帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光伏直流變頻空調(diào)器，尤其是一種帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器。光伏陣列的電路部分與太陽能控制器連接，太陽能控制器分別與蓄電池組、直流變頻空調(diào)器控制單元連接；光伏冷卻裝置通過管路與蓄熱水箱連接，換熱器蒸氣側(cè)通過管路與直流變頻空調(diào)器連接，冷水側(cè)通過管路與蓄熱水箱連接。光伏陣列為直流變頻空調(diào)器提供直流電，光伏冷卻裝置將其從光伏陣列上吸收的熱量以熱水形式儲(chǔ)存在蓄熱水箱中，換熱器回收直流變頻空調(diào)器的冷凝熱加熱生活用水，將熱水存儲(chǔ)在蓄熱水箱中。本實(shí)用新型無需電網(wǎng)供電，有效利用了太陽輻射能和空調(diào)器冷凝熱，供冷的同時(shí)也提供生活用水，提高了太陽能綜合利用率、直流變頻空調(diào)器制冷效率。
【專利說明】帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光伏直流變頻空調(diào)器，尤其是一種帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的太陽能制冷形式主要有太陽能吸收式制冷、太陽能吸附式制冷、太陽能噴射式制冷、太陽能半導(dǎo)體制冷、太陽能光伏壓縮式制冷，其中太陽能吸收式制冷技術(shù)和太陽能光伏壓縮式制冷技術(shù)較為成熟，但目前我國還不能實(shí)現(xiàn)小功率溴化鋰制冷機(jī)商品化生產(chǎn)，不適合家庭用戶。光伏壓縮式制冷形式可以根據(jù)需要選擇光伏電池方陣的規(guī)模，可采用常規(guī)蒸氣壓縮式制冷設(shè)備，具有原理簡單、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，比較適合家庭用戶。中國專利文獻(xiàn)號(hào)CN101917054A于2010年12月15日公開了一種帶太陽能電池的直流變頻空調(diào)器，包括太陽能電池、直流變頻空調(diào)器、連接在太陽能電池和直流變頻空調(diào)器之間的太陽能供電控制器及市電電網(wǎng)，太陽能供電控制器包括DC-高壓DC逆變器和MPPT控制單元。這種空調(diào)器運(yùn)行時(shí)太陽能光伏電池板把吸收太陽輻射能轉(zhuǎn)換成的電能通過太陽能供電控制器直接供電給直流變頻空調(diào)器，中間沒有經(jīng)過DC/AC逆變過程，減少了電源損耗，相對(duì)于有DC/AC逆變環(huán)節(jié)的變頻空調(diào)器而言提高了太陽能利用效率。
[0003]但是帶太陽能電池的直流變頻空調(diào)器尚有不足之處:首先，帶太陽能電池的直流變頻空調(diào)器還需要市電電網(wǎng)聯(lián)合供電，不能獨(dú)立運(yùn)行；其次，帶太陽能電池的直流變頻空調(diào)器提高太陽能利用效率是有限的，一般太陽能光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率在15%左右，其余80%多的太陽能被太陽能光伏電池板吸收或者反射掉，并且太陽能電池吸收太陽輻射能使自身溫度升高，其光電轉(zhuǎn)換效率降低，太陽能電池的溫度每升高1°C，其光電轉(zhuǎn)換相對(duì)效率下降約0.5% ;再次，直流變頻空調(diào)器通過室外風(fēng)機(jī)把冷凝熱釋放到周圍環(huán)境中，這樣既浪費(fèi)了能源物質(zhì)，又環(huán)境造成了 “熱污染”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)約能源、無需電網(wǎng)供電、能同時(shí)供應(yīng)生活熱水的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其目的旨在提高太陽能利用率、直流變頻空調(diào)器制冷效率，減少“熱污染”，為偏遠(yuǎn)不通電地區(qū)提供一種能獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)供應(yīng)生活熱水的家用空調(diào)器。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]光伏陣列的電路部分與太陽能控制器連接，太陽能控制器分別與蓄電池組、循環(huán)水泵、直流變頻空調(diào)器的直流變頻空調(diào)器控制單元連接；直流變頻空調(diào)器控制單元通過導(dǎo)線分別與無刷直流變頻壓縮機(jī)、室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)、室外直流風(fēng)機(jī)連接；光伏陣列上設(shè)置光伏冷卻裝置，光伏冷卻裝置的兩端通過管路與蓄熱水箱連接，并設(shè)有循環(huán)水泵；換熱器的蒸氣側(cè)通過管路與直流變頻空調(diào)器連接，換熱器的冷水側(cè)通過管路和蓄熱水箱連接，并設(shè)有循環(huán)水泵。[0007]所述光伏陣列是由多個(gè)光伏組件串并聯(lián)組成。所述蓄電池組是由多個(gè)蓄電池串并聯(lián)組成。
