CN204438392U - 空调器和光热组件的综合系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了空调器和光热组件的综合系统,其中光热组件包括设置在窗框中的夹层玻璃、设置在夹层玻璃内的光伏组件层、外传导层、半导体制冷片层和内传导层,光伏组件层通过控制开关与半导体制冷片层电连接,空调器包括驱动部件和模式选择模块,模式选择模块与光热组件的控制开关连接,用于选择给定温度下的制冷或制热模式;综合系统还包括设置在空调器上的总送风量获取模块、拟送风量获取模块、应送风量获取模块以及控制模块,控制模块根据空调器的应送风量Wa来控制空调器的驱动部件进行送风。本实用新型在考虑了光热组件的制冷或制热作用的情况下,科学地设定空调器的实际应送风量,使得空调器的送风更加合理,更加节能。
Description
技术领域
本实用新型涉及空调器和光热组件的综合系统。
背景技术
随着绿色能源技术的发展,人们对绿色生态建筑的要求也越来越高,光伏技术已经逐渐应用到了建筑领域,光伏幕墙越来越多地应用到建筑楼层中,之前光伏幕墙的应用主要是吸收光能,起到保温隔热的作用,不过伴随着技术的进一步发展,本领域已经出现了将光伏技术与半导体热电技术结合在一起以形成光热组件的技术,这种光热组件构成的玻璃幕墙可以起到隔热保温、采光调温的辅助空调作用。
光热组件主要是利用了半导体制冷片的热电效应,即半导体制冷片在通电时将电能直接转换为热能,形成冷热端,通过切换电流方向,半导体制冷片可以从制冷状态转变为制热工作状态,作用速度快,使用寿命长,且易于自动控制。半导体制冷片的优点还在于,不需要任何制冷剂,可连续工作,没有污染源,没有旋转部件,不会产生回转效应,没有滑动部件,是一种固体片件,工作时没有震动、噪音、寿命长,安装容易。
由于空调器和光热组件都可起到空气调节的作用,在配有光伏组件且同时安装有空调器的房间中,二者都在发挥着作用,光热组件可以提供一定的制冷量或制热量,此时,如果空调器仍按出厂设置的送风量进行送风的话,显然是一种能量的浪费。因此,如何科学地协调二者以使各自发挥作用成为了本领域要研究的问题之一。也即,本领域迫切需要一种空调器和光热组件的综合系统。
实用新型内容
本实用新型的实施例旨在克服以上缺陷,提供了一种空调器和光热组件的综合系统,使得可以节约能源的方式来调节空调器的实际送风。
为解决上述问题,本实用新型提供了一种空调器和光热组件的综合系统,所述光热组件包括设置在窗框中的夹层玻璃、从室外侧到室内侧依次设置在所述夹层玻璃内的光伏组件层、外传导层、半导体制冷片层和内传导层,所述光伏组件层通过控制开关与所述半导体制冷片层电连接,所述空调器包括驱动部件和模式选择模块,所述模式选择模块与所述光热组件的控制开关连接,用于选择给定温度下的制冷或制热模式;所述综合系统还包括设置在所述空调器上的:总送风量获取模块,与所述模式选择模块连接,用于获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器送风时空调器所需提供的总送风量Wt;拟送风量获取模块,与所述光热组件和模式选择模块连接,用于将所述半导体制冷片层产生的制冷量或制热量转换为空调器的拟送风量Wc;应送风量获取模块,与所述总送风量获取模块和所述拟送风量获取模块连接,用于根据所述总送风量Wt和所述拟送风量Wc来获取空调器的应送风量Wa;以及控制模块,与所述应送风量获取模块以及空调器的驱动部件连接,用于根据所获取的空调器的应送风量Wa来控制空调器的驱动部件进行送风。
作为优选,所述总送风量获取模块包括处理单元,所述处理单元分析数据以获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器送风时空调器所需提供的总送风量Wt。
作为优选,所述总送风量获取模块包括:存储单元,其存储温度及模式及总送风量Wt的匹配表;以及确定单元,其连接至所述存储单元,从所述匹配表确定出给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器送风时空调器所需提供的总送风量Wt。
作为优选,所述拟送风量获取模块包括:检测单元,其检测所述半导体制冷片层产生的制冷量或制热量;以及转换单元,其连接至所述检测单元,根据制冷量或制热量与空调器的拟送风量Wc的关系,将所述半导体制冷片层产生的制冷量或制热量转换为空调器的拟送风量Wc。
作为优选,所述检测单元为安装在所述夹层玻璃内的热量仪。
利用本实用新型,通过空调器的模式选择模块选择给定温度下的制冷或制热模式之后,可以获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器送风时空调器所需提供的总送风量Wt,获取半导体制冷片层产生的制冷量或制热量所转换成的空调器的拟送风量Wc,根据上述二者来获取空调器的应送风量Wa,最后根据所获取的空调器的应送风量Wa来控制空调器的驱动部件进行送风。这样,在考虑了光热组件的制冷或制热作用的情况下,科学地设定给定温度的制冷或制热模式下空调器的实际应送风量,使得空调器的送风更加合理,更加节能。
