一种太阳能空调

摘要

本发明属于太阳能、制冷及加热空调系统设计与制造技术领域，具体涉及一种太阳能空调，包括置于室内的反应器、置于室外的太阳能烤箱和再生器、以及连接各装置所需的管道，还包括热泵和冷凝蒸发器。本发明的太阳能空调，采用太阳能和热泵作为主动力，节省了空调所需能源，本方案采用水的蒸发制冷，同时利用溶液吸湿剂除湿，使蒸发制冷的能力保持持续运行，达到了环保的目的；采用小球堆增加空气与小球表面的液体接触面积，除湿或加湿的效果更好，提高了太阳能空调的效率；太阳能烤箱内使用相变物质吸收太阳能并储存能量，保证了太阳能空调可以以恒定功率运行，增强了空调系统的稳定性。

权利要求

1.一种太阳能空调，包括置于室内的反应器、置于室外的太阳能烤箱和再生器、以及连接各装置所需的管道，其特征在于：所述反应器从上至下依次设有反应器出风口、第一喷淋头、由多个小球组成的第一小球堆、挡水板、第一风扇、第二喷淋头、由多个小球组成的第二小球堆、反应器进风口、储存溶液吸湿剂的第一容器；所述挡水板边缘的下方设有水槽，所述水槽与挡水板之间设有通风的空隙，所述水槽设有一个水槽进水口和一个水槽出水口，所述水槽出水口与第一喷淋头连接，水槽出水口与第一喷淋头之间设有将水从水槽流向第一喷淋头的第一液体泵；当第一风扇启动时，空气通过反应器进风口从下往上运动至出风口；

所述太阳能烤箱外表面设有由透光材料组成的空腔，太阳能烤箱内设有能吸收并储存太阳能的相变物质；

所述再生器从上至下依次设有再生器出风口、第二风扇、第三喷淋头、由多个小球组成的第三小球堆、再生器进风口、储存溶液吸湿剂的第二容器；

所述第一容器与第三喷淋头之间设有第二液体泵和第一流向阀，所述第二液体泵的输入端与第一容器通过管道连接，第二液体泵的输出端的管道穿过太阳能烤箱内的相变物质与第一流向阀的输入端连接，第一流向阀的A1输出端与第三喷淋头通过管道连接；所述第二容器与第二喷淋头之间设有第三液体泵和第二流向阀，所述第三液体泵的输入端与第二容器通过管道连接，第三液体泵的输出端与第二流向阀的B1输入端通过管道连接，第二流向阀的输出端与第二喷淋头通过管道连接；所述第一流向阀的A2输出端与第二流向阀的B2输入端通过管道连接；

当太阳能空调制冷时，所述反应器的第一容器内的溶液吸湿剂通过管道由第一流向阀的输入端流向第一流向阀A1输出端，再生器的第二容器内的溶液吸湿剂通过管道由第二流向阀的B1输入端流向第二流向阀的输出端；当太阳能空调制热时，所述第三液体泵关闭，所述反应器的第一容器内的溶液吸湿剂先通过管道由第一流向阀的输入端流向第一流向阀A2输出端，再通过第二流向阀的B2输入端流向第二流向阀的输出端；

所述太阳能空调还包括热泵、以及由热泵控制的第一冷凝蒸发器和第二冷凝蒸发器；

所述第一冷凝蒸发器位于再生器的第三小球堆和第二容器之间，所述第二冷凝蒸发器位于反应器的第一风扇和第二喷淋头之间；当太阳能空调利用热泵制冷时，第一冷凝蒸发器由热泵控制成为冷凝器，第二冷凝蒸发器由热泵控制成为蒸发器；当太阳能空调利用热泵制热时，第一冷凝蒸发器由热泵控制成为蒸发器，第二冷凝蒸发器由热泵控制成为冷凝器。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能空调，其特征在于：所述太阳能烤箱外表面由透光材料组成的空腔为真空空腔。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能空调，其特征在于：所述太阳能烤箱与再生器连接的管道外层包裹有保温层。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能空调，其特征在于：所述溶液吸湿剂为溴化锂溶液或者氯化锂溶液。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能空调，其特征在于：所述相变物质为高温熔盐或者石蜡，所述高温熔盐为硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾或三水醋酸钠。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能空调，其特征在于：所述高温熔盐为熔点为58摄氏度的三水醋酸钠。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能空调，其特征在于：所述太阳能烤箱内还贯穿有一根可输入外界热源的热源管道。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能空调，其特征在于：所述热源管道位于太阳能烤箱外的部分包裹有保温层。