[0008]所述的太陽能控制器包括最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制單元、DC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池充放電檢測控制單元，MPPT控制單元能保證太陽能電池始終運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，DC/DC控制器能保證太陽能電池向直流變頻空調(diào)器和蓄電池組輸出穩(wěn)定的電壓，蓄電池檢測控制單元能防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命。
[0009]所述的蓄電池組保證在太陽能電池板發(fā)電不足或者陰雨天不發(fā)電的情況下直流變頻空調(diào)器能穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間。
[0010]所述直流變頻空調(diào)器內(nèi)，無刷直流變頻壓縮機(jī)、四通閥、冷凝器、蒸發(fā)器通過管路依次順序連接；所述換熱器的蒸氣側(cè)通過管路一端與直流變頻空調(diào)器的四通閥連接，另一端與冷凝器連接。
[0011]所述光伏冷卻裝置是由吸熱板、金屬扁管、保溫層依次壓合在框架中制成；其中，吸熱板緊貼在光伏陣列的太陽能電池板的下方。金屬扁管通過流體把光伏陣列的熱能帶走，降低太陽能電池板的溫度，保證太陽能電池板具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0012]所述光伏冷卻裝置和循環(huán)水泵之間設(shè)置第四閥門。
[0013]所述四通閥和換熱器之間設(shè)有第二閥門；所述四通閥和冷凝器之間設(shè)有旁通管，
且旁通管上設(shè)置第一閥門。
[0014]所述換熱器與循環(huán)水泵之間設(shè)置第三閥門。
[0015]所述第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門為手動(dòng)閥或者自控閥。
[0016]所述循環(huán)水泵的電動(dòng)機(jī)為無刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0017]所述直流變頻空調(diào)器的冷凝器與蒸發(fā)器之間設(shè)置與直流變頻空調(diào)器控制單元連接的節(jié)流裝置，該節(jié)能裝置采用電子膨脹閥；所述室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)和室外直流風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)為無刷直流電動(dòng)機(jī)。
[0018]所述蓄熱水箱設(shè)有自來水入口和熱水出口。
[0019]所述光伏冷卻裝置、蓄熱水箱、循環(huán)水泵、第四閥門通過管路依次順序連成一個(gè)循環(huán)回路。所述換熱器的冷水側(cè)通過管路與蓄熱水箱、循環(huán)水泵、第三閥門依次順序連成一個(gè)循環(huán)回路。光伏冷卻裝置和換熱器共用一個(gè)循環(huán)水泵。
[0020]光伏陣列為直流變頻空調(diào)器提供制冷所需的直流電，光伏冷卻裝置將其從光伏陣列上吸收的熱量以熱水形式儲(chǔ)存在蓄熱水箱中，換熱器回收直流變頻空調(diào)器的冷凝熱加熱生活用水，將熱水存儲(chǔ)在蓄熱水箱中。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0022]本實(shí)用新型提供了一種同時(shí)供冷和供生活熱水的家用空調(diào)器，在無電網(wǎng)輔助供電的時(shí)候能充分利用太陽輻射能，提高太陽能綜合利用率，同時(shí)還能回收空調(diào)器部分冷凝熱量，減少能量的損失，提高了空調(diào)器能源利用率。為偏遠(yuǎn)不通電地區(qū)提供一種能獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)供應(yīng)生活熱水的家用空調(diào)器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型冷卻裝置A-A橫截面圖；[0025]圖3是本實(shí)用新型冷卻裝置A-A縱剖面圖。
[0026]圖中標(biāo)號(hào):
