一种太阳能驱动的温湿度独立控制电梯空调系统及方法

摘要

本发明提供一种太阳能驱动的温湿度独立控制电梯空调系统及方法，属于密闭空间空调工程技术领域，其特点在于采用温湿度独立控制系统和太阳能驱动系统。本发明中由太阳能提供驱动力，半导体进行制冷，然后通过溶液除湿系统进行除湿，输送符合人体舒适度的空气，同时完成除湿的溶液通过再生系统进行再生，溶液可以重复利用。本发明通过半导体制冷方式和溶液除湿解决了应用传统空调存在的冷凝水排放问题，达到真正的无水化，保障了电梯内设备的可靠性。同时，对于电梯井道中密闭的环境，应用该系统不容易滋生细菌。

说明书

技术领域

本专利涉及一种太阳能驱动的温湿度独立控制电梯空调系统及方法，属于密闭空间空调工程技术领域。

背景技术

研究调查表明，目前市场上的电梯空调系统与家用空调制冷原理相同，仍然采用压缩制冷技术。对于家用空调而言，噪音由室外机产生，冷凝水以引流的方式直接排到室外，对室内环境没有影响。但对于电梯空调而言，电梯井道属于密闭环境，传统空调存在制冷剂泄漏、运行过程噪音较大、体积较大、不便维修安装等问题，且普遍存在冷凝水排放难的问题。目前市场上处理冷凝水普遍采用以下两种方法，一是采用雾化的方式，将产生的冷凝水直接雾化，然后排放到电梯井道，由顶部轴流风机定时排放。这种方式下，水蒸气在上升的过程中与冷壁面接触，又变成小水珠，长期运行，容易造成设备生锈，对设备运行造成损害。二是采用引流的方式，直接将冷凝水引流至底层，通过压力阀排出室外，这种方法操作简单，但是仍然会有部分冷凝水未被排出，长期运行，会产生细菌，降低空气品质，以及使得周围设备生锈。

已有部分专利尝试解决电梯空调冷凝水问题，如专利CN110836427.A采用半导体制冷技术代替压缩式制冷技术，采用雾化装置和鼓风装置雾化冷凝水，采用负离子净化装置提高空气品质。该技术改变了制冷技术，排除制冷剂泄漏问题和噪音问题；处理冷凝水的方式虽然做了优化，但仍然采用雾化方式，液滴会导致井道内外电梯相关设备生锈，且雾化装置长期运行维护费用高。专利CN2893512.Y通过在冷凝器下端安装可积水的水盘，在冷凝器后侧安装像冷凝器吹风的风机和有封闭风机的半封闭水室，水室的下端与底盘间为开口端，水室的后侧面开有风机的通风口，风机的扇叶边缘有可浸入和带起积水的环形圈。通过这样一个装置，风扇将水打成雾状并吹在冷凝器上，然后进行蒸发。整个过程暴露在密闭的井道内，长期运行雾化水容易在井道内滋生细菌，同样也会造成设备生锈。

为解决上述问题，本发明设计了一种太阳能驱动的温湿度独立控制电梯空调系统，该系统采用结合半导体制冷和氯化锂溶液除湿的温湿度独立控制方式，其中送入电梯内的风采用半导体制冷降温，解决了制冷剂泄漏、设备运行时噪音等问题，设备体积小，安装方便；降温后的风采用氯化锂溶液除湿，同时溶液再生使得氯化锂溶液重复利用，提升空调系统能源利用效率。整个过程没有冷凝水的排放，同时系统采用太阳能作为驱动来源，高效节能。

发明内容

一种太阳能驱动的温湿度独立控制电梯空调系统，包括温湿度独立控制系统和太阳能驱动系统，温湿度独立控制系统由半导体制冷系统、溶液除湿系统、溶液再生系统和反馈控制系统组成；

上述半导体制冷系统包括轴流风机1、空气过滤器2、半导体制冷器3，第一热管23、第二热管24，其中半导体制冷器3包括第一冷端散热器25、第二冷端散热器26、第一热端散热器27、第二热端散热器28；

上述溶液除湿系统包括除湿器4、第一板式换热器5、第二板式换热器6、第一散热器7、第二散热器8、第一风机9、第一储备箱10；

上述溶液再生系统包括再生器11、第二风机12、泵13、第三风机14、第三板式换热器 15、第二储备箱16、止回阀17；

上述反馈控制系统包括反馈控制器18、总控开关20；

上述太阳能驱动系统包括太阳能板19、总控开关20、稳压开关21、蓄电池22、轴流风机1、半导体制冷器3、第一散热片7、第二散热片8、第一风机9、第二风机12、泵13、第三风机14、反馈控制器18；