说明书

一种太阳能空调

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能、制冷及加热空调系统设计与制造技术领域，具体涉及一种太阳能空调。

背景技术

[0002] 随着经济的发展，能源紧张已经成为制约我过经济发展的主要因素，同时能源问题也成为世界性问题，化石能源的大量消耗和面临枯竭使人们去寻找和利用可再生能源。而随着人们生活水平的提高，空调系统得到越来越广泛的应用，因此，如何将太阳能等可再生能源引入空调系统并通过蓄能解决太阳能的不稳定问题，将成为缓解我国能源紧张状况的一个重要途径，具有重要的实用价值和经济意义。

[0003] 目前市场上有大量的环保空调机的供应，它们用水蒸发吸热而使空气降温的原理，使空间的空气降温。空气温度降低的同时，空气中的相对湿度会升高，甚至到达饱和状态，水不能再蒸发，使制冷作用失效。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提供一种将太阳能和热泵作为主要动力、具有除湿功能的太阳能空调。

[0005] 一种太阳能空调，包括置于室内的反应器、置于室外的太阳能烤箱和再生器、以及连接各装置所需的管道，所述反应器从上至下依次设有反应器出风口、第一喷淋头、由多个小球组成的第一小球堆、挡水板、第一风扇、第二喷淋头、由多个小球组成的第二小球堆、反应器进风口、储存溶液吸湿剂的第一容器；所述挡水板边缘的下方设有水槽，所述水槽与挡水板之间设有通风的空隙，所述水槽设有一个水槽进水口和一个水槽出水口，所述水槽出水口与第一喷淋头连接，水槽出水口与第一喷淋头之间设有将水从水槽流向第一喷淋头的第一液体泵；当第一风扇启动时，空气通过反应器进风口从下往上运动至出风口；

[0006] 所述太阳能烤箱外表面设有由透光材料组成的空腔，太阳能烤箱内设有能吸收并储存太阳能的相变物质；

[0007] 所述再生器从上至下依次设有再生器出风口、第二风扇、第三喷淋头、由多个小球组成的第三小球堆、再生器进风口、储存溶液吸湿剂的第二容器；

[0008] 所述第一容器与第三喷淋头之间设有第二液体泵和第一流向阀，所述第二液体泵的输入端与第一容器通过管道连接，第二液体泵的输出端的管道穿过太阳能烤箱内的相变物质与第一流向阀的输入端连接，第一流向阀的A1输出端与第三喷淋头通过管道连接；所述第二容器与第二喷淋头之间设有第三液体泵和第二流向阀，所述第三液体泵的输入端与第二容器通过管道连接，第三液体泵的输出端与第二流向阀的B1输入端通过管道连接，第二流向阀的输出端与第二喷淋头通过管道连接；所述第一流向阀的A2输出端与第二流向阀的B2输入端通过管道连接；

[0009] 当太阳能空调制冷时，所述反应器的第一容器内的溶液吸湿剂通过管道由第一流向阀的输入端流向第一流向阀A1输出端，再生器的第二容器内的溶液吸湿剂通过管道由第二流向阀的B1输入端流向第二流向阀的输出端；当太阳能空调制热时，所述第三液体泵关闭，所述反应器的第一容器内的溶液吸湿剂先通过管道由第一流向阀的输入端流向第一流向阀A2输出端，再通过第二流向阀的B2输入端流向第二流向阀的输出端；

[0010] 所述太阳能空调还包括热泵、以及由热泵控制的第一冷凝蒸发器和第二冷凝蒸发器；所述第一冷凝蒸发器位于再生器的第三小球堆和第二容器之间，所述第二冷凝蒸发器位于反应器的第一风扇和第二喷淋头之间；当太阳能空调利用热泵制冷时，第一冷凝蒸发器由热泵控制成为冷凝器，第二冷凝蒸发器由热泵控制成为蒸发器；当太阳能空调利用热泵制热时，第一冷凝蒸发器由热泵控制成为蒸发器，第二冷凝蒸发器由热泵控制成为冷凝器。

[0011] 其中，所述太阳能烤箱外表面由透光材料组成的空腔为真空空腔。

[0012] 其中，所述太阳能烤箱与再生器连接的管道外层包裹有保温层。

[0013] 其中，所述溶液吸湿剂为溴化锂溶液或者氯化锂溶液。

[0014] 其中，所述相变物质为高温熔盐或者石蜡，所述高温熔盐为硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾或三水醋酸钠。

