CN114909767B - 一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌‑净化‑通风系统，其将太阳能光伏模块和光热复合催化模块以及智能系统有机地集成在一个系统上。在太阳辐射的作用下，光伏模块吸收太阳辐射产生直流电，通过太阳能直驱控制器直接与净化设备的风机以及12V直流紫外灯相连接，紫外灯直接照射在光热复合催化剂上，使其同时具有催化降解室内污染物和紫外除菌的功能，并且实现了光伏直驱从而达到节能的效果。本发明能量利用高，系统能量转换效率高，节约能源，且为移动式箱体，应用场景多，可以适用于家庭房间、机柜箱体、工厂车间、实验室等多个场所，其使用寿命长，同时结合了先进的智能控制技术，让设备更加智能化。

Description

一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风 系统

技术领域

本发明属于太阳能利用和建筑环境控制领域，具体涉及一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统。

背景技术

目前，太阳能技术作为新兴高能技术在各个领域都有了一定地应用，除了太阳能技术本身利用的是可再生能源，其对环境的友好这一特点也是在当今技术领域中有较大的优势。随着人们生活水平的上升，人们对室内空气质量也是有了不同的需求，因此从净化器的制造角度和太阳能的技术相结合具有很大必要性和可行性。这样的智能化太阳能直驱净化系统具有节能、对环境友好、净化效率高等优点。

另一方面，在我国的经济体系和产业体系中，产品的革新技术变得极为重要，在现代数字技术发展的背景之下，人工智能技术应用推进产业变革成为当今制造业发展的重要力量来源，因此智能系统运用在建筑设备中有非常重要的意义，以及对社会生产方式、生活方式都有着深远而又巨大的影响，将人工智能和算法结合充分体现了智能时代的技术进步和创新。

因此本发明将太阳能发电系统和光热复合催化模块以及智能系统三者相结合起来，不但能最大限度地满足实现人们对室内空气质量的需求，响应节约资源，保护环境的基本国策，更能让我们体验到智能建筑设备带给我们的便利，实现了建筑物智能家居的多功能综合利用。

发明内容

由于传统的净化器的能耗高，移动困难，不能满足人们对室内空气各项参数的要求，处理空气中气体的精确度低，本发明因此提出了一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其为集太阳能光伏直驱系统、光热复合催化系统、智能系统为一体的综合现代化智能家居的净化器，以最大的功能性和便利性来满足人们对空气品质的要求，并且可以有效的实现电能的节约，是一项综合性、功能性强的智能家居。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，包括太阳能光伏模块、直流风机、光-热协同催化模块、紫外灯、蓄电池、空气进口孔、空气出口孔、移动装置、屏显装置和智能系统；空气进口孔和空气出口孔分别设置在箱体的前后两侧，板式过滤网竖直安放在其中间位置，箱体的下方设置移动装置，将直流风机固定在空气进口孔的孔口中，屏显装置则位于直流风机左上方，所述太阳能光伏模块直接铺设在所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的上部以及侧面，在板式过滤网的一侧安装紫外灯，蓄电池固定在箱体的底部支架中；所述太阳能光伏模块的光伏电池通过箱体细小孔口与直流风机、紫外灯、蓄电池相连接；所述智能系统包括感光部件、自动充电模块、屏显装置以及网络模块，以对室内实时数据进行监测和感光定向；所述直流风机和紫外灯的工作状态受光照强度和蓄电池的电量直接控制，与光照时间相关，通过自定义设置时间间隔来实现不同模式的工作情况：每到设置的时间间隔，对光源进行一次定向，并向前移动，实现转向式净化模式，而在设置的时间间隔内则采取覆盖式净化模式；在太阳辐射较大时，光伏组件输出电压直接供给所述直流风机和紫外灯，并将多余的电量储存在所述蓄电池中；在太阳辐射较小时，通过所述蓄电池提供一部分电量。

进一步地，在太阳辐射较大时，采用全光伏发电模式，所述太阳能光伏模块发出的电量足以支持所述直流风机和紫外灯以额定功率运行。

进一步地，在太阳辐射较小时，采用所述太阳能光伏模块结合蓄电池的发电模式。

进一步地，所述直流风机直接利用所述太阳能光伏模块产生的直流电，并采用直流无刷电机。

进一步地，所述自动充电模块在太阳辐射大时自动寻找阳光充电，在太阳辐射小时自动进入无线区域充电。

进一步地，所述光热复合催化模块将所述复合催化剂涂覆在板式过滤网上，所述复合催化剂为MnO_X-CeO₂/TiO₂。

进一步地，所述紫外灯采用直流12V紫外灯，将所述紫外灯直接照射在所述板式过滤网上进行除菌消毒。

进一步地，所述空气进口孔、空气出口孔分别设置在所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的空气进出的位置。

