CN102705931A - 一种多功能太阳能空调系统 - Google Patents

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蒋洪乃
周鑫发
程冠华
陶勇明
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Abstract

一种多功能太阳能空调系统,系统由太阳能光伏电池或风力发电机提供直流电源,通过集成控制装置根据不同季节的使用要求输电至电加热器或半导体致冷部件、热端和冷端的循环水泵,使冰水储能箱内的水温降低和热水储能箱内的水温升高备用,然后由终端设备如开水器、热水龙头、风机盘管和冰水龙头随时满足用户的需求。本发明克服了以往中小型光伏电站发电后因输出不稳定出现上网难、蓄电池寿命短、系统复杂、制造和维护成本高等缺陷,免去了先通过蓄电池储存再逆变成交流电供负载使用的繁琐过程,储能量巨大,使太阳能和风能等清洁能源可以得到迅速推广。

Description

一种多功能太阳能空调系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种多功能太阳能空调系统,具体涉及一种充分利用太阳能光伏电池所发出的电能,实现冷暖空调和提供生活热水、开水的综合系统。

背景技术

[0002] 现行的太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)、逆变器等组成。主要的应用产品为:LED、太阳能路灯、草坪灯、庭院灯、航标灯、农用杀虫灯、充电器、信号灯、交通警示灯、太阳能信息显示屏、供电系统、移动充电器、水泵太阳能 家居用品及其它太阳能产品等。对于家用大功率器件如电热水器、空调等耗能比例最大的部分均少有应用。并且太阳能电池所发的电能在这一充一放过程中,已经损耗约30%,这就使得以上太阳能应用产品的性价比不高,难以普及使用。随着太阳能电池发电效率的提高和对节能环保的进一步需求,充分利用取之不尽的太阳能已成为当务之急。

[0003]目前美国、欧洲各国特别是德国及日本、印度等都在大力发展太阳电池应用,开始实施的"十万屋顶"计划、"百万屋顶"计划等,极大地推动了光伏市场的发展,前途十分光明。开拓国内外光伏产品的应用市场已经迫在眉睫,这已经成为世界光伏产业发展的关键所在。特别是中国已经成为世界光伏太阳能电池的最大生产国,产量占世界50%以上,却是光伏太阳能电池的应用小国,除了屈指可数的几个上网示范项目,国民应用几乎为空白。

[0004] 专利号为200610051805. 4“电子直接式制冷制热空调”、02271711. 0 “分段式半导体空调器”、201020503637. X “一种太阳能电热水器”和200910021089. 9 “以自来水为吸热储能介质的半导体制冷空调系统”等分别为太阳能光伏电池的应用提出了较好的方案,但在具体应用上还存在单一性,难以充分利用太阳能光伏电池产生的电量,特别是在使用时间上不能随用随取,性价比较低。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种多功能并可随用随取的太阳能应用系统:通过与建筑相结合的太阳能光伏电池等清洁能源发电和电加热器或半导体器件产生冰水和热水后加以储存,充分利用太阳能光伏电池等清洁能源产生的电量,实现随用随取,使得未来的建筑基本实现电力自给。即将家庭中的冷热空调、热水、开水等耗能最大的部分主要由太阳能光伏电池或风力发电机供应的电能解决,不足部分才通过市电辅助达到要求,实现最大限度的节能环保效果。

[0006] 本发明的目的是通过这样的技术方案来实现的:系统由太阳能光伏电池或风力发电机提供直流电源,设置一个能根据用户指令或对冷热水的温度、水位信号和室温信号进行处理后向电磁阀、循环水泵、风机盘管发出执行指令的集成控制装置;由集成控制装置控制半导体致冷部件、带热量交换器和电加热器的热水储能箱、循环泵、电磁阀和风机盘管等构成一个储热或制热空调系统;由集成控制装置控制半导体致冷部件、带冷量交换器的冰水储能箱、循环泵、电磁阀和风机盘管等构成一个储冷或制冷空调系统;由带热量交换器和电加热器的热水储能箱、速热式开水器和开水龙头构成节能开水系统;由带冷量交换器的冰水储能箱和冰水龙头构成冰水饮水系统;由带热量交换器和电加热器的热水储能箱、恒温水阀构成热水供应系统。该综合系统将太阳能光伏电池或风力发电机发出的不稳定电能通过集成控制装置根据不同季节的使用要求输电至电加热器或半导体致冷部件、热端和冷端的循环水泵,使冰水储能箱内的水温降低和热水储能箱内的水温升高备用,然后由终端设备如开水器、热水龙头、风机盘管和冰水龙头随时满足用户的需求。

[0007] 在本发明中,系统设定在冬季以制热为主要目的:集成控制装置将太阳能光伏电池或风力发电机发出的电接入电加热器,使热水储能箱内的水温升高,使之达到90°C (设置时以不沸腾为原则),当太阳能电池电力不足以满足热水需求时由集成控制装置提供市电补充。

[0008] 在本发明中,系统设定在夏季以制冷为主要目的:集成控制装置将太阳能光伏电池发出的电接入半导体致冷部件,同时接通热端和冷端循环泵完成,使冰水储能箱内的水温降低和热水储能箱内的水温提高,设定的冰水储能箱内水温一般为0〜12°C。