附图说明
图1为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的示意框图;
图1a为根据本实用新型的综合系统中的光热组件的示意结构图;
图2为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的一实施例的示意框图;
图3为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的一实施例的示意框图;
图4为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的一实施例的示意框图;
图5为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的控制方法的一实施例的示意流程图;
图6为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的控制方法的一实施例的示意流程图;
图7为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的控制方法的一实施例的示意流程图。
附图标记说明:
100、光热组件
101、夹层玻璃 102、光伏组件层 103、外传导层
104、半导体制冷片层 105、内传导层 106、控制开关
200、空调器
10、模式选择模块 20、总送风量获取模块
30、拟送风量获取模块 40、应送风量获取模块
50、控制模块
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本实用新型进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本实用新型的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
空调器和光热组件的综合系统
本实用新型实施例提供了一种空调器和光热组件的综合系统,以下对其进行详细介绍。
图1为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的示意框图。
首先,介绍本实用新型实施例的综合系统中的光热组件的细节。图1a为根据本实用新型的综合系统中的光热组件的示意结构图。
如图1a所示,光热组件100包括设置在窗框(未图示)中的夹层玻璃101、从室外侧到室内侧依次设置在夹层玻璃101内的光伏组件层102、外传导层103、半导体制冷片层104和内传导层105,光伏组件层102通过控制开关106与半导体制冷片层104电连接。
光伏组件层102可以包括多个光伏电池板,半导体制冷片层104可以包括多个半导体制冷片。光伏组件层102与半导体制冷片层104电连接,这样光伏组件层102可以作为半导体制冷片层104的直流电源。
光热组件100主要是利用了半导体制冷片通电后的制冷制热特性。半导体制冷片是由半导体材料所组成的一种装置,也叫热电制冷片,是一种热泵,根据热电效应技术的特点,采用半导体材料热电堆来制冷或制热,能够将电能直接转换为热能,效率较高。
半导体制冷片的工作原理是基于帕尔帖原理,该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的,即利用当两种不同的导体组成的电路且通有直流电时,在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量,而另一个接头处则吸收热量,且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的,改变电流方向时,放热和吸热的接头也随之改变,吸收和放出的热量与通过半导体制冷片的电流的强度I[A]成正比,且与两种导体的性质及热端的温度有关。
半导体制冷片的尺寸小,可以制成体积不到1cm小的制冷器;重量轻,微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克。无机械传动部分,工作中无噪音,无液、气工作介质,因而不污染环境,制冷参数不受空间方向以及重力影响,在大的机械过载条件下,能够正常地工作;通过调节工作电流的大小,可方便调节制冷速率;通过切换电流方向,可使制冷器从制冷状态转变为制热工作状态;作用速度快,使用寿命长,且易于自动控制。