进一步地，所述移动装置安装在所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的底部，所述感光部件感知太阳辐射的方位，利用信号发送器向所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统发送信号以实现转向及移动。

进一步地，所述屏显装置通过传感器实时检测到室内空气的各项参数并输出到所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的屏幕上及用户手机端。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1、对于传统的室内净化器移动困难，净化范围小，净化效果差等众多缺点，本发明可以根据太阳辐射的方向，每到设置的时间间隔通过感光部件感知光源的存在，并向前移动，选择的是转向式净化模式；当在时间间隔周期内时，系统选择覆盖式净化模式，做到不同模式多方位运行，这样极大的提高了净化器的工作效率、工作范围和净化效果。

2、本发明在传统的净化器当中设立空气检测装置，由一个气体的传感器模组和两个颗粒物传感器构成，可以同时检测多种气体指标，让人们可以实时监测到建筑物内空气质量，并且传感器模组内置激光颗粒物传感器、红外非分光二氧化碳传感器以及最新的电化学和半导体原理相结合的甲醛/VOC传感器，分别用于颗粒物浓度、二氧化碳和甲醛/VOC浓度的快速获取并且传感器模组还内置温湿度传感器芯片，应用于本产品的温度、湿度的实时检测，并且通过网络系统输送到用户的手机端，实现远程监视室内的空气品质，优化了用户的体验感。

3、本发明针对于传统的净化器充电困难，能耗较高等缺点，在系统内增加了感光部件，系统可以根据光源的位置来进行移动，通过太阳能光伏组件来给系统进行电能的补给；当太阳辐射较小、电池电量低的时候，系统接收不到感光部件发来的信号源，系统启动无线充电模式，自行移动到无线充电区域，此过程无需人员的参与，实现智能化充电。

综上所述，本发明可以将太阳能的能量充分的利用、储存起来，达到节约能源的目的，并且可以有效的解决人们对室内空气质量的需求，实现人们实时对室内空气参数的监测，保障人体、家庭成员、室内人员可以处于一个健康、良好的生活环境中，还能建立一个更为洁净，对人体健康有益的居住、工作环境，让人们共同的享受智能家居带来的便利和健康。

附图说明

图1为本发明的智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统结构示意图。

图2为本发明的转向式净化模式工作图。

图3为本发明的覆盖式净化模式工作图。

图4为本发明所述的智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统工作流程图。

图中：1-太阳能光伏模块、2-直流风机、3-光-热协同催化模块、4-紫外灯、5-蓄电池、6-空气进口孔、7-空气出口孔、8-移动装置、9-屏显装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明的智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统将太阳能光伏模块和光热复合催化模块以及智能系统有机地集成在一个机器中。其包括太阳能光伏模块1、直流风机2、光-热协同催化模块3、紫外灯4、蓄电池5、空气进口孔6、空气出口孔7、移动装置8、屏显装置9、智能系统等。空气进口孔6和空气出口孔7分别设置在箱体的前后两侧，板式过滤网竖直安放在其中间位置，箱体的下方设置移动装置8，将直流风机2固定在空气进口孔6的孔口中，屏显装置9则位于风机左上方，所述太阳能光伏模块1直接铺设在所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的上部以及侧面，充分的利用了其表面积，在板式过滤网的一侧安装紫外灯4，蓄电池5固定在箱体的底部支架中；太阳能光伏模块1的光伏电池通过箱体细小孔口与直流风机2、紫外灯4、蓄电池5相连接。所述光-热协同催化模块3包括直流风机2、蓄电池5、紫外灯4、复合催化剂等。所述智能系统包括感光部件、自动充电模块、屏显装置9以及网络模块。通过系统传感器输入室内各项气体的参数，并输出到用户端，做到实时监测室内空气品质，并可以根据一定时间内太阳辐射的位置选取不同的工作模式。所述智能系统可以对室内实时数据进行监测，感光定向。所述自动充电模块实现现代家居的智能化。

