基于太阳能梯级利用的空气净化系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于太阳能梯级利用的空气净化系统，热循环系统包括太阳能集热板、冷热水管道和保温水箱，太阳能集热板通过管道连接保温水箱；太阳能光伏板发电系统包括太阳能光伏板、冷水管，太阳能光伏板与水管通过金属连接件接触连接，其产生电能经电源控制器通过电线连接空气净化及其储存系统；空气净化及其储存系统由空气净化装置和净化空气的储气罐组成，当室内无人或净化空气量有富裕时，空气净化装置与净化空气的储气罐连通。该发明将太阳能光伏板产生的电能作为室内空气净化系统的动力源，可将其安装至医院、疗养院等社区卫生服务中心，为特殊人群提供清洁空气，具有一定的经济性和创新性。本发明结构简单，便于安装，具有较强的经济性和创新性。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种空气净化系统，尤其是一种利用太阳能光伏板产生电能以净化空 气的空气净化系统。 基于太阳能梯级利用的空气净化系统
【背景技术】
[0002] 随着社会的发展和个人生活水平的提高，人们对空气质量的关注度越来越高。然 而近几年来，国内部分城市常常出现雾霾天气，空气中会产生大量的霾，间接的影响室内空 气的质量。对于改善空气质量，人们提出了许多有效的方法和措施。针对与人们生活最密 切的室内空气质量改善而言，空气净化器是一个最常用和最有效的工具。
[0003] 根据空气净化器的功率小，可间断运行的特点，利用太阳能为其提供能源，是较为 理想的选择。太阳能得利用主要有两个方向，即太阳能热水器和太阳能光伏发电系统。目 前，平板式换热器已经得到普及，然而已有的太阳能利用设备多数存在一些局限性。例如， 为了满足设计的需要，在光照充足的季节太阳能集热器必然存在一部分富裕容量，存在一 定的能量浪费。尤其在夏天，太阳能热水器经常会供热过度，影响其使用寿命。
[0004] 为了改善室内空气质量，营造更加健康的生活环境，该发明采用在太阳能集热器 上安装光伏板，产生电能驱动空气净化器来净化室内空气。在传统的平板式集热器的基础 上，根据实际需要，在其内部安装一定面积的光伏板，充分合理的利用太阳能转换而来的热 能和电能，提供净化空气，提高室内空气质量，实现了太阳能的梯级利用。
【发明内容】
[0005] 本发明是要提供一种基于太阳能梯级利用的空气净化系统，对于太阳能热水器能 量浪费与空气污染问题有机结合，通过在太阳能热水器上加装光伏发电系统，在保证其所 需的热负荷的同时输出电能。
[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于太阳能梯级利用的空气净化系 统，由热水循环系统、太阳能光伏板发电系统、空气净化和储存系统组成，其特点是：热循环 系统包括太阳能集热板，冷热水管道、保温水箱，太阳能集热板通过管道连接保温水箱；太 阳能光伏板发电系统包括太阳能光伏板、冷水管，太阳能光伏板与水管接触连接，并通过电 线连接空气净化和储存系统；空气净化和储存系统由空气净化装置和净化空气的储气罐组 成，当室内无人或净化空气量有富裕时，空气净化装置与净化空气的储气罐连通。
[0007] 太阳能光伏板之间由一连杆相互连接，通过连杆太阳能光伏板可以水管圆心为中 心旋转。太阳能光伏板安装在集热器玻璃板内部冷水进口一侧。太阳能光伏板与水管之间 有一导热金属连接件，太阳能光伏板置于导热金属连接件的上部，导热金属连接件的下部 为一个半圆结构，半圆结构与冷水管紧密配合接触连接。
[0008] 本发明的有益效果： 本发明通过对传统太阳能热水器系统进行改造，在不改变原来的水循环通道的情况 下，在集热器玻璃板下面安装一定面积的太阳能光伏板，实现先将部分太阳能转化为电能， 未转化的部分再转化为热能储存在水中，从而实现了太阳能的阶梯利用，提高了能源利用 效率。
[0009] 本发明利用平板式集热器易改造、易安装的特点以及光伏板温度越低效率越高这 一特性，将光伏板安装至冷水入口侧，光伏板通过导热金属连接件与水管紧密连接，这种设 计增强了太阳能光伏板与水之间的传热，提高光伏板将太阳能转化为电能的效率，优先使 太阳能以更高的效率转化为电能；同时光伏板可以以一定的角度旋转，可在供热的同时时， 根据实际需要智能调节热电产出比，不仅可以缓解太阳能集热器在炎热夏季时的过热现 象，而且提高了太阳能整体利用效率。该发明将太阳能光伏板产生的电能作为室内空气净 化系统的动力源，可将其安装至医院、疗养院等社区卫生服务中心，为特殊人群提供清洁空 气，具有一定的经济性和创新性。本发明装置结构简单，便于安装，具有较强的经济性和创 新性。
[0010] 本发明通过连杆将光伏板安装至集热器的冷水侧的水管上面，使得光伏板角度能 够自由旋转，从而智能调节热电产出比。该发明充分利用了单纯供热的太阳能热水器的富 裕容量，实现太阳能的梯阶利用，提高了能源利用效率。
