CN108885019A - 太阳能集成冷却器方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种空气冷却无油离心式冷却器系统和方法，该系统包括至少一个AC冷凝器风扇；至少一个太阳能板；连接到至少一个太阳能板的至少一个AC/DC可转换风扇；以及控制器被配置为确定何时有足够的DC电力可用，并且当足够的DC电力可用时激活至少一个AC/DC可转换风扇，并且当DC电力不足够时，激活所述至少一个AC冷凝器风扇。

Description

太阳能集成冷却器方法和系统
技术领域
本发明涉及冷却器。更具体地，本发明涉及太阳能集成冷却器、方法和系统。
发明内容
更具体地，依据本发明，提供了一种系统，该系统包括至少一个AC冷凝器风扇；至少一个太阳能板(太阳能电池板)；至少一个AC/DC可转换风扇，该可转换风扇连接到至少一个太阳能板；以及控制器，该控制器被配置为确定何时有足够的DC电力可用，并且当足够的DC电力可用时激活至少一个AC/DC可转换风扇，并且当DC电力不足够时，激活至少一个AC冷凝器风扇。
另外提供了一种为空气冷却无油离心式冷却器系统供电的方法，该系统包括冷凝器、至少一个AC/DC可转换风扇和至少一个DC风扇，该方法包括提供至少一个太阳能板并连接AC/DC可转换风扇到至少一个太阳能板；确定i)当通过太阳能板产生足够的DC电流可用时，并且然后运行AC/DC可转换风扇，以及ii)当太阳能产生的DC电流不足够时，运行DC风扇。
另外提供了一种使用DC太阳能产生电流直接地为空气冷却无油离心式冷却器的AC/DC可转换风扇供电的方法，包括提供至少一个太阳能板和控制器；将AC/DC可转换风扇连接到至少一个太阳能板；由控制器确定i)当足够的DC太阳能产生电流可用时，并且然后运行AC/DC可转换风扇，以及ii)当足够的DC太阳能产生电流不可用时，使用电池组运行AC/DC可转换风扇。
本发明的其他目标、优点和特征在参照随附附图，阅读以下仅通过示例给出的对其具体实施方式的非限制性描述时，将变得更加明显。
附图说明
在附加的附图中：
图1是根据本发明的一个方面的实施方式的系统的立体图；
图2是图1系统的侧视图；
图3是根据本发明的一个方面的实施方式的系统的立体图；
图4是图3的侧视图；
图5是根据本发明的一个方面的实施方式的系统的侧视图；
图6是根据本发明的一个方面的实施方式的系统的侧视图；
图7是图6系统的俯视图；
图8是根据本发明的一个方面的实施方式的系统的侧视图；
图9是图8系统的立体图；
图10A是根据本发明的一个方面的实施方式的系统的示意图；
图10B示出了图10A的细节；
图10C示出了图10A的细节；
图10D示出了图10A的细节；
图10E示出了图10A的细节；
图10F示出了图10A的细节；
图10G示出了图10A的细节；
图11A是图10系统的俯视图；
图11B是图10系统的第一侧视图；
图11C是图10系统的第二侧视图；
图12A是根据本发明的一个方面的实施方式的支架的第一视图；
图12B是图12A的支架的第二视图；
图13A是根据本发明的一个方面的实施方式的支架的第一视图；
图13B是图13A的支架的第二视图；
图14是根据本发明的一个方面的实施方式的方法的简图；以及
图15是根据本发明的一个方面的实施方式的系统的简图。
具体实施方式
通过以下非限制性示例进一步详细说明本发明。
空气冷却无油离心式冷却器通常包括冷凝器风扇(C)。
如图10A和图11C中所示的示例，太阳能板阵列(A)安装在冷凝器风扇(C)上方，与冷凝器风扇的顶部边缘相距有一定距离，例如在冷凝器风扇的顶部表面上方450mm的最小高度H处，在与水平(水平面，水平线)成约15°和40°之间的角度范围，例如在与水平成约15°的角度处，取决于地理位置和一年中的时间，即以太阳能板上太阳光线的最佳入射，即例如在约37°和约45°之间的角度入射。
