CN110762664A - 一种基于pvt结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置、空调 - Google Patents

一种基于pvt结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置、空调 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，包括PVT本体、露点蒸发冷却空调、蓄热水箱和控制器，所述PVT本体内设有空气流道和液体流道，所述空气流道一端为空气进口且另一端为空气出口，所述露点蒸发冷却空调包括壳体，所述壳体一侧设有进风口，所述壳体内设有管式换热芯体。有益效果：通过在PVT本体上耦合夜间辐射功能，并结合地埋管土壤蓄热技术和露点蒸发冷却技术，充分利用太阳能和天空长波辐射能，并通过土壤蓄热功能实现跨季节蓄热，在给用户提供冷、暖、电、热水的同时，保证系统全年稳定运行，克服各设备单独运行的缺点，提高设备利用率，减小设备占地面积，减少系统能耗。

Description

一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置、空调
技术领域
本发明涉及PVT技术领域，具体来说，涉及一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置、空调。
背景技术
辐射制冷是指地面上的物体与外太空进行辐射换热从而达到一定的制冷效果的被动制冷方式。辐射制冷具有零耗能、零污染、无运动部件等优点。但辐射制冷也存在成本高，白天很难实现制冷效果等缺陷。
太阳能PVT集热器可分为太阳能PVT热水集热器和太阳能PVT空气集热器。对于PVT热水集热器，在冬季夜晚环境温度低于零度时，有可能会使管路内水冻结而导致管路及集热器损坏。而对于PVT空气集热器，其空气集热功能在非采暖季往往处于闲置状态。同时由于集热器内热量没有传热工质将其带走，模块内温度过高会导致光伏电池发电效率下降，甚至影响使用寿命。可以看到两种PVT集热器在全年适宜使用时间上存在互补关系。
露点蒸发冷却空调基于蒸发冷却技术，具有结构紧凑，降温效果显著的特点。但其只能用于夏季制冷，不能用于冬季供暖，功能单一，设备利用率低。
因此，提出一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，充分利用露点蒸发冷却空调、PVT、辐射制冷装置和地埋管土壤蓄热技术各自的优点，在保证系统稳定运行的基础上，提高设备利用率，尽可能的减少系统能耗。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置包括PVT本体、露点蒸发冷却空调、蓄热水箱和控制器，所述PVT本体内设有空气流道和液体流道，所述空气流道一端为空气进口且另一端为空气出口，所述露点蒸发冷却空调包括壳体，所述壳体一侧设有进风口，所述壳体内设有管式换热芯体，所述管式换热芯体下设有水池，所述管式换热芯体上设有布水管，所述布水管外壁安装有若干喷头，所述水池通过供水管与布水管连接，所述供水管中部安装有水泵，所述布水管上方设有挡水板，所述挡水板上设有一次风机和二次风机，所述空气流道的空气出口通过管道与所述进风口连接，所述蓄热水箱通过水管连接有地埋式换热器，所述地埋式换热器通过水管连接有地板采暖盘管，所述PVT本体上表面设有辐射制冷薄膜，所述PVT本体的光伏电池与所述控制器电性连接，所述控制器电性连接有蓄电池。
进一步的，所述一次风机上方的壳体上壁设有送风口。
进一步的，所述二次风机上方的壳体上壁设有排风口。
进一步的，所述蓄热水箱上设有补水管。
进一步的，所述地埋式换热器设有两组输入端和输出端，其中一组输入端和输出端与蓄热水箱通过水管串联且所述水管中部安装有水泵，另一组输入端和输出端与地板采暖盘管通过水管串联且所述水管中部安装有水泵。
进一步的，所述蓄热水箱通过水管连接有用热水装置。
进一步的，所述控制器上连接有用电负载。
进一步的，所述液体流道与所述蓄热水箱之间通过水管串联且所述水管中部安装有水泵。
一种空调，包括制冷制热组件，所述制冷制热组件为上述的基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过在PVT本体上耦合夜间辐射功能，并结合地埋管土壤蓄热技术和露点蒸发冷却技术，充分利用太阳能和天空长波辐射能，并通过土壤蓄热功能实现跨季节蓄热，在给用户提供冷、暖、电、热水的同时，保证系统全年稳定运行，克服各设备单独运行的缺点，提高设备利用率，减小设备占地面积，减少系统能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置中露点蒸发冷却空调的结构示意图。
附图标记：
