CN205174630U - 一种高效节能的太阳能空气除湿机系统 - Google Patents

一种高效节能的太阳能空气除湿机系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，所述系统包括一箱体、一制冷系统、一温控系统和一太阳能发电装置；所述制冷系统设于箱体内，所述温控系统穿设于箱体表面，且所述温控系统和制冷系统分别与太阳能发电装置连接。本实用新型利用热泵系统中制冷剂环路的冷凝器(或蒸发器)与室外环境温差的不同，添加控温系统，通过控温单元中的半导体实现加热、供冷、保温的功效，大大提高效能，且本实用新型设备投入少，安装简便、运行成本低，真正实现全面、高效、节能。

Description

一种高效节能的太阳能空气除湿机系统
技术领域
本实用新型涉及空气除湿、环境调节领域，尤其涉及一种高效节能的太阳能空气除湿机系统。
背景技术
随着社会的发展与进步，人们对建筑内生活工作区域的空气品质提出了更多的要求，与工艺性、舒适性紧密相关的空气湿度不断被提出更高的要求。比如根雕、家具等展览厅容易因开口空间大、湿度不易控制造成一些产品的损坏。目前，有关空气加热、冷却和除湿的装置应运而生，常规的空气加热、冷却和除湿的装置普遍利用热泵原理，让空气在通过蒸发器时段冷却析出水分，再吸收冷凝器的热量使空气升温，在这个过程中，空气在通过冷却析出水分的同时空气温度会变得很低，再吸收冷凝器的热量来提高空气温度，导致后面冷凝器的热量被前面蒸发器带来的冷量抵消，对于工艺性与舒适性对温度的要求，只能辅助空调设备加以满足，同时压缩机周围的空气温度会随其工作时间的增加而升高，导致整机的耗能大大提高。因此，需要研究一种高效节能的除湿、烘干机来提高人们生活水平。
现有的申请号为201020264951.7的中国专利公开了一种高效能空气除湿机，在传统的除湿机添加一全热交换器，此全热交换器的进风通道和出风通道相互交叉以达到提高能效的功用。
现有的申请号为201220233180.4的中国专利还提供一种空气除湿与加热装置，该除湿器由用于输入热交换截止的导热管和散热片构成，这些技术虽然从一定程度上提高了效能，但仅仅关注与闭式循环干燥系统，没有考虑开口大空间下的除湿效能，因此需要开发一种更加全面高效节能的除湿机来满足以上需求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，实现高效节能的除湿、烘干、加热多功能于一体。
本实用新型是这样实现的：一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，所述系统包括一箱体、一制冷系统、一温控系统和一太阳能发电装置；所述制冷系统设于箱体内，所述温控系统穿设于箱体表面，且所述温控系统和制冷系统分别与太阳能发电装置连接；
所述箱体包括进风口、除湿室、排水口、空气通道、加热室和出风口，所述进风口和排水口均设于除湿室侧壁，所述出风口设于加热室侧壁上，且所述加热室与除湿室通过空气通道连通；
所述制冷系统包括压缩机、节流阀、冷凝器和蒸发器，且所述压缩机、节流阀、冷凝器和蒸发器依次通过制冷管道连通形成一循环回路，所述压缩机与太阳能发电装置的直流蓄电电源连接，且所述蒸发器设于除湿室内，所述冷凝器设于加热室内；
所述温控系统包括控制器、电路控制器、温度传感器、湿度传感器、电压传感器、温度探头、湿度探头和用于调节温度的温控单元，所述控制器分别与电路控制器、温度传感器、湿度传感器和电压传感器连接，所述温度传感器分别与设于加热室内的温度探头和设于除湿室内的温度探头连接，所述湿度传感器与设于箱体外工作区域内的湿度探头连接，所述电压传感器与直流蓄电电源连接，所述温控单元分别与电路控制器和直流蓄电电源连接，且所述加热室的侧壁和除湿室侧壁均穿设有温控单元，所述温控单元由电路控制器控制其温度的升高或降低；
所述太阳能发电装置包括光伏组件、太阳能控制器和直流蓄电电源，所述光伏组件和直流蓄电电源分别与太阳能控制器连接。
