本發(fā)明涉及空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式空調(diào)裝置及方法。

背景技術(shù)：

伴隨著人們對于生活舒適度越來越高的要求，具有良好溫度濕度的生活環(huán)境成為人們生活的基本需求，這些需求也導(dǎo)致了居民空調(diào)設(shè)備用電的大幅增加，進而導(dǎo)致了我國電力的供需不平衡。為了滿足電力負荷的要求，電力部門不得不根據(jù)最大負荷進行發(fā)電，這也在一定程度上導(dǎo)致了電力的過剩和浪費，同時又不得不在用電高峰期進行限電管理。尤其是近年來，我國的“限電”問題和世界“大停電”事故越來越頻繁地出現(xiàn)在人們的視野中，這與我國長期提倡的可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能降耗的理念很不相符。

現(xiàn)有的空調(diào)裝置主要包括掛壁式、立柜式、窗式、吊頂式四種類型，這些主流的空氣調(diào)節(jié)裝置大都依托電網(wǎng)運行，這使得其使用范圍局限于某一固定區(qū)域，這使得設(shè)備在移動過程中有很大的不便，針對一些電網(wǎng)未能達到的區(qū)域諸如邊疆、荒島等，空氣調(diào)節(jié)裝置也都得不到穩(wěn)定便捷的使用。另外，這些設(shè)備的運行這在對電網(wǎng)帶來很大的用電壓力的同時，也會因電網(wǎng)“限電”“停電”等問題影響其穩(wěn)定運行。

燃料電池比技術(shù)被認為是解決能源危機的終極方案，該技術(shù)可以將存在于燃料與氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，具有高效、無污染、無噪聲、可靠性高、模塊化、對負載變化可以快速響應(yīng)等顯著優(yōu)點，因此，燃料電池技術(shù)在分布式能源技術(shù)中得到了越來越多的應(yīng)用。

但是，在燃料電池運行過程中，其生成產(chǎn)物未能得到有效處理，其長時間工作會產(chǎn)生大量熱量，這些問題一直影響基于燃料電池的分布式能源裝置的高效穩(wěn)定運行。因此，一種更加節(jié)能環(huán)保高效穩(wěn)定的空氣調(diào)節(jié)裝置亟待出現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行的前提下，能夠持續(xù)輸出冷、熱、汽的分布式空調(diào)裝置及方法。

為達到以上述目的，本發(fā)明的裝置包括制冷制熱模塊、供能模塊和加濕模塊；

所述的供能模塊包括燃料電池電堆燃料電池電堆陰極產(chǎn)物出口與氣液分離器的入口相連，氣液分離器的液相出口通向加濕模塊的水分配器，氣液分離器的氣相出口通向制冷制熱模塊的室外換熱器，在燃料電池電堆外側(cè)纏繞有電堆冷卻回路；

所述制冷制熱模塊包括室內(nèi)換熱器，室內(nèi)換熱器通過第一分液器、膨脹閥與壓縮機外回路相連，壓縮機內(nèi)回路通過四通換向閥與壓縮機外回路相連，且在壓縮機入口管路上還安裝有氣液分離器，室外換熱器)通過第二分液器與壓縮機外回路相連；制熱制冷模塊的產(chǎn)物排出管路與供能模塊的電池冷卻回路的入口相連，電池冷卻回路的出口與氣液分離器的入口相連；

所述加濕模塊包括與氣液分離器5的液相出口相連的水分配器，水分配器出口與濕膜材料進口相連，濕膜材料出口與儲水槽相連。

所述燃料電池電堆的陰極、陽極室分別與氧化劑儲存罐和燃料儲存罐相連，陽極產(chǎn)物出口與燃料儲存罐相連通，所述的氧化劑儲存罐和燃料儲存罐均采用壓力容器。

所述燃料電池電堆的陰極室與空氣循環(huán)泵或制氧設(shè)備相連。

所述燃料電池電堆的陽極室與外接燃料供給管路相連。

所述的壓縮機為容積式制冷壓縮機或離心式制冷壓縮機。

所述的室內(nèi)換熱器為表面式換熱器、蓄熱式換熱器、直接接觸式換熱器或復(fù)式換熱器。

所述和室外換熱器為表面式換熱器、蓄熱式換熱器、直接接觸式換熱器或復(fù)式換熱器。

所述加濕模塊的濕膜材料對應(yīng)位置還安裝有用于蒸發(fā)濕膜材料水分的加熱器或超聲波發(fā)生器。

本發(fā)明的分布空調(diào)方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S100：電堆放電和壓縮工質(zhì)：將氧化劑儲存罐中的氧化劑、燃料儲存罐中的燃料分別通入燃料電池電堆的陰極室、陽極室使燃料電池電堆放電，陰極室產(chǎn)物流入氣液分離器進行氣液分離，陽極產(chǎn)物回流至燃料儲存罐；同時燃料電池電堆放電使壓縮機做功制冷制熱模塊中的循環(huán)工質(zhì)流動換熱；

