CN203823962U - 带热水供应的家用光伏直流变频空调器 - Google Patents

带热水供应的家用光伏直流变频空调器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种光伏直流变频空调器，尤其是一种带热水供应的家用光伏直流变频空调器。光伏阵列的电路部分与太阳能控制器连接，太阳能控制器分别与蓄电池组、直流变频空调器控制单元连接；光伏冷却装置通过管路与蓄热水箱连接，换热器蒸气侧通过管路与直流变频空调器连接，冷水侧通过管路与蓄热水箱连接。光伏阵列为直流变频空调器提供直流电，光伏冷却装置将其从光伏阵列上吸收的热量以热水形式储存在蓄热水箱中，换热器回收直流变频空调器的冷凝热加热生活用水，将热水存储在蓄热水箱中。本实用新型无需电网供电，有效利用了太阳辐射能和空调器冷凝热，供冷的同时也提供生活用水，提高了太阳能综合利用率、直流变频空调器制冷效率。

Description

带热水供应的家用光伏直流变频空调器
技术领域
本实用新型涉及一种光伏直流变频空调器，尤其是一种带热水供应的家用光伏直流变频空调器。 
背景技术
目前，公知的太阳能制冷形式主要有太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能喷射式制冷、太阳能半导体制冷、太阳能光伏压缩式制冷，其中太阳能吸收式制冷技术和太阳能光伏压缩式制冷技术较为成熟，但目前我国还不能实现小功率溴化锂制冷机商品化生产，不适合家庭用户。光伏压缩式制冷形式可以根据需要选择光伏电池方阵的规模，可采用常规蒸气压缩式制冷设备，具有原理简单、运行稳定等特点，比较适合家庭用户。中国专利文献号CN101917054A于2010年12月15日公开了一种带太阳能电池的直流变频空调器，包括太阳能电池、直流变频空调器、连接在太阳能电池和直流变频空调器之间的太阳能供电控制器及市电电网，太阳能供电控制器包括DC-高压DC逆变器和MPPT控制单元。这种空调器运行时太阳能光伏电池板把吸收太阳辐射能转换成的电能通过太阳能供电控制器直接供电给直流变频空调器，中间没有经过DC/AC逆变过程，减少了电源损耗，相对于有DC/AC逆变环节的变频空调器而言提高了太阳能利用效率。 
但是带太阳能电池的直流变频空调器尚有不足之处：首先，带太阳能电池的直流变频空调器还需要市电电网联合供电，不能独立运行；其次，带太阳能电池的直流变频空调器提高太阳能利用效率是有限的，一般太阳能光伏电池的光电转换效率在15％左右，其余80％多的太阳能被太阳能光伏电池板吸收或者反射掉，并且太阳能电池吸收太阳辐射能使自身温度升高，其光电转换效率降低，太阳能 电池的温度每升高1℃，其光电转换相对效率下降约0.5％；再次，直流变频空调器通过室外风机把冷凝热释放到周围环境中，这样既浪费了能源物质，又环境造成了“热污染”。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、占用空间小、运行稳定、节约能源、无需电网供电、能同时供应生活热水的家用光伏直流变频空调器，其目的旨在提高太阳能利用率、直流变频空调器制冷效率，减少“热污染”，为偏远不通电地区提供一种能独立运行，同时供应生活热水的家用空调器。 
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是： 
光伏阵列的电路部分与太阳能控制器连接，太阳能控制器分别与蓄电池组、循环水泵、直流变频空调器的直流变频空调器控制单元连接；直流变频空调器控制单元通过导线分别与无刷直流变频压缩机、室内直流风机、室外直流风机连接；光伏阵列上设置光伏冷却装置，光伏冷却装置的两端通过管路与蓄热水箱连接，并设有循环水泵；换热器的蒸气侧通过管路与直流变频空调器连接，换热器的冷水侧通过管路和蓄热水箱连接，并设有循环水泵。 
所述光伏阵列是由多个光伏组件串并联组成。所述蓄电池组是由多个蓄电池串并联组成。 
所述的太阳能控制器包括最大功率点跟踪(MPPT)控制单元、DC/DC转换器、蓄电池充放电检测控制单元，MPPT控制单元能保证太阳能电池始终运行在最大功率点，DC/DC控制器能保证太阳能电池向直流变频空调器和蓄电池组输出稳定的电压，蓄电池检测控制单元能防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命。 
所述的蓄电池组保证在太阳能电池板发电不足或者阴雨天不发电的情况下 直流变频空调器能稳定运行一段时间。 
所述直流变频空调器内，无刷直流变频压缩机、四通阀、冷凝器、蒸发器通过管路依次顺序连接；所述换热器的蒸气侧通过管路一端与直流变频空调器的四通阀连接，另一端与冷凝器连接。 
