車載空調(diào)冷凝水再利用與車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)設計

崔凱 駱毅 方雨萌 阮文衛(wèi)

摘要：針對車載空調(diào)冷凝水利用不足與車內(nèi)空氣質(zhì)量差的問題，本系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，采用太陽能發(fā)電的電力系統(tǒng)，通過收集并處理車載空調(diào)冷凝水，然后利用其進行濕度調(diào)節(jié)與散熱片冷卻清洗，實現(xiàn)冷凝水再利用并增強空調(diào)制冷效果。同時空氣檢測與凈化模塊相配合，可有效提高車內(nèi)空氣質(zhì)量。系統(tǒng)設計內(nèi)容主要包括冷凝水收集處理與水位控制模塊、冷凝水再利用模塊、車內(nèi)空氣凈化模塊以及太陽能供電模塊。結果表明，該系統(tǒng)具有顯著節(jié)能效果與經(jīng)濟效益。

關鍵詞：車載空調(diào);冷凝水再利用;太陽能;濕度調(diào)節(jié);空氣凈化

中圖分類號：U461 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0173-02

0 引言

目前，車載空調(diào)冷凝水缺乏有效管理和利用，通常直接排放到車外部;空調(diào)在使用時易導致空氣干燥、外機散熱片升溫;加之車輛行駛時空間封閉，導致車內(nèi)空氣質(zhì)量不佳。基于上述問題，本項目設計了車載空調(diào)冷凝水再利用與車內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體方案設計

本系統(tǒng)通過多晶硅太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能并儲存到鉛蓄電池中，為整個系統(tǒng)提供電源;當車載空調(diào)啟動時會產(chǎn)生冷凝水，首先由導管將空調(diào)冷凝水引流至收集水箱內(nèi)消毒殺菌后儲存，再由STC89C52單片機控制水泵A抽水經(jīng)霧化處理后噴灑到空調(diào)外機散熱片上，實現(xiàn)對散熱片冷卻與清洗功能。當溫濕度傳感器DHT11監(jiān)測到車內(nèi)濕度低于40%的預定值時，單片機同時控制水泵B抽水經(jīng)霧化處理后對車內(nèi)濕度進行調(diào)節(jié);當車內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器MQ135監(jiān)測到有害氣體超過固定值時，單片機控制等離子凈化器，以改善車內(nèi)空氣質(zhì)量。

2 冷凝水收集處理與水位控制模塊設計

該模塊由冷凝水收集箱、紫外線殺菌燈、水位傳感器以及導水管組成。冷凝水收集箱從上至下分別設有進水口、排水口A、排水口B以及溢水口，箱體的側(cè)部有高、低水位標志，腔內(nèi)設有浮板和兩個水位傳感器，且內(nèi)壁涂有保溫隔熱層和豎直布置的定位棱，冷凝水收集箱三維結構如圖1。

浮板與水箱內(nèi)腔水平截面形狀相適應并設有透水孔，浮板邊緣處設有進排水避讓缺口141、定位缺口142及傳感器避讓缺口143，浮板通過定位缺口142與冷凝水收集箱的定位棱相配合。當浮板在冷凝水收集箱的內(nèi)腔中隨液面同步升降時，可以通過進排水、水位傳感器避讓缺口避開冷凝水收集箱的進水口和排水口與水位傳感器。浮板平面結構如圖2。

空調(diào)冷凝水由導管引流通過進水口進入收集箱，頂部置由紫外線殺菌燈進行消毒處理后儲存。根據(jù)水位高度確定上限水位與下限水位，劃分三個區(qū)間：高水位區(qū)間、正常工作區(qū)間與低水位區(qū)間。對應三種工作狀態(tài)，即正常抽水、應急抽水及停止抽水。利用水位傳感器檢測液面水位高度，水位工作控制如表1。

3 冷凝水再利用模塊設計

針對收集并處理后的空調(diào)冷凝水，該模塊按功能上分成兩部分進行再利用。空調(diào)外機散熱片冷卻與清洗模塊：STC89C52單片機控制水泵A抽水，經(jīng)過超聲波霧化器處理后，由水噴頭直接噴灑在空調(diào)外機散熱片處，實現(xiàn)對散熱片的降溫與清洗功能，并增強制冷效果。車內(nèi)空氣濕度調(diào)節(jié)模塊：采用溫濕度傳感器（DHT11）實時監(jiān)測車內(nèi)的溫濕度，設定調(diào)節(jié)閾值為40%的濕度，當濕度低于40%且實際水位處在正常工作區(qū)間時，水泵B啟動抽水工作，經(jīng)霧化后對車內(nèi)空氣進行加濕。

4 車內(nèi)空氣凈化模塊設計

針對車內(nèi)封閉環(huán)境造成的空氣質(zhì)量不佳的問題，車內(nèi)空氣凈化模塊以STC89C52單片機為核心，當監(jiān)測到車內(nèi)的有害氣體達到一定的濃度值時，STC89C52單片機控制等離子凈化器對車內(nèi)空氣進行凈化處理。監(jiān)測端采用空氣質(zhì)量傳感器MQ135和顯示電路LCD1602，用來監(jiān)測并顯示有害氣體濃度值。凈化端采用等離子凈化器，有效降低車內(nèi)的懸浮顆粒物濃度。

5 太陽能供電模塊設計

該供電模塊由多晶硅太陽能板、太陽能控制器、12V鉛蓄電池及DC-DC降壓模塊組成。太陽能電池板收集太陽能轉(zhuǎn)化成電能，通過太陽能控制器儲存到鉛蓄電池內(nèi)部，鉛蓄電池為水泵A、B供電;通過DC-DC降壓模塊將12V電壓轉(zhuǎn)化成5V，為STC89C52單片機供電。

6 結語

本項目組通過構建實驗平臺，進行了仿真實驗，最終完成實物制作，系統(tǒng)整體實物圖如圖3。經(jīng)調(diào)試驗證，系統(tǒng)可實現(xiàn)設計功能，滿足節(jié)能減排要求。

冷凝水經(jīng)霧化處理噴灑在散熱片上，可以起到降溫與清洗作用，同時增強空調(diào)制冷效果。本系統(tǒng)通過對車載空調(diào)冷凝水的收集處理，實現(xiàn)節(jié)約成本廢水再利用，對環(huán)境改善和資源循環(huán)具有促進作用。

參考文獻

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