CN109945372A - 一种高效太阳能异戊烷空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效太阳能异戊烷空调系统，包括太阳能光伏板、贴合设置于太阳能光伏板背面的光伏板换热器、换热循环管道以及设置在换热循环管道上的感应循环泵，换热循环管道内部充满换热介质，所述换热介质为异戊烷，所述换热循环管道包括流体输入管、流体输出管以及埋设于地下的降温管，所述感应循环泵设置于流体输入管上，流体输入管下端与流体输出管下端分别伸入地下并与降温管两端连接，流体输入管上端与流体输出管上端分别伸出地面并与光伏板换热器的换热介质入口和换热介质出口连接。本发明有效增强光伏板散热效果，提高光伏设备的效率和发电量，同时能给室内降温，减少由于空调等制冷设备所产生的能耗，具有很强实际意义及推广价值。

Description

一种高效太阳能异戊烷空调系统

技术领域

本申请涉及一种高效太阳能异戊烷空调系统。

背景技术

太阳能光伏发电，是一种没有污染、不需要燃料，可以直接获取电能的高新技术，是太阳能利用方式中最具有应用前景的技术之一。国际能源部门预测，到2020年，在世界电力生产中，太阳能光伏发电所占的比例将达到1%，2050年可以达到约25%。目前市面上所使用的光伏板主要为单晶硅板和多晶硅板，其中单晶硅光伏板的广电转换效率在20％以下，多晶硅板的效率在18％以下。此外，光伏板的温升损失在每摄氏度0.4％~0.5％之间。

现在市场上的大部分家用光伏设备都未设计面板冷却降温系统，在 12时至16时时段，板面温度也会随着气温和辐照强度的升高而大幅升高，会导致光电转换效率下降。针对这种情况，设计一种可以有效增强光伏板散热，提高光伏设备的效率和发电量，同时能给室内降温，减少由于空调等制冷设备所产生的的能耗的冷却系统具有很强实际意义及推广价值。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高效太阳能异戊烷空调系统。本发明针对家用太阳能发电装置在强辐照条件下工作，导致的面板温升，发电效率下降以及依靠传统空调系统进行室温调节所带来的高能耗问题。针对光伏板效率低下及室内温度偏高等问题，提出了一种新型高效太阳能异戊烷空调系统。本发明采用合理的管路布置方案和结合异戊烷低沸点、高气化潜热等特点，可达到提高光伏发电板发电效率和减少传统室内空调能耗的目的。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于包括太阳能光伏板、贴合设置于太阳能光伏板背面的光伏板换热器、换热循环管道以及设置在换热循环管道上的感应循环泵，所述换热循环管道内部充满换热介质，所述换热介质为异戊烷，所述换热循环管道包括流体输入管、流体输出管以及埋设于地下的降温管，所述感应循环泵设置于流体输入管上，流体输入管下端与流体输出管下端均伸入地下并分别与降温管两端连接，流体输入管上端与流体输出管上端均伸出地面并分别与光伏板换热器的换热介质入口和换热介质出口连接。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于所述感应循环泵位于地面上，所述光伏板换热器远离太阳能光伏板的一侧黏贴有保温层。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括储液罐，所述储液罐埋设于地下并设置于降温管上，以提高换热介质在地下的停留时间。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于所述流体输入管与流体输出管位于地面以上部分的外侧均套设有保温层，以防止冷量流失。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括铜背板，所述铜背板贴合设置于太阳能光伏板背面和光伏板换热器之间；所述光伏板换热器包括流体输入总管、流体输出总管以及通接设置于流体输入总管和流体输出总管之间并均匀间隔排列的若干根分流管，在感应循环泵的运行作用下，换热介质依次从流体输入总管、分流管和流体输出总管内流过。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于所述流体输入总管、流体输出总管以及分流管均为方管结构。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括室内换热系统，所述室内换热系统包括室内墙壁以及贴合固定在室内墙壁上的墙壁换热器，所述墙壁换热器设置于流体输出管上，以使换热介质对太阳能光伏板进行冷却后，进一步利用换热介质的剩余冷量。

所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括感应温度计，所述感应温度计与感应循环泵信号连接，所述感应温度计对太阳能光伏板背面的温度进行检测，以通过感应温度计检测的温度，反馈并控制感应循环泵的输送流量大小。

