专利名称：避难应急空调系统及其制冷方法
技术领域：
本发明涉及特种空调技术领域，尤其涉及一种避难应急空调系统及其制冷方法。
背景技术：
常见的空调系统均是由电能驱动，已达到降低温度的目的。如果无外部电源或者电源无法可靠保证的紧急状态下，常见的空调系统很难发挥作用。如发生矿难后，遇难人员被封闭在一个狭小的空间内，人体由于新陈代谢，必然产生大量的热量。经测定，一人一小时约向外部排出150瓦特的热量，这些热量无法正常的导出，在该狭小的空间内越积越多，温度便会越升越高，高温会对遇难人员的安全生存带来不利影响。、现有的矿用空调系统一般分为两种，液态二氧化碳气化制冷系统和储冰(冰水)制冷系统。液态二氧化碳汽化制冷系统的工作原理是在安全环境下储存大量液态二氧化碳(或者液态氨气等)。在需要时，通过减压阀门释放到外界，液态二氧化碳在压力降低时，迅速汽化，大量吸收周围的热量。经测定，Ig液态二氧化碳汽化后可吸热331KJ，而且高压的二氧化碳释放时，可以用来驱动气泵，将冷气送到各个需要的位置。但这类系统必须预先架设管道，需要较高的成本。而且需保证在发生事故后管道仍完好，才能正常工作，有效地实施降温。储冰(冰水)制冷系统的工作原理是储存大量的冰块或者过冷盐水(如零下10度的盐水)，在需要时，将平时储存的大量冰块或者过冷盐水(如零下10度的盐水)通过热交换实现制冷。这类系统的安全、可靠。但占地大。据测算，一个12人4天的生存空间，必须消耗5吨零下10度的盐水。要将这些过冷盐水长期保存，必须建立严格的隔热舱室保存，预计占地达7立方米以上。另外，这类系统的热交换管路复杂，日常维护工作量大且成本也比较闻。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种避难应急空调系统，旨在仅利用极少的电能就能实现有效降低环境的温度。本发明提供一种避难应急空调系统，应用于工矿等救生舱或者避难酮室的应急密闭环境，包括蒸发罐；与所述蒸发罐顶部联通、用于容置干燥剂的若干吸收罐；设置于所述吸收罐底部、可使所述蒸发罐及吸收罐内的压强小于20KPa的真空栗；以及与所述蒸发罐联通的水泵和换热器；其中，所述蒸发罐的顶部与所述换热器联通，所述蒸发罐的底部设置所述水泵，所述换热器与所述水泵联通，形成回路。优选地，所述干燥剂为纯度大于90%的Li2Br、NaOH, LiCl、GaCl2和/或纯度大于70%的GaO固体颗粒。优选地，所述蒸发罐的顶部与所述换热器的联接处设有雾化装置。优选地，所述蒸发罐与所述吸收罐联接的干路设有总阀门，所述蒸发罐与所述吸收罐联接的各支路设有与所述吸收罐一一对应的子阀门。优选地，所述真空泵与所述吸收罐间设有与所述吸收罐一一对应的真空阀。优选地，若干所述吸收罐呈并联设置。优选地，所述蒸发罐上还设有用于注水的进水口。本发明还提供一种基于避难应急空调系统的制冷方法，包括 真空泵使蒸发罐及吸收罐内的压强小于20KPa ；蒸发罐中的水进行汽化吸热，使水的温度降低；水泵将低温的水导入换热器中进行换热；经换热器进行热交换后的高温的水回注至蒸发罐中；蒸发罐中的水蒸汽由吸收罐吸收。本发明的避难应急空调系统只需要极少的电能驱动真空泵，使蒸发罐和吸收罐内部处于低压甚至真空状态后，极少的电能完全可以由蓄电池等备用电池提供，非常适合在无电源或电能无法稳定的保证的情况下使用。当吸收罐中的干燥剂失去干燥功能后，只需重新更换干燥剂即可，其使用成本极低。另外，本避难应急空调系统中利用水来进行制冷，无任何废弃物排放，环保无污染。整体体积小，真空环境运行，安全可靠，日常无须维护，无损耗，使用成本低。