所述光伏冷却装置是由吸热板、金属扁管、保温层依次压合在框架中制成；其中，吸热板紧贴在光伏阵列的太阳能电池板的下方。金属扁管通过流体把光伏阵列的热能带走，降低太阳能电池板的温度，保证太阳能电池板具有较高的光电转换效率。 
所述光伏冷却装置和循环水泵之间设置第四阀门。 
所述四通阀和换热器之间设有第二阀门；所述四通阀和冷凝器之间设有旁通管，且旁通管上设置第一阀门。 
所述换热器与循环水泵之间设置第三阀门。 
所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门为手动阀或者自控阀。 
所述循环水泵的电动机为无刷直流电动机。 
所述直流变频空调器的冷凝器与蒸发器之间设置与直流变频空调器控制单元连接的节流装置，该节能装置采用电子膨胀阀；所述室内直流风机和室外直流风机的电动机为无刷直流电动机。 
所述蓄热水箱设有自来水入口和热水出口。 
所述光伏冷却装置、蓄热水箱、循环水泵、第四阀门通过管路依次顺序连成一个循环回路。所述换热器的冷水侧通过管路与蓄热水箱、循环水泵、第三阀门依次顺序连成一个循环回路。光伏冷却装置和换热器共用一个循环水泵。 
光伏阵列为直流变频空调器提供制冷所需的直流电，光伏冷却装置将其从光伏阵列上吸收的热量以热水形式储存在蓄热水箱中，换热器回收直流变频空调器 的冷凝热加热生活用水，将热水存储在蓄热水箱中。 
本实用新型的有益效果是： 
本实用新型提供了一种同时供冷和供生活热水的家用空调器，在无电网辅助供电的时候能充分利用太阳辐射能，提高太阳能综合利用率，同时还能回收空调器部分冷凝热量，减少能量的损失，提高了空调器能源利用率。为偏远不通电地区提供一种能独立运行，同时供应生活热水的家用空调器。 
附图说明
图1是本实用新型一种结构示意图； 
图2是本实用新型冷却装置A-A横截面图； 
图3是本实用新型冷却装置A-A纵剖面图。 
图中标号： 
1-光伏阵列，2-太阳能控制器，3-蓄电池组，4-直流变频空调器，5-换热器，6-蓄热水箱，7-循环水泵，8-MPPT控制单元，9-蓄电池充放电检测控制单元，10-DC/DC转换器，11-直流变频空调器控制单元，12-无刷直流变频压缩机，13-四通阀，14-室外直流风机，15-冷凝器，16-电子膨胀阀，17-室内直流风机，18-蒸发器，19-旁通管，20-第一阀门，21-第二阀门，22-第三阀门，23-第四阀门，24-光伏冷却装置，25-自来水入口，26-热水出口，27-太阳能电池板，28-吸热板，29-框架，30-金属扁管，31-保温层，32-光伏冷却装置出水口，33-光伏冷却装置上水口，34-接线盒。 
具体实施方式
本实用新型提供了一种带热水供应的家用光伏直流变频空调器，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。 
如图1所示，一种带热水供应的家用光伏直流变频空调器，包括光伏阵列1、 光伏冷却装置24、太阳能控制器2、蓄电池组3、直流变频空调器4、换热器5、循环水泵7、蓄热水箱6。 
光伏阵列1的接线盒34通过导线与太阳能控制器2连接，太阳能控制器2通过导线分别与蓄电池组3、循环水泵7、直流变频空调器4的直流变频空调器控制单元11连接；直流变频空调器控制单元11通过导线分别与直流变频空调器4内的无刷直流变频压缩机12、电子膨胀阀16、室内直流风机17、室外直流风机14连接。光伏冷却装置24、蓄热水箱6、循环水泵7、第四阀门23通过管路依次顺序连成一个循环回路。无刷直流变频压缩机12通过管路依次顺序与四通阀13、冷凝器15、电子膨胀阀16、蒸发器18连成循环回路；换热器5蒸气侧通过管路连接在四通阀13和冷凝器15之间，并设置旁通管19，在四通阀13和换热器5之间设有第二阀门21，旁通管19上设置第一阀门20，换热器5的冷水侧通过管路与蓄热水箱6、循环水泵7、第三阀门22依次顺序连成一个循环回路。 
太阳能控制器2包括MPPT控制单元8(最大功率点跟踪控制单元)、DC/DC转换器10、蓄电池充放电检测控制单元9。MPPT控制单元8能保证太阳能电池始终运行在最大功率点，DC/DC控制器10能保证太阳能电池向直流变频空调器和蓄电池组输出稳定的电压，蓄电池检测控制单元9能防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命。 
如图2、图3所示，光伏冷却装置24是由吸热板28、金属扁管30、保温层31依次压合在框架29中制成。吸热板28紧贴在太阳能电池板27的下表面。 
