[發明專利]基于太陽能發電的土壤源直冷環保空調系統

無效

• 申請號: 201010153778.8
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN101832608A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 丁立;張春光;王超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;H02N6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域：

本發明涉及一種基于太陽能電池發電的土壤源空調系統，尤其是指利用地下土壤恒溫環境直接對室內空氣進行溫度調節的節能空調系統，此系統無需外來電源，而采用太陽能作為能源，是一種環保綠色的節能空調系統。

(二)背景技術：

目前，利用土壤恒溫原理進行室內空氣調節的方法有兩類：一類是直接利用地下水進行室內空氣調節；另一類是通過管道內水與土壤進行熱交換進行室內空氣調節。但是這些方法用到的水泵、風機等的驅動需要使用外來電，發生電能的消耗。本空調系統根據土壤源空調耗電量小、太陽能清潔永久的特點，設計采用太陽能發電，為空調系統運行提供所需的小能耗，達到完全的綠色空調。

(三)發明內容：

本發明的目的在于提供一種基于太陽能電池供電的土壤源直冷空調系統。利用地下土壤溫度環境基本為恒溫的這一特點，將循環水通過地埋管換熱器與土壤進行熱交換，變成冷卻水，室內空氣再與冷卻水進行熱交換后達到適宜于設備正常運行的溫度。由于一個好的空調系統耗電只有200W～400W，只需4m²太陽能板產生的電能就完全能滿足耗電和儲電的要求，無需外來電源，并且太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用，從而實現真正的綠色環保節能目的。

如圖1所示，本發明系統主要有3部分組成：制冷系統、控制系統和太陽能發電系統。

制冷系統分兩部分：水循環和空氣循環。水循環由循環水泵、U型管地埋換熱器組成。主要功能是通過管道內的水將熱量傳遞給地下土壤，使降低管道內水變成低溫流回換熱器。空氣循環主要由風機和風機盤管組成。主要功能是將室內空氣與循環水進行熱交換，使室內空氣達到適宜的溫度。

控制系統由智能控制盒和測溫單元組成。主要功能是監測溫度，通過智能控制盒啟動或關閉風機和循環水泵，并根據需求上傳、記錄實時溫度數據。所述的測溫單元由室內測溫電阻和水溫電阻組成。

太陽能發電系統由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組成。主要功能是將太陽輻射能轉化為電能，為設備運轉提供能源動力。

如圖1所示，水循環系統A內水的流動是靠循環水泵6提供動力，循環水泵6可以放在室內，也可放在室外。在整個制冷系統中，U型管地埋換熱器7與循環水泵6和風機盤管4連接形成一個封閉水系統，封閉水系統中循環水泵6的驅動指令來源于智能控制盒1。風機盤管4是把U型管地埋換熱器7內的冷量傳遞給室內空氣的主要換熱部件，熱交換方式是通過風機3將室內熱空氣吹向風機盤管4，使熱空氣通過風機盤管4時吸收冷量，變成冷空氣再流入室內。為了獲取最大制冷效果，風機3應盡可能靠近風機盤管4。同樣，其驅動指令也來源于智能控制盒1。室內測溫電阻2和水溫電阻5與智能控制盒1通過電阻線連接，智能控制盒1測試到溫度后，根據控制邏輯運算得到輸出控制信號。智能控制盒1輸出的信號通過繼電器控制接觸器的開合給風機3和循環水泵6提供電源，以此來控制風機3和循環水泵6啟停。發明智能控制盒1可根據現場安裝的實際需要，隨意擺放位置。

U型管地埋換熱器是本系統利用地下恒溫環境的主要部件，水在流經U型管地埋換熱器的同時通過管道壁面與地下土壤進行熱交換，在夏季需制冷時，水將高溫傳遞給土壤，變成冷卻水。

風機盤管是本系統利用冷卻水將室內空氣調節到適宜溫度的主要部件，風機轉動使空氣流動，空氣流過風機盤管發生熱交換，達到適宜設備運行的正常溫度。

該控制系統是通過智能控制盒控制風機和循環水泵的開啟與關閉。

所述的測溫單元是測溫電阻，具體為室內測溫電阻和循環水溫電阻。測溫單元也可為測溫電偶或其他測溫元件。

太陽能發電系統D為整個系統供電。由太陽能電池板8將太陽的輻射能轉換為電能，經太陽能控制器9對所發的電能進行調節和控制，一方面把調整后的能量送往交流負載A和B，另一方面把多余的能量送往蓄電池10組儲存備用。控制器9的作用是控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起過充電和過放電保護。蓄電池組的任務是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負載用電。本系統所有負荷直接采用直流供電，直接利用太陽能所轉化的電能，減少消耗。

本發明是一種基于太陽能電池供電的土壤源直冷空調系統，其優點及功效為：利用地下土壤的恒定溫度環境對室內空氣進行溫度調節，整個系統采用太陽能電池供電，沒有耗電量，且不受季節和地域限制；同時本制冷系統采用封閉水循環方式，不會對周邊環境和地下水資源造成污染和損害，具有很好的環保能力。

(四)附圖說明：

圖1.本發明土壤源直冷空調系統示意圖