CN107062437B - 一种光伏组件与中央空调的复合***及复合方法 - Google Patents

一种光伏组件与中央空调的复合***及复合方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏组件与中央空调的复合***及复合方法，所述复合***包括光伏组件、空调外机，所述光伏组件背面间隔设置背板，所述背板与光伏组件的前、后两侧密封形成风道，所述复合***还包括通风***和控制***，所述通风***包括空调外机排风口、风道室外进风口、风道进风口、风道出风口、风道室外出风口、空调外机进风口，所述控制***包括控制装置、风道室外进风口风阀、风道室外出风口风阀、空调外机进风口风阀，所述控制装置可根据空调外机的使用状态来控制风道室外进风口风阀、风道室外出风口风阀、空调外机进风口风阀的开启与闭合。本发明结构简单、成本低廉，可有效提高光伏组件的发电效率和减少空调的能耗。

Description

一种光伏组件与中央空调的复合***及复合方法
技术领域
本发明涉及光伏与空调领域，具体地说是一种光伏组件与中央空调的复合***及复合方法。
背景技术
中央空调具有经济节能、温差小、舒适、环保、使用寿命长等优点，目前中央空调在公共建筑的使用越来越普遍，但中央空调在冬季低温天气使用时室外机经常会出现结霜问题，中央空调室外机结霜则会堵塞翅片间通道，增加空气流动阻力，导致换热能力下降，使用时需定期除霜。现在市场上的高端空调产品大多有手动或自动除霜功能，空调在设定关闭待机的情况下，室外机会自动判定结霜状况并启动加热除霜程序，迅速融化结霜，这种方式虽然可以较好的除霜，但由于需要加热能耗较高，而且需关闭待机以致某些时间内不能制热而影响用户的使用。
光伏组件在公共建筑的应用越来越多，尤其是光伏与建筑一体化的应用，但光伏组件与建筑一体化也存在一些问题，如光伏组件背板升温问题，光伏组件背板温度越高，其发电效率就越低，光伏背板的温度夏季时有50-60°C，冬季时有20-30°C，如何降低光伏背板温度以提高光伏组件发电效率是当前十分重要的研究内容。目前对光伏组件背板的降温和余热回收已有很多的研究，如在光伏组件背板设置冷水管或风管进行余热回收和降温，冷水管余热回收主要用于提供热水，风管余热回收主要用于冬季空调新风***的预热处理，这些技术虽然较好的解决了光伏组件背板升温问题且对光伏组件的余热进行了回收，但其回收效率较低，回收装置运行能耗和应用成本都较高，导致回收技术应用不是很广泛。
其实，对于光伏组件来说，光伏组件背板的降温是最为重要的，这直接影响光伏组件的发电效率，在研究光伏组件背板升温问题时应优先解决降温，降温措施成本应尽量少，而对于光伏组件的余热回收，在根据建筑的具体情况加以回收利用，如某些建筑需要热水，可以对其回收利用，虽然余热回收增加了一些成本，但相对于减小热水的加热能耗，如某些建筑不需热水，则余热可不回收利用，不应增加余热回收的成本。而对于中央空调来说，在冬季采暖使用时由于室外机会释放冷量而结霜，为了正常运行，室外机中交换热量的空间需要升温，现有技术采用加热升温除霜，能耗较高。
目前光伏组件和中央空调的复合***研究较少，两种常常独立运行，但由于光伏组件与中央空调的外机都安装在建筑屋面上，两者在空间上安装并不冲突，而且在某些情况下两者互补可使各自的性能均有所提高，因此急需低成本的光伏组件和中央空调的复合技术使光伏组件的发电效率提高和中央空调的运行能耗降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种光伏组件与中央空调的复合***及复合方法，夏季使用时可将空调外机的排风用于提供光伏组件背面的机械通风，冬季使用时可将空调外机排出的冷风用于光伏组件背面的降温和光伏组件背面的热风用于空调外机的进风，使光伏组件发电效率提高和空调外机除霜能耗与制热能耗大大降低。