1、PVT本体；2、蓄热水箱；3、地埋式换热器；4、地板采暖盘管；5、露点蒸发冷却空调；6、控制器；7、蓄电池；8、用电负载；9、用热水装置；10、一次风机；11、二次风机；12、水泵；13、空气进口；14、空气出口；15、壳体；16、进风口；17、管式换热芯体；18、水池；19、布水管；20、喷头；21、供水管；22、挡水板；23、排风口；24、送风口；25、补水管。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：
实施例一：
请参阅图1-2，根据本发明实施例的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，包括PVT本体1、露点蒸发冷却空调5、蓄热水箱2和控制器6，所述PVT本体1内设有空气流道和液体流道，所述空气流道一端为空气进口13且另一端为空气出口14，所述露点蒸发冷却空调5包括壳体15，所述壳体15一侧设有进风口16，所述壳体15内设有管式换热芯体17，所述管式换热芯体17下设有水池18，所述管式换热芯体17上设有布水管19，所述布水管19外壁安装有若干喷头20，所述水池18通过供水管21与布水管19连接，所述供水管21中部安装有水泵12，所述布水管19上方设有挡水板22，挡水板22能够过滤风中多余的水分，所述挡水板22上设有一次风机10和二次风机11，所述一次风机10上方的壳体15上壁设有送风口24，所述二次风机11上方的壳体15上壁设有排风口23，所述空气流道的空气出口14通过管道与所述进风口16连接，所述蓄热水箱2通过水管连接有地埋式换热器3，所述地埋式换热器3通过水管连接有地板采暖盘管4，所述PVT本体1上表面设有辐射制冷薄膜，所述PVT本体1的光伏电池与所述控制器6电性连接，所述控制器6电性连接有蓄电池7。
通过本发明的上述方案，通过在PVT本体1上耦合夜间辐射功能，并结合地埋管土壤蓄热技术和露点蒸发冷却技术，充分利用太阳能和天空长波辐射能，并通过土壤蓄热功能实现跨季节蓄热，在给用户提供冷、暖、电、热水的同时，保证系统全年稳定运行，克服各设备单独运行的缺点，提高设备利用率，减小设备占地面积，减少系统能耗。
实施例二：
请参阅图1-2，对于蓄热水箱2来说，所述蓄热水箱2上设有补水管25；对于地埋式换热器3来说，所述地埋式换热器3设有两组输入端和输出端，其中一组输入端和输出端与蓄热水箱2通过水管串联且所述水管中部安装有水泵12，另一组输入端和输出端与地板采暖盘管4通过水管串联且所述水管中部安装有水泵12；对于蓄热水箱2来说，所述蓄热水箱2通过水管连接有用热水装置9；对于控制器6来说，所述控制器6上电性连接有用电负载8；对于液体流道来说，所述液体流道与所述蓄热水箱2之间通过水管串联且所述水管中部安装有水泵12。
通过本发明的上述方案，补水管25能够用来向蓄热水箱2内补水，地埋式换热器3能够通过水管将热量传至供热场所的地板采暖盘管4，用热水装置9能够从蓄热水箱2内取热水进行消耗，用热水装置9可以是浴室的淋浴或厨房的热水龙头等，用电负载8可以是水泵12以及其他家用电器。
实施例三：
一种空调，包括制冷制热组件，所述制冷制热组件为上面所述的基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
在实际应用时，PVT本体1耦合辐射制冷功能，且具有空气流道和液体流道，在白天有太阳辐射时，可以通过吸收辐射热量运行光伏/空气集热模式或光伏/水集热模式来制取热空气或热水，在夜晚没有太阳辐射时，可以在空气流道中将热空气的热量辐射至大气层和外太空来制取冷空气。
在制冷工况下，该装置按照白天和夜晚分为以下运行模式。
白天时，打开PVT本体1的液体进、出口，PVT本体1在发电的同时吸收太阳辐射的热量，吸收的热量在蓄热水箱2中与水换热，被加热后的热水供给用热水装置9，此外，PVT本体1产生的多余热量通过地埋式换热器3续存在土壤中。另一方面，打开露点蒸发冷却空调5的进风口16，室外空气经进风口16进入壳体15内的管式换热芯体17并被分为一次风和二次风，二次风进行蒸发冷却来给一次风降温，后经排风口23排到室外，一次风被降温后经送风口24送入降温场所，壳体中部设有隔板。
夜晚时，关闭露点蒸发冷却空调5的进风口16，打开PVT本体1的空气进口13和空气出口14，室外空气在空气流道内将热量辐射至大气层和外太空，制取的冷空气由空气出口14进入露点蒸发冷却空调5，并经送风口24送入降温场所。
在制热工况下，系统按照白天和夜晚分为以下运行模式。
白天时，打开PVT本体1的空气进口13和空气出口14，室外空气在空气流道内吸收太阳的辐射热量，被加热空气由空气出口14进入露点蒸发冷却空调5，并经送风口24送入供暖场所。
夜晚时，不使用PVT本体1和露点蒸发冷却空调5，使用土壤中的蓄热量，地埋式换热器3通过水管将热量传至供热场所的地板采暖盘管4。
