一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统及运行方法技术方案

一种光伏‑光热耦合制冷除湿空调系统及运行方法，系统包括屋顶光伏光热、制冷和除湿三部分；屋顶光伏光热部分中光伏电池将接受来的太阳辐射能量转换成电能，一部分直流电直接供给建筑内直流负载，另一部分电能经过逆变器逆变后供给制冷机组，以及建筑内交流负载，并将多余电能储存于蓄电池中。太阳能空气集热器将冷凝器一次预热后的室外空气进行二次加热，以达到转轮除湿机的再生空气的温度要求，以实现冷凝器废热利用。制冷部分利用蒸汽压缩制冷技术，供给建筑物冷量，以满足室内温度要求。除湿部分将室外热而湿的空气经过转轮后将热量传递给转轮，以满足室内湿度要求。本发明专利技术能够改善室内空气品质，达到节能的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统及运行方法
本专利技术属于太阳能制冷空调
，涉及一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统及运行方法。
技术介绍
常规的空调系统普遍采用热湿耦合处理过程，即夏季将温度降低至露点温度以下，来实现空气的降温除湿。但由于极端热湿气候区，建筑湿负荷通常与冷负荷相差较大，经过处理的空气，湿度可以满足要求，但处理后的空气通常会出现过冷现象，需要对空气再热处理来使温度达标，进而造成了能耗的增加。因此在极端热湿气候区，不适用常规空调系统，需要采用温湿度独立控制系统，进而达到节省能耗的目的。常规的除去空气中水分的方法有冷却法除湿、液体吸收剂除湿、固体吸附剂除湿、转轮法除湿、膜法除湿。目前其除湿方法多用冷却除湿。但冷却除湿其湿处理能力受冷冻水温度的限制，同时由于冷却盘管湿工况运行，容易滋生细菌。除湿转轮利用固体吸湿剂吸附空气中的水分，其吸湿能力强，处理后的空气能达到较低的含湿量(露点温度)，是一种理想的除湿设备。但是转轮除湿机要求的再生空气温度要求高，通常在90～150℃，加热空气要求的再生能耗大。
技术实现思路
为了克服以上技术问题，本专利技术提供一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，采用压缩式制冷系统及运行方式，可将冷凝器排放到空气中废热，加以利用，经过太阳能装置加热，作为转轮除湿机的再生风。将除湿系统和空调系统的冷凝器结合，高效节能应用与除湿转轮的空调系统结合，将室内环境的除湿与降温耦合，改善室内空气品质，达到节能的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，包括光伏制冷子系统、光热除湿子系统，所述光伏制冷子系统包括光伏发电回路和蒸气压缩制冷回路；所述光热除湿子系统包括太阳能集热回路和转轮除湿回路；所述光伏发电回路包括设置在屋顶上依次相连的光伏阵列1、汇流箱17、控制器18、直流配电柜20、逆变器22和交流配电柜23，所述控制器18又与蓄电池19相连，用于补充不足的电量，所述交流配电柜23分配进入或流出用户电网26和公共电网25的电量；所述蒸汽压缩制冷回路由蒸发器9、压缩机8、冷凝器11和节流阀10依次相连构成，节流阀10又连接至蒸发器9；所述太阳能集热回路由导流风管30-1、风机4-1、空气集热器2，辅助加热器3依次相连构成；所述转轮除湿回路分为除湿部分和再生部分，除湿部分由初效过滤器15、除湿转轮5，风机4-3依次相连构成，再生部分由传动机构6驱动除湿转轮5转至再生区，再连接至风机4-2送至室外。所述控制器18、直流配电柜20，逆变器22、交流配电柜23和用户电网26上连接监控系统27和环境检测仪28，所述控制器18采用最大功率点跟踪型控制器，用于实时监测太阳能组件的电压和电流，不断追踪最大功率，并进行管理，所述气象数据则由环境检测仪28进行采集存储，包括倾斜面辐照、水平面辐照、环境温度；所述逆变器22采用双向逆变器，太阳能电池阵列在满足建筑物用电需求之余，剩余的电量可上网发电，发电功率由监控系统27根据建筑用电需求的实际功率来调整，在光照能量不足或用电需求大时，由蓄电池19提供给建筑内用电，若蓄电池19转换电量仍不足，由公共电网25供电，直流负载21由逆变器22交流变直流反向供电。所述光伏发电回路和蒸汽压缩制冷回路在压缩机8处耦合，由交流配电箱23分配电流进一步供给蒸汽压缩制冷回路电量；所述蒸汽压缩制冷回路和太阳能集热回路在冷凝器11外导流风管30耦合，经由冷凝器11放出热量所加热的空气进入导流风管30，经过风机4加压后送入空气集热器2；所述经过太阳能集热回路加热后的空气经过导流风管30送入除湿转轮5再生空气入口处。所述蒸汽压缩制冷回路与转轮除湿回路在汽水换热器7处耦合。所述光伏阵列1以一定倾角安装屋顶上，所以光伏阵列1到汇流箱17，汇流箱17到控制器18的各个组件依次之间的电力电缆应尽可能保持在最短距离。所述蒸汽压缩制冷回路中的蒸发器9蒸发吸热，用于降低冷冻水管31道中的冷冻水水温度，冷冻水管31路共分为两个回路，一个环路连接风机盘管12，供给建筑物冷量；另一个环路连接汽水换热器7，来降低经过除湿系统中的除湿空气温度。