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种光伏组件与中央空调的复合***，其包括光伏组件、空调外机，所述光伏组件设置在空调外机的上方，其背面间隔设置背板，所述背板与光伏组件之间形成一空间，该空间的前、后两侧密封形成风道，所述复合***还包括通风***和控制***，所述通风***包括空调外机排风口、风道室外进风口、风道进风口、风道出风口、风道室外出风口、空调外机进风口，所述空调外机排风口通过风管与风道进风口相连，所述风道室外进风口通过风管与风道进风口相连，所述风道室外出风口通过风管与风道出风口相连，所述空调外机进风口通过风管与风道出风口相连，所述控制***包括控制装置、安装在风道室外进风口处的风道室外进风口风阀、安装在风道室外出风口处的风道室外出风口风阀、安装在风道出风口与空调外机进风口连接风管上的空调外机进风口风阀，所述控制装置与空调控制模块 连接，可根据空调外机的使用状态来控制风道室外进风口风阀、风道室外出风口风阀、空调外机进风口风阀的开启与闭合。
进一步地，所述光伏组件与背板的间隔为10mm~60mm。
进一步地，所述控制装置在空调外机处于制冷模式时开启风道室外出风口风阀，闭合风道室外进风口风阀和空调外机进风口风阀；所述控制装置在空调外机处于制热模式时闭合风道室外进风口风阀与风道室外出风口风阀，开启空调外机进风口风阀；所述控制装置在空调外机不使用时开启风道室外进风口风阀、风道室外出风口风阀和空调外机进风口风阀。
一种光伏组件与中央空调的复合方法，包括以下步骤：
1）在空调外机上方安装光伏组件，在光伏组件背面间隔设置背板，所述背板与光伏组件之间形成一空间，对该空间的前、后两侧密封，使背板与光伏组件之间形成风道；
2）在风道左端开有风道进风口，右端开有风道出风口，在光伏组件的左侧设有风道室外进风口，右侧设有风道室外出风口，在空调外机的一侧设有空调外机排风口，将风道室外进风口与风道进风口通过风管相连，将风道室外出风口与风道出风口通过风管相连，将空调外机进风口与风道出风口通过风管相连，将空调外机排风口与风道进风口通过风管相连；
3）在风道室外进风口处安装风道室外进风口风阀，在风道室外出风口处安装风道室外出风口风阀，在风道出风口与空调外机进风口连接风管上安装空调外机进风口风阀，将空调控制模块 、风道室外进风口风阀、风道室外出风口风阀、空调外机进风口风阀分别与控制装置连接，空调控制模块 将空调外机的使用模式发送至控制装置，控制装置可根据空调外机的使用模式来控制风道室外进风口风阀、风道室外出风口风阀、空调外机进风口风阀的开启与闭合；
4）控制装置根据空调外机制热、制冷和不使用三种模式对各风阀进行控制，当空调外机处于制冷模式时，控制装置开启风道室外出风口风阀，闭合风道室外进风口风阀和空调外机进风口风阀，当空调外机处于制热模式时，控制装置闭合风道室外进风口风阀与风道室外出风口风阀，开启空调外机进风口风阀，当空调外机不使用时，控制装置开启风道室外进风口风阀、风道室外出风口风阀和空调外机进风口风阀。
本发明的有益效果是：通过在光伏组件背面设置风道，并通过风管使空调外机排风口、风道进风口、风道出风口、空调外机进风口依次连通，夏季使用时可将空调外机的排风用于提供光伏组件背面的机械通风，大大减少了光伏组件背面降温的应用成本和能耗，冬季使用时可将空调外机排出的冷风用于光伏组件背面的降温和光伏组件背面的热风用于空调外机的进风，使光伏组件发电效率提高和空调外机除霜能耗与制热能耗大大降低。
附图说明
图1为光伏组件与空调的复合***结构示意图。