[0027]1-光伏陣列，2-太陽能控制器，3-蓄電池組，4-直流變頻空調(diào)器，5-換熱器，6_蓄熱水箱，7-循環(huán)水泵，8-MPPT控制單元，9-蓄電池充放電檢測控制單元，10-DC/DC轉(zhuǎn)換器，11-直流變頻空調(diào)器控制單元，12-無刷直流變頻壓縮機(jī)，13-四通閥，14-室外直流風(fēng)機(jī)，15-冷凝器，16-電子膨脹閥，17-室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)，18-蒸發(fā)器，19-旁通管，20-第一閥門，21-第二閥門，22-第三閥門，23-第四閥門，24-光伏冷卻裝置，25-自來水入口，26-熱水出口，27-太陽能電池板，28-吸熱板，29-框架，30-金屬扁管，31-保溫層，32-光伏冷卻裝置出水口，33-光伏冷卻裝置上水口，34-接線盒。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型提供了一種帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1所示，一種帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，包括光伏陣列1、光伏冷卻裝置24、太陽能控制器2、蓄電池組3、直流變頻空調(diào)器4、換熱器5、循環(huán)水泵7、蓄熱水箱6。
[0030]光伏陣列I的接線盒34通過導(dǎo)線與太陽能控制器2連接，太陽能控制器2通過導(dǎo)線分別與蓄電池組3、循環(huán)水泵7、直流變頻空調(diào)器4的直流變頻空調(diào)器控制單元11連接；直流變頻空調(diào)器控制單元11通過導(dǎo)線分別與直流變頻空調(diào)器4內(nèi)的無刷直流變頻壓縮機(jī)12、電子膨脹閥16、室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)17、室外直流風(fēng)機(jī)14連接。光伏冷卻裝置24、蓄熱水箱
6、循環(huán)水泵7、第四閥門23通過管路依次順序連成一個(gè)循環(huán)回路。無刷直流變頻壓縮機(jī)12通過管路依次順序與四通閥13、冷凝器15、電子膨脹閥16、蒸發(fā)器18連成循環(huán)回路；換熱器5蒸氣側(cè)通過管路連接在四通閥13和冷凝器15之間，并設(shè)置旁通管19，在四通閥13和換熱器5之間設(shè)有第二閥門21，旁通管19上設(shè)置第一閥門20，換熱器5的冷水側(cè)通過管路與蓄熱水箱6、循環(huán)水泵7、第三閥門22依次順序連成一個(gè)循環(huán)回路。
[0031]太陽能控制器2包括MPPT控制單元8 (最大功率點(diǎn)跟蹤控制單元)、DC/DC轉(zhuǎn)換器
10、蓄電池充放電檢測控制單元9。MPPT控制單元8能保證太陽能電池始終運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，DC/DC控制器10能保證太陽能電池向直流變頻空調(diào)器和蓄電池組輸出穩(wěn)定的電壓，蓄電池檢測控制單元9能防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命。
[0032]如圖2、圖3所示，光伏冷卻裝置24是由吸熱板28、金屬扁管30、保溫層31依次壓合在框架29中制成。吸熱板28緊貼在太陽能電池板27的下表面。
[0033]具體實(shí)施例如圖1所示，一種帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器白天供冷同時(shí)提供生活熱水的模式如下:光伏陣列I的接線盒34通過導(dǎo)線與太陽能控制器2連接，太陽能控制器2通過導(dǎo)線分別與蓄電池組3、循環(huán)水泵7、直流變頻空調(diào)器控制單元11連接；直流變頻空調(diào)器控制單元11通過導(dǎo)線分別與無刷直流變頻壓縮機(jī)12、電子膨脹閥16、室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)17、室外直流風(fēng)機(jī)14連接，光伏陣列I為直流變頻空調(diào)器4提供制冷所需的直流電。光伏冷卻裝置24、蓄熱水箱6、循環(huán)水泵7、第四閥門23通過管路依次順序連成一個(gè)循環(huán)回路，循環(huán)水泵7迫使循環(huán)水由光伏冷卻裝置上水口 33進(jìn)入光伏冷卻裝置24降低太陽能電池板27的溫度，把加熱后的循環(huán)水通過光伏冷卻裝置出水口 32進(jìn)入蓄熱水箱6，并儲(chǔ)存在其中，供生活所需。換熱器5的蒸氣側(cè)通過管路連接在四通閥13和冷凝器15之間，并設(shè)置旁通管19。在四通閥13和換熱器5之間設(shè)有第二閥門21，旁通管19上設(shè)置第一閥門20，換熱器5的冷水側(cè)通過管路與蓄熱水箱6、循環(huán)水泵7、第三閥門22依次順序連成一個(gè)循環(huán)回路。在直流變頻空調(diào)器4制冷時(shí)，關(guān)閉旁通管路上第一閥門20，從無刷直流變頻壓縮機(jī)12出來的高溫高壓制冷劑蒸氣先通過換熱器5進(jìn)行換熱，換熱器5回收部分直流變頻空調(diào)器4的冷凝熱加熱生活用水，并存儲(chǔ)在蓄熱水箱6中供生活所需。蓄熱水箱6通過自來水入口 25進(jìn)行補(bǔ)水，通過熱水出口 26向用戶供應(yīng)熱水。