也即,当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时,在这个电路中接通直流电流后,就能产生能量的转移,具体来说,电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量,成为冷端,由P型元件流向N型元件的接头释放热量,成为热端。吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定的。半导体制冷片具有的优点是没有滑动部件,应用在一些空间受到限制,可靠性要求高,无制冷剂污染的场合。半导体制冷片是电流换能型片件,通过输入电流的控制,可实现高精度的温度控制,再加上温度检测和控制手段,很容易实现遥控、程控、计算机控制,便于组成自动控制系统。半导体制冷片的温差范围,从正温90℃到负温度130℃都可以实现。半导体制冷片具有两种功能,既能制冷,又能加热,制冷效率一般不高,但制热效率很高,永远大于1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。
光热组件100是这样工作的:光伏组件层102接收通过夹层玻璃101的太阳光,将光能转换成直流电能,光伏组件层102与半导体制冷片层104电连接,所以将直流电能输出到半导体制冷片层104,半导体制冷片层104产生热电效应,即形成冷端和热端,分别实现制冷、制热。具体来说,通过控制开关106来控制半导体制冷片层104的工作状态,即制冷、制热和关闭,控制开关106控制从光伏组件层102输入半导体制冷片层104的电流方向,在一个电流方向时,半导体制冷片层104的冷端朝向室内,半导体制冷片层104为制冷模式,而在相反的电流方向,半导体制冷片层104的热端朝向室内,半导体制冷片层104为制热模式,控制开关106切断半导体制冷片层104与光伏组件层102的连接时,半导体制冷片层104为关闭模式。外传导层103和内传导层105根据半导体制冷片层104的制冷或制热模式的不同,将分别用作散热块和导热块。.半导体制冷片层104与散热片和导冷块的接触因应保持良好,为此接触面可以涂有一薄层导热硅脂。
接下来,详细介绍综合系统的其他构成。
空调器200包括驱动部件和模式选择模块10,模式选择模块10与光热组件100的控制开关106连接,用于选择给定温度下的制冷或制热模式;
这样,当用户通过空调器200的模式选择模块10选择制冷或制热模式时,控制开关106控制半导体制冷片层104的电流方向,使得半导体制冷片层104也处于相应的制冷或制热模式,即保持空调器200和光热组件100的半导体制冷片层104的模式相同,具体来说,当空调器200为制冷模式时,半导体制冷片层104也为制冷模式,当空调器200为制热模式时,半导体制冷片层104也为制热模式。保持二者模式相同是为了充分发挥二者的叠加作用,如果二者模式不同的话,显然是对资源的浪费,不符合对二者综合利用的需要。
如图1所示,综合系统还包括设置在空调器200上的:
总送风量获取模块20,与模式选择模块10连接,用于获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt;
拟送风量获取模块30,与光热组件100和模式选择模块10连接,用于将半导体制冷片层104产生的制冷量或制热量转换为空调器200的拟送风量Wc;
应送风量获取模块40,与总送风量获取模块20和拟送风量获取模块30连接,用于根据总送风量Wt和拟送风量Wc来获取空调器200的应送风量Wa;以及
控制模块50,与应送风量获取模块40以及空调器200的驱动部件连接,用于根据所获取的空调器200的应送风量Wa来控制空调器200的驱动部件进行送风。
其中,空调器200的驱动部件是安装在空调器200内的为实现送风所需的各种驱动部件,包括压缩机、风机、蒸发器、换热器等,它们是本领域公知的元件,为了不必要地混淆本实用新型,在此不作赘述。
利用本实用新型,首先,用户激活模式选择模块10,选择给定温度下的制冷或制热模式之后,然后,利用总送风量获取模块20,自动获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt,利用拟送风量获取模块30,自动获取半导体制冷片层产生的制冷量或制热量所转换成的空调器200的拟送风量Wc,再利用应送风量获取模块40,自动根据上述二者来获取空调器200的应送风量Wa,最后,利用控制模块50根据所获取的空调器200的应送风量Wa来控制空调器200的驱动部件进行送风。这样,在考虑了光热组件的制冷或制热作用的情况下,科学地设定给定温度的制冷或制热模式下空调器200的实际应送风量,使得空调器200的送风更加合理,更加节能。
其中,应送风量获取模块40根据总送风量Wt和拟送风量Wc来获取空调器200的应送风量Wa。可以合理设定三者之间的关系,例如,应送风量Wa=总送风量Wt—f·拟送风量Wc,其中,f为预先设定的比例系数,0<f≤1,根据实际情况可以综合考虑来预先设定f。当然,本领域技术人员应理解的是,f可以不必须是固定值,而是可以综合考虑各种因素将f设定为可变值,例如,这些因素可以包括光伏组件的使用时间、空调器的使用时间、给定温度、当前室内温度等等,实际中,可以预先通过对大量统计数据的分析来得出它们之间的关系。