附图标记说明：1-背板，2-光伏组件，3-控制装置，4-风道出风口，5-风道室外出风口风阀，6-风道室外出风口，7-空调外机进风口风阀，8-空调外机，9-空调外机排风口，10-空调外机排风扇，11-空调外机进风口，12-风道室外进风口，13-风道室外进风口风阀，14-风道进风口，15-风道。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。
如图1所示，一种光伏组件与中央空调的复合***，其包括光伏组件2、空调外机8，所述光伏组件2设置在空调外机8的上方，其背面间隔设置背板1，所述背板1与光伏组件2之间形成一空间，该空间的前、后两侧密封形成风道15，所述复合***还包括通风***和控制***，所述通风***包括空调外机排风口9、风道室外进风口12、风道进风口14、风道出风口4、风道室外出风口6、空调外机进风口11，所述空调外机排风口9通过风管与风道进风口14相连，所述风道室外进风口12通过风管与风道进风口14相连，所述风道室外出风口6通过风管与风道出风口4相连，所述空调外机进风口11通过风管与风道出风口4相连，所述控制***包括控制装置3、安装在风道室外进风口12处的风道室外进风口风阀13、安装在风道室外出风口6处的风道室外出风口风阀5、安装在风道出风口4与空调外机进风口11连接风管上的空调外机进风口风阀7，所述控制装置3与空调控制模块 连接，可根据空调外机8的使用状态来控制风道室外进风口风阀13、风道室外出风口风阀5、空调外机进风口风阀7的开启与闭合。
为了能使光伏组件2背面的温度有效降低，所述光伏组件2与背板1的间隔优选为10mm~60mm。考虑应用成本，所述控制装置3优选采用单片机模块。
基于光伏组件和中央空调各自的特点，本发明还提出了一种光伏组件与中央空调的复合方法，包括以下步骤：
1）在空调外机8上方安装光伏组件2，在光伏组件2背面间隔设置背板1，所述背板1与光伏组件2之间形成一空间，对该空间的前、后两侧密封，使背板1与光伏组件2之间形成风道15；
2）在风道15左端开有风道进风口14，右端开有风道出风口4，在光伏组件2的左侧设有风道室外进风口12，右侧设有风道室外出风口6，在空调外机8的一侧设有空调外机排风口9，将风道室外进风口12与风道进风口14通过风管相连，将风道室外出风口6与风道出风口4通过风管相连，将空调外机进风口11与风道出风口4通过风管相连，将空调外机排风口9与风道进风口14通过风管相连；
3）在风道室外进风口12处安装风道室外进风口风阀13，在风道室外出风口6处安装风道室外出风口风阀5，在风道出风口4与空调外机进风口11连接风管上安装空调外机进风口风阀7，将空调控制模块 、风道室外进风口风阀13、风道室外出风口风阀5、空调外机进风口风阀7分别与控制装置3连接，空调控制模块 可将空调外机8的使用模式发送至控制装置3，控制装置3可根据空调外机8的使用模式来控制风道室外进风口风阀13、风道室外出风口风阀5、空调外机进风口风阀7的开启与闭合；
4）控制装置3根据空调外机8制热、制冷和不使用三种模式对各风阀进行控制，当空调外机8处于制冷模式时，控制装置3开启风道室外出风口风阀5，闭合风道室外进风口风阀13和空调外机进风口风阀7，当空调外机8处于制热模式时，控制装置3闭合风道室外进风口风阀13与风道室外出风口风阀5，开启空调外机进风口风阀7，当空调外机8不使用时，控制装置3开启风道室外进风口风阀13、风道室外出风口风阀5和空调外机进风口风阀7。
上述复合方法既可以在新的光伏组件和空调复合***中使用，也可以在既有中央空调上方安装光伏组件复合使用或既有光伏组件下方安装中央空调使用。
在本发明中，空调外机8一般有制冷模式、制热模式、不使用三种模式，所述控制装置3可根据不同工况对各种风阀进行不同控制。