[0009] 在本发明中,热水的输出则由自来水经热水储能箱内的换热器和自动调温阀完·成,输出热水水温设定为40〜55°C。

[0010] 在本发明中,开水的输出则由自来水经热水储能箱内的换热器预热后再经电辅助即开型开水器完成,输出95°c的恒温开水。

[0011 ] 在本发明中,热空调则由集成控制装置启动循环水泵开通热水循环和风机盘管给室内加温,直至达到设定室温(一般为14〜18°C )。

[0012] 在本发明中,冰水的制取则由饮用水供应装置内的水经过冰水储能箱中的冷量交换器降温完成,输出较低温度的冰水。

[0013] 在本发明中,冷空调则由集成控制装置启动循环水泵开通冰水循环和风机盘管给室内降温,直至达到设定室温(一般为26〜30°C )。

[0014] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但本发明并不仅限于以下的实施例。

附图说明

[0015] 图I是本发明一种多功能太阳能空调系统实施例的构成示意图。

[0016] 如图I所示,本发明一种多功能太阳能空调系统构成为:太阳能光伏电池板I、微电脑控制器2、市电输入3、开水龙头4、速热开水器5、自动调温热水阀6、电加热器7、热量交换器8、热水储能箱9、热水储能箱补水电磁阀10、自来水供水管11、热空调或热端散热循环泵12、冷空调或冷端散冷循环泵13、冷空调控制电磁阀14、半导体制冷部件15、空调风机盘管16、热空调控制电磁阀17、饮用水供应装置18、冰水储能箱19、冷量交换器20、饮用冰水龙头21、冰水储能箱补水电磁阀22、多余热量散热电磁阀23和余热散热器24。

具体实施方式

[0017] 本发明的制热工作过程为:在冬季或不需要制冷时,光伏电池板I发出的电由控制器2输出接至电加热器7,使热水储能箱9内的水升温以备使用。

[0018] 本发明的制冷原理为:在夏季或需要制冷时,光伏电池板I发出的电由控制器2输出接至半导体制冷部件15,同时控制器2开通变频循环水泵12和循环水泵13并根据制冷温度要求调节循环水泵12的转速,将制冷部件15热端的热量通过循环水散热并使热水保温储存箱9内的水升温。当热水储能箱内的水温高于制冷部件热端散热温度时,控制器接通电磁阀23,热量经散热器24散于室外或备用水箱。散热器24可以是风冷式的,也可以做成是水冷式的。

[0019] 本发明的冷、热空调工作过程为:按下控制器2面板上的制冷开关后,控制器接通电磁阀14和循环水泵13,冰水循环回路开通,冰水由冰水储能箱经循环泵、电磁阀再经过风机盘管后回流到冰水储能箱使室内降温;按下控制器2面板上的制热开关后,控制器接通电磁阀17和循环水泵12,热水循环回路开通,热水由热水储能箱经循环泵、电磁阀再经过风机盘管后回流到热水储能箱使室内升温。将制冷和制热开关设置为互锁,以避免热水和冰水管道互通情况出现。

[0020] 本发明供应热水的工作过程为:打开热水龙头4,自来水由供水管11经热量交换器8换取热水储能箱的储热后,再经自动调温热水阀6流出。

[0021] 本发明供应开水的工作过程为:打开开水龙头,微电脑控制器2接通速热开水器5的市电电源,自来水由供水管11经热量交换器8换取热水储能箱的储热预热后,再经速热开水器5流出。

[0022] 本发明供应冰水的工作过程为:打开冰水龙头21,饮用水由供应装置18经冷量交换器20换取冰水储能箱的储冷后流出。

[0023] 本发明克服了以往中小型光伏电站发电后因输出不稳定出现上网难、蓄电池寿命短、系统复杂、制造和维护成本高等缺陷,每幢楼房甚至于每家每户,无论系统大小都能实现低成本自发自用,随用随取,该系统的使用将实现家庭中的冷热空调、热水、开水等耗能最大的部分主要由太阳能光伏电池或风力发电机供应的电能直接解决,免去了先通过蓄电池储存再逆变成交流电供负载使用的繁琐过程,储能量巨大,使太阳能和风能等清洁能源可以得到迅速推广。

Claims (6)

1. 一种多功能太阳能空调系统,主要包括太阳能光伏电池板组件或风力发电机、制热制冷部分、储能箱和终端输出部分等组成。其特征在于:系统有一个根据用户指令或对冷热水的温度、水位信号和室温信号进行处理后向电磁阀、循环水泵、风机盘管发出执行指令的集成控制装置;系统由集成控制装置控制半导体致冷部件、带热量交换器和电加热器的热水储能箱、循环泵、电磁阀和风机盘管等构成一个储热或制热空调系统;系统由集成控制装置控制半导体致冷部件、带冷量交换器的冰水储能箱、循环泵、电磁阀和风机盘管等构成一个储冷或制冷空调系统;系统由带热量交换器和电加热器的热水储能箱、速热式开水器和开水龙头构成节能开水系统;系统由带冷量交换器的冰水储能箱和冰水龙头构成冰水饮水系统;系统由带热量交换器和电加热器的热水储能箱、恒温水阀构成热水供应系统。
2.根据权利要求I所述的多功能太阳能空调系统,其特征在于:制热空调系统由集成控制装置、半导体致冷部件、带热量交换器和电加热器的热水储能箱、循环泵、电磁阀和风机盘管等构成。
3.根据权利要求I所述的多功能太阳能空调系统,其特征在于:制冷空调系统由集成控制装置、半导体致冷部件、带冷量交换器的冰水储能箱、循环泵、电磁阀和风机盘管等构成。
4.根据权利要求I所述的多功能太阳能空调系统,其特征在于:节能开水系统由带热量交换器和电加热器的热水储能箱、速热式开水器和开水龙头构成。
5.根据权利要求I所述的多功能太阳能空调系统,其特征在于:冰水饮水系统由冷量交换器的冰水储能箱和冰水龙头构成。
6.根据权利要求I所述的多功能太阳能空调系统,其特征在于:热水供应系统由带热量交换器和电加热器的热水储能箱和恒温水阀构成。
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