进一步的，所述加热室的侧壁和除湿室侧壁均穿设有复数个温控单元，且每一所述温控单元包括一个P型半导体、一个N型半导体、一个第一金属导热板和两个第二金属导热板，同一温控单元中的P型半导体的一端部通过第一金属导热板与N型半导体的一端部连接，且所述P型半导体的另一端部和N型半导体的另一端部分别与一第二导热体连接，所述第一金属导热板、P型半导体的一部分和N型半导体的一部分穿设在箱体外，所述第二金属导热板、P型半导体的一部分和N型半导体的一部分穿设在箱体内，且所述第二金属导热板通过电路控制器控制其与直流蓄电电源的正极或负极连接。
进一步的，所述除湿室位于箱体的下部，所述加热室位于箱体的上部，所述加热室与除湿室通过箱体中部的空气通道连通。
进一步的，所述出风口设有风机，且所述风机与直流蓄电电源连接。
进一步的，所述箱体的进风口和出风口分别设有过滤网。
进一步的，所述光伏组件的面积为30平方米，所述太阳能发电装置的发电量为6kW。
本实用新型的优点在于：
1、本实用新型系统的运行动力依靠太阳能，节能、经济有效；
2、利用热泵系统中制冷剂环路的冷凝器(或蒸发器)与室外环境温差的不同，添加控温系统，通过控温单元中的半导体实现加热、供冷、保温的功效，大大提高效能；
3、本实用新型操作简单，根据建筑物内工作区域空气湿度的变化，太阳能发电装置中直流蓄电电源的压力的大小，通过联动调节电路控制器的开关实现切换相应的电路系统，达到自动控制系统，适应性强；
4、采用太阳能发电装置、制冷系统和温控系统，实现除湿、烘干、加热多功能于一体，设备投入少，安装简便、运行成本低，经济可靠。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型一种高效节能的太阳能空气除湿机系统的结构示意图。
附图标号说明：
1-箱体，11-进风口，12-除湿室，13-排水口，14-空气通道，15-加热室，16-出风口，17-过滤网，18-风机；
2-制冷系统，21-压缩机，22-节流阀，23-冷凝器，24-蒸发器，25-制冷管道；
31-控制器，32-电路控制器，33-温度传感器，34-温度传感器，35-电压传感器，36-温度探头，37-湿度探头，38-温控单元，381-P型半导体，382-N型半导体，383-第一金属导热板，384-第二金属导热板；
4-太阳能发电装置，41-光伏组件，42-太阳能控制器，43-直流蓄电电源。
具体实施方式
如图1，本实用新型一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，所述系统包括一箱体1、一制冷系统2、一温控系统和一太阳能发电装置4；所述制冷系统2设于箱体1内，所述温控系统穿设于箱体1表面，且所述温控系统和制冷系统2分别与太阳能发电装置4连接；
所述太阳能发电装置4包括光伏组件41、太阳能控制器42和直流蓄电电源43，所述光伏组件41和直流蓄电电源43分别与太阳能控制器42连接，所述光伏组件41的面积为30平方米，所述太阳能发电装置4的发电量为6KW；
所述箱体1包括进风口11、除湿室12、排水口13、空气通道14、加热室15和出风口16，所述进风口11和排水口13均设于除湿室12侧壁，所述出风口16设于加热室15侧壁上，所述除湿室12位于箱体1的下部，所述加热室15位于箱体1的上部，所述加热室15与除湿室12通过箱体1中部的空气通道14连通，所述箱体1的进风口11和出风口16分别设有过滤网17；所述出风口16设有风机18，且所述风机18与直流蓄电电源43连接；
所述制冷系统2包括压缩机21、节流阀22、冷凝器23和蒸发器24，且所述压缩机21、节流阀22、冷凝器23和蒸发器24依次通过制冷管道25连通形成一循环回路，所述压缩机21与太阳能发电装置4的直流蓄电电源43连接，且所述蒸发器24设于除湿室12内，所述冷凝器23设于加热室15内；