图I为本发明避难应急空调系统的结构示意图。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。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提出一种避难应急空调系统。参照图1，图I为本发明避难应急空调系统的结构示意图。在本实施例中，避难应急空调系统包括蒸发罐10、吸收罐20、真空泵30、水泵40和换热器50，其中，蒸发罐10，用于作为水的蒸发和/或沸腾的器皿同时也用于储水，该蒸发罐10顶部设有两开口，分别用于联通吸收罐20和换热器50，该蒸发罐10内为一热绝缘空间；吸收罐20，用于容置干燥剂60，其顶部与蒸发罐10联通，该吸收罐20至少设置一个；真空泵30，设置于吸收罐20的底部并与吸收罐20联通，用于使蒸发罐10及吸收罐20内的压强小于20KPa ；水泵40，设置于蒸发罐10的底部并与蒸发罐10联通，用于将蒸发罐10底部的水送向换热器50 ；
换热器50，两端分别与蒸发罐10和水泵40联通。蒸发罐10、水泵40和换热器50形成一水的回路。在水泵40的作用下，将蒸发罐10底部的水送向换热器50，经由换热器50的水，返回到水泵40中，完成一个循环。避难应急空调系统中各部件气密封联接，避难应急空调系统处于完全的气密封状态。在使用时，由真空泵30将蒸发罐10和吸收罐20抽至内部压强小于20KPa或真空状态，蒸发罐10内上半部分的水在低压环境下发生蒸发甚至沸腾的汽化现象，水在汽化过程中会大量吸收周围环境的热量，使得蒸发罐10内下半部分的水温度降低。此时水泵40将低温的水送向换热器50，该换热器50设置在需要降温的环境中，低温的水在换热器50内进行换热，吸收周围环境的热量，使周围环境的温度降低，而低温的水温度升高，被导入蒸发罐10中，进入下一个循环。蒸发罐10中的水汽化后，使得蒸发罐10内的压强将会升高。而汽化后的水蒸气由管道导入吸收罐20后，迅速被干燥剂60所吸收，重新使得蒸发罐10和吸收罐20中的压强降低，并使蒸发罐10中的水持续汽化。吸收罐20使避难应急空调系统内始终保持一个低压环境，保证了蒸发罐10中的汽化现象得以持续发生。本发明的避难应急空调系统，只需要极少的电能驱动真空泵30，使蒸发罐10和吸·收罐20内部处于低压甚至真空状态后，便不再依赖电能即可实现降温。极少的电能完全可以由蓄电池等备用电池提供，非常适合在无电源或电能无法稳定的保证的情况下使用。当吸收罐20中的干燥剂60失去干燥功能后，只需重新更换干燥剂60即可，其使用成本极低。另外，本避难应急空调系统中利用水来进行制冷，无任何废弃物排放，环保无污染。整体体积小，真空环境运行，安全可靠，日常无须维护，无损耗，使用成本低。在上述实施例中，干燥剂60为纯度大于90%的Li2Br、NaOH、LiCUGaCl2和/或纯度大于70%的GaO固体颗粒。优选为纯度大于70%的GaO固体颗粒。采用这种干燥剂60吸收水蒸气的效果好，另外该干燥剂60的成分均为无毒无污染的物质，进一步实现了零排放、无污染。基于上述实施例，在蒸发罐10的顶部与换热器50的联接处设有雾化装置(图中未示)。该雾化装置可以将经过换热器50的热水雾化，使其能够增大水的汽化面积，从而快速的汽化降温。该雾化装置优选为喷淋头。基于上述实施例，在蒸发罐10与吸收罐20联接的干路还可设有总阀门70，在蒸发罐10与吸收罐20联接的各支路还可设有与吸收罐20 —一对应的子阀门71。即可通过总阀门70统一控制所有的吸收罐20工作状态，也可通过子阀门71单独控制某一个吸收罐20，使得避难应急空调系统的控制更加灵活，使用更为便捷。基于上述实施例，真空泵30与吸收罐20间还可设有与吸收罐20 —一对应的真空阀80。通过真空阀80与子阀门71以及总阀门70之间的配合，能够控制吸收罐20参与制冷的数量，以调节避难应急空调系统的制冷功率。基于上述实施例，若干吸收罐20呈并联设置。使吸收罐20是完全独立并联方式运行，保证任何一个吸收罐20的因故障无法运行时，不影响整个避难应急空调系统运行，极大地提高了避难应急空调系统的可靠性。在上述实施例中，蒸发罐10上还设有用于注水的进水口 90，当蒸发罐10中水量不足时可由该进水口向蒸发罐10补水。本发明还提供一种基于上述避难应急空调系统的制冷方法，包括如下处理步骤