使用由地面支撑的支柱14(参见例如图1-3、5、10和11)或使用由风扇罩18自身支撑的支柱16(参见例如图6-9)，太阳能板相对于冷凝器风扇(C)定位。可替代地，太阳能板可以连接到风扇罩18本身(参见例如图4)。例如在图12-13中示出的使用安装支架15、17，如在图10中的最佳所示。
冷凝器风扇中的至少一个，例如两个，包括可以以DC或AC电力运行的马达，并且这些DC/AC马达被连接到太阳能阵列。其余的冷凝器风扇仅以AC电力运行。当DC电力可用时，这些可以以DC或AC电力运行的冷凝器风扇在任何仅AC驱动的冷凝器风扇之前运行(参见图15)。
该系统包括控制器20，该控制器确定何时有足够的DC电力可用于运行风扇。当DC电力不足时，控制器20切换以允许AC电力被输送到风扇马达。控制器20还确定当冷却器未被命令(或要求)进行工作并且DC电力可用时，中断电力直到冷却器被命令以运行。
如图14所示，电池组可用于在短时间段内为冷凝器风扇供电，例如在遮盖太阳的云经过期间，从而提供缓冲期，在此期间没有为风扇从DC到AC供电的切换。
基于空调供热制冷协会(AHRI)开发的冷却器效率的测量是综合部分负荷性能系数(IPLV)，最常用于描述能够调变能力(负载量)的冷却器的性能。与描述在满负荷状况下的效率的EER(能效比)或COP(性能系数)不同，IPLV源自设备效率，同时以各种能力操作。由于冷却器并不总是以100％的能力运行，EER或COP不是典型设备性能的理想表示。IPLV是要考虑的非常重要的值，因为其可以影响设备整个使用期的能量使用和运行成本。使用本发明的系统，包括安装在冷凝器风扇上方的15个太阳能板(3×5)的阵列，在冷凝器风扇的顶部边缘上方的最小高度为450mm处，以及6个冷凝器中的两个，包括马达，其可以以DC或AC电力运行(参见图10-11)，在日照时数期间，即当太阳能能量(或电力)替换AC到这两个风扇时，，IPLV示出被提高多达15％。典型的冷凝器风扇马达在满负荷时消耗2.1kW。具有太阳能电池阵列的系统产生高达4.2kW。在部分负荷的情况期间，风扇电力可以在25％的负荷下完全替换。在低温环境条件下的晴天，可以自动添加自然(免费)冷却，进一步降低在冬季的电力需求。
例如，图14示出了电池组，用于存储能量以在云遮盖阻止太阳能阵列(A)运作的短时间段期间运行风扇。该时间段取决于所使用的电池量，例如通常为一小时。此外，如果冷却器未在使用中，电池组可以向建筑物提供DC电压。
本方法和系统提供使用DC太阳能产生电流来直接为AC/DC可转换风扇供电。当太阳能能量替换AC至两个风扇阵列时，原型测试中记录的效率提高达15％。在有阳光的地方，太阳能附加的回馈可以短至12个月，具有电力成本为24c/kWh。在低温环境条件下的晴天，可以自动添加自然冷却，进一步降低在冬季的电力需求。
在具有高层建筑物的高密度城市中，包括位于靠近空气冷却式冷却器的住宅，噪音水平会很高，其可能对居民有不利的影响。通过将本太阳能电池阵列放置在主要噪音源，即冷凝器风扇上方，本系统和方法提供降低噪音影响的噪音减弱能力。
因为太阳能电池阵列被设计成悬于冷却器的冷凝器盘管之上，出现阴影效应，从而改善了由空气通过冷凝器盘管的热传递，从而提高了冷却器效率。从而，将光伏板安装在顶篷中增加了天气保护并提高了风扇排气的空气动力学效率(参见例如图15)。
目前今天，所有太阳能光伏系统都需要逆变器、公用电网保护设备，以及有时需要电池系统。本系统直接连接到AC/DC风扇马达，因此消除了对于逆变器和公用电网保护设备的需求。
在太阳能板上的典型的背侧温度高于125F。随着背侧温度降低，面板效率提高。由于太阳能电池阵列安装在冷凝器风扇上方，来自冷凝器风扇的空气温度保持为在最大值115F以下，从而提供了10度的改善，并且从而改善了面板温度。