上述半导体制冷系统中，轴流风机1与空气过滤器2相连，空气过滤器2与半导体制冷器3相连，第一热端散热器25与第一热管23的蒸发段相连，第二热端散热器26与第二热管24的蒸发段相连；

上述溶液除湿系统中，第一板式换热器5的第一入口进入已经完成除湿任务的氯化锂低温稀溶液，第一出口流出升温后的氯化锂稀溶液，第二入口进入第一散热器7鼓入的热风，第二出口吹出已经被换热的冷风；

上述溶液除湿系统中，第二板式换热器6的第一入口进入较高温的氯化锂稀溶液，第一出口流出氯化锂高温稀溶液，第二入口进入第二散热器8鼓入的热风，第二出口吹出已经被换热的冷风；

上述溶液除湿系统中，除湿器4的第一入口流入氯化锂低温浓溶液，除湿器4的第一出口流出完成除湿任务的氯化锂低温稀溶液，除湿器4的第二入口由第一风机9鼓入已被降温的冷空气，除湿器4的第二出口吹出已经符合设定温湿度要求的空气；

上述溶液除湿系统中，第一风机9位于除湿器4的第二入口处，除湿器4的第一出口连接第一板式换热器5的第一入口，第一板式换热器5的第二入口与第二板式换热器6相连，第二板式换热器6的第一出口与第一储备箱10相连；

上述溶液除湿系统中，除湿器4的第一出口与第一板式换热器5的第一入口相连，第一板式换热器5的第二入口与第一散热器7相连，第一散热器7与第二热管24的冷凝段相连，第一板式换热器5的第一出口与第二板式换热器6的第一入口相连，第一板式换热器5的第二出口与室外环境相连；

上述溶液除湿系统中，第二板式换热器6的第一入口与第一板式换热器5的第一出口相连，第二板式换热器6的第一出口与第一储备箱10的入口相连，第二板式换热器6的第二入口与第二散热器8相连，第二板式换热器6的第二出口与室外环境相连；

上述溶液再生系统中，再生器11的第一入口流入需要再生的氯化锂高温稀溶液，第一出口流出完成再生的氯化锂高温浓溶液，第二入口由第二风机12鼓入外界空气，第二出口吹出带走水蒸气的空气；

上述溶液再生系统中，第一储备箱10的出口与止回阀17的入口相连，止回阀17的出口与再生器11的第一入口相连，第二风机12位于再生器11的第二入口处，再生器11的第一出口与泵13相连，泵13与第三板式换热器15的第一入口相连，第三板式换热器15的第一出口与第二储备箱16相连；

上述溶液再生系统中，第三板式换热器15的第一入口进入再生后的氯化锂高温浓溶液，第一出口流出放热后的低温浓溶液，第二入口进入第三风机14鼓入的高速空气流，第二出口流出被换热的热风；

上述溶液再生系统中，泵13的出口与第三板式换热器15的第一入口相连，第三板式换热器15的第二入口与第三风机14相连，第三板式换热器15的第一出口与第二储备箱16的入口相连，第三板式换热器15的第二出口与外界环境相连，第二储备箱16的出口与除湿器 4的入口相连；

上述反馈控制系统中，反馈控制器18与总控开关20相连；

上述太阳能驱动系统中，太阳能板19与总控开关20的入口相连，总控开关20的第一出口与蓄电池22相连，总控开关20的第二出口与第一散热器7相连，总控开关20的第三出口与第二散热器8相连，总控开关20的第四出口与第一风机9相连，总控开关20的第五出口与第二风机12相连，总控开关20的第六出口与第三风机14相连，总控开关20的第七出口与泵13相连，总控开关20的第八出口与轴流风机1相连，总控开关20的第九出口与稳压开关21相连，稳压开关21与半导体制冷器3相连。

除湿器4与再生器11中均填充浸润性好的无机高科技多孔介质高比表面积填充材料。

第一风机9鼓入的空气是来自管道中已降温空气，鼓入到除湿器4中与溶液接触进行除湿，第二风机12鼓入的高速气流来自外界环境，鼓入到再生器11中与溶液接触进行溶液再生，第三风机14鼓入的高速气流也是来自外界环境，鼓入到第三板式换热器15中与高温浓溶液进行换热。

反馈控制器18位于电梯29内部，轴流风机1、空气过滤器2、半导体制冷器3、除湿器4、第一板式换热器5、第二板式换热器6、第一散热器7、第二散热器8、第一风机9、第一储备箱10、稳压开关21、第一热管23、第二热管24位于井道30内部，再生器11、第二风机12、泵13、第三风机14、第三板式换热器15、第二储备箱16、止回阀17、太阳能板19、总控开关20、蓄电池22位于井道30外部。