相对于现有技术，本发明取得的有益效果是：

1）在本发明的整套系统中，换热介质由感应循环泵输送入光伏板换热器，对光伏板降温。经光伏板换热器流出的换热介质再进入流体输出管内，然后进入墙壁换热器，通过相变冷却室内温度，从墙壁换热器流出的换热介质再通过流体输出管通入到地下的降温管内，通过地下天然的恒定温度进行自然降温，重新冷凝回到低温状态再次进入下一轮循环。本发明可以有效增强光伏板散热效果，提高光伏设备的效率和发电量，同时能给室内降温，减少由于空调等制冷设备所产生的的能耗的冷却系统具有很强实际意义及推广价值。

2）换热介质的相变汽化以及冷凝，能够吸收及释放大量的热量，通过本发明的方法避免对换热介质进行冷凝所需消耗的能量，而且地下温度较为稳定，从地下抽出的温度较为稳定的换热介质，可有效对太阳能光伏板进行稳定的降温。太阳能光伏板在地面上方的高度可进行调节，尽量避免太阳能光伏板设置位置较高而引起感应循环泵能耗较大。

附图说明

图1为本申请高效太阳能异戊烷空调系统的安装结构示意图之一；

图2为本申请高效太阳能异戊烷空调系统的安装结构示意图之二；

图3为光伏板换热器贴合设置于太阳能光伏板背面的结构示意图；

图4为图3沿A-A面的截面结构示意图；

图5为光伏板换热器的截面结构示意图；

图中：1-太阳能光伏板，2-感应循环泵，3-流体输入管，4-流体输出管，5-降温管，6-铜背板，7-流体输入总管，8-流体输出总管，9-分流管，10-室内墙壁，11-墙壁换热器，12-地面。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例：对照图1~5

一种高效太阳能异戊烷空调系统，包括太阳能光伏板1、换热循环管道以及设置在换热循环管道上的感应循环泵2（对照图1，所述感应循环泵2位于地面12上），所述换热循环管道内部充满换热介质（换热介质为异戊烷）。

在太阳能光伏板1的背面贴合设置有铜背板6，铜背板6远离太阳能光伏板1的一侧贴合设置有光伏板换热器，光伏板换热器包括流体输入总管7、流体输出总管8以及通接设置于流体输入总管7和流体输出总管8之间并均匀间隔排列的若干根分流管9（对照图4，铜背板6设置于光伏板换热器和太阳能光伏板1之间），异戊烷在感应循环泵2的输送作用下进入流体输入总管7内，并均匀通过若干根分流管9汇集到流体输出总管8内，并从流体输出总管8内流出（异戊烷在光伏板换热器内的流动路线如图3中a→b路线所示）。将流体输入总管7、流体输出总管8以及分流管9均设计成方管结构（方管结构的厚度小于其宽度），由此流体输入总管7、流体输出总管8以及分流管9侧面与铜背板6一侧贴合时，可有效增加光伏板换热器与铜背板6之间的接触面积。进行换热时，为了防止冷量损失，在流体输入总管7、流体输出总管8以及分流管9远离铜背板6的一侧均黏贴有保温层。在本发明中，由于铜背板6的导热系数高，铜背板6设置于太阳能光伏板1与光伏板换热器之间可起到均热的作用，避免太阳能光伏板1背面温度不均匀。

换热循环管道包括流体输入管3、流体输出管4以及埋设于地下的降温管5，所述感应循环泵2设置于流体输入管3上，流体输入管3下端与流体输出管4下端均伸入地下并分别与降温管5两端连接，流体输入管3上端与流体输出管4上端均伸出地面并分别与光伏板换热器的换热介质入口和换热介质出口连接，流体输入管3与流体输出管4位于地面以上部分的外侧均套设有保温层，以防止换热介质的冷量流失。其中流体输入管3的上端与流体输入总管7连接，流体输出管4的上端与流体输出总管8连接，在感应循环泵2的输送作用下，换热介质从流体输入管3进入流体输入总管7内，然后经若干根分流管9进入流体输出总管8内，从流体输出总管8内流出的换热介质进入流体输出管4内，最后返回至流体输入管3内，形成换热介质的循环流动。

由于管道的储液能力有限，为了增加换热介质在地下的停留时间，提升冷量流失的换热介质恢复冷量的效果，本申请的结构还包括储液罐，将储液罐埋设于地下并设置于降温管5上，储液罐起到一定的缓冲作用。

