CN106969445A - 太阳能驱动户外降温除pm2.5装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，通过太阳能发电提供驱动力，轴流送风装置营造强迫对流，喷雾发生装置产生雾化水滴，高效粒子空气过滤器及其反吹扫及清洗装置确保送风清洁度。本发明用于改善在夏季室外高温且空气中含有大量PM2.5气溶胶颗粒物等恶劣环境下从业人员的热舒适性及吸入空气质量问题；改善室外生活、娱乐休闲等场所的环境热舒适性及区域性空气质量；同时本装置还能用于夏季户外高温变压器降温，改变传统的用人工喷淋对户外高温变压器降温方式，可减少及避免触电事故发生。

Description

太阳能驱动户外降温除PM2.5装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能驱动户外降温除PM2.5装置。
背景技术
在炎热的夏季，户外环境下工作、生活及休闲的人们普遍都面临着热舒适性差和PM2.5气溶胶颗粒物暴露风险问题，长时间处于低热舒适性和高PM2.5气溶胶颗粒物暴露环境下将引起人员工作效率低下、热舒适感差及健康问题(如传染病传播、人体过敏、呼吸系统哮喘及肺癌等)；同时在工业领域，当夏季室外温度较高且用电高峰期时，户外(或户内)较大容量变压器经常出现散热不畅而导致的温升过高现象，从而降低供电可靠性(如削减负荷或变压器停运等)。
现有的除PM2.5装置多为室内使用，使用时不仅消耗大量电力，而且在净化空气的同时会产生其他有害物质且不能及时处理。并且现有的降温装置在智能控制方面做的不够好，使得整个系统不够自动化，智能化，于是便显现出使用不便、舒适度不佳的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有降温除尘装置的不足，本发明提供一种太阳能驱动户外降温除PM2.5装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，包括支撑壳体、太阳能PV板、逆变控制器、蓄电池、轴流送风装置和喷雾发生装置，所述喷雾发生装置包括水箱、雾化盘和水泵，所述水泵将水箱中的水输送到雾化盘，所述雾化盘将水雾化成10μm以下的水雾颗粒，所述轴流送风装置安装在所述支撑壳体的中心位置，并且由蓄电池提供动力；太阳能PV板倾斜放置在支撑壳体之前用于吸收和转化太阳辐射能，逆变控制器与蓄电池相连接；太阳能PV板连接所述逆变控制器和蓄电池。
还包括高效粒子空气过滤器，所述高效粒子空气过滤器安装在轴流送风装置的送风端面。
所述高效粒子空气过滤器上设有太阳能光伏驱动的反吹扫及清洗装置。
所述的雾化盘为圆形雾化盘，所述水泵安装在圆形雾化盘的下方。
喷雾发生装置配备有用于调节水泵的供应水量的流量调节阀。
还包括6套传感器，所述传感器包括干球温度传感器、湿球温度传感器、黑球温度传感器、空气流速传感器、PM2.5粉尘浓度传感器和液位传感器，其中，干球温度传感器、湿球温度传感器、黑球温度传感器、空气流速传感器和PM2.5粉尘浓度传感器均安装在支撑壳体上，液位传感器安装在水箱内。
本发明的有益效果是，本发明的一种太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，通过太阳能发电提供驱动力，轴流送风装置营造强迫对流，喷雾发生装置产生雾化水滴，高效粒子空气过滤器及其反吹扫及清洗装置确保送风清洁度。本发明用于改善在夏季室外高温且空气中含有大量PM2.5气溶胶颗粒物等恶劣环境下从业人员(如交警、建筑工人、公路养护工人、露天开采工人等)的热舒适性及吸入空气质量问题；改善室外生活、娱乐休闲等场所(如户外垂钓场、高尔夫球场、游乐场、露天餐饮场所等)的环境热舒适性及区域性空气质量；同时本装置还能用于夏季户外高温变压器降温，改变传统的用人工喷淋对户外高温变压器降温方式，可减少及避免触电事故发生。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明太阳能驱动户外降温除PM2.5装置最优实施例的正视结构示意图。