另外的考虑可以是在太阳能板的背侧放置热量回收系统，例如用于预热家用热水系统。例如，太阳能电池阵列可以在面板的背侧配备热水热回收系统，这允许用于预热家用热水。该系统需要具有管道和阀门的水泵。水流过面板，并且来自太阳的热量提供130°F和140°F之间的水。
本组合形成集成系统，该系统使用太阳能能量以驱动冷凝器风扇，该冷凝器风扇是空气冷却无油离心式冷却器的一部分。
本系统和方法允许在没有AC/DC转换情况下当可用时使用太阳能能量。
权利要求的范围不应受在示例中陈述的实施方式的限制，而应给予与说明书一致的作为总体最宽的解释。

Claims (10)

1.一种空气冷却无油离心式冷却器系统，包括：
至少一个AC冷凝器风扇；
至少一个太阳能板；
至少一个AC/DC可转换风扇，所述AC/DC可转换风扇连接到所述至少一个太阳能板；以及
控制器；
其中，所述控制器被配置为，确定何时有足够的DC电力可用，并且当有足够的DC电力可用时激活所述至少一个AC/DC可转换风扇，并且当DC电力不足够时激活所述至少一个AC冷凝器风扇。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成，确定当所述冷却器系统未被命令进行工作并且DC电力可用时，并且停止向所述至少一个AC/DC可转换风扇输送电力，直到所述冷却器被命令进行工作。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括电池组，所述控制器被配置为，当所述DC电力不足够时，在切换到所述至少一个AC冷凝器风扇激活之前的一段时间期间，使用所述电池组来供电所述至少一个AC/DC可转换风扇。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述太阳能板被安装在所述冷凝器风扇上方。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述太阳能板被安装在所述冷凝器风扇上方，角度在约15°和40°之间的范围内。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述太阳能板被安装在所述冷凝器风扇上方，在距离所述冷凝器风扇的顶部表面约450mm的高度处。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述太阳能板被安装在所述冷凝器风扇上方，角度在约15°和40°之间的范围内，以及在距离所述冷凝器风扇的顶部表面约450mm的高度处。
8.一种为空气冷却无油离心式冷却器系统供电的方法，所述系统包括冷凝器、至少一个AC/DC可转换风扇和至少一个DC风扇，所述方法包括：提供至少一个太阳能板，并连接所述AC/DC可转换风扇到所述至少一个太阳能板；确定i)当通过太阳能板产生足够的DC电流可用时，并且然后运行所述AC/DC可转换风扇，以及ii)当太阳能产生的DC电流不足够时，运行所述DC风扇。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：当由所述太阳能板产生的所述DC电流不足够时，在切换到向所述AC风扇输送AC电力之前的一段时间期间，使用电池组为所述AC/DC可转换风扇供电。
10.一种使用DC太阳能产生电流直接地为空气冷却无油离心式冷却器的AC/DC可转换风扇供电的方法，包括：提供至少一个太阳能板和控制器；将所述AC/DC可转换风扇连接到所述至少一个太阳能板；由所述控制器确定，i)当足够的DC太阳能产生电流可用时，并且然后运行所述AC/DC可转换风扇，以及ii)当没有足够的DC太阳能产生电流可用时，使用电池组运行所述AC/DC可转换风扇。
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