CN104833027B - 综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，包括太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统、直流变频空调器和控制系统；太阳能光电系统包括太阳能光伏板、控制模块、蓄电池和升压电路；太阳能光热系统包括太阳能真空集热管、保温水箱、除湿换热器、化霜换热器、循环水泵；除湿系统包括除湿器、除湿储液罐、除湿系统换热器、溶液循环泵、再生器和再生储液罐；直流变频空调器包括室内机和室外机；控制系统包括温度控制器、湿度控制器和电源控制器。本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，可将太阳能转换为热能和电能为空调系统供热和供电、减少了对市电的需求、节约能源等优点。

Description

综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统
技术领域
本发明涉及一种空调系统，尤其是一种温湿度独立控制的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，用于家庭空气调节，属于家用空调器。
背景技术
目前，空调已经成为了人们在夏日生活中必不可少的一部分，据调查显示，我国近两年来虽然在家用空调行业暂缓了高速增长的脚步。但就整体市场情况看，我国房间空调器的保有量超过了2.7亿台，成为名符其实的空调生产和占有大国。这些家用空调在方便人们生活的同时，每日也消耗着巨大的电能，带来了日益严重的环境污染问题。
众所周知，煤、石油和天然气是现阶段人类生活和生产所依赖的最主要的三大能源，但每日持续消耗大量的能量，也使得三者逐渐走向枯竭。据估计，当今世界所剩的天然气还可供人类使用200年左右，而煤和石油只能供人类使用100年左右。在这样的条件下，越来越多的人把眼光转而投向风能、水能、生物质能和太阳能等可再生能源。其中，太阳能是最为广泛的天然能源，在许多发达国家都已开始逐步推行太阳能家电。同时，对于一些缺电的国家和地区，发展太阳能家电更能解决他们的燃眉之急，而往往这些地区的太阳能资源都是比较丰富的，因此这也为大力发展太阳能家电奠定了基础。
发明内容
本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，以使得家用空调系统可以使用太阳能供电、节约能源。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案。
综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，其结构特点是，包括太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统、直流变频空调器和控制系统；太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统和直流变频空调器均与所述控制系统相连接，由所述控制系统控制太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统和直流变频空调器；太阳能光热系统与除湿系统相连；
所述太阳能光电系统包括太阳能光伏板、控制模块、蓄电池和升压电路；所述太阳能光伏板通过控制模块连接蓄电池和升压电路，用于为蓄电池充电和为升压电路提供电源；所述升压电路将电压升压后提供给所述控制系统；
所述太阳能光热系统包括太阳能真空集热管、保温水箱、除湿换热器、化霜换热器、循环水泵；所述太阳能真空集热管的出水口连接保温水箱的入水口，保温水箱的出水口通过所述循环水泵和水管连接太阳能真空集热管的入水口，形成一个由太阳能真空集热管利用太阳能加热冷水的水循环系统；所述保温水箱内设置有除湿换热器和化霜换热器；
所述除湿系统包括除湿器、除湿储液罐、除湿系统换热器、溶液循环泵、再生器和再生储液罐；所述除湿器的出液口与所述除湿储液罐的进液口相连接，所述除湿储液罐的出液口与所述除湿系统换热器的除湿进液口相连接，所述除湿系统换热器的除湿出液口通过所述溶液循环泵连接所述除湿器的进液口；所述除湿系统换热器的再生出液口与所述再生器的进液口相连接，所述再生器的出液口与所述再生储液罐的进液口相连接，所述再生储液罐的出液口与所述除湿系统换热器再生进液口相连接；
所述直流变频空调器包括室内机和室外机；室内机为制冷系统蒸发器，在室内提供冷风；所述室外机由直流电驱动；
所述控制系统包括温度控制器、湿度控制器和电源控制器；所述温度控制器用于控制直流变频空调器，所述湿度控制器用于控制除湿系统，所述电源控制器用于控制太阳能电和市电的切换。
本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统的结构特点也在于：
所述太阳能光热系统的保温水箱内还设置有电加热器。