所述太阳能光伏模块1为单晶硅光伏电池，顶部和侧面的面积为分别430mm*430mm、330mm*330mm，其标准的发电效率可以达到20％-30％。

所述直流风机2，可以直接利用所述太阳能光伏模块1产生的直流电，一般采用的是直流无刷电机，省去了励磁用的集电环和电刷，具有结构简单，工艺性强，可靠性高，寿命长，散热快等优点。

所述光-热协同催化模块3用于将复合催化剂涂覆在板式过滤网上，在太阳辐射的作用下，发生光热催化反应，将甲醛等气体分解为H₂O和CO₂，从而实现室温下对甲醛气体的完全降解，另外过滤网采用的是高效的特制颗粒活性炭，可清洁甲醛以及其他的有害气体，对甲醛等气体进行二次过滤，还能有效的防止肺病、呼吸疾病等。所述复合催化剂为MnO_X-CeO₂/TiO₂。

所述紫外灯4采用直流12V紫外灯，将紫外灯4直接照射在所述板式过滤网上，起到除菌消毒等功能。

所述蓄电池5采用的12v，40ah的规格，为太阳能专用的胶体蓄电池，输出的电流电压更为稳定。

所述空气进口孔6、空气出口孔7的尺寸大小为120mm*120mm*38mm，分别为所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的空气进出的位置。

所述移动装置8安装在整个智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的底部。感光部件感知太阳辐射的方位，信号发送器将向所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统发送信号，借此来实现整个系统的转向及移动等功能。

所述屏显装置9通过传感器实时检测到室内空气的各项参数并输出到所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的屏幕上及用户的手机端。

所述直流风机2和紫外灯4的工作状态受光照强度和蓄电池5的电量直接控制，与光照时间相关，通过自定义设置时间间隔来实现不同模式的工作情况：每到设置的时间间隔，对光源进行一次定向，并向前移动，实现转向式净化模式，在设置的时间间隔内则采取覆盖式净化模式。

如图4所示的本发明的工作流程图，在太阳辐射较大的时候，太阳能光伏模块1输出电压直接驱动所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风中的直流风机2和紫外灯4中，工作效率高，另外可以将多余的电量储存在蓄电池5中；在太阳辐射较小的时候，由于蓄电池5可以提供一部分的电量，以及太阳辐射和所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的协同作用，使得系统仍然能满足人们的需求，系统的可靠性高。

在太阳辐射较大的时候，采用全光伏发电模式，可以充分的利用太阳辐射，将太阳能得利用率达到最大化，太阳能光伏模块1发出的电量充足，足以支持直流风机2和紫外灯4以额定功率运行，与此同时环境温度较高，室内的污染物活动剧烈，就越需要所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统来工作，充分体现了太阳辐射和净化工作的协同作用，使得效率更高。

在太阳辐射较小的时候，采用所述太阳能光伏模块1结合蓄电池5的发电模式，此模式充分利用了阳光充足时的太阳能，使得整体工作效率达到最高，与此同时环境温度较低，室内的污染物活动较平稳，需要所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统处理的空气量较少，达到节能的目的，也体现了协同的作用，使得能量利用率高，净化效率高。

随着太阳高度与地面夹角的变化，太阳辐射的方向也在发生着改变，照射方向的温度较高，污染物的活动更剧烈，更需要处理，因此每次设定的时间间隔结束时，所述感光部件随着辐射方向而改变系统的位置，实现局部净化功能；在设置的时间间隔内则采用覆盖式净化功能，按照一定的周期性来实现不同的工作模式，每周期结束后检测一次太阳辐射的方向。通过屏显装置9、智能系统，做到实时检测室内空气各项参数的浓度，并上传到用户手机端；通过自动充电模块，在太阳辐射大的时候自动寻找阳光充电，在太阳辐射小的时候自动进入无线区域充电，很大程度提高了智能化程度。

实施例1

如图2所示的本发明的转向式净化模式工作图，用户设置一段规定的时间，每当到达一个时间周期时，所述感光部件开始工作，所述感光部件自动寻找光源的方向，所述感光部件向移动装置8以及所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统发送信号，经过通信单元传送至微控制器，再通过微控制器发送相应的脉冲信号到电机，使所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统直接向前移动一定的距离。当检测到前方太阳辐射最大时，小车直接执行前进程序；当检测到后方太阳辐射最大时，小车会寻找光源进行转向操作，并且下一个时间周期重新对太阳辐射方位进行判定，以实现所述转向式净化模式。综上所述，每一个时间周期都有转向式净化模式，提高了净化效率和净化效果。