真空泵30使蒸发罐10及吸收罐20内的压强小于20KPa ；蒸发罐10中的水进行汽化吸热，使水的温度降低；水泵40将低温的水导入换热器50中进行换热；经换热器50进行热交换后的高温的水回注至蒸发罐10中；蒸发罐10中的水蒸汽由吸收罐20吸收。平常状况下，系统状态及干燥剂的保管使用真空泵30，使蒸发罐10及吸收罐20内的压强小于20KPa，压强越小效果越好；蒸发罐10与吸收罐20之间的总阀门70处于关闭状态；事故发生后，系统运行工作过程开启蒸发罐10与吸收罐20之间的总阀门70，蒸发罐10中的水则立即大量汽化吸热，使水的温度降低；水泵40将低温的水导入换热器50中进行换热；经换热器50进行热交换后的高温的水回注至蒸发罐10中，继续大量蒸发；蒸发罐10中的水蒸汽由吸收罐20中的干燥剂60吸收。使用真空泵30，排出泄露进入的空气，保持蒸发罐10及吸收罐20的压强始终低压20KPa,并且压强越小效果越好，系统泄露越少节能效果越好。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，或直接或间接运用在其他相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种避难应急空调系统，应用于矿山救生舱及避难酮室等应急密闭环境，其特征在于，包括 蒸发罐； 与所述蒸发罐顶部联通、用于容置干燥剂的若干吸收罐； 设置于所述吸收罐底部、可使所述蒸发罐及吸收罐内的压强小于20KPa的真空泵；以及 与所述蒸发罐联通的水泵和换热器；其中， 所述蒸发罐的顶部与所述换热器联通，所述蒸发罐的底部设置所述水泵，所述换热器与所述水泵联通，形成回路。
2.如权利要求I所述的避难应急空调系统，其特征在于，所述干燥剂为纯度大于90%的Li2Br、NaOH, LiCl、GaCl2和/或纯度大于70%的GaO固体颗粒。
3.如权利要求2所述的避难应急空调系统，其特征在于，所述蒸发罐的顶部与所述换热器的联接处设有雾化装置。
4.如权利要求3所述的避难应急空调系统，其特征在于，所述蒸发罐与所述吸收罐联接的干路设有总阀门，所述蒸发罐与所述吸收罐联接的各支路设有与所述吸收罐一一对应的子阀门。
5.如权利要求4所述的避难应急空调系统，其特征在于，所述真空泵与所述吸收罐间设有与所述吸收罐一一对应的真空阀。
6.如权利要求5所述的避难应急空调系统，其特征在于，若干所述吸收罐呈并联设置。
7.如权利要求I至6中任意一项所述的避难应急空调系统，其特征在于，所述蒸发罐上还设有用于注水的进水口。
8.一种基于避难应急空调系统的制冷方法，其特征在于，包括 真空泵使蒸发罐及吸收罐内的压强小于20KPa ； 蒸发罐中的水进行汽化吸热，使水的温度降低； 水泵将低温的水导入换热器中进行换热； 经换热器进行热交换后的高温的水回注至蒸发罐中； 蒸发罐中的水蒸汽由吸收罐吸收。
全文摘要
本发明公开一种避难应急空调系统，包括蒸发罐、吸收罐、真空泵、水泵和换热器，其中，蒸发罐的顶部与换热器联通，蒸发罐的底部设置水泵，换热器与水泵联通，形成回路。本发明的避难应急空调系统只需要极少的电能驱动真空泵，使蒸发罐内部处于低压状态便可实现空调功能。极少的电能完全可以由蓄电池等备用电池提供，非常适合在无电源或电能无法稳定的保证的情况下使用。另外，本避难应急空调系统中利用水来进行制冷，无任何废弃物排放，环保无污染。整体体积小，真空环境运行，安全可靠，日常无须维护，无损耗，使用成本低。本发明还公开一种基于避难应急空调系统的制冷方法。
文档编号E21F11/00GK102720522SQ20121015874
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者刘珲, 赵军 申请人:刘珲, 赵军