所述除湿溶液为无机盐类水溶液。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，包括太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统、直流变频空调器和控制系统；太阳能光电系统包括太阳能光伏板、控制模块、蓄电池和升压电路；太阳能光热系统包括太阳能真空集热管、保温水箱、除湿换热器、化霜换热器、循环水泵；除湿系统包括除湿器、除湿储液罐、除湿系统换热器、溶液循环泵、再生器和再生储液罐；直流变频空调器包括室内机和室外机；控制系统包括温度控制器、湿度控制器和电源控制器。
本发明系统主要通过太阳能光电系统提供电源，负责直流变频空调器和各个循环泵的运行；通过太阳能光热系统提供热源，负责除湿系统和直流变频空调器的化霜模式。
太阳能充足的时候，太阳能光电系统提供系统运行的电力，并将多余的电能储存在蓄电池中，太阳能光热系统提供系统运行的热能并将多余的热能储存在保温水箱中。直流变频空调器利用太阳能光电系统的电力，由控制系统控制，调节室内空气温度，除湿系统利用太阳能光热系统的热能，由控制系统控制，调节室内空气的湿度。当太阳能不足时，由控制系统调节，首先利用太阳能光电系统的蓄电池储存的电能和太阳能光热系统的保温水箱储存的热能，当二者储能也不足时，调用市电提供电能，维持系统正常运行。
本发明系统在光照充足地区，可以完全依靠太阳能在白天正常运行，并蓄存足够的能量，维持夜间的运行。即使在光照不充足的地区或日期，也可以大幅减少市电的使用量。
本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统结合了太阳能光电技术，光热技术，温湿度独立调节技术，直流变频压缩机等技术，大大减少了对市电的需求，对于太阳能充足地区和市电不易到达的地区尤其适用。
本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，可将太阳能转换为热能和电能为空调系统供热和供电、减少了对市电的需求、使得家用空调系统可以使用太阳能供电、节约能源等优点。
附图说明
图1为本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统的太阳能光电系统的示意图。
图2为本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统的太阳能光热系统的示意图。
图3为本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统的直流变频空调器的示意图。
图4为本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统的除湿系统的示意图。
图5为本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统的工作流程图。
附图1-5中标号：1、太阳能光伏板，2、控制模块，3、蓄电池，4、升压电路，5、太阳能真空集热管，6、保温水箱，7a、除湿换热器，7b、化霜换热器，8、循环水泵，9、电加热器，10、室内机，11、室外机，12、除湿器，13a、除湿储液罐，13b、再生储液罐，14、除湿系统换热器，15、再生器，16、溶液循环泵，17、太阳能光电系统，18、太阳能光热系统，19、控制系统，20、直流变频空调器，21、除湿系统。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1-5，本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，包括太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统、直流变频空调器和控制系统；太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统和直流变频空调器均与所述控制系统相连接，由所述控制系统控制太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统和直流变频空调器；太阳能光热系统与除湿系统相连；
所述太阳能光电系统包括太阳能光伏板、控制模块、蓄电池和升压电路；所述太阳能光伏板通过控制模块连接蓄电池和升压电路，用于为蓄电池充电和为升压电路提供电源；所述升压电路将电压升压后提供给所述控制系统；太阳能光伏板位于阳光充足的室外，将太阳能转换成直流电，直流电通过电线导入所述的控制模块。进入控制模块的直流电经过控制模块分配，流入升压电路或蓄电池。控制模块的作用是调节进入升压电路和蓄电池的直流电的功率。所述升压电路接收控制模块输送的直流低压电，并转化为高压直流电，供整个系统的用电部件使用，所述用电部件包括压缩机、循环水泵、溶液循环泵等。所述蓄电池与控制模块连接，用于蓄存太阳能光伏板发出的多余的电能。通过太阳能光伏板，可以将太阳能转化为电能为本发明的空调系统供电，在太阳能充足的时候充分利用太阳能，节约家庭用电量，节能环保。
