基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統的制作方法
【專利摘要】一套基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統,包括并網光伏發電系統、多功能中央空調一體機、電池板冷卻裝置和中心控制器。本發明以太陽能光伏發電系統和電壓縮式多功能中央空調機組為基礎，利用太陽能光伏發電帶動中央空調機組，在同一機組同時實現普通型空調機、熱泵型空調機、空氣源熱泵熱水機和冷熱水能量轉化功能。所述的電池板冷卻裝置通過液冷方式降低電池片溫度，有效提高了發電效率。本發明不僅克服了傳統空調和空氣能熱泵熱水機功能單一且能耗偏高的問題，還可以解決一般太陽能夠空調能源利用率不高的問題，充分利用太陽能和空氣能，具有制冷、制熱、生活熱水和蓄電功能，達到太陽能冷熱電的多聯產，具有高效、節能、環保的優點。
【專利說明】基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能空調熱水系統，特別涉及一種綜合應用太陽能、空氣能，實現制冷、制熱、衛生熱水、太陽能發電四聯產的高效節能環保系統。
【背景技術】
[0002]目前我國的太陽能空調系統一種方式是通過溴化鋰吸收式制冷機實現將太陽能的熱能轉換為空調用熱水的方式，當太陽能集熱溫度在90°C以下時，其熱量-冷量轉換效率一般僅為0.5-0.8 ;另外一種方式是利用太陽能光伏發電，用產生的電帶動電動壓縮式空調，電壓縮式空調電-冷轉換效率系數為4-6，太陽能光伏發電集熱器接收的熱能轉換為電能的轉換效率為10%時則制冷效率也只有0.4-0.6。這兩種方式熱能利用率都低，這也就導致需要的太陽能集熱面積大，系統投資高。國內的太陽能空調技術也還處于研究階段。各類太陽能空調系統都存在初期投資過大，系統過于復雜，集熱系統效率比較差，集熱面積過大的問題。我們知道陽光越猛烈時候，本應該是發電效率最高的時候，但由于電池片表面溫度過高，發電效率反而低。
【發明內容】
[0003]針對目前現有太陽能空調系統效率低、系統過于復雜、集熱面積大等技術不足，本發明提出一套基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統，它可以最大化地提高電池板的發電效率，最大限度降低空調熱水機組的能耗，以最優的方法達到綜合利用太陽能和空氣能。
[0004]本發明的技術方案包括并網光伏發電系統、多功能中央空調一體機、電池板冷卻裝置和中心控制器四大部分。光伏發電系統連接到中心控制器，再通過中心控制器連接到多功能中央空調一體機和電池板冷卻裝置，多功能中央空調一體機和電池板冷卻裝置交叉關系，即電池板冷卻裝置的盤管是連接到空調熱泵一體機的冷卻塔內。
[0005]所述的并網光伏發電系統包括背冷式光伏組件、并網逆變器、充放電控制器、蓄電池和市電互補接口，背冷式光伏組件形成方陣，分三路，第一路接并網逆變器，第二路接充放電控制器，控制器再連接到蓄電池；第三路接到電池板冷卻裝置中的直流水泵；市電互補接口連接到并網逆變器中，再從并網逆變器分配到多功能中央空調一體機。
[0006]所述的多功能中央空調一體機包括壓縮機、四通閥、電子膨脹閥、四個熱交換器、四臺循環水泵、風機盤管、冷卻塔和兩套保溫水箱，其特征在于冷凝端有兩個熱交換器，兩個熱交換器為串聯關系，一個接冷卻塔，另外一個接保溫水箱；蒸發端也有兩個熱交換器，兩個熱交換器為串聯關系，一個接風機盤管，另外一個接保溫水箱。壓縮機排氣口與四通閥連接，四通閥與冷凝端兩個串聯的熱交換器連接，然后連接電子膨脹閥，電子膨脹閥與蒸發端的兩個串聯的熱交換器連接，再接到四通閥，最后四通閥與壓縮機進氣口連接，形成密閉系統。