从光伏板换热器流出的换热介质，对其剩余冷量进行利用，由此本申请的结构还包括室内换热系统，所述室内换热系统包括室内墙壁10以及贴合固定在室内墙壁10上的墙壁换热器11，所述墙壁换热器11设置于流体输出管4上，以使换热介质对太阳能光伏板1进行冷却后，进一步利用换热介质的剩余冷量（升温后的换热介质进入地下后，在地下保持足够的停留时间下，换热介质的温度慢慢降低并最终与地下环境的温度慢慢持平）。由此储液罐中的换热介质在感应循环泵2的输送作用下，首先进入光伏板换热器对太阳能光伏板1进行冷却，这个时候换热介质吸收一定的热量（造成冷量损失），然后进入墙壁换热器11进一步对室内进行冷却，从而减轻室内传统空调的降温压力，同时起到节约电能的作用。

本申请采用异戊烷作为换热介质，异戊烷具有低沸点、高汽化潜热的优点，异戊烷的沸点约为28℃，在太阳能光伏板1的加热作用下，将异戊烷加热到28℃以上时，异戊烷部分汽化使得换热循环管道内的压力升高（异戊烷汽化带走大量的热量，并使得异戊烷的沸点升高）。由于夏季室内气温基本达到35~42℃，在墙壁换热器11的作用下，室内高温环境与异戊烷进行热量交换，异戊烷进一步汽化带走部分热量，从而对室内具有一定的降温作用。最后气液混合态的异戊烷通入到地下，全部冷凝成液态，进行循环换热。

若储液罐和降温管5埋设于地下7m左右，则从降温管5引出的换热介质的温度在20℃左右，换热介质进入光伏板换热器后，利用光伏板换热器与太阳能光伏板1之间的温差，换热介质通过自身相变带走光伏板换热器的热量，降低太阳能光伏板1的温度，从而提升其发电效率的目的。换热介质最后进入储液罐和降温管5进行降温，重新冷凝回到低温状态再次进入下一轮循环。

为了达到最优传热效果，防止能量的浪费，本申请的结构还包括感应温度计，所述感应温度计与感应循环泵2信号连接，所述感应温度计对太阳能光伏板1背面的温度进行检测，以通过感应温度计检测的温度，反馈并控制感应循环泵2的输送流量大小，当太阳能光伏板1的温度下降后会自动降低换热介质的流速。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (8)

1.一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于包括太阳能光伏板（1）、贴合设置于太阳能光伏板（1）背面的光伏板换热器、换热循环管道以及设置在换热循环管道上的感应循环泵（2），所述换热循环管道内部充满换热介质，所述换热介质为异戊烷，所述换热循环管道包括流体输入管（3）、流体输出管（4）以及埋设于地下的降温管（5），所述感应循环泵（2）设置于流体输入管（3）上，流体输入管（3）下端与流体输出管（4）下端均伸入地下并分别与降温管（5）两端连接，流体输入管（3）上端与流体输出管（4）上端均伸出地面并分别与光伏板换热器的换热介质入口和换热介质出口连接。

2.如权利要求1所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于所述感应循环泵（2）位于地面上，所述光伏板换热器远离太阳能光伏板（1）的一侧黏贴有保温层。

3.如权利要求1所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括储液罐，所述储液罐埋设于地下并设置于降温管（5）上，以提高换热介质在地下的停留时间。

4.如权利要求1所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于所述流体输入管（3）与流体输出管（4）位于地面以上部分的外侧均套设有保温层，以防止冷量流失。

5.如权利要求1所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括铜背板（6），所述铜背板（6）贴合设置于太阳能光伏板（1）背面和光伏板换热器之间；所述光伏板换热器包括流体输入总管（7）、流体输出总管（8）以及通接设置于流体输入总管（7）和流体输出总管（8）之间并均匀间隔排列的若干根分流管（9），在感应循环泵（2）的运行作用下，换热介质依次从流体输入总管（7）、分流管（9）和流体输出总管（8）内流过。

6.如权利要求5所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于所述流体输入总管（7）、流体输出总管（8）以及分流管（9）均为方管结构。

7.如权利要求1所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括室内换热系统，所述室内换热系统包括室内墙壁（10）以及贴合固定在室内墙壁（10）上的墙壁换热器（11），所述墙壁换热器（11）设置于流体输出管（4）上，以使换热介质对太阳能光伏板（1）进行冷却后，进一步利用换热介质的剩余冷量。

8.如权利要求1所述的一种高效太阳能异戊烷空调系统，其特征在于还包括感应温度计，所述感应温度计与感应循环泵（2）信号连接，所述感应温度计对太阳能光伏板（1）背面的温度进行检测，以通过感应温度计检测的温度，反馈并控制感应循环泵（2）的输送流量大小。