所述温控系统包括控制器31、电路控制器32、温度传感器33、湿度传感器34、电压传感器35、温度探头36、湿度探头37和用于调节温度的温控单元38，所述控制器31分别与电路控制器32、温度传感器33、湿度传感器34和电压传感器35连接，所述温度传感器34分别与设于加热室15内的温度探头36和设于除湿室12内的温度探头36连接，所述湿度传感器34与设于箱体1外工作区域内的湿度探头37连接，所述电压传感器35与直流蓄电电源43连接，所述温控单元38分别与电路控制器32和直流蓄电电源43连接，且所述加热室15的侧壁和除湿室12侧壁均穿设有温控单元38，所述温控单元38由电路控制器32控制其温度的升高或降低；所述加热室15的侧壁和除湿室12侧壁均穿设有复数个温控单元38，且每一所述温控单元38包括一个P型半导体381、一个N型半导体382、一个第一金属导热板383和两个第二金属导热板384，同一温控单元38中的P型半导体381的一端部通过第一金属导热板383与N型半导体382的一端部连接，且所述P型半导体381的另一端部和N型半导体382的另一端部分别与一第二导热体384连接，所述第一金属导热板383、P型半导体381的一部分和N型半导体382的一部分穿设在箱体1外，所述第二金属导热板384、P型半导体381的一部分和N型半导体382的一部分穿设在箱体1内，且所述第二金属导热板384通过电路控制器32控制其与直流蓄电电源43的正极或负极连接，其中，半导体材料以硅掺杂硼离子作为P型半导体材料，以硅掺杂磷离子作为N型半导体材料，第一金属导热板383与第二金属导热板384均为不锈钢板。
本实用新型一种高效节能的太阳能空气除湿机系统的工作原理：
步骤10、设定工作区域内(一般为室内)空气的湿度阈值Φd(比如设Φd为70％)、加热室温度Tr的设定范围为T1～T2(比如T1＝45℃，T2＝60℃)、除湿室温度Ts为T3(比如T3＝7℃)以及直流蓄电电源的最低保护电压为V0(比如V0＝8V)；
步骤20、湿度传感器连续检测工作区域内的空气湿度Φ，若Φ小于或等于70％，则该太阳能空气除湿机系统不工作；否则，若Φ大于70％，则进入步骤30；
步骤30、启动太阳能空气除湿机系统；
步骤31、制冷系统接通直流蓄电电源，压缩机工作，制冷剂流经节流阀、冷凝器、蒸发器后形成循环回路，风机接通直流蓄电电源，在风机的作用下，工作区域的空气由进风口进入蒸发器外表面形成的除湿室除湿，除湿过程中析出的水分从排水口排出，除湿后的空气再经过由冷凝器外表面形成的加热室加热后，再由出风口回到工作区域，如图1中箭号的方向为空气流向；
步骤32、温度传感器通过温度探头连续检测加热室温度Tr和除湿室温度Ts，当加热室温度Tr高于除湿室温度Ts时，启动温控系统，调节箱体内温度；其中，启动温控系统，调节箱体内温度具体包括步骤321、步骤322和步骤323；
步骤321、当Tr大于T2时，温度传感器给控制器一信号指令，控制器开启电路控制器，使得直流蓄电电源的正极连接位于加热室内N型半导体所连接的第二金属导热板，且直流蓄电电源的负极连接位于加热室内P型半导体所连接的第二金属导热板，在电场的作用下，利用制冷剂环路中冷凝器与室外温差的不同，使得冷凝器外表面形成的加热室侧的P型半导体、N型半导体分别与第二金属导热板、第二金属导热板之间的节点温度降下来，在自然对流与辐射的作用下，出风口的温度得到适当降低；温度传感器给控制器一信号指令，控制器开启电路控制器，使得直流蓄电电源的正极连接位于除湿室内P型半导体所连接的第二金属导热板，且直流蓄电电源的负极连接加除湿室内N型半导体所连接的第二金属导热板，在电场的作用下，利用制冷剂环路中蒸发器与室外温差的不同，使得蒸发器表面成的除湿室的P型半导体、N型半导体分别与第二金属导热板之间节点温度升上来，在自然对流与辐射的作用下，经过除湿后的空气的温度得到升高；
步骤322、当Tr小于T1时，温度传感器给控制器一信号指令，控制器开启电路控制器，使得直流蓄电电源的正极连接位于加热室内P型半导体所连接的第二金属导热板，且直流蓄电电源的负极连接位于加热室内N型半导体所连接的第二金属导热板，在电场的作用下，利用利用制冷剂环路中冷凝器与室外温差的不同，使得冷凝器外表面形成的加热室内的P型半导体、N型半导体分别与第二金属导热板之间节点温度升上来，在自然对流与辐射的作用下，出风口的温度得到升高；温度传感器给控制器一信号指令，控制器开启电路控制器，使得直流蓄电电源的正极连接位于除湿室内P型半导体所连接的第二金属导热板，且直流蓄电电源的负极连接位于除湿室内N型半导体所连接的第二金属导热板，在电场的作用下，利用制冷剂环路中蒸发器与室外温差的不同，使得蒸发器表面成的除湿室的P型半导体、N型半导体分别与第二金属导热板之间节点温度升上来，在自然对流与辐射的作用下，经过除湿后的空气的温度得到升高；