图2为根据本实用新型的用于空调器和光热组件100的综合系统的一实施例的示意框图。该实施例的结构基本同图1所示,并进一步优化了总送风量获取模块20。
如图2所示,总送风量获取模块20包括处理单元,处理单元分析数据以获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt。这里,处理单元所分析的数据可以包括各种空调负荷数据,诸如,当前室内温度、给定温度、制冷模式还是制热模式、室外温度、室内湿度、室内人员情况等等。
图3为根据本实用新型的用于空调器和光热组件100的综合系统的一实施例的示意框图。该实施例的结构基本同图1所示,并进一步优化了总送风量获取模块20。
如图3所示,总送风量获取模块20包括:存储单元,其存储温度及模式及总送风量Wt的匹配表;以及确定单元,其连接至存储单元,从匹配表确定出给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt。其中,温度及模式及总送风量Wt的匹配表可以通过预先的统计数据获得并预先存储在存储单元中。这样可以简化系统的构成。
图4为根据本实用新型的用于空调器和光热组件100的综合系统的一实施例的示意框图。该实施例的结构基本同图1所示,并进一步优化了拟送风量获取模块30。
如图4所示,拟送风量获取模块30包括检测单元,其检测半导体制冷片层产生的制冷量或制热量;以及转换单元,其连接至检测单元,根据制冷量或制热量与空调器200的拟送风量Wc的关系,将半导体制冷片层产生的制冷量或制热量转换为空调器200的拟送风量Wc。
其中,检测单元可以采用任何实现检测功能的器件。例如,可以为安装在夹层玻璃101内的热量仪。
其中,制冷量或制热量与空调器200的拟送风量Wc的关系可以预先合理设定。在设定时可以综合考虑各种转换影响因素,包括选择的给定温度、室内室温、室内湿度、室内面积、室外温度、半导体制冷片层的电流大小、半导体制冷片层的尺寸等等。
空调器和光热组件的综合系统的控制方法
以下介绍本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的控制方法。
图5为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的控制方法的一实施例的示意流程图。
如图5所示,空调器与光热组件的综合系统的控制方法包括:
步骤100,通过空调器200的模式选择模块选择给定温度下的制冷或制热模式,该步骤可以由模式选择模块10实施。
步骤200,获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt,该步骤可以由总送风量获取模块20实施。在该实施例中,该步骤为计算给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt,可以由总送风量获取模块20的处理单元实施。在进行计算时,可以考虑各种空调负荷数据,诸如,当前室内温度、给定温度、制冷模式还是制热模式、室外温度、室内湿度、室内人员情况等等。
步骤300,将半导体制冷片层104产生的制冷量或制热量转换为空调器200的拟送风量Wc,该步骤可以由拟送风量获取模块30实施。
步骤400,根据总送风量Wt和拟送风量Wc来获取空调器200的应送风量Wa,该步骤可以由应送风量获取模块40实施。
步骤500,根据所获取的空调器200的应送风量Wa来控制空调器200的驱动部件进行送风,该步骤可以由控制模块50实施。
这样,首先,利用模式选择模块10,选择给定温度下的制冷或制热模式之后,然后,利用总送风量获取模块20,获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt,利用拟送风量获取模块30,获取半导体制冷片层产生的制冷量或制热量所转换成的空调器200的拟送风量Wc,再利用应送风量获取模块40,根据上述二者来获取空调器200的应送风量Wa,最后,利用控制模块50根据所获取的空调器200的应送风量Wa来控制空调器200的驱动部件进行送风。这样,在考虑了光热组件的制冷或制热作用的情况下,科学地设定给定温度的制冷或制热模式下空调器200的实际应送风量,使得空调器200的送风更加合理,更加节能。
其中,根据总送风量Wt和拟送风量Wc来获取空调器200的应送风量Wa。可以合理设定三者之间的关系,例如,应送风量Wa=总送风量Wt—f·拟送风量Wc,其中f为预先设定的比例系数,0<f≤1,根据实际情况可以综合考虑来预先设定f。当然,本领域技术人员应理解的是,f可以不是固定值,而是可以考虑各种因素而设定为可变值,例如,这些因素可以包括光伏组件的使用时间、空调器的使用时间、给定温度、当前室内温度等等,可以预先通过对大量统计数据的分析来得出它们之间的关系。
图6为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的控制方法的一实施例的示意流程图。