[0011] 由于光伏板的光电转化效率受温度影响，温度越高其转化效率越低。随着温度升 高，太阳能发电的效率会随之降低。太阳能热水器上加装的光伏板主要集中在冷水的入口 侦牝光伏板的温度较低，从而实现较大的光电转化率。加装光伏板以后，由于一部分太阳能 转换为电能，可减少一部分集热器的热负荷，在光照充足的炎热季节，可大大缓解集热器的 过热现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的整体结构立体示意图； 图2是太阳能光伏板之间由连杆相互连接示意图； 图3是太阳能光伏板与水管之间通过导热金属连接件连接示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0014] 如图1所示，一种基于太阳能梯级利用的空气净化系统，由热水循环系统、太阳能 光伏板发电系统、空气净化和储存系统组成。
[0015] 热循环系统包括太阳能集热板2,管道、保温水箱6,太阳能集热板2通过管道连接 保温水箱6 ;太阳能光伏板发电系统包括太阳能光伏板1、冷水管7,太阳能光伏板1与冷冷 水管7接触连接，并通过电线连接空气净化和储存系统；空气净化和储存系统由空气净化 装置4和净化空气的储气罐5组成，当室内无人或净化空气量有富裕时，空气净化装置4与 净化空气的储气罐5连通。
[0016] (1)热循环系统为原有的太阳能集热系统，由太阳能集热板2,冷热水管道和保温 水箱6组成。由太阳能集热板2所接受的太阳能辐射热量，由水循环系统带走，将其储存在 保温水箱6中。
[0017] (2)光伏板发电系统由太阳能光伏板1以及其与冷水管7之间的连接装置和电线 组成的回路，所得电能用于驱动空气净化器。在此系统中，关键在于太阳能光伏板1与冷水 管7之间充分接触，使得太阳能光伏板1能够充分被循环水所冷却，从而增加光伏板的光电 转换效率。
[0018] (3)空气净化和储存系统由空气净化装置4和净化空气的储气罐5组成。系统工 作时，空气净化器用于净化室内空气，当室内无人或净化空气量有富裕时，将其储存在储气 罐内。储气罐内的净化空气，可在光照不足时使用。
[0019] (4)太阳能的梯阶利用：在现有的集热器的玻璃板的下面，增加太阳能光伏板1， 在不影响原有的供热系统的情况下，利用太阳能光伏板1产生电能驱动空气净化器，改善 室内空气质量，从而实现太阳能的梯级利用。
[0020] (5)智能调节热电产出比：太阳能光伏板1之间有一连杆8相互连接（图2)，通过 连杆8可以控制光伏板1以冷水管7圆心为中心进行旋转。在光照强度和热电需求情况发 生改变时，该智能控制系统工作，改变太阳能光伏板1与光照之间的角度，从而实现热电产 出比的智能调节。在高温炎热时，通过增大太阳能光伏板1与光照之间夹角，增大光电转化 率，可缓解集热器过热现象，从而延长太阳能集热器使用寿命。将太阳能光伏板1安装在太 阳能集热器内部冷水进口侧，通过冷却水对太阳能光伏板1进行冷却，从而太阳能提高光 伏板1的效率。
[0021] (6)太阳能光伏板1与冷水管7之间有一导热金属连接件9 (图3)，太阳能光伏板 1置于导热金属连接件9的上部，导热金属连接件9的下部为一个半圆结构，半圆结构与冷 水管7紧密配合接触连接。该结构增强了太阳能光伏板1和冷水管7之间的传热，使得太 阳能光伏板1能够充分冷却，降低其温度。此外，该同心圆环结构，可使得太阳能光伏板1 自由旋转，实现热电产出比的智能调节。该结构在太阳能光伏板1旋转的同时两者仍能充 分接触，保证太阳能光伏板1的冷却效果，提高其光电转化效率。
[0022] 本发明将太阳能所转化的电能用于室内的空气净化。在有光照情况下，由光伏板 所得电能驱动空气净化器连续运行，净化室内的空气。当室内无人或净化空气量有富裕时， 将其储存在储气瓶中，以便在夜晚或光照不充足时从瓶中取出，改善室内空气状况。
【权利要求】
1. 一种基于太阳能梯级利用的空气净化系统，由热水循环系统、太阳能光伏板发电系 统、空气净化和储存系统组成，其特征在于：所述热循环系统包括太阳能集热板（2)，冷热 水管道、保温水箱（6)，太阳能集热板（2)通过管道连接保温水箱（6);太阳能光伏板发电 系统包括太阳能光伏板（1)、冷水管（7)，太阳能光伏板（1)与冷水管（7)接触连接，并通过 电线连接空气净化和储存系统；空气净化和储存系统由空气净化装置（4)和净化空气的储 气罐（5)组成，当室内无人或净化空气量有富裕时，空气净化装置（4)与净化空气的储气罐 (5)连通。
2. 根据权利要求1所述基于太阳能梯级利用的空气净化系统，其特征在于：所述太阳 能光伏板（1)之间由一连杆（8)相互连接，通过连杆（8)太阳能光伏板（1)可以冷水管（7) 圆心为中心旋转。
3. 根据权利要求1所述基于太阳能梯级利用的空气净化系统，其特征在于：所述太阳 能光伏板（1)安装在集热器玻璃板内部冷水进口 一侧。
4. 根据权利要求1所述基于太阳能梯级利用的空气净化系统，其特征在于：所述太阳 能光伏板（1)与冷水管（7)之间有一导热金属连接件（9)，太阳能光伏板（1)置于导热金属 连接件（9)的上部，导热金属连接件（9)的下部为一个半圆结构，半圆结构与冷水管（7)紧 密配合接触连接。
【文档编号】H02S40/44GK104121707SQ201410348656
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】胡卓焕, 杨茉, 云河, 杨凯茗, 茅今哲, 陈建, 赵明, 王志云, 王慧, 黄天科, 王露露, 巩乐, 徐前, 王瑜, 管志成 申请人:上海理工大学