步驟S200：電堆供電供水和冷卻燃料電池電堆：燃料電池電堆工作產(chǎn)生的電能提供給系統(tǒng)中各用電設(shè)備，氣液分離器流出的具有一定熱量的水流向水分配器以備加濕使用，氣液分離器流出的具有一定熱量的氣體通向室外換熱器以備除霜使用；同時，室內(nèi)換熱器冷凝產(chǎn)物或室外換熱器化霜產(chǎn)物通過管路對電池冷卻回路進行冷卻降溫；

步驟S300：根據(jù)制熱、制冷、除霜或加濕目標運行：

若目標為制熱，循環(huán)工質(zhì)流入壓縮機進行壓縮做功，循環(huán)工質(zhì)由四通換向閥流入室內(nèi)換熱器與室內(nèi)環(huán)境進行流動換熱，并由第一分液器流向膨脹閥，室內(nèi)環(huán)境所獲得的熱空氣通過風機經(jīng)過濕膜材料吹出；循環(huán)工質(zhì)通過第二分液器流入室外換熱器與室外環(huán)境進行膨脹吸熱，室外換熱器的化霜產(chǎn)物通向電堆冷卻回路冷卻燃料電池電堆并流向氣液分離器；循環(huán)工質(zhì)由室外換熱器流出通過四通換向閥流入壓縮機內(nèi)回路繼續(xù)膨脹做功；

若目標為制冷，循環(huán)工質(zhì)流入壓縮機進行壓縮做功，循環(huán)工質(zhì)由四通換向閥流入室外換熱器與室外環(huán)境進行流動換熱，并通過第二分液器流向膨脹閥；循環(huán)工質(zhì)通過第一分液器流入室內(nèi)換熱器與室內(nèi)環(huán)境進行膨脹吸熱，室內(nèi)環(huán)境所獲得的冷空氣通過風機經(jīng)過濕膜材料吹出，室內(nèi)換熱器所產(chǎn)生的冷凝水通向電堆冷卻回路冷卻燃料電池電堆并流向氣液分離器；循環(huán)工質(zhì)由室內(nèi)換熱器流出通過四通換向閥流入壓縮機內(nèi)回路繼續(xù)膨脹做功；

若目標為除霜，開通氣液分離器氣路出口，使具有一定熱量的氣體通向室外換熱器，對室外換熱器進行除霜；

若目標為加濕，打開氣液分離器液相出口使水通過水分配器流入濕膜材料，利用制冷制熱模塊風機盤管系統(tǒng)的氣流使水分吹出，對環(huán)境進行加濕。

本發(fā)明在運行過程中，所需全部電能均由燃料電池提供；在制熱過程中，裝置外機的化霜產(chǎn)物能夠?qū)θ剂想姵剡M行有效地冷卻；在制冷過程中，裝置內(nèi)機的冷凝產(chǎn)物能夠?qū)θ剂想姵剡M行有效地冷卻；在除霜過程中，室外換熱器所需的熱量可由燃料電池產(chǎn)物提供；在加濕過程中，裝置所需水分和熱量可從電池產(chǎn)物中獲得。整個運行過程獨立穩(wěn)定，具有高效節(jié)能、清潔環(huán)保、功能多樣等優(yōu)點。

由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、一種分布式空調(diào)裝置外部獨立于電網(wǎng)且內(nèi)部協(xié)同互補運行，使用燃料電池作為電源，輸出獨立清潔的電能，實現(xiàn)穩(wěn)定制冷、制熱、加濕、除霜，另外，燃料電池所消耗的燃料和氧化劑簡單易得，產(chǎn)物清潔無污染，使裝置運行成本降低且工作產(chǎn)物環(huán)境友好。

2、利用裝置冷凝水或化霜產(chǎn)物冷卻燃料電池，充分利用廢棄資源，冷卻過程無需額外做功，提高電堆工作效率的同時能夠有效地提升裝置的運行效率。

3、充分利用燃料電池產(chǎn)物，利用燃料電池電堆產(chǎn)生的熱氣在無需額外加熱的條件下對空調(diào)室外換熱器進行除霜，利用燃料電池電堆產(chǎn)生的熱水實現(xiàn)裝置的加濕供熱并在無需額外加熱的條件下其他用水設(shè)備提供熱水，整個產(chǎn)物利用過程節(jié)能環(huán)保。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖：I-制冷制熱模塊，II-供能模塊，III-加濕模塊，1-室內(nèi)換熱器，2-第一分液器，3-四通換向閥，4-壓縮機，5-氣液分離器，6-膨脹閥，7-第二分液器，8-室外換熱器，9-燃料電池電堆，10-氧化劑儲存罐，11-燃料儲存罐，12-電池冷卻回路，13-氣液分離器，14-水分配器，15-濕膜材料，16-儲水槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

參見圖1，本發(fā)明包括制冷制熱模塊I、供能模塊II和加濕模塊III；

所述制冷制熱模塊I包括室內(nèi)換熱器1，室內(nèi)換熱器1通過第一分液器2、膨脹閥6與壓縮機4外回路相連，壓縮機4內(nèi)回路通過四通換向閥3與壓縮機4外回路相連，且在壓縮機4入口管路上還安裝有氣液分離器5，室外換熱器13通過第二分液器12與壓縮機9外回路相連；制熱制冷模塊I的產(chǎn)物排出管路與供能模塊II的電池冷卻回路12的入口相連，電池冷卻回路12的出口與氣液分離器13的入口相連；