[0034]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，所有本專業(yè)技術(shù)人員在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上進(jìn)行的簡單改進(jìn)、更改、修飾或者等效結(jié)構(gòu)變換，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于:光伏陣列(I)的電路部分與太陽能控制器⑵連接，太陽能控制器⑵分別與蓄電池組(3)、循環(huán)水泵(7)、直流變頻空調(diào)器(4)的直流變頻空調(diào)器控制單元(11)連接；直流變頻空調(diào)器控制單元(11)通過導(dǎo)線分別與無刷直流變頻壓縮機(jī)(12)、室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)(17)、室外直流風(fēng)機(jī)(14)連接；光伏陣列(I)上設(shè)置光伏冷卻裝置(24)，光伏冷卻裝置(24)的兩端通過管路與蓄熱水箱(6)連接，并設(shè)有循環(huán)水泵(7);換熱器(5)的蒸氣側(cè)通過管路與直流變頻空調(diào)器(4)連接，換熱器(5)的冷水側(cè)通過管路和蓄熱水箱(6)連接，并設(shè)有循環(huán)水泵(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述直流變頻空調(diào)器(4)內(nèi)，無刷直流變頻壓縮機(jī)(12)、四通閥(13)、冷凝器(15)、蒸發(fā)器(18)通過管路依次順序連接；所述換熱器(5)的蒸氣側(cè)通過管路一端與直流變頻空調(diào)器(4)的四通閥(13)連接，另一端與冷凝器(15)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述光伏冷卻裝置(24)是由吸熱板(28)、金屬扁管(30)、保溫層(31)依次壓合在框架(29)中制成；其中，吸熱板(28)緊貼在光伏陣列(I)的太陽能電池板(27)的下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述光伏冷卻裝置(24)和循環(huán)水泵(7)之間設(shè)置第四閥門(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述四通閥(13)和換熱器(5)之間設(shè)有第二閥門(21);所述四通閥(13)和冷凝器(15)之間設(shè)有旁通管(19)，且旁通管(19)上設(shè)置第一閥門(20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述換熱器(5)與循環(huán)水泵(7)之間設(shè)置第三閥門(22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述第一閥門(20)、第二閥門(21)、第三閥門(22)、第四閥門(23)為手動(dòng)閥或者自控閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述循環(huán)水泵(7)的電動(dòng)機(jī)為無刷直流電動(dòng)機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述直流變頻空調(diào)器(4)的冷凝器(15)與蒸發(fā)器(18)之間設(shè)置與直流變頻空調(diào)器控制單元(11)連接的節(jié)流裝置，該節(jié)流裝置采用電子膨脹閥(16);所述室內(nèi)直流風(fēng)機(jī)(17)和室外直流風(fēng)機(jī)(14)的電動(dòng)機(jī)為無刷直流電動(dòng)機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶熱水供應(yīng)的家用光伏直流變頻空調(diào)器，其特征在于，所述蓄熱水箱(6)設(shè)有自來水入口(25)和熱水出口(26)。
【文檔編號(hào)】F24F5/00GK203823962SQ201320645532
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】魏兵, 袁天昊 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）