一种太阳能驱动的温湿度独立控制电梯空调系统的方法是：系统工作时，太阳能板19输出电能，总控开关20控制轴流风机1开始工作，输送空气进入管道，经过空气过滤器2进行过滤，由稳压开关21将太阳能板19输出电压转化为12V直流电压，控制半导体制冷器3开始工作，空气流过第一冷端散热器27、第二冷段散热器28冷端表面进行降温制冷，得到符合设定温度的空气；降温之后由第一风机9从除湿器4的第二入口鼓入，空气自下而上，氯化锂溶液从除湿器4第一入口流入，自上而下喷洒氯化锂浓溶液进行除湿，通过在除湿器4 中充分接触，得到符合设定湿度的空气，之后将满足人体舒适度的空气送入电梯29；除湿后的氯化锂稀溶液通过第一板式换热器5，与第二散热器8鼓入的热风进行热交换，之后溶液与第一散热器7鼓入的热风在第二板式换热器6进行第二次热交换，得到氯化锂高温稀溶液，最后将稀溶液通入到第一储备箱10中，完成除湿过程；

当第一储备箱10中氯化锂高温稀溶液到达某个阈值时，电梯29到达顶层时，氯化锂高温稀溶液由第一储备箱10通过止回阀17进入再生器11，随后第二风机12从再生器11的第二入口鼓入外界高速空气，自下而上，再生器11自上而下喷洒氯化锂高温稀溶液与自下而上的空气进行充分接触，带走水蒸气，从上方吹出，氯化锂稀溶液变成浓溶液，完成再生，再生后的氯化锂高温浓溶液通过泵13，到达第三板式换热器15，与第三风机14鼓入的外界高速空气进行热交换，使得氯化锂高温浓溶液进行冷却降温，最后进入第二储备箱16，当第一储备箱10中的稀溶液流出时，第二储备箱16中的浓溶液开始流入，达到平衡，保证系统可以一直运行。

利用第一热管23、第二热管24的蒸发段分别对第一热端散热器25、第二热端散热器26 进行吸热，然后由第二散热器8、第一散热器7分别在第一热管23、第二热管24的冷凝段进行放热。

由第二散热器8、第一散热器7分别在第一热管23、第二热管24的冷凝段利用空气流将热量以热风的形式吹出，第一散热器7将热风鼓入第一板式换热器5的第二入口与氯化锂溶液换热，第二散热器8将热风鼓入到第二板式换热器6的第二入口与氯化锂溶液二次换热，使得氯化锂稀溶液升温，第一热管23、第二热管24内流动介质为乙醇溶液。

采用清洁能源太阳能作为驱动能源，将光能转化为电能，然后由稳压开关21调节到12V 直流电，使得半导体制冷器3可以工作，同时提供电能，驱动轴流风机1、第一散热器7、第二散热器8第一风机9、第二风机12、第三风机14、泵13进行工作，太阳能板19转输电量过剩时，流入到蓄电池22储存，所有控制开关均放置在总控开关20上。

采用氯化锂溶液进行除湿，除湿器4中通过喷洒氯化锂浓溶液进行除湿，变成氯化锂稀溶液，通过第一板式换热器5、第二板式换热器6进行换热，变成氯化锂高温稀溶液，然后通过再生器11，使得溶液再生，最后再次流入到除湿器4中进行除湿，氯化锂溶液可以重复利用。

除湿器4与再生器11均采用溶液喷淋的方式自上而下，第一风机9、第二风机12都是从第二入口鼓入空气，空气自下而上流动。

附图说明

附图1是本发明系统图；

附图1中的标号名称：1、轴流风机，2、空气过滤器，3、半导体制冷器，4、除湿器，5、第一板式换热器，6、第二板式换热器，7、第一散热器，8、第二散热器，9、第一风机，10、第一储备箱，11、再生器，12、第二风机，13、泵，14、第三风机，15、第三板式换热器， 16、第二储备箱，17、止回阀，18、反馈控制器，23、第一热管，24、第二热管，25、第一冷端散热器，26、第二冷端散热器，27、第一热端散热器，28、第二热端散热器，29、电梯箱体，30、电梯井道。

附图2是本发明的太阳能驱动方式原理图；

附图2中的标号名称：1、轴流风机，3、半导体制冷器，7、第一散热器，8、第二散热器，9、第一风机，12、第二风机，13、泵，14、第三风机，18、反馈控制器，19、太阳能板， 20、总控开关，21、稳压开关，22、蓄电池。