图2是本发明太阳能驱动户外降温除PM2.5装置最优实施例的侧视结构示意图。
图中1、支撑壳体，2、太阳能PV板，3、逆变控制器，4、蓄电池，5、轴流送风装置，6、喷雾发生装置，7、雾化盘，8、水泵，9、流量调节阀，10、高效粒子空气过滤器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，包括支撑壳体1、太阳能PV板2、逆变控制器3、蓄电池4、轴流送风装置5和喷雾发生装置6，所述喷雾发生装置6包括水箱、雾化盘7和水泵8，所述水泵8将水箱中的水输送到雾化盘7，所述雾化盘7将水雾化成10μm以下的水雾颗粒，所述轴流送风装置5安装在所述支撑壳体1的中心位置，并且由蓄电池4提供动力；太阳能PV板2倾斜放置在支撑壳体1之前用于吸收和转化太阳辐射能，逆变控制器3与蓄电池4相连接；太阳能PV板2连接所述逆变控制器3和蓄电池4，太阳能PV板2与逆变控制器3、蓄电池4之间用导线相连接。水泵8在电能的驱动作用下将水输送到雾化盘7，将水滴雾化成10μm以下的水雾颗粒，在强迫气流的作用下为人体(或变压器设备)降温，并通过强迫气流对流、微米级水雾颗粒和空气中悬浮PM2.5颗粒碰撞或凝并等机制来降低局部颗粒物暴露风险。水经过雾化盘7后变成水雾颗粒，和轴流送风装置5出来的气流混合扩散到空气中，这些微小水雾颗粒和空气中悬浮PM2.5颗粒碰撞或凝并，形成较大的尘粒在重力作用下沉降，达到除尘目的。雾化盘7为圆形雾化盘7，水泵8安装在圆形雾化盘7的下方。
还包括高效粒子空气过滤器10，该类型高效粒子空气过滤器10对粒径在0.3μm以上的气溶胶颗粒物过滤效果能达到99％以上。该套高效粒子空气过滤器10将安装在轴流送风装置5的送风端面，从而保证送入户外人员局部活动区内气流的洁净度。高效粒子空气过滤器10上设有太阳能光伏驱动的反吹扫及清洗装置。喷雾发生装置6包括水箱、连接水管、阀门、水泵8和雾化盘7。轴流送风装置5包括电机、扇叶和扇叶格栅，高效粒子空气过滤器10安装在轴流送风装置5的扇叶格栅上，雾化盘7也通过支架固定在轴流送风装置5的扇叶格栅上。扇叶格栅前面不封闭，用来装高效粒子空气过滤器10，高效粒子空气过滤器10在户外环境中总PM2.5含量不变的情况下，能高效的降低PM2.5等微小颗粒物的浓度，真正起到除PM2.5的功能。
本发明中采用的喷雾发生装置6配备有流量调节阀，能够基于户外动态的热环境自动调节水泵的供应水量，进而改变喷雾量和雾化的可及距离，以满足不同室外气象条件下的热舒适性。
太阳能PV板2供电原理为：(1)太阳能PV板2将太阳辐射能转化为12V的直流电送入逆变控制器3和直流蓄电池4；逆变控制器3将12V直流电逆变为220V的交流电输出，为装置用电设备提供驱动动力；(3)在太阳辐射强度不够时，直流蓄电池4可以将其储蓄的电能输入逆变控制器3，保证装置用电设备持续工作；在高强度太阳辐射时自动对其充电。另外，本发明中使用的太阳能PV板集成了纯正弦波逆变控制器3，太阳能充电控制功能，具有先进的短路保护、过载低电自动停止输出、太阳能智能充电功能。
另外，整套太阳能驱动户外降温除PM2.5装置设置有与PMV指标确定相关的六套传感器，所述传感器包括干球温度传感器、湿球温度传感器、黑球温度传感器、空气流速传感器、PM2.5粉尘浓度传感器和液位传感器，其中，干球温度传感器、湿球温度传感器、黑球温度传感器、空气流速传感器和PM2.5粉尘浓度传感器均安装在支撑壳体1上，液位传感器安装在水箱内，能够及时将送风可及区域的温度、湿度等参数及时反馈给喷雾发生装置6，利用单片机控制器实现对其智能控制，以保证装置的送风可及区域内预期平均评价PMV、PPD以及PM2.5气溶胶颗粒物浓度达到设计指标。干球温度传感器测量干球温度，湿球温度传感器测量空气相对湿度，黑球温度传感器测量环境平均辐射温度，空气流速传感器测量环境空气流动速度，PM2.5粉尘浓度传感器测量粉尘浓度，液位传感器检测水箱中的液位。