所述太阳能集热回路中的空气集热器2安装在屋顶上，空气集热器2进出口均装有温度传感器13和蝶阀16，以便实时监测进出口空气温度，通过阀门，改变空气集热器2运行状态；所述蒸汽压缩制冷回路中的冷凝器11与连接在空气集热器2之间的导流风管30安装有蝶阀16，需要除湿时，蝶阀16开启，冷凝器11放出的热量所加热的空气进入导流风管30中，风管30上装有风机4，用于保证热空气经过加压进入空气集热器2。所述空气集热器2两侧装有旁通管，若由于天气原因使得太阳辐射能不足，空气集热器2无法满足除湿系统中再生空气温度要求时，空气集热器2关闭，经由旁通管进入再生加热器3，由再生加热器3满足温度要求。所述转轮除湿回路中的除湿转轮5采用氯化锂转轮除湿机，由交替防置的平的或压成波纹状的玻璃前卫铝制卷绕而成，在纸轮上形成许多蜂窝状通道，从而提供相当大的吸湿面积，载有吸湿剂的转轮，被密封条分隔成两个扇形区域：圆心角为270°的处理区和圆心角为90°的再生区。所述转轮除湿回路中再生空气和室外新风入口处均装有过滤器15。所述交流配电柜23与公共电网25的回路装有双向电能表24。一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统的运行方法，分别包括光伏发电系统运行方式、制冷系统运行方式、光热系统运行方式和除湿系统运行方式；所述光伏发电系统运行方式流程如下：安装在屋顶上光伏阵列1，当受到太阳光照射时，将接受到的太阳辐射能量转换成直流电，进入汇流箱17，保证光伏组件1有序连接和汇流，生成的一部分直流电由控制器18交由直流配电柜20配以供给建筑内直流负载21，当负载不需要供电时，多余的直流电由控制器18控制在蓄电池19中转换成化学能储存下来；另一部分电能在逆变器22中经过逆变输出交流电进入交流配电柜23，经由交流配电柜23分配供给建筑内用户电网22，多余的电能则可通过交流配电23，接入公共电网25，由双向电能表24计量进入和流出公共电网的电量；当光伏发电系统因天气原因或夜晚光伏组件1不能产生电量或产生的电量不能满足负载需求时，蓄电池19将化学能转换为电能，再次由控制器18控制供给负载，当蓄电池19转换的电能仍不能满足用电需求时，由公共电网25供电，进入交流配电柜23分配给用户电网22，逆变器22采用双向逆变器，亦可经过交流电转换成直流电供给直流负载21；所述制冷系统运行方式流程如下：当温度传感器13-1检测到室内温度为未满足要求时，冷水机组中的蒸发器9内低温低压的制冷剂蒸发吸热，以供给冷量，共分为两个回路，分别是水管31-1和水管31-2，其中水管31-1连接至风机盘管12，供给建筑物冷量，压缩机8不断的抽吸蒸发器中产生的蒸汽，并将它压缩变成高温高压的制冷剂蒸汽流道室外的冷凝器11，在冷凝器11中液化放出热量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，包括光伏制冷子系统、光热除湿子系统，所述光伏制冷子系统包括光伏发电回路和蒸气压缩制冷回路；所述光热除湿子系统包括太阳能集热回路和转轮除湿回路；/n所述光伏发电回路包括设置在屋顶上依次相连的光伏阵列(1)、汇流箱(17)、控制器(18)、直流配电柜(20)、逆变器(22)和交流配电柜(23)，所述控制器(18)又与蓄电池(19)相连，用于补充不足的电量，所述交流配电柜(23)分配进入或流出用户电网(26)和公共电网(25)的电量；/n所述蒸汽压缩制冷回路由蒸发器(9)、压缩机(8)、冷凝器(11)和节流阀(10)依次相连构成，节流阀(10)又连接至蒸发器(9)；/n所述太阳能集热回路由导流风管(30-1)、风机(4-1)、空气集热器(2)，辅助加热器(3)依次相连构成；/n所述转轮除湿回路分为除湿部分和再生部分，除湿部分由初效过滤器(15)、除湿转轮(5)，风机(4-3)依次相连构成，再生部分由传动机构(6)驱动除湿转轮(5)转至再生区，再连接至风机(4-2)送至室外。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，包括光伏制冷子系统、光热除湿子系统，所述光伏制冷子系统包括光伏发电回路和蒸气压缩制冷回路；所述光热除湿子系统包括太阳能集热回路和转轮除湿回路；
所述光伏发电回路包括设置在屋顶上依次相连的光伏阵列(1)、汇流箱(17)、控制器(18)、直流配电柜(20)、逆变器(22)和交流配电柜(23)，所述控制器(18)又与蓄电池(19)相连，用于补充不足的电量，所述交流配电柜(23)分配进入或流出用户电网(26)和公共电网(25)的电量；
所述蒸汽压缩制冷回路由蒸发器(9)、压缩机(8)、冷凝器(11)和节流阀(10)依次相连构成，节流阀(10)又连接至蒸发器(9)；
所述太阳能集热回路由导流风管(30-1)、风机(4-1)、空气集热器(2)，辅助加热器(3)依次相连构成；
所述转轮除湿回路分为除湿部分和再生部分，除湿部分由初效过滤器(15)、除湿转轮(5)，风机(4-3)依次相连构成，再生部分由传动机构(6)驱动除湿转轮(5)转至再生区，再连接至风机(4-2)送至室外。