所述的供能模塊II包括燃料電池電堆9以及與燃料電池電堆9的陰極室、陽極室相連的氧化劑儲存罐10和燃料儲存罐11，陽極產(chǎn)物出口與燃料儲存罐11相連通，燃料電池電堆9陰極產(chǎn)物出口與氣液分離器13的入口相連，氣液分離器13的液相出口通向加濕模塊III的水分配器14，氣液分離器13的氣相出口通向制冷制熱模塊I的室外換熱器8，在燃料電池電堆9外側(cè)纏繞有電堆冷卻回路12；

所述加濕模塊III包括與氣液分離器5的液相出口相連的水分配器14，水分配器14出口與濕膜材料15進口相連，濕膜材料15出口與儲水槽16相連。

本發(fā)明的燃料電池電堆9的陰極、陽極室分別與氧化劑儲存罐10和燃料儲存罐11相連，氧化劑儲存罐10和燃料儲存罐11均采用壓力容器。燃料電池電堆9的陰極室還可以與空氣循環(huán)泵或制氧設(shè)備相連。燃料電池電堆9的陽極室還可以與外接燃料供給管路相連。壓縮機4為容積式制冷壓縮機或離心式制冷壓縮機；室內(nèi)換熱器1為表面式換熱器、蓄熱式換熱器、直接接觸式換熱器或復(fù)式換熱器；室外換熱器8為表面式換熱器、蓄熱式換熱器、直接接觸式換熱器或復(fù)式換熱器；加濕模塊III的濕膜材料15對應(yīng)位置還安裝有用于蒸發(fā)濕膜材料水分的加熱器或超聲波發(fā)生器。

本發(fā)明的分布空調(diào)方法，包括以下步驟：

步驟S100：電堆放電和壓縮工質(zhì)：將氧化劑儲存罐10中的氧化劑、燃料儲存罐11中的燃料分別通入燃料電池電堆9的陰極室、陽極室使燃料電池電堆9放電，陰極室產(chǎn)物流入氣液分離器13進行氣液分離，陽極產(chǎn)物回流至燃料儲存罐11；同時燃料電池電堆9放電使壓縮機4做功制冷制熱模塊I中的循環(huán)工質(zhì)流動換熱；

步驟S200：電堆供電供水和冷卻燃料電池電堆：燃料電池電堆9工作產(chǎn)生的電能提供給系統(tǒng)中各用電設(shè)備，氣液分離器13流出的具有一定熱量的水流向水分配器14以備加濕使用，氣液分離器13流出的具有一定熱量的氣體通向室外換熱器8以備除霜使用；同時，室內(nèi)換熱器1冷凝產(chǎn)物或室外換熱器8化霜產(chǎn)物通過管路對電池冷卻回路12進行冷卻降溫；

步驟S300：根據(jù)制熱、制冷、除霜或加濕目標運行：

若目標為制熱，循環(huán)工質(zhì)流入壓縮機4進行壓縮做功，循環(huán)工質(zhì)由四通換向閥3流入室內(nèi)換熱器1與室內(nèi)環(huán)境進行流動換熱，并由第一分液器2流向膨脹閥6，室內(nèi)環(huán)境所獲得的熱空氣通過風機經(jīng)過濕膜材料15吹出；循環(huán)工質(zhì)通過第二分液器7流入室外換熱器8與室外環(huán)境進行膨脹吸熱，室外換熱器8的化霜產(chǎn)物通向電堆冷卻回路12冷卻燃料電池電堆9并流向氣液分離器13；循環(huán)工質(zhì)由室外換熱器8流出通過四通換向閥3流入壓縮機4內(nèi)回路繼續(xù)膨脹做功；

若目標為制冷，循環(huán)工質(zhì)流入壓縮機4進行壓縮做功，循環(huán)工質(zhì)由四通換向閥3流入室外換熱器8與室外環(huán)境進行流動換熱，并通過第二分液器7流向膨脹閥6；循環(huán)工質(zhì)通過第一分液器2流入室內(nèi)換熱器1與室內(nèi)環(huán)境進行膨脹吸熱，室內(nèi)環(huán)境所獲得的冷空氣通過風機經(jīng)過濕膜材料15吹出，室內(nèi)換熱器1所產(chǎn)生的冷凝水通向電堆冷卻回路12冷卻燃料電池電堆9并流向氣液分離器13；循環(huán)工質(zhì)由室內(nèi)換熱器1流出通過四通換向閥3流入壓縮機4內(nèi)回路繼續(xù)膨脹做功；

若目標為除霜，開通氣液分離器13氣路出口，使具有一定熱量的氣體通向室外換熱器8，對室外換熱器8進行除霜；

若目標為加濕，打開氣液分離器13液相出口使水通過水分配器14流入濕膜材料15，利用制冷制熱模塊I風機盤管系統(tǒng)的氣流使水分吹出，對環(huán)境進行加濕。