本发明的太阳能驱动户外降温除PM2.5装置的送风局部环境下热舒适性将根据丹麦技术大学P.O.Fanger教授所提出的PMV(预期平均评价)和PPD(预期不满意百分数)指标进行计算，PMV值的大小与六个变量相关：①人体周边空气干球温度；②人体周围环境平均辐射温度；③人体周边空气气流速度；④空气相对湿度；⑤人体所穿衣服热阻；⑥人体能量代谢率。依据六套传感器的测量值反馈到单片机，单片机计算的PMV值大小，来控制阀门开度调节流量大小为人体营造出“微暖”至“微凉”范围的局部户外空气环境，人们的预期不满意百分数PPD指标将控制在30％以内。
PMV＝[0.303e-0.036M+0.028]×[(M-W)-H-EC-CRES-ERES]
M－为人体能量代谢率,W/m2,由人体活动量大小决定
W－为人体单位表面积所做的机械功,W/m2
H－为人体表面的对流、辐射的热损失,W/m2
Ec－为皮肤上的散热和出汗散热量,W/m2
Cres－为呼吸中的显热损失量,W/m2
Eres－为呼吸中的潜热损失量,W/m2。
根据热舒适方程,查我国主要城市气象参数，取夏季极限的环境情况的干湿球温度，黑球温度，风速等环境参数值，人体活动和衣着情况可按夏季人员普遍情况计算取值。W值不予考虑,水蒸气分压力确定后,Hc、Cres、Eres值可根据上述值算的，则风速、平均辐射温度和空气温度是影响人体热舒适的主要因素，可计算得到PMV值。
当确定PMV值之后,则PPD值可算得。
最后根据通过流体数值模拟和实验实测数值的情况调节相关流量、风量使得装置能满足目标要求。比如温度或PM2.5超过设定值时调节流量、或风量使之降温除尘。
经过测试，本发明装置能够实现以下性能：①送风可及区1.5-5m范围内，热舒适性指标PMV控制在[-1,+1]范围，对应PPD指标在30％以下；②24小时平均PM2.5可入肺颗粒物浓度控制在35μg/m3；③送风可及距离在4-5m；④降温及除尘有效面积40m2左右；⑤噪声级保持在55-65dB(A)。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，其特征在于：包括支撑壳体(1)、太阳能PV板(2)、逆变控制器(3)、蓄电池(4)、轴流送风装置(5)和喷雾发生装置(6)，所述喷雾发生装置(6)包括水箱、雾化盘(7)和水泵(8)，所述水泵(8)将水箱中的水输送到雾化盘(7)，所述雾化盘(7)将水雾化成10μm以下的水雾颗粒，所述轴流送风装置(5)安装在所述支撑壳体(1)的中心位置，并且由蓄电池(4)提供动力；太阳能PV板(2)倾斜放置在支撑壳体(1)之前用于吸收和转化太阳辐射能，逆变控制器(3)与蓄电池(4)相连接；太阳能PV板(2)连接所述逆变控制器(3)和蓄电池(4)。
2.如权利要求1所述的太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，其特征在于：还包括高效粒子空气过滤器(10)，所述高效粒子空气过滤器(10)安装在轴流送风装置(5)的送风端面。
3.如权利要求2所述的太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，其特征在于：所述高效粒子空气过滤器(10)上设有太阳能光伏驱动的反吹扫及清洗装置。
4.如权利要求1所述的太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，其特征在于：所述的雾化盘(7)为圆形雾化盘(7)，所述水泵(8)安装在圆形雾化盘(7)的下方。
5.如权利要求1所述的太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，其特征在于：喷雾发生装置(6)配备有用于调节水泵(8)的供应水量的流量调节阀(9)。
6.如权利要求1所述的太阳能驱动户外降温除PM2.5装置，其特征在于：还包括6套传感器，所述传感器包括干球温度传感器、湿球温度传感器、黑球温度传感器、空气流速传感器、PM2.5粉尘浓度传感器和液位传感器，其中，干球温度传感器、湿球温度传感器、黑球温度传感器、空气流速传感器和PM2.5粉尘浓度传感器均安装在支撑壳体(1)上，液位传感器安装在水箱内。
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