步骤323、当Tr在T1～T2之间时(包括Tr＝T1和Tr＝T2的情况)，温度传感器给控制器一信号指令，控制器开启电路控制器，使得直流蓄电电源的正极、负极同时断开与温控系统中的第二金属导热板的连接，即该温控系统不工作；
步骤33、电压传感器连续检测直流蓄电电源的电压V，当V小于V0时，电压传感器给控制器一信号指令，控制器开启电路控制器，断开直流蓄电电源与温控系统的连接，并由太阳能发电装置为直流蓄电电源。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，其特征在于：所述系统包括一箱体、一制冷系统、一温控系统和一太阳能发电装置；所述制冷系统设于箱体内，所述温控系统穿设于箱体表面，且所述温控系统和制冷系统分别与太阳能发电装置连接；
所述箱体包括进风口、除湿室、排水口、空气通道、加热室和出风口，所述进风口和排水口均设于除湿室侧壁，所述出风口设于加热室侧壁上，且所述加热室与除湿室通过空气通道连通；
所述制冷系统包括压缩机、节流阀、冷凝器和蒸发器，且所述压缩机、节流阀、冷凝器和蒸发器依次通过制冷管道连通形成一循环回路，所述压缩机与太阳能发电装置的直流蓄电电源连接，且所述蒸发器设于除湿室内，所述冷凝器设于加热室内；
所述温控系统包括控制器、电路控制器、温度传感器、湿度传感器、电压传感器、温度探头、湿度探头和用于调节温度的温控单元，所述控制器分别与电路控制器、温度传感器、湿度传感器和电压传感器连接，所述温度传感器分别与设于加热室内的温度探头和设于除湿室内的温度探头连接，所述湿度传感器与设于箱体外工作区域内的湿度探头连接，所述电压传感器与直流蓄电电源连接，所述温控单元分别与电路控制器和直流蓄电电源连接，且所述加热室的侧壁和除湿室侧壁均穿设有温控单元，所述温控单元由电路控制器控制其温度的升高或降低；
所述太阳能发电装置包括光伏组件、太阳能控制器和直流蓄电电源，所述光伏组件和直流蓄电电源分别与太阳能控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，其特征在于：所述加热室的侧壁和除湿室侧壁均穿设有复数个温控单元，且每一所述温控单元包括一个P型半导体、一个N型半导体、一个第一金属导热板和两个第二金属导热板，同一温控单元中的P型半导体的一端部通过第一金属导热板与N型半导体的一端部连接，且所述P型半导体的另一端部和N型半导体的另一端部分别与一第二导热体连接，所述第一金属导热板、P型半导体的一部分和N型半导体的一部分穿设在箱体外，所述第二金属导热板、P型半导体的一部分和N型半导体的一部分穿设在箱体内，且所述第二金属导热板通过电路控制器控制其与直流蓄电电源的正极或负极连接。
3.根据权利要求1所述的一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，其特征在于：所述除湿室位于箱体的下部，所述加热室位于箱体的上部，所述加热室与除湿室通过箱体中部的空气通道连通。
4.根据权利要求1所述的一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，其特征在于：所述出风口设有风机，且所述风机与直流蓄电电源连接。
5.根据权利要求1所述的一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，其特征在于：所述箱体的进风口和出风口分别设有过滤网。
6.根据权利要求1所述的一种高效节能的太阳能空气除湿机系统，其特征在于：所述光伏组件的面积为30平方米，所述太阳能发电装置的发电量为6kW。
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