所述太阳能光热系统包括太阳能真空集热管、保温水箱、除湿换热器、化霜换热器、循环水泵；所述太阳能真空集热管的出水口连接保温水箱的入水口，保温水箱的出水口通过所述循环水泵和水管连接太阳能真空集热管的入水口，形成一个由太阳能真空集热管利用太阳能加热冷水的水循环系统；所述保温水箱内设置有除湿换热器和化霜换热器；
其中，太阳能真空集热管作为产热装置，置于阳关充足的地方。所述太阳能真空集热管产生的高温水蒸气通过管路流入保温水箱。所述保温水箱外层有保温材料。所述除湿换热器、化霜换热器位于保温水箱内，均为管式换热器，将保温水箱内的热量导出到用热端，所述用热端包括空调室外机的冷凝器化霜装置和除湿系统的再生器。除湿换热器连接除湿系统的再生器并为其提供热水，化霜换热器连接空调室外机的冷凝器化霜装置并为其提供热水。循环水泵用于为太阳能光热系统的循环水及蒸汽提供循环动力。
所述除湿系统包括除湿器、除湿储液罐、除湿系统换热器、溶液循环泵、再生器和再生储液罐；所述除湿器的出液口与所述除湿储液罐的进液口相连接，所述除湿储液罐的出液口与所述除湿系统换热器的除湿进液口相连接，所述除湿系统换热器的除湿出液口通过所述溶液循环泵连接所述除湿器的进液口；所述除湿系统换热器的再生出液口与所述再生器的进液口相连接，所述再生器的出液口与所述再生储液罐的进液口相连接，所述再生储液罐的出液口与所述除湿系统换热器再生进液口相连接；
所述除湿器通过溶液除湿的方式除去空气中的水蒸气，并将除湿后的空气送入室内。所述除湿储液罐与除湿器相连，储存吸湿后的溶液。所述除湿系统换热器与除湿储液罐相连，用于交换吸湿溶液和再生溶液之间的热量。所述再生器与除湿系统换热器相连，通过从阳能光热系统得到的热量再生吸湿溶液，恢复溶液的吸湿能力。所述一个再生储液罐与再生器连接，储存再生溶液并为除湿系统换热器提供恢复溶液的吸湿能力的溶液。
所述直流变频空调器包括室内机和室外机；室内机为制冷系统蒸发器，在室内提供冷风；所述室外机由直流电驱动；
所述控制系统包括温度控制器、湿度控制器和电源控制器；所述温度控制器用于控制直流变频空调器，所述湿度控制器用于控制除湿系统，所述电源控制器用于控制太阳能电和市电的切换。
所述太阳能光电系统和太阳能光热系统放置于光照充足的位置，所述的除湿系统和直流变频空调器的室外机放置于通风良好处，所述的控制系统和直流变频空调器的室内机位于室内。本发明的整个系统由太阳能光电系统为空调器和各个循环泵提供电源，由太阳能光热系统为除湿系统提供再生热源，为空调器提供化霜热源，由除湿系统调节室内湿度，由空调器调节室内温度，由控制系统控制整套系统。系统可以实现完全利用太阳能运行，大大节省电能，适用于太阳能充足的地区和电能匮乏的地区。
所述太阳能光热系统的保温水箱内还设置有电加热器。
电加热器9在太阳能不足时加热保温水箱中的水，保证热量足够。循环水泵8提供水循环的动力。
所述除湿溶液为无机盐类水溶液。所述的无机盐类水溶液优选是氯化锂溶液，也可以使溴化锂溶液。
如图1所示，本发明的空调系统，通过太阳能光电系统17进行光电转换产生直流电能，通过太阳能光热系统18进行光热转换产生热能，控制系统19接收太阳能直流电和市电交流电，经过转换输出到太阳能光热系统18、除湿系统21和直流变频空调器20，输出到太阳能光热系统18的电能用于驱动循环水泵8，输出到除湿系统21的电能用于驱动溶液循环泵16，输出到直流变频空调器的电能用于驱动室内机10和室外机11,。太阳能光热系统18产生的热能，输出到除湿系统21作为再生器15的再生热源，输出到直流变频空调器20的室外机11作为冬季供热的化霜热源。直流变频空调器20负责室内空气的温度调节，除湿系统21负责室内空气的温度调节。
如图1，所述太阳能光电系统17包含太阳能光伏板1、控制模块2、蓄电池3、升压电路4。其中，所述太阳能光伏板1将太阳能转换为直流电，进入控制模块2。控制模块2根据电功率的大小调节输出到升压模块4的功率，将多余的电量导入蓄电池3储存。当太阳能光伏板1发电功率不足时，控制模块2控制蓄电池3给升压模块供电。控制模块2通过调节太阳能光伏板1和蓄电池3的输出功率，以保证升压模块4的功率稳定。升压模块4提升控制模块2输送来的直流电的电压，适合其他子系统用电设备的使用。通过升压模块4升压过后的高压直流电输送到控制系统。
如图2，所述太阳能光热系统18包括太阳能真空集热管5、保温水箱6、除湿换热器7a、化霜换热器7b、循环水泵8；电加热器9和相关管路。其中太阳能真空集热管5将太阳能转换为热能，产生的高温热水和蒸汽进入保温水箱6。在保温水箱6中，除湿换热器7a将热量导热除湿系统21的除湿器12，用于除湿；化霜换热器7b将热量导热直流变频空调器20的室外机11，用于冬季工况运行时的室外机化霜过程。电加热器9在太阳能不足时加热保温水箱中的水，保证热量足够。循环水泵8提供水循环的动力。
如图3，所述直流变频空调器20包含室内机10和室外机11。直流变频空调器采用蒸气压缩循环，夏季采用制冷循环，冬季采用制热循环。所述直流变频空调器20由控制系统19的直流电驱动直流压缩机运行。冬季工况下，有所述太阳能光热系统18提供的热量对室外机的蒸发器进行化霜处理。
