿系统、降温系统的开启通过风机和阀门控制。

该用于汽车和船舶的回收排气的磁制冷驱动温湿度独立控制空调系统采用两个独立的由多级主动式回热器并联组成的主动式回热器组实现连续的室温磁制冷过程，采用转轮对空气除湿，实现无氟的温湿度独立控制空调系统，不仅降低了对大气层的危害，更实现了高效、舒适的室内热湿环境营造过程。该系统采用回收的排气为热源以及可再生能源，如制动能回收、太阳能光伏发电等，制取的电能驱动，不仅降低了对一次能源消耗的需求，更保证了运输装置的续航能力。如若用于冬季，可关闭磁制冷系统，直接回收排气加热空气后送入舱内。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1.多个主动式热回收器并联的主动式热回收器组，可实现较大制冷量，并根据冷负荷需求选择运行的回热器数量。

2.磁制冷技术和转轮除湿结合的适用于运输工具的温湿度独立控制空调系统，采用排气热回收驱动除湿，采用可再生能源发电，实现无氟、零一次能源消耗、舒适高效的空调过程。

3.可实现夏季除湿降温、冬季加热过程。冬季需要关闭磁制冷系统，回收排气热量供热。风道灵活布置，根据用户选择空气来源。

4.夏季空调，可通过风机及阀门的开关控制，可以选择开启除湿系统、降温系统，或同时开启两个系统，实现温湿度独立控制过程。

附图说明

图1为本发明的磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统的系统示意图一；

图2为本发明的磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统的系统示意图二；

图3为本发明的磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统的风道布置形式一；

图4为本发明的磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统的风道布置形式二；

图5为本发明的磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统的风道布置形式三。

其中：1-主动式回热器，2-磁制冷系统冷热流体-空气换热器，3-排气热回收流体-空气换热器，4-排气换热器，5-转轮，6-四通阀，7-液体泵，8-过滤器，9-风机，10-阀门。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种磁制冷和转轮除湿结合的温湿度独立控制空调系统。

如图1和图2所示，该系统包括磁制冷系统、排气热量回收系统、降温系统、除湿系统和磁制冷余热排除系统，其中，磁制冷系统产生的冷热换热流体经两个四通阀6分别进入降温系统和除湿系统，降温系统通过磁制冷系统的冷流体对空气A4进行降温，除湿系统通过磁制冷系统及排气热量回收系统的热流体对再生空气A1进行加热同时将被除湿空气A3通过磁制冷系统的冷流体进行降温，排气热量回收系统通过排气换热器4吸收高温排热的能量并输出热流体给排气热回流体-空气换热器3，磁制冷余热排除系统将除湿系统中磁制冷系统冷热流体-空气换热器2降温后的热流体余热通过空气A2排出。

图1的AMR-1工作在制冷状态，AMR-2工作在放热状态；图2的AMR-1工作在放热状态，AMR-2工作在制冷状态。AMR-1和AMR-2各由N(N>1)个主动式回热器1并联组成，换热流体进入每个主动式回热器1，被降温或加热，汇合后经四通阀6送入磁制冷系统冷热流体-空气换热器2。AMR-1和AMR-2周期性分别工作在制冷和排热状态下，状态切换的同时四通阀6动作，将冷热流体送入相应换热器中。

除湿系统包括两股空气，一股是再生空气A1，一股是被除湿空气A3，两股空气逆流。除湿空气A3经过转轮5后，含湿量降低，温度升高，继而进入磁制冷系统冷热流体-空气换热器2，被经磁制冷系统降温后的冷流体降温。再生空气A1先进入磁制冷系统冷热流体-空气换热器2，被经磁制冷系统加热后的热流体预热后，进入排气热回收流体-空气换热器3，被经排气回收系统加热的热流体加热到所需再生温度，然后进入转轮5对转轮的固体吸附剂进行干燥再生。磁制冷余热排除系统对经除湿系统中再生侧磁制冷系统冷热流体-空气换热器2降温后的热流体余热经磁制冷系统冷热流体-空气换热器2通过空气A2排除。三股换热流体分别由三个液体泵7驱动。

如图1和图2所示，除湿系统和降温系统共涉及三股空气，即用于再生空气A1，用于降温的空气A4和用于除湿的空气A3。三股空气可来自舱内回风或外界新风，具体由用户选择。图3给出风道布置形式之一，其中再生空气A1和空气A4采用舱内回风，空气A3采用外界新风，即对回风进行降温，对新风进行除湿，在满足舱内温湿度环境控制的前提下，为人员提供新风。舱内空气经由空气过滤器8后分为两股空气，即再生空气A1和空气A4，各自经风机9进入除湿系统和降温系统。外界空气经过滤器8后作为空气A3进入除湿系统被除湿降温。降温后的空气A4同降温除湿后的空气A2混合为空气As，而后送入舱内。

图4所示为风道布置形式之二，其中A4采用舱内回风，A1和A3采用外界新风，同图3相比，再生空气采用室外空气。

图5所示为风道布置形式之三，其中A3和A4采用舱内回风，A1采用外界新风，即对回风进行降温和除湿，不向舱内提供新鲜空气。再生空气选择外界空气。

为降低风道布置难度，用于排除余热的空气A2宜采用外界空气。

通过风机9及阀门10的开关控制，可以选择开启除湿系统、降温系统，或同时开启两个系统，实现温湿度独立控制过程。

图1-图5中，液体泵7、风机9、四通阀6、转轮5的转动、主动式回热器1的加磁和去磁过程均由电驱动。电可采用运输装置已有电瓶，或单独设置电瓶，电的来源可为回收的制动能转换的电能、太阳能光伏发电等可再生能源。其结构形式在此不做叙述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。