2.根据权利要求1所述的一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，所述控制器(18)、直流配电柜(20)，逆变器(22)、交流配电柜(23)和用户电网(26)上连接监控系统(27)和环境检测仪(28)，所述控制器(18)采用最大功率点跟踪型控制器，用于实时监测太阳能组件的电压和电流，不断追踪最大功率，并进行管理，所述气象数据则由环境检测仪(28)进行采集存储，包括倾斜面辐照、水平面辐照、环境温度；
所述逆变器(22)采用双向逆变器，太阳能电池阵列在满足建筑物用电需求之余，剩余的电量可上网发电，发电功率由监控系统(27)根据建筑用电需求的实际功率来调整，在光照能量不足或用电需求大时，由蓄电池(19)提供给建筑内用电，若蓄电池(19)转换电量仍不足，由公共电网(25)供电，直流负载(21)由逆变器(22)交流变直流反向供电。


3.根据权利要求1所述的一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，所述光伏发电回路和蒸汽压缩制冷回路在压缩机(8)处耦合，由交流配电箱(23)分配电流进一步供给蒸汽压缩制冷回路电量；
所述蒸汽压缩制冷回路和太阳能集热回路在冷凝器(11)外导流风管(30)耦合，经由冷凝器(11)放出热量所加热的空气进入导流风管(30)，经过风机(4)加压后送入空气集热器(2)；所述经过太阳能集热回路加热后的空气经过导流风管(30)送入除湿转轮(5)再生空气入口处；
所述蒸汽压缩制冷回路与转轮除湿回路在汽水换热器(7)处耦合。


4.根据权利要求1所述的一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，所述光伏阵列(1)以一定倾角安装屋顶上，所以光伏阵列(1)到汇流箱(17)，汇流箱(17)到控制器(18)的各个组件依次之间的电力电缆应尽可能保持在最短距离。


5.根据权利要求1所述的一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，所述蒸汽压缩制冷回路中的蒸发器(9)蒸发吸热，用于降低冷冻水管(31)道中的冷冻水水温度，冷冻水管(31)路共分为两个回路，一个环路连接风机盘管(12)，供给建筑物冷量；另一个环路连接汽水换热器(7)，来降低经过除湿系统中的除湿空气温度。


6.根据权利要求1所述的一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，所述太阳能集热回路中的空气集热器(2)安装在屋顶上，空气集热器(2)进出口均装有温度传感器(13)和蝶阀(16)，以便实时监测进出口空气温度，通过阀门，改变空气集热器(2)运行状态；
所述蒸汽压缩制冷回路中的冷凝器(11)与连接在空气集热器(2)之间的导流风管(30)安装有蝶阀(16)，需要除湿时，蝶阀(16)开启，冷凝器(11)放出的热量所加热的空气进入导流风管(30)中，风管(30)上装有风机(4)，用于保证热空气经过加压进入空气集热器(2)。


7.根据权利要求1所述的一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，所述空气集热器(2)两侧装有旁通管，若由于天气原因使得太阳辐射能不足，空气集热器(2)无法满足除湿系统中再生空气温度要求时，空气集热器(2)关闭，经由旁通管进入再生加热器(3)，由再生加热器(3)满足温度要求。


8.根据权利要求1所述的一种光伏-光热耦合制冷除湿空调系统，其特征在于，所述转轮除湿回路中的除湿转轮(5)采用氯化锂转轮除湿机，由交替防置的平的或压成波纹状的玻璃前卫铝制卷绕而成，在纸轮上形成许多蜂窝状通道，从而提供相当大的吸湿面积，载有吸湿剂的转轮，被密封条分隔成两个扇...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳峰，全梦晨，陈耀文，王登甲，胡亮，李勇，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61