[发明专利]基于太阳能发电的土壤源直冷环保空调系统

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种基于太阳能电池发电的土壤源空调系统，尤其是指利用地下土壤恒温环境直接对室内空气进行温度调节的节能空调系统，此系统无需外来电源，而采用太阳能作为能源，是一种环保绿色的节能空调系统。

(二)背景技术：

目前，利用土壤恒温原理进行室内空气调节的方法有两类：一类是直接利用地下水进行室内空气调节；另一类是通过管道内水与土壤进行热交换进行室内空气调节。但是这些方法用到的水泵、风机等的驱动需要使用外来电，发生电能的消耗。本空调系统根据土壤源空调耗电量小、太阳能清洁永久的特点，设计采用太阳能发电，为空调系统运行提供所需的小能耗，达到完全的绿色空调。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于太阳能电池供电的土壤源直冷空调系统。利用地下土壤温度环境基本为恒温的这一特点，将循环水通过地埋管换热器与土壤进行热交换，变成冷却水，室内空气再与冷却水进行热交换后达到适宜于设备正常运行的温度。由于一个好的空调系统耗电只有200W～400W，只需4m²太阳能板产生的电能就完全能满足耗电和储电的要求，无需外来电源，并且太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用，从而实现真正的绿色环保节能目的。

如图1所示，本发明系统主要有3部分组成：制冷系统、控制系统和太阳能发电系统。

制冷系统分两部分：水循环和空气循环。水循环由循环水泵、U型管地埋换热器组成。主要功能是通过管道内的水将热量传递给地下土壤，使降低管道内水变成低温流回换热器。空气循环主要由风机和风机盘管组成。主要功能是将室内空气与循环水进行热交换，使室内空气达到适宜的温度。

控制系统由智能控制盒和测温单元组成。主要功能是监测温度，通过智能控制盒启动或关闭风机和循环水泵，并根据需求上传、记录实时温度数据。所述的测温单元由室内测温电阻和水温电阻组成。

太阳能发电系统由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组成。主要功能是将太阳辐射能转化为电能，为设备运转提供能源动力。

如图1所示，水循环系统A内水的流动是靠循环水泵6提供动力，循环水泵6可以放在室内，也可放在室外。在整个制冷系统中，U型管地埋换热器7与循环水泵6和风机盘管4连接形成一个封闭水系统，封闭水系统中循环水泵6的驱动指令来源于智能控制盒1。风机盘管4是把U型管地埋换热器7内的冷量传递给室内空气的主要换热部件，热交换方式是通过风机3将室内热空气吹向风机盘管4，使热空气通过风机盘管4时吸收冷量，变成冷空气再流入室内。为了获取最大制冷效果，风机3应尽可能靠近风机盘管4。同样，其驱动指令也来源于智能控制盒1。室内测温电阻2和水温电阻5与智能控制盒1通过电阻线连接，智能控制盒1测试到温度后，根据控制逻辑运算得到输出控制信号。智能控制盒1输出的信号通过继电器控制接触器的开合给风机3和循环水泵6提供电源，以此来控制风机3和循环水泵6启停。发明智能控制盒1可根据现场安装的实际需要，随意摆放位置。

U型管地埋换热器是本系统利用地下恒温环境的主要部件，水在流经U型管地埋换热器的同时通过管道壁面与地下土壤进行热交换，在夏季需制冷时，水将高温传递给土壤，变成冷却水。

风机盘管是本系统利用冷却水将室内空气调节到适宜温度的主要部件，风机转动使空气流动，空气流过风机盘管发生热交换，达到适宜设备运行的正常温度。

该控制系统是通过智能控制盒控制风机和循环水泵的开启与关闭。

所述的测温单元是测温电阻，具体为室内测温电阻和循环水温电阻。测温单元也可为测温电偶或其他测温元件。

太阳能发电系统D为整个系统供电。由太阳能电池板8将太阳的辐射能转换为电能，经太阳能控制器9对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往交流负载A和B，另一方面把多余的能量送往蓄电池10组储存备用。控制器9的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起过充电和过放电保护。蓄电池组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。本系统所有负荷直接采用直流供电，直接利用太阳能所转化的电能，减少消耗。

本发明是一种基于太阳能电池供电的土壤源直冷空调系统，其优点及功效为：利用地下土壤的恒定温度环境对室内空气进行温度调节，整个系统采用太阳能电池供电，没有耗电量，且不受季节和地域限制；同时本制冷系统采用封闭水循环方式，不会对周边环境和地下水资源造成污染和损害，具有很好的环保能力。

(四)附图说明：

图1.本发明土壤源直冷空调系统示意图