当空调外机8处于制冷模式时，控制装置3开启风道室外出风口风阀5，闭合风道室外进风口风阀13和空调外机进风口风阀7，此时空调外机8排出的风分别经过空调外机排风口9、风道进风口14、风道出风口4、风道室外出风口6流向外部，虽然空调外机8处于制冷模式，排出的风温度为40-50°C，但仍低于夏季光伏组件背面的温度50-60°C，空调外机8排出的风用于光伏组件2背面的机械通风，可有效降低光伏组件2背面的温度，提高其发电效率，由于机械通风的动力来自空调外机8中的空调外机排风扇10，不需要在光伏组件2背面单独安装风扇，减少了成本和能耗。
当空调外机8处于制热模式时，控制装置3闭合风道室外进风口风阀13与风道室外出风口风阀5，开启空调外机进风口风阀7，此时空调外机8排出的冷风分别经过空调外机排风口9、风道进风口14、风道出风口4、空调外机进风口11进入空调外机8的内腔，由于空调制热，空调外机8向其内腔交换热量的空间吸热，空调外机排风口9排出冷风，而光伏组件2背面温度较高，将该冷风流向光伏组件2背面的通道15吸收热量后再流入空调外机8的内腔，此时空调外机8的内腔由于吸收了光伏组件2背面的热量温度明显提高，一方面可有效提高空调外机8的制热效率，减少空调制热能耗，另一方面可有效减少空调外机8冬季使用时出现的结霜问题，此外，由于空调外机8的冷风对光伏组件2背面的温度进行了降温，光伏组件2的发电效率明显提高。
当空调外机8不使用时，控制装置3开启风道室外进风口风阀13、风道室外出风口风阀5和空调外机进风口风阀7，光伏组件2的背面可进行自然通风降温。
本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光伏组件与中央空调的复合***，其包括光伏组件（2）、空调外机（8），所述光伏组件（2）设置在空调外机（8）的上方，其背面间隔设置背板（1），所述背板（1）与光伏组件（2）之间形成一空间，该空间的前、后两侧密封形成风道（15），其特征在于：所述复合***还包括通风***和控制***，所述通风***包括空调外机排风口（9）、风道室外进风口（12）、风道进风口（14）、风道出风口（4）、风道室外出风口（6）、空调外机进风口（11），所述空调外机排风口（9）通过风管与风道进风口（14）相连，所述风道室外进风口（12）通过风管与风道进风口（14）相连，所述风道室外出风口（6）通过风管与风道出风口（4）相连，所述空调外机进风口（11）通过风管与风道出风口（4）相连，所述控制***包括控制装置（3）、安装在风道室外进风口（12）处的风道室外进风口风阀（13）、安装在风道室外出风口（6）处的风道室外出风口风阀（5）、安装在风道出风口（4）与空调外机进风口（11）连接风管上的空调外机进风口风阀（7），所述控制装置（3）与空调控制模块 连接，可根据空调外机（8）的使用状态来控制风道室外进风口风阀（13）、风道室外出风口风阀（5）、空调外机进风口风阀（7）的开启与闭合。
2.根据权利要求1所述的光伏组件与中央空调的复合***，其特征在于：所述光伏组件（2）与背板（1）的间隔为10mm~60mm。
3.根据权利要求1所述的光伏组件与中央空调的复合***，其特征在于：所述控制装置（3）在空调外机（8）处于制冷模式时开启风道室外出风口风阀（5），闭合风道室外进风口风阀（13）和空调外机进风口风阀（7）；所述控制装置（3）在空调外机（8）处于制热模式时闭合风道室外进风口风阀（13）与风道室外出风口风阀（5），开启空调外机进风口风阀（7）；所述控制装置（3）在空调外机（8）不使用时开启风道室外进风口风阀（13）、风道室外出风口风阀（5）和空调外机进风口风阀（7）。
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