[0007]所述的電池板冷卻裝置包括背冷式光伏組件、直流水泵和冷卻塔，背冷式光伏組件形成方陣后，與直流水泵和冷卻塔形成回路，其中一塊背冷式光伏組件直接連接直流水栗。
[0008]所述的冷卻塔內盤管分為兩路盤管，一路連接熱交換器，另外一路連接背冷式光伏組件。
[0009]所述的背冷式光伏組件包括透明玻璃蓋板、電池片、透明EVA材料、絕緣PET材料、整板鋁板和柵形銅管板芯，明玻璃蓋板、電池片、透明EVA材料、絕緣PET材料和整板鋁板通過層壓方式緊貼成一整體，柵形銅管板芯緊貼在整板鋁板的背面。
[0010]本發明以太陽能光伏發電系統和電壓縮式多功能中央空調機組為基礎，在同一臺機組中同時實現普通型空調機、熱泵型空調機、空氣源熱泵熱水機和冷熱水能量轉化功能，為一種全新概念的太陽能空調，它綜合利用了空氣能和太陽能，是一種集太陽能光伏技術、光熱技術、熱泵技術于一體的產品，實現了太陽能光伏發電系統與電壓縮式中央空調機組的最佳匹配，一方面最大極限地提高太陽能光伏發電效率，另一方面充分發揮了電壓縮式空調機組制冷效率高的特點，再一方面充分利用資源，最大化地提高了能源利用率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明結構示意圖；
圖2為背冷式光伏組件結構示意圖；
圖3為背冷式光伏組件層壓結構截面示意圖。
[0012]其中:I表示壓縮機，2表示壓縮機排氣口，3表示四通閥，4表示熱交換器，5表示熱交換器，6表不電子膨脹閥,7表不熱交換器,8表不熱交換器,9表不壓縮機進氣口，10表示水泵，11表示水泵，12表示水泵，13表示水泵，14表示保溫水箱,15表示雙管道冷卻塔，16表示空調風機盤管，17表示保溫水箱，18表示直流水泵，19表示自來水進水口，20表示背冷式光伏組件，21表示并網逆變器，22表示市電互補接口，23表示充放電控制器，24表示蓄電池，25表示衛生熱水出口，26表示衛生熱水出口，27表示電磁閥，28表示電磁閥，29表示透明玻璃蓋板、30表示電池片、31表示透明EVA材料、32表示絕緣PET材料、33表示整板鋁板、34表示柵形銅管板芯。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖對本發明做進一步說明:
圖1為本發明示意圖。本發明主要包括光伏發電系統、多功能中央空調機組、電池板背冷式裝置和中心控制器。所述的多功能中央空調機組包括壓縮機1、四通閥3、電子膨脹閥
6、熱交換器4、熱交換器5、熱交換器7、熱交換器8、水泵10、水泵11、水泵12、水泵13、空調風機盤管16、冷卻塔15、保溫水箱14、保溫水箱17、電磁閥27和電磁閥28。壓縮機排氣口2連接四通閥3，四通閥3連接熱交換器4，熱交換器4與熱交換器5串聯，然后再連接電子膨脹閥6，電子膨脹閥6與熱交換器7連接，熱交換器7與熱交換器8串聯，然后再連接到四通閥3入口，經過四通閥3最后連接到壓縮機進氣口 9，形成封閉系統。熱交換器4通過水泵10與保溫水箱14進行連接，形成回路；熱交換器5通過水泵11與雙盤管冷卻塔15連接，形成回路；熱交換器7通過水泵12與空調風機盤管連接，中間再連接一個電磁閥27，形成回路；熱交換器8通過水泵13與保溫水箱17連接，形成回路；空調風機盤管16通過電磁閥28與保溫水箱連接，接口在水泵12之前。該多功能中央空調一體機灌注R410a環保冷媒；
圖2為本發明背冷式光伏組件結構示意圖。
[0014]所述的背冷式光伏組件包括透明玻璃蓋板29、電池片30、透明EVA材料31、絕緣PET材料32、整板鋁板33和柵形銅管板芯34，明玻璃蓋板39、電池片30、透明EVA材料31、絕緣PET材料32和整板鋁板33通過層壓方式緊貼成一整體，柵形銅管板芯34通過激光焊接方式緊貼在整板鋁板33的背面。