如图4，所述除湿系统21包含除湿器12、除湿储液罐13a、再生储液罐13b、除湿系统换热器14，再生器15和相关管路。除湿系统21采用溶液除湿的方法，由控制系统19控制，调节室内空气湿度。除湿系统21的除湿溶液为无机盐类水溶液。其中，室内空气通过除湿器12，水分被其中的浓溶液吸收，湿度降低，回到室内，完成出示过程。浓溶液吸收室内空气中的水分，变成稀溶液，流入除湿储液罐13a。稀溶液在除湿系统换热器14中与浓溶液进行热量交换，被浓溶液预热，然后进入再生器15。预热后的稀溶液在再生器15中被加热，水分蒸发，再生为高温的浓溶液，流入再生储液罐13b。再生器15的热源由太阳能光热系统18提供。在再生储液罐13b中的高温浓溶液在除湿系统换热器14中首先预热稀溶液，然后将多余的热量散入室外空气，变为常温浓溶液，经由溶液循环泵16送入除湿器12，完成循环。
如图5，所述控制系统19包含温度控制器，湿度控制器和电源控制器。其中，电源控制器接收太阳能光电系统17输送来的直流电和市电交流电，整流后统一转化为直流电，分别输送到太阳能光热系统18的循环水泵8，除湿系统21的溶液循环泵16和直流变频空调器20。温度控制器控制直流变频空调器20调节室内空气的温度，湿度控制器控制除湿系统21调节室内空气的湿度。
本发明的空调系统主要通过太阳能光电系统提供电源，负责直流变频空调器和各个循环泵的运行；通过太阳能光热系统提供热源，负责除湿系统和直流变频空调器的化霜模式，用于太阳能光照较充足的地区，能够代替传统的消耗市电的家用空调器。
太阳能充足的时候，太阳能光电系统提供系统运行的电力，并将多余的电能储存在蓄电池中，太阳能光热系统提供系统运行的热能并将多余的热能储存在保温水箱中。直流变频空调器利用太阳能光电系统的电力，由控制系统控制，调节室内空气温度，除湿系统利用太阳能光热系统的热能，由控制系统控制，调节室内空气的湿度。当太阳能不足时，由控制系统调节，首先利用太阳能光电系统的蓄电池储存的电能和太阳能光热系统的保温水箱储存的热能，当二者储能也不足时，调用市电提供电能，维持系统正常运行。
本发明系统在光照充足地区，可以完全依靠太阳能在白天正常运行，并蓄存足够的能量，维持夜间的运行。即使在光照不充足的地区或日期，也可以大幅减少市电的使用量。
本发明的综合利用太阳能光热和光电技术的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统结合了太阳能光电技术，光热技术，温湿度独立调节技术，直流变频压缩机等技术，大大减少了对市电的需求，对于太阳能充足地区和市电不易到达的地区尤其适用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，其特征是，包括太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统、直流变频空调器和控制系统；太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统和直流变频空调器均与所述控制系统相连接，由所述控制系统控制太阳能光电系统、太阳能光热系统、除湿系统和直流变频空调器；太阳能光热系统与除湿系统相连；
所述太阳能光电系统包括太阳能光伏板、控制模块、蓄电池和升压电路；所述太阳能光伏板通过控制模块连接蓄电池和升压电路，用于为蓄电池充电和为升压电路提供电源；所述升压电路将电压升压后提供给所述控制系统；
所述太阳能光热系统包括太阳能真空集热管、保温水箱、除湿换热器、化霜换热器、循环水泵；所述太阳能真空集热管的出水口连接保温水箱的入水口，保温水箱的出水口通过所述循环水泵和水管连接太阳能真空集热管的入水口，形成一个由太阳能真空集热管利用太阳能加热冷水的水循环系统；所述保温水箱内设置有除湿换热器和化霜换热器；
所述除湿系统包括除湿器、除湿储液罐、除湿系统换热器、溶液循环泵、再生器和再生储液罐；所述除湿器的出液口与所述除湿储液罐的进液口相连接，所述除湿储液罐的出液口与所述除湿系统换热器的除湿进液口相连接，所述除湿系统换热器的除湿出液口通过所述溶液循环泵连接所述除湿器的进液口；所述除湿系统换热器的再生出液口与所述再生器的进液口相连接，所述再生器的出液口与所述再生储液罐的进液口相连接，所述再生储液罐的出液口与所述除湿系统换热器再生进液口相连接；
所述直流变频空调器包括室内机和室外机；室内机为制冷系统蒸发器，在室内提供冷风；所述室外机由直流电驱动；
所述控制系统包括温度控制器、湿度控制器和电源控制器；所述温度控制器用于控制直流变频空调器，所述湿度控制器用于控制除湿系统，所述电源控制器用于控制太阳能电和市电的切换。
2.根据权利要求1所述的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，其特征是，所述太阳能光热系统的保温水箱内还设置有电加热器。
3.根据权利要求1所述的综合利用太阳能光热和光电技术的家用直流变频空调系统，其特征是，所述除湿系统的除湿溶液为无机盐类水溶液。
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