具体实施方式

如图1所示，该系统由半导体制冷系统、溶液除湿系统、溶液再生系统、反馈控制系统组成。

系统工作时，太阳能板19输出电能，总控开关20控制轴流风机1开始工作，输送空气进入管道；空气经过空气过滤器2进行过滤，由稳压开关21将太阳能板19输出电压转化为12V直流电压，控制半导体制冷器3开始工作，空气流过第一冷端散热器27、第二冷段散热器28冷端表面进行降温制冷，得到符合设定温度的空气；降温之后由第一风机9从除湿器4 的第二入口鼓入，空气自下而上，氯化锂溶液从除湿器4第一入口流入，自上而下喷洒氯化锂浓溶液进行除湿，通过在除湿器4中充分接触，得到符合设定湿度的空气，之后将满足人体舒适度的空气送入电梯29；除湿后的氯化锂稀溶液通过第一板式换热器5，与第二散热器 8鼓入的热风进行热交换，之后溶液与第一散热器7鼓入的热风在第二板式换热器6进行第二次热交换，得到氯化锂高温稀溶液，最后将稀溶液通入到第一储备箱10中，完成除湿过程；

当第一储备箱10中氯化锂高温稀溶液到达某个阈值时，电梯29到达顶层时，氯化锂高温稀溶液由第一储备箱10通过止回阀17进入再生器11，随后第二风机12从再生器11的第二入口鼓入外界高速空气，自下而上，再生器11自上而下喷洒氯化锂高温稀溶液与自下而上的空气进行充分接触，带走水蒸气，从上方吹出，氯化锂稀溶液变成浓溶液，完成再生，再生后的氯化锂高温浓溶液通过泵13，到达第三板式换热器15，与第三风机14鼓入的外界高速空气进行热交换，使得氯化锂高温浓溶液进行冷却降温，最后进入第二储备箱16，当第一储备箱10中的稀溶液流出时，第二储备箱16中的浓溶液开始流入，达到平衡，保证系统可以一直运行。

假设在南京某高层办公楼运行，由于电梯29空间较小，在冬季时，人体散热以及设备照明散热基本满足热负荷，所以此处不考虑冬季供热，仅考虑夏季制冷。夏季运行温度设定为 26℃，相对湿度为60％。以下提供三个具体实施例。

实施例1：温湿度均高于电梯内设计温湿度

上述反馈控制系统中，由电梯轿厢内的反馈控制器18实时监测，当电梯29温湿度均高于设计温湿度时，反馈到总控开关20，进行调节；

上述半导体制冷系统中，总控开关20调节稳压开关21，半导体制冷器3增加制冷功率，调节轴流风机1，通过增加功率增加风速，大量空气流过第一冷端散热器27、第二冷段散热器28冷端表面进行降温制冷，制冷后的空气进入第一风机9；

上述溶液除湿系统中，总控开关20调节第一风机9，增加功率，大量冷空气从除湿器4 的第二入口鼓入，自下而上，调节泵13，增加功率，大量氯化锂溶液从除湿器4第一入口进入，喷洒氯化锂溶液进行除湿，吹出大量温湿度均略低于设计温湿度的新风到电梯29；

上述溶液除湿系统中，大量除湿完成后的氯化锂稀溶液通过第一板式换热器5的第一入口流入，与第二散热器8鼓入到第一板式换热器5的第二入口的热风进行热交换，之后进行过第一次热交换的氯化锂稀溶液从第二板式换热器6的第一入口流入，与第一散热器7鼓入到第二板式换热器6的第二入口的热风进行二次换热，最后氯化锂高温稀溶液流入到第一储备箱10中，完成除湿过程；

上述溶液再生系统中，总控开关20调节第二风机12，增加功率，大量高速空气从再生器11的第二入口鼓入，自下而上，氯化锂高温稀溶液由第一储备箱10通过止回阀17，从再生器11的第一入口流入，在再生器11中喷洒氯化锂高温稀溶液与自下而上的空气进行充分接触，带走水蒸气，从再生器11的第二出口吹出，氯化锂稀溶液变成浓溶液；

上述溶液再生系统中，再生后的氯化锂高温浓溶液通过泵13，从第三板式换热器15的第一入口流入，总控开关20调节第三风机14，增加功率，高速空气流从第三板式换热器15 的第二入口鼓入，氯化锂高温浓溶液与高速空气流进行热交换，使得氯化锂高温浓溶液进行冷却降温，最后进入第二储备箱16，完成再生过程；