具体实施例如图1所示，一种带热水供应的家用光伏直流变频空调器白天供冷同时提供生活热水的模式如下：光伏阵列1的接线盒34通过导线与太阳能控制器2连接，太阳能控制器2通过导线分别与蓄电池组3、循环水泵7、直流变频空调器控制单元11连接；直流变频空调器控制单元11通过导线分别与无刷直 流变频压缩机12、电子膨胀阀16、室内直流风机17、室外直流风机14连接，光伏阵列1为直流变频空调器4提供制冷所需的直流电。光伏冷却装置24、蓄热水箱6、循环水泵7、第四阀门23通过管路依次顺序连成一个循环回路，循环水泵7迫使循环水由光伏冷却装置上水口33进入光伏冷却装置24降低太阳能电池板27的温度，把加热后的循环水通过光伏冷却装置出水口32进入蓄热水箱6，并储存在其中，供生活所需。换热器5的蒸气侧通过管路连接在四通阀13和冷凝器15之间，并设置旁通管19。在四通阀13和换热器5之间设有第二阀门21，旁通管19上设置第一阀门20，换热器5的冷水侧通过管路与蓄热水箱6、循环水泵7、第三阀门22依次顺序连成一个循环回路。在直流变频空调器4制冷时，关闭旁通管路上第一阀门20，从无刷直流变频压缩机12出来的高温高压制冷剂蒸气先通过换热器5进行换热，换热器5回收部分直流变频空调器4的冷凝热加热生活用水，并存储在蓄热水箱6中供生活所需。蓄热水箱6通过自来水入口25进行补水，通过热水出口26向用户供应热水。 
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，所有本专业技术人员在本实用新型基础上进行的简单改进、更改、修饰或者等效结构变换，都包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于：光伏阵列(1)的电路部分与太阳能控制器(2)连接，太阳能控制器(2)分别与蓄电池组(3)、循环水泵(7)、直流变频空调器(4)的直流变频空调器控制单元(11)连接；直流变频空调器控制单元(11)通过导线分别与无刷直流变频压缩机(12)、室内直流风机(17)、室外直流风机(14)连接；光伏阵列(1)上设置光伏冷却装置(24)，光伏冷却装置(24)的两端通过管路与蓄热水箱(6)连接，并设有循环水泵(7)；换热器(5)的蒸气侧通过管路与直流变频空调器(4)连接，换热器(5)的冷水侧通过管路和蓄热水箱(6)连接，并设有循环水泵(7)。 
2.根据权利要求1所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述直流变频空调器(4)内，无刷直流变频压缩机(12)、四通阀(13)、冷凝器(15)、蒸发器(18)通过管路依次顺序连接；所述换热器(5)的蒸气侧通过管路一端与直流变频空调器(4)的四通阀(13)连接，另一端与冷凝器(15)连接。 
3.根据权利要求1所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述光伏冷却装置(24)是由吸热板(28)、金属扁管(30)、保温层(31)依次压合在框架(29)中制成；其中，吸热板(28)紧贴在光伏阵列(1)的太阳能电池板(27)的下方。 
4.根据权利要求1所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述光伏冷却装置(24)和循环水泵(7)之间设置第四阀门(23)。 
5.根据权利要求2述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述四通阀(13)和换热器(5)之间设有第二阀门(21)；所述四通阀(13)和冷凝器(15)之间设有旁通管(19)，且旁通管(19)上设置第一阀门(20)。 
6.根据权利要求1所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述换热器(5)与循环水泵(7)之间设置第三阀门(22)。 
7.根据权利要求4、5或6所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述第一阀门(20)、第二阀门(21)、第三阀门(22)、第四阀门(23)为手动阀或者自控阀。 
8.根据权利要求1所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述循环水泵(7)的电动机为无刷直流电动机。 
9.根据权利要求2所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述直流变频空调器(4)的冷凝器(15)与蒸发器(18)之间设置与直流变频空调器控制单元(11)连接的节流装置，该节流装置采用电子膨胀阀(16)；所述室内直流风机(17)和室外直流风机(14)的电动机为无刷直流电动机。 
10.根据权利要求1所述的带热水供应的家用光伏直流变频空调器，其特征在于，所述蓄热水箱(6)设有自来水入口(25)和热水出口(26)。 
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