[實用新型]一種光伏一體化的電解質膜除濕空調系統

有效

• 申請號: 201720185975.5
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN206890716U
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 綦戎輝;張立志
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F3/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及除濕裝置技術領域，具體涉及集太陽能光伏系統、電解質膜除濕系統以及蓄能系統于一體的電解質膜除濕空調系統。

背景技術

我國南方等亞熱帶地區常年處于高溫高濕狀態，每平方米民用或商用建筑空調負荷每年可高達200kWh，其中用于處理濕度的能耗高達30％。除濕方式不僅嚴重影響室內空氣品質及人員健康，亦對建筑能耗有極大影響。而目前廣泛采用的除濕方式均存在較多問題，如冷凝除濕法除濕能力有限，能源浪費高；溶液除濕法再生過程復雜，設備裝置多，且可能出現溶液二次污染空氣導致風道、家具腐蝕及危害人體健康的嚴重后果；而轉輪除濕占地面積過大、性能易衰減等限制了實際應用。同時，目前民用或商用建筑通常采用集中式能源系統對空氣進行處理；而分布式熱濕調控系統因其較高的能源利用效率，更好的室內舒適度等引起了學者們的關注。

另一方面，我國太陽能資源豐富，以廣東地區為例，全省年太陽日輻射量在2.9～4kWh.m^-2之間。光伏系統可利用光生伏特效應將光能直接轉變為直流電能。但目前分布式光伏并網存在一定難度，損耗較大；自發自用的分布式系統可使光伏發電的系統性能達到最優。

電解質膜除濕是一種新穎的獨立濕度調控技術，通過在電解質膜兩側施加直流電壓，使得陽極側空氣水蒸氣發生電解反應而濕度降低。該除濕技術采用單一電能，無需再生裝置，有較寬的可操作溫度和低露點除濕性能。專利97101826.X公布了一種針對精密儀器儀表的電解質膜除濕裝置，以及專利CN201157747公布了一種針對密閉設備的電解除濕裝置，但均采用高品位電能驅動，且應用范圍局限于設備儀器內部，不適合用于建筑物內的空調除濕。

因此，針對民用或商用建筑內對于個性化熱濕調控系統的需要，同時高效率的利用太陽能這一清潔能源，本實用新型設計一種與光伏組件有機結合的電解質膜除濕系統，可與建筑圍護結構一體化，分布于各個用戶末端，根據用戶要求更好的調節室內熱濕環境，實現低能耗、分布式的濕度控制，推進除濕空調系統的工業化進程。

實用新型內容

本實用新型針對民用或商用建筑中對于分布式熱濕調控系統的需要，提供一種集太陽能光伏系統、電解質膜除濕系統以及蓄能系統于一體的電解質膜除濕空調系統，該系統采用太陽能光伏系統供電，分布于各個用戶末端，根據用戶要求低能耗、個性化的調節室內熱濕環境。

本實用新型采用的技術方案如下。

一種光伏一體化的電解質膜除濕空調系統，由光伏組件、蓄電池、控制輸出電路和除濕模塊組成；

所述光伏組件與蓄電池連接；所述蓄電池與控制輸出電路連接；所述控制輸出電路與除濕模塊連接；所述光伏組件與建筑已有立面結合，并與建筑已有立面之間設置有夾層；所述除濕模塊設置于光伏組件與建筑已有立面之間的夾層內，或嵌入所述建筑已有立面內；

所述除濕模塊由靠近建筑已有立面一側至靠近光伏組件一側，依次包括除濕空氣氣道、陽極集電層、質子交換膜電極、陰極集電層和清掃空氣氣道；

所述控制輸出電路的正極和負極分別與陽極集電層和陰極集電層連接；

所述除濕空氣氣道和清掃空氣氣道均在上、下或兩側分別設置有進氣口和出氣口，進氣口外均裝有變頻風機；所述除濕空氣氣道內部安裝有第一風閥；所述清掃空氣氣道內部安裝有第二風閥；所述除濕空氣氣道的進氣口處和出氣口處設置有第一溫濕度傳感器和第二溫濕度傳感器。

進一步地，所述建筑已有立面包括建筑外圍護墻、外承重墻或窗。

進一步地，工作時，所述除濕空氣氣道內通入待除濕空氣；所述清掃空氣氣道內通入清掃空氣，包括室內或室外空氣。

進一步地，所述除濕模塊設置于光伏組件與建筑已有立面之間的夾層內時，所述除濕空氣氣道為建筑已有立面和陽極集電層之間可供空氣流通的夾層；所述清掃空氣氣道為陰極集電層和光伏組件背光面之間可供空氣流通的夾層。

進一步地，工作時，光伏組件及蓄電池通過控制輸出電路與除濕模塊連接，并通過控制輸出電路的調節直接或部分為模塊提供直流電壓；除濕空氣氣道內待除濕空氣中的水蒸氣在陽極集電層與質子交換膜電極接觸處的表面上發生2H₂O→4H⁺+O₂+4e^- (1)反應，待除濕空氣濕度降低；反應(1)生成的氫質子穿過質子交換膜電極，并在陰極集電層與質子交換膜電極接觸處的表面上發生4H⁺+O₂+4e^-→2H₂O (2)反應。