在白天和夜晚蓄热水箱2中热量不能满足用户生活热水所需时，通过运行地埋式换热器3，使用土壤中的蓄热量来满足用户需求。
白天时PVT本体1在制热的同时也进行发电，所发电量通过控制器6流向蓄电池7或用电负载8，用电负载8可以是本系统中的水泵12、一次风机10、二次风机11等部件，也可以是其他负载，当PVT本体1所发电量不足时，可以由蓄电池7给负载供电，当蓄电池7的电量也不足时，采用市电供电。
PVT本体1的空气进口13和露点蒸发冷却空调5的进风口16也可以引入来自降温或供暖场所的回风。
本发明充分利用露点蒸发冷却空调、地埋管土壤蓄热技术、PVT技术、辐射制冷技术的优势，克服露点蒸发冷却空调5不能用于冬季供暖，功能单一，设备利用率低，PVT系统只能在白天发电和制热而在夜间闲置，辐射制冷装置只能在夜间进行制冷而在白天闲置的局限性，从而能够将夏季太阳能产生的多余热量续存在土壤中供冬季使用，充分利用自然能源，减少高品位能源的消耗，且该装置的主要能量来源为太阳辐射能、天空长波辐射能，各种能量来源优势互补，一方面可以满足用户稳定的需求，另一方面充分利用自然能源，最大限度减少系统能耗，而且该装置可在不同时段、不同运行模式下实现制热、制冷、供热水及供电功能，系统全年运行，克服了昼夜更迭和季节变化对装置利用率的影响，提高了设备利用率和空间利用率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，包括PVT本体(1)、露点蒸发冷却空调(5)、蓄热水箱(2)和控制器(6)，所述PVT本体(1)内设有空气流道和液体流道，所述空气流道一端为空气进口(13)且另一端为空气出口(14)，所述露点蒸发冷却空调(5)包括壳体(15)，所述壳体(15)一侧设有进风口(16)，所述壳体(15)内设有管式换热芯体(17)，所述管式换热芯体(17)下设有水池(18)，所述管式换热芯体(17)上设有布水管(19)，所述布水管(19)外壁安装有若干喷头(20)，所述水池(18)通过供水管(21)与布水管(19)连接，所述布水管(19)上方设有挡水板(22)，所述挡水板(22)上设有一次风机(10)和二次风机(11)，所述空气流道的空气出口(14)通过管道与所述进风口(16)连接，所述蓄热水箱(2)通过水管连接有地埋式换热器(3)，所述地埋式换热器(3)通过水管连接有地板采暖盘管(4)，所述PVT本体(1)上表面设有辐射制冷薄膜，所述PVT本体(1)的光伏电池与所述控制器(6)电性连接，所述控制器(6)电性连接有蓄电池(7)。
2.根据权利要求1所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，所述一次风机(10)上方的壳体(15)上壁设有送风口(24)。
3.根据权利要求1所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，，所述二次风机(11)上方的壳体(15)上壁设有排风口(23)。
4.根据权利要求1所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，所述蓄热水箱(2)上设有补水管(25)。
5.根据权利要求1所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，所述供水管(21)中部安装有水泵(12)。
6.根据权利要求3所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，所述地埋式换热器(3)设有两组输入端和输出端，其中一组输入端和输出端与蓄热水箱(2)通过水管串联且所述水管中部安装有水泵(12)，另一组输入端和输出端与地板采暖盘管(4)通过水管串联且所述水管中部安装有水泵(12)。
7.根据权利要求1所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，所述蓄热水箱(2)通过水管连接有用热水装置(9)。
8.根据权利要求1所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，所述控制器(6)上电性连接有用电负载(8)。
9.根据权利要求1所述的一种基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置，其特征在于，所述液体流道与所述蓄热水箱(2)之间通过水管串联且所述水管中部安装有水泵(12)。
10.一种空调，包括制冷制热组件，其特征在于：所述制冷制热组件为权利要求1至9任意一项所述的基于PVT结合跨季节蓄热和露点蒸发冷却的装置。
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