实施例2

如图3所示的本发明的覆盖式净化模式工作图，在设置的时间间隔内，所述感光部件停止工作，利用终端节点的传感器采集周围环境的数据，协调器节点在对数据进行分析处理后，单片机对工作模式做出智能选择，此时选择的是覆盖式净化模式，并不断对室内空气进行检测，其中前方的传感器PTQS1005主要用于移动，后方的两个PMS7003传感器主要用于方位的判断。综上所述，系统在此情况下，覆盖式净化工作范围广，工作效率高，可以快速将室内的污染物整体浓度降低。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：包括太阳能光伏模块、直流风机、光-热协同催化模块、紫外灯、蓄电池、空气进口孔、空气出口孔、移动装置、屏显装置和智能系统；空气进口孔和空气出口孔分别设置在箱体的前后两侧，板式过滤网竖直安放在其中间位置，箱体的下方设置移动装置，将直流风机固定在空气进口孔的孔口中，屏显装置则位于直流风机左上方，所述太阳能光伏模块直接铺设在所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的上部以及侧面，在板式过滤网的一侧安装紫外灯，蓄电池固定在箱体的底部支架中；所述太阳能光伏模块的光伏电池通过箱体细小孔口与直流风机、紫外灯、蓄电池相连接；所述智能系统包括感光部件、自动充电模块、屏显装置以及网络模块，以对室内实时数据进行监测和感光定向；所述光-热协同催化模块将复合催化剂涂覆在板式过滤网上，所述复合催化剂为；所述直流风机和紫外灯的工作状态受光照强度和蓄电池的电量直接控制,与光照时间相关，通过自定义设置时间间隔来实现不同模式的工作情况：每到设置的时间间隔，对光源进行一次定向，并向前移动，实现转向式净化模式，而在设置的时间间隔内则采取覆盖式净化模式；在太阳辐射较大时，将电池板的输出电压稳压到设定值直接供给所述直流风机和紫外灯，并将多余的电量储存在所述蓄电池中；在太阳辐射较小时，通过所述蓄电池提供一部分电量；

所述转向式净化模式包括：用户设置一段规定的时间，每当到达一个时间周期时，所述感光部件开始工作，所述感光部件自动寻找光源的方向，所述感光部件向移动装置以及所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统发送信号，经过通信单元传送至微控制器，再通过微控制器发送相应的脉冲信号到电机，使所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统直接向前移动一定的距离；当检测到前方太阳辐射最大时，小车直接执行前进程序；当检测到后方太阳辐射最大时，小车会寻找光源进行转向操作，并且下一个时间周期重新对太阳辐射方位进行判定，以实现所述转向式净化模式；

所述覆盖式净化模式包括：在设置的时间间隔内，所述感光部件停止工作，利用终端节点的传感器采集周围环境的数据，协调器节点在对数据进行分析处理后，单片机对工作模式做出智能选择，选择覆盖式净化模式，并不断对室内空气进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：在太阳辐射较大时，采用全光伏发电模式，所述太阳能光伏模块发出的电量足以支持所述直流风机和紫外灯以额定功率运行。

3.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：在太阳辐射较小时，采用所述太阳能光伏模块结合蓄电池的发电模式。

4.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：所述直流风机直接利用所述太阳能光伏模块产生的直流电，并采用直流无刷电机。

5.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：所述自动充电模块在太阳辐射大时自动寻找阳光充电，在太阳辐射小时自动进入无线区域充电。

6.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：所述紫外灯采用直流12V紫外灯，将所述紫外灯直接照射在所述板式过滤网上进行除菌消毒。

7.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：所述空气进口孔、空气出口孔分别设置在所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的空气进出的位置。

8.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：所述移动装置安装在所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的底部，所述感光部件感知太阳辐射的方位，利用信号发送器向所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统发送信号以实现转向及移动。

9.根据权利要求1所述的一种智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统，其特征在于：所述屏显装置通过传感器实时检测到室内空气的各项参数并输出到所述智能化太阳能光伏直驱的光热复合催化除菌-净化-通风系统的屏幕上及用户手机端。