如图6所示,空调器与光热组件的综合系统的控制方法包括:
步骤100,通过空调器200的模式选择模块选择给定温度下的制冷或制热模式,该步骤可以由模式选择模块10实施。
步骤200,调取温度及模式及总送风量Wt的匹配表;以及从匹配表确定出给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器200送风时空调器200所需提供的总送风量Wt,该步骤可以由总送风量获取模块20实施。其中,温度及模式及总送风量Wt的匹配表可以通过预先的统计数据获得并预先存储在存储单元中,通过确定单元可以调取和确定操作。这样可以简化方法的处理。
步骤300,将半导体制冷片层104产生的制冷量或制热量转换为空调器200的拟送风量Wc,该步骤可以由拟送风量获取模块30实施。
步骤400,根据总送风量Wt和拟送风量Wc来获取空调器200的应送风量Wa,该步骤可以由应送风量获取模块40实施。
步骤500,根据所获取的空调器200的应送风量Wa来控制空调器200的驱动部件进行送风,该步骤可以由控制模块50实施。
图7为根据本实用新型的空调器和光热组件的综合系统的控制方法的一实施例的示意流程图。本实施例的步骤100、200、400、500同前述实施例,在此基础上进一步优化了步骤300。
如图7所示,其中,步骤300可以包括:
步骤310,检测半导体制冷片层104产生的制冷量或制热量,该步骤可以由拟送风量获取模块30的检测单元实施。如前所述的,检测单元可以采用任何实现检测功能的器件。例如,可以为安装在夹层玻璃101内的热量仪。
步骤320,根据制冷量或制热量与空调器200的拟送风量Wc的关系,将半导体制冷片层104产生的制冷量或制热量转换为空调器200的拟送风量Wc,该步骤可以由拟送风量获取模块30的转换单元实施。
如前所述的,制冷量或制热量与空调器200的拟送风量Wc的关系可以预先合理设定。在设定时可以综合考虑各种转换影响因素,包括选择的给定温度、室内室温、室内湿度、室内面积、室外温度、半导体制冷片层的电流大小、半导体制冷片层的尺寸等等。
综上,本实用新型在考虑了光热组件的制冷或制热作用的情况下,科学地设定给定温度的制冷或制热模式下空调器的实际应送风量,使得空调器的送风更加合理,更加节能。
以上介绍了本实用新型的具体实施例,应该理解的是,在说明书的描述中,各种术语应作广义理解,尤其是,术语“空调器”可以指各种空调装置,既包括家用空调,也包括建筑楼宇的中央空调系统。术语“连接”既可以指代有线连接,也可以指代无线连接,根据需要设置即可。术语“包括”指的是除了列出的元件之外,还可以包含其他未列出的元件。
应当理解的是,本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理,而不构成对本实用新型的限制。因此,在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外,本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.一种空调器和光热组件的综合系统,其特征在于,
所述光热组件包括设置在窗框中的夹层玻璃、从室外侧到室内侧依次设置在所述夹层玻璃内的光伏组件层、外传导层、半导体制冷片层和内传导层,所述光伏组件层通过控制开关与所述半导体制冷片层电连接,
所述空调器包括驱动部件和模式选择模块,所述模式选择模块与所述光热组件的控制开关连接,用于选择给定温度下的制冷或制热模式;
所述综合系统还包括设置在所述空调器上的:
总送风量获取模块,与所述模式选择模块连接,用于获取给定温度的制冷或制热模式下仅由空调器送风时空调器所需提供的总送风量Wt;
拟送风量获取模块,与所述光热组件和模式选择模块连接,用于将所述半导体制冷片层产生的制冷量或制热量转换为空调器的拟送风量Wc;
应送风量获取模块,与所述总送风量获取模块和所述拟送风量获取模块连接,用于根据所述总送风量Wt和所述拟送风量Wc来获取空调器的应送风量Wa;以及
控制模块,与所述应送风量获取模块以及空调器的驱动部件连接,用于根据所获取的空调器的应送风量Wa来控制空调器的驱动部件进行送风。
2.根据权利要求1所述的空调器和光热组件的综合系统,其特征在于,
所述总送风量获取模块包括处理单元。
3.根据权利要求1所述的空调器和光热组件的综合系统,其特征在于,
所述总送风量获取模块包括:
存储单元,其存储温度及模式及总送风量Wt的匹配表;以及
确定单元,其连接至所述存储单元。
4.根据权利要求1所述的空调器和光热组件的综合系统,其特征在于,
所述拟送风量获取模块包括:
检测单元,其检测所述半导体制冷片层产生的制冷量或制热量;以及
转换单元,其连接至所述检测单元。
5.根据权利要求4所述的空调器和光热组件的综合系统,其特征在于,所述检测单元为安装在所述夹层玻璃内的热量仪。
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