[0015]所述的電池板冷卻裝置是在背冷式光伏組件背20背后焊接有柵形銅管管道34，連接后通過整套系統的水路循環，有效降低了電池片30的工作溫度，大大提高了電池片30的發電效率。
[0016]以下是本發明的工作模式:
1.夏季制冷:
(1)水泵10和水泵12運行，水泵11和水泵13不工作，該模式為熱泵空調模式。冷凝端:熱交器4通過水泵10與保溫水箱14進行熱交換；蒸發端:熱交換器7通過水泵12與空調風機盤管16進行熱交換。運行情況為:空調風機盤管16制冷，同時保溫水箱14吸收空調廢熱，水溫不斷上升，直至55°C -60°C為止；
(2)水泵11和水泵12運行，水泵10和水泵13不工作，該模式為普通空調模式。冷凝端:熱交器5通過水泵11與雙管道冷卻塔15進行熱交換；蒸發端:熱交換器7通過水泵12與空調風機盤管16進行熱交換。運行情況為:空調風機盤管16制冷，空調廢熱在雙管道冷卻塔15被散走；
(3)水泵10和水泵13運行，水泵11和水泵12不工作，該模式為冷水熱水轉化模式。冷凝端:熱交器4通過水泵10與保溫水箱14進行熱交換；蒸發端:熱交換器8通過水泵13與保溫水箱17進行熱交換。運行情況為:保溫水箱14水溫不斷升高，直至55°C -60°C為止；而保溫水箱17水溫不斷降低，直至5°C -10°C為止。該模式下，保溫水箱14正在蓄熱，保溫水箱17正在蓄冷；
(4)水泵11和水泵13運行，水泵10和水泵12不工作，該模式為單一蓄冷模式。冷凝端:熱交器5通過水泵11與雙管道冷卻塔15進行熱交換；蒸發端:熱交換器8通過水泵13與保溫水箱17進行熱交換。運行情況為:保溫水箱17水溫不斷降低，直至5°C -10°C為止，廢熱通過冷卻塔散走。該模式下保溫水箱17正在蓄冷；
(5)水泵10、水泵12和水泵13運行，水泵11不工作，該模式為空調-蓄熱-蓄冷模式。冷凝端:熱交器4通過水泵10與保溫水箱14進行熱交換；蒸發端:熱交換器7通過水泵12與空調風機盤管16進行熱交換，同時熱交換器8通過水泵13與保溫水箱17進行熱交換。運行情況為:空調末端風機盤管16吹冷風且保溫水箱17水溫不斷降低，直至5°C -10°C為止，保溫水箱14水溫不斷上升，直至55°C -60°C為止。該模式下空調風機盤管16制冷，保溫水箱17正在蓄冷，保溫水箱14正在蓄熱；
(6)水泵11、水泵12和水泵13運行，水泵10不工作，該模式為空調-蓄冷模式。冷凝端:熱交器5通過水泵11與雙管道冷卻塔15進行熱交換；蒸發端:熱交換器7通過水泵12與空調風機盤管16進行熱交換，同時熱交換器8通過水泵13與保溫水箱17進行熱交換。運行情況為:末端風機盤管16吹冷風效果，且保溫水箱17水溫不斷降低，直至5°C -10°C為止。該模式下空調末端正常運行，吹冷風，保溫水箱17正在蓄冷，保溫水箱14正在蓄熱。
[0017]2.冬季制熱:
與夏季制冷過程相比，由于四通閥切換，空調風機盤管16及保溫水箱17成為冷凝端，而雙管道冷卻塔15和保溫水箱14成為蒸發端，
(1)水泵11和水泵12，運行，水泵10和水泵13不工作，該模式為常規空調制熱模式。冷凝端:空調末端風機盤管16通過水泵12與熱交換器7進行熱交換；蒸發端:雙管道冷卻塔15通過水泵11與熱交換器11進行熱交換。運行情況:空調風機盤管16吹向室內熱風，雙管道冷卻塔15向外界吸收熱量；
(2)水泵11和水泵13運行，水泵10和水泵12不工作，該模式為常規空氣源熱泵模式。冷凝端:保溫水箱17通過水泵13與熱交換器8進行熱交換；蒸發端:雙管道冷卻塔15通過水泵11與熱交換器11進行熱交換。運行情況:保溫水箱17水溫不斷上升，直至55°C -60°C為止，雙管道冷卻塔15向外界吸收熱量；