该情况下，上述系统均大功率运行，当反馈控制器18检测后，温湿度达到设定温度后，上述系统恢复原功率运行。

实施例2：仅湿度高于设计湿度

上述反馈控制系统中，由电梯轿厢内的反馈控制器18实时监测，当电梯29温度高于设计湿度时，反馈给总控开关20，进行调节；

上述半导体制冷系统中，总控开关20调节稳压开关21，电压保持不变，半导体制冷器3 功率不变，轴流风机1保持原功率，风速不变，空气流过第一冷端散热器27、第二冷段散热器28冷端表面进行降温制冷，制冷后的空气进入第一风机9；

上述溶液除湿系统中，总控开关20调节第一风机9，增加功率，大量冷空气从除湿器4 的第二入口鼓入，自下而上，调节泵13，增加功率，大量氯化锂溶液从除湿器4第一入口进入，喷洒氯化锂溶液进行除湿，吹出大量温度符合设计温度但湿度均略低于设计湿度的新风到电梯29；

上述溶液除湿系统中，大量除湿完成后的氯化锂稀溶液通过第一板式换热器5的第一入口流入，与第二散热器8鼓入到第一板式换热器5的第二入口的热风进行热交换，之后进行过第一次热交换的氯化锂稀溶液从第二板式换热器6的第一入口流入，与第一散热器7鼓入到第二板式换热器6的第二入口的热风进行二次换热，最后氯化锂高温稀溶液流入到第一储备箱10中，完成除湿过程；

上述溶液再生系统中，总控开关20调节第二风机12，增加功率，大量高速空气从再生器11的第二入口鼓入，自下而上，氯化锂高温稀溶液由第一储备箱10通过止回阀17，从再生器11的第一入口流入，在再生器11中喷洒氯化锂高温稀溶液与自下而上的空气进行充分接触，带走水蒸气，从再生器11的第二出口吹出，氯化锂稀溶液变成浓溶液；

上述溶液再生系统中，再生后的氯化锂高温浓溶液通过泵13，从第三板式换热器15的第一入口流入，总控开关20调节第三风机14，增加功率，高速空气流从第三板式换热器15 的第二入口鼓入，氯化锂高温浓溶液与高速空气流进行热交换，使得氯化锂高温浓溶液进行冷却降温，最后进入第二储备箱16，完成再生过程；

当反馈控制器18检测后，湿度达到设定湿度后，上述系统恢复原功率运行。

实施例3：仅温度高于设计温度

上述反馈控制系统中，由电梯轿厢内的反馈控制器18实时监测，当电梯29温度高于设计温度时，反馈到总控开关20，进行调节；

上述半导体制冷系统中，总控开关20调节稳压开关21，半导体制冷器3增加制冷，调节轴流风机1，增加功率，增加风速，大量空气流过第一冷端散热器27、第二冷段散热器28冷端表面进行降温制冷，制冷后的空气进入第一风机9；

上述溶液除湿系统中，总控开关20调节第一风机9，功率保持不变，冷空气从除湿器4 的第二入口鼓入，自下而上，调节泵13，功率保持不变，氯化锂溶液从除湿器4第一入口进入，喷洒氯化锂溶液进行除湿，吹出温度均略低于设计温度的新风到电梯29；

上述溶液除湿系统中，除湿完成的氯化锂稀溶液通过第一板式换热器5的第一入口流入，与第二散热器8鼓入到第一板式换热器5的第二入口的热风进行热交换，之后进行过第一次热交换的氯化锂稀溶液从第二板式换热器6的第一入口流入，与第一散热器7鼓入到第二板式换热器6的第二入口的热风进行二次换热，最后氯化锂高温稀溶液流入到第一储备箱10中，完成除湿过程；

上述溶液再生系统中，总控开关20调节第二风机12，保持功率不变，高速空气从再生器11的第二入口鼓入，自下而上，氯化锂高温稀溶液由第一储备箱10通过止回阀17，从再生器11的第一入口流入，在再生器11中喷洒氯化锂高温稀溶液与自下而上的空气进行充分接触，带走水蒸气，从再生器11的第二出口吹出，氯化锂稀溶液变成浓溶液；

上述溶液再生系统中，再生后的氯化锂高温浓溶液通过泵13，从第三板式换热器15的第一入口流入，总控开关20调节第三风机14，保持功率不变，高速空气流从第三板式换热器15的第二入口鼓入，氯化锂高温浓溶液与高速空气流进行热交换，使得氯化锂高温浓溶液进行冷却降温，最后进入第二储备箱16，完成再生过程；

当反馈控制器18检测后，温度达到设定温度后，上述系统恢复原功率运行。