「綠色空調」運行系統的製作方法

2023-07-08 18:19:11 3

專利名稱：「綠色空調」運行系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種空調系統，尤其是一種利用清潔能源達到夏天製冷，冬天供暖的空調系統。
背景技術：
傳統的供熱、保暖設施，是單獨用太陽能電池板或太陽能集熱器。但是太陽能能流密度很低，在利用太陽能時，想要得到一定的轉換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備，造價較高。實際上，在建築方面如何用好太陽能，或者把冬天採暖和夏天隔熱結合起來的一些被動式的太陽能利用設施和建築節能方式，即使到現在還在不斷地研究。市場上大量產的單晶與多晶矽的太陽電池平均效率均在15%上下，其餘的85%都浪費成了無用的熱能。目前，很多人製造了類似太陽能空調系統，但是應用於實際技術成熟的太陽能空調還很少。

發明內容
本發明是要提供一種「綠色空調」運行系統，該系統能夠在供暖和製冷的同時節約電能的消耗，提高太陽能電池板的光伏效率，利用太陽能輻射作為能源代替不可再生能源， 同時利用光伏和光電兩大效應，可減少電能的消耗，成為具有冷熱雙向調溫功能的「綠色空調」。為實現上述目的，本發明的技術方案是一種「綠色空調」運行系統，包括太陽能電池板、熱泵、重力熱管及翅片和室內、外換熱器，其特點是太陽能電池板後面設有重力熱管和翅片組成太陽能換熱裝置，太陽能換熱裝置的蒸發端與太陽能電池板接觸，且太陽能換熱裝置設置在豎直風道中，太陽能換熱裝置下面與豎直風道的冷風入口連接，上面經室外換熱器，水平風道的暖風出口與室內換熱器連接，室內、外換熱器之間通過熱泵和膨脹閥連接，且熱泵和室內換熱器分別與太陽能電池板電能供應線連接。豎直風道與水平風道之間設有開關風門，夏季工況時，開關風門擋板向下，呈關閉狀態，將豎直風道與水平風道隔開，使熱空氣直接排入大氣中；冬季工況時，開關風門擋板向上，豎直風道與水平風道相通，給室內供暖。太陽能換熱裝置的蒸發端為長100mm，寬100mm，高30mm的長方體。太陽能電池板背面設有金屬導熱層，並通過金屬導熱層與重力熱管連接。本發明的有益效果是
通過實驗測得本發明在夏季工況下「綠色空調」的太陽能電池板的光伏利用率增加了 6%。如果太陽能電池板為8m2，系統可輸出的電能為558. 66w。冬季供熱工況時，換熱器可向屋內輸出467w的熱量。本發明中的太陽能電池板及太陽能換熱裝置被廣泛用於居民生活。太陽能換熱裝置換熱器採用重力熱管，結構簡單、加工方便，液體回流蒸發段靠重力作用自然回流，工質流動穩定可靠、管路布置靈活，能夠適應絕大部分的場合。本發明佔地面積十分有限，安裝簡便，而且十分適合光伏與建築的一體化，市場前景將非常樂觀。本發明做到一種能少用或是不用電能，而是利用清潔能源達到夏天製冷，冬天供暖的效果。充分利用光能，在利用光伏效應的同時，也利用光熱效應產生的熱量導出加以利用。將重力熱管安裝在太陽能電池板的背面，是熱量從太陽能板上引出供給室內。在不改變太陽能板原理的結構的條件下，使得市場上的太陽能電池板的光伏效率有明顯的提高。本發明具有的特點是
(1)本發明做到一種能少用或是不用電能，而是利用清潔能源達到夏天製冷，冬天供暖的效果。(2)充分利用光能，在利用光伏效應的同時，也利用光熱效應產生的熱量導出加以利用。將重力熱管安裝在太陽能電池板的背面，是熱量從太陽能板上引出供給室內。(3)在不改變太陽能板原理的結構的條件下，使得市場上的太陽能電池板的光伏效率有明顯的提高。


圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是本發明的工作流程圖3是太陽能換熱裝置示意圖； 圖4是太陽能板和重力熱管的連接示意圖； 圖5是太陽能換熱裝置工作狀態示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步的說明。如圖1所示，本發明的「綠色空調」運行系統，包括太陽能電池板1、熱泵4、重力熱管9及翅片8、膨脹閥6和室內、外換熱器2，7等。太陽能電池板1後面設有重力熱管9和翅片8組成的太陽能換熱裝置，太陽能換熱裝置的蒸發端與太陽能電池板1接觸，且太陽能換熱裝置設置在豎直風道中，太陽能換熱裝置下面與豎直風道的冷風入口 10連接，上面經室外換熱器2，水平風道的暖風出口 5連接室內換熱器7，室內、外換熱器2，7之間通過熱泵4和膨脹閥6連接，且熱泵4和室內換熱器7分別與太陽能電池板電能供應線3連接。如圖2所示，本發明是在太陽能電池正常工作的情況下使用重力熱管9 (材料為銅質)中工質的流動(工質為水與水蒸氣)將太陽能電池板1上的熱量帶走。在風道中重力熱管9和翅片8進行對流換熱。利用冷熱空氣的密度差將熱空氣帶入室內，達到供暖效果。 在夏天需要空調製冷時，利用夏季太陽輻射較為充足的條件下太陽能電池板產生的電能帶動熱泵進行吸熱製冷。如圖3所示，太陽能換熱裝置由重力熱管9和翅片8組成。重力熱管9是一種高效的傳熱元件，在很小的面積上可以傳遞大量的熱量。將太陽能電池板1中不用的熱量利用重力熱管9的熱單向傳導，集中能量供熱。重力熱管9不使用毛細結構，結構簡單、加工方便，液體回流蒸發段靠重力作用自然回流，工質流動穩定可靠、管路布置靈活比起具有毛細結構的熱管要容易設計、成本也低得多，能夠適應絕大部分的場合凝段11的位置必須高於蒸發端。如圖4所示，太陽能電池板1和重力熱管9的連接太陽能電池板背面13設有金屬導熱層12，並通過金屬導熱層12與重力熱管9連接。採用重力熱管9散熱的方式，工質採用水。太陽能換熱裝置的蒸發端設計是重力熱管9的一個重要環節，它直接影響著重力熱管9對太陽能聚光型光伏電池發熱量的處理能力和對其工作溫度的控制能力，一個好的太陽能換熱裝置蒸發端設計應該在保證傳遞足夠多的熱量條件下，使太陽能聚光型光伏電池的工作溫度儘量低，不超過臨界工作溫度，從而使其能夠正常持續工作。蒸發端與聚光太陽能電池接觸，其溫度場對電池性能和熱管效率影響顯著。本發明選用蒸發端為長100mm，寬100mm，高30mm的長方體。
本發明在豎直風道與水平風道之間設置開關風門，夏季工況時，開關風門擋板向下，呈關閉狀態，將豎直風道與水平風道隔開。使熱空氣直接排入大氣中。冬季工況時風門擋板向上，將豎直風道與水平風道相通，使系統能給室內供暖。本發明的理論計算 (1)夏季工況
根據市場所查的太陽能電池板的光電轉換效率為16%，適度每升高1攝氏度，其發電效率下降約0. 5%。在已做過的實驗中採用TRM-PD人工太陽模擬發射器，光強由0增加到 800ff/m2，太陽能電池板接收到太陽模擬發射器所發出的模擬光照。所用設備具體規格如下
(a)吸熱板採用厚度為Imm的銅板，表面噴黑漆，以減少反光，增強吸熱效果；
(b)透明蓋板透明蓋板採用普通玻璃，尺寸為505mmX490mmX4mm；
(c)隔熱層隔熱層採用玻璃絲，厚度約為5cm;
(d)太陽能電池板太陽能電池板功率為20W，工作電壓17.6V，工作電流1. 14A，開路電壓21. 6V，短路電流1. 33A，尺寸為似6*406*30mm。太陽能電池板實驗測量數據的平均值如表一所示。
表1各流量段內測量數據的平均值
權利要求
1.一種「綠色空調」運行系統，包括太陽能電池板(1)、熱泵(4)、重力熱管(9)及翅片 (8)和室內、外換熱器(2，7)，其特徵在於所述太陽能電池板(1)後面設有重力熱管(9)和翅片(8)組成太陽能換熱裝置，太陽能換熱裝置的蒸發端與太陽能電池板(1)接觸，且太陽能換熱裝置設置在豎直風道中，太陽能換熱裝置下面與豎直風道的冷風入口(10)連接，上面經室外換熱器(2)，水平風道的暖風出口(5)與室內換熱器(7)連接，室內、外換熱器(2， 7)之間通過熱泵(4)和膨脹閥(6)連接，且熱泵(4)和室內換熱器(7)分別與太陽能電池板電能供應線(3)連接。
2.根據權利要求1所述的「綠色空調」運行系統，其特徵在於所述豎直風道與水平風道之間設有開關風門，夏季工況時，開關風門擋板向下，呈關閉狀態，將豎直風道與水平風道隔開，使熱空氣直接排入大氣中；冬季工況時，開關風門擋板向上，豎直風道與水平風道相通，給室內供暖。
3.根據權利要求1所述的「綠色空調」運行系統，其特徵在於所述太陽能換熱裝置，其蒸發端為長100mm，寬100mm，高30mm的長方體。
4.根據權利要求1所述的「綠色空調」運行系統，其特徵在於所述太陽能電池板背面 (13)設有金屬導熱層(12)，並通過金屬導熱層(12)與重力熱管(9)連接。
全文摘要
本發明涉及一種「綠色空調」運行系統，包括太陽能電池板、熱泵、重力熱管及翅片和室內、外換熱器。太陽能電池板後面設有太陽能換熱裝置，太陽能換熱裝置的蒸發端與太陽能電池板接觸，且太陽能換熱裝置設置在豎直風道中，太陽能換熱裝置下面與豎直風道的冷風入口連接，上面經室外換熱器，水平風道的暖風出口連接室內換熱器，室內、外換熱器之間通過熱泵和膨脹閥連接，且熱泵和室內換熱器分別與太陽能電池板電能供應線連接。本發明中的太陽能電池板及太陽能換熱裝置被廣泛用於居民生活。太陽能換熱裝置中的換熱器採用重力熱管,結構簡單、加工方便,液體回流蒸發段靠重力作用自然回流,工質流動穩定可靠、管路布置靈活,能夠適應絕大部分的場合。
文檔編號F24D15/04GK102261711SQ20111018433
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月4日 優先權日2011年7月4日
發明者吳業成, 吳江, 姜未汀, 張錦紅, 方繼輝, 李彥, 李成帥, 李琪, 鄭帥 申請人:上海電力學院