水泵11、水泵12和水泵13運行，水泵10不工作，該模式為空調制熱兼蓄熱模式。冷凝端:空調風機盤管16通過水泵12與熱交換器7進行熱交換，同時保溫水箱17通過水泵13與熱交換器8進行熱交換；蒸發端:雙管道冷卻塔15通過水泵11與熱交換器5進行熱交換。運行情況:空調末端風機盤管16吹向室內熱風，同時保溫水箱17水溫不斷上升，直至55°C _60°C為止，雙管道冷卻塔15向外界吸收熱量。
【權利要求】
1.基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統，包括并網光伏發電系統、多功能中央空調一體機、電池板冷卻裝置和中心控制器四大部分，其特征在于光伏發電系統連接到中心控制器，再通過中心控制器連接到多功能中央空調一體機和電池板冷卻裝置，多功能中央空調一體機和電池板冷卻裝置交叉關系，即電池板冷卻裝置的盤管是連接到空調熱泵一體機的冷卻塔內。
2.根據權利要求1所述的基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統，其特征在于所述的并網光伏發電系統包括背冷式光伏組件、并網逆變器、充放電控制器、蓄電池和市電互補接口，背冷式光伏組件形成方陣，分三路，第一路接并網逆變器，第二路接充放電控制，控制器再連接到蓄電池；第三路接到權利要求1中所述的電池板冷卻裝置中的直流水泵；市電互補接口連接到并網逆變器中，在從并網逆變器分配到多功能中央空調一體機。
3.根據權利要求1所述的基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統，其特征在于所述的多功能中央空調一體機包括壓縮機、四通閥、電子膨脹閥、四個熱交換器、四臺循環水泵、空調風機盤管、冷卻塔和兩套保溫水箱，其特征在于冷凝端有兩個熱交換器，兩個熱交換器為串聯關系，一個接冷卻塔，另外一個接保溫水箱；蒸發端也有兩個熱交換器，兩個熱交換器為串聯關系，一個接空調風機盤管，另外一個接保溫水箱，壓縮機排氣口與四通閥連接，四通閥與冷凝端兩個串聯的熱交換器連接，然后連接電子膨脹閥，電子膨脹閥與蒸發端的兩個串聯的熱交換器連接，再接到四通閥，最后四通閥與壓縮機進氣口連接，形成密閉系統。
4.根據權利要求1所述的基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統，其特征在于所述的電池板冷卻裝置包括背冷式光伏組件、直流水泵和冷卻塔，背冷式光伏組件形成方陣后，與直流水泵和冷卻塔形成回路，其中一塊背冷式光伏組件直接連接直流水泵。
5.根據權利要求3所述的基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統，其特征在于所述的冷卻塔內盤管分為兩路盤管，一路連接熱交換器，另外一路連接背冷式光伏組件。
6.根據權利要求2所述的基于光伏發電系統的太陽能空調冷熱電聯產系統，其特征在于所述的背冷式光伏組件包括透明玻璃蓋板、電池片、透明EVA材料、絕緣PET材料、整板鋁板和柵形銅管板芯，明玻璃蓋板、電池片、透明EVA材料、絕緣PET材料和整板鋁板通過層壓方式緊貼成一整體，柵形銅管板芯緊貼在整板鋁板的背面。
【文檔編號】H02S40/42GK104048373SQ201310082548
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2013年3月15日
【發明者】盧挺浩, 李晟, 鮮雪冬, 廖代華 申請人:珠海興業新能源科技有限公司, 湖南興業太陽能科技有限公司, 珠海興業綠色建筑科技有限公司