[0015] 更进一步地，所述高温熔盐为熔点为58摄氏度的三水醋酸钠。

[0016] 其中，所述太阳能烤箱内还贯穿有一根可输入外界热源的热源管道。

[0017] 其中，所述热源管道位于太阳能烤箱外的部分包裹有保温层。

[0018] 本发明的有益效果是：一种太阳能空调，包括置于室内的反应器、置于室外的太阳能烤箱和再生器、以及连接各装置所需的管道，所述反应器从上至下依次设有反应器出风口、第一喷淋头、由多个小球组成的第一小球堆、挡水板、第一风扇、第二喷淋头、由多个小球组成的第二小球堆、反应器进风口、储存溶液吸湿剂的第一容器；所述挡水板边缘的下方设有水槽，所述水槽与挡水板之间设有通风的空隙，所述水槽设有一个水槽进水口和一个水槽出水口，所述水槽出水口与第一喷淋头连接，水槽出水口与第一喷淋头之间设有将水从水槽流向第一喷淋头的第一液体泵；当第一风扇启动时，空气通过反应器进风口从下往上运动至出风口；

[0019] 所述太阳能烤箱外表面设有由透光材料组成的空腔，太阳能烤箱内设有能吸收并储存太阳能的相变物质；

[0020] 所述再生器从上至下依次设有再生器出风口、第二风扇、第三喷淋头、由多个小球组成的第三小球堆、再生器进风口、储存溶液吸湿剂的第二容器；

[0021] 所述第一容器与第三喷淋头之间设有第二液体泵和第一流向阀，所述第二液体泵的输入端与第一容器通过管道连接，第二液体泵的输出端的管道穿过太阳能烤箱内的相变物质与第一流向阀的输入端连接，第一流向阀的A1输出端与第三喷淋头通过管道连接；所述第二容器与第二喷淋头之间设有第三液体泵和第二流向阀，所述第三液体泵的输入端与第二容器通过管道连接，第三液体泵的输出端与第二流向阀的B1输入端通过管道连接，第二流向阀的输出端与第二喷淋头通过管道连接；所述第一流向阀的A2输出端与第二流向阀的B2输入端通过管道连接；

[0022] 当太阳能空调制冷时，所述反应器的第一容器内的溶液吸湿剂通过管道由第一流向阀的输入端流向第一流向阀A1输出端，再生器的第二容器内的溶液吸湿剂通过管道由第二流向阀的B1输入端流向第二流向阀的输出端；当太阳能空调制热时，所述第三液体泵关闭，所述反应器的第一容器内的溶液吸湿剂先通过管道由第一流向阀的输入端流向第一流向阀A2输出端，再通过第二流向阀的B2输入端流向第二流向阀的输出端；

[0023] 所述太阳能空调还包括热泵、以及由热泵控制的第一冷凝蒸发器和第二冷凝蒸发器；所述第一冷凝蒸发器位于再生器的第三小球堆和第二容器之间，所述第二冷凝蒸发器位于反应器的第一风扇和第二喷淋头之间；当太阳能空调利用热泵制冷时，第一冷凝蒸发器由热泵控制成为冷凝器，第二冷凝蒸发器由热泵控制成为蒸发器；当太阳能空调利用热泵制热时，第一冷凝蒸发器由热泵控制成为蒸发器，第二冷凝蒸发器由热泵控制成为冷凝器。

[0024] 本发明的太阳能空调，采用太阳能和热泵作为主动力，节省了空调所需能源，本方案采用水的蒸发制冷，同时利用溶液吸湿剂除湿，使蒸发制冷的能力保持持续运行，达到了环保的目的；采用小球堆增加空气与小球表面的液体接触面积，除湿或加湿的效果更好，提高了太阳能空调的效率；太阳能烤箱内使用相变物质吸收太阳能并储存能量，保证了太阳能空调可以以恒定功率运行，增强了空调系统的稳定性。

附图说明

[0025] 图1为本发明的结构示意图。

[0026] 附图标记说明如下：

[0027] 10—反应器； 11—反应器出风口；

[0028] 12—第一喷淋头； 13—第一小球堆；

[0029] 14—挡水板； 15—第一风扇；

[0030] 16—第二喷淋头； 17—第二小球堆；

[0031] 18—反应器进风口； 19—第一容器；

[0032] 121—水槽； 122—水槽进水口；

[0033] 123—第一液体泵； 191—第二液体泵；

[0034] 20—太阳能烤箱； 21—空腔；

[0035] 22—相变物质； 23—热源管道；

[0036] 30—再生器； 31—再生器出风口；

[0037] 32—第二风扇； 33—第三喷淋头；

[0038] 34—第三小球堆； 35—再生器进风口；

[0039] 36—第二容器； 361—第三液体泵；

[0040] 41—第一流向阀； 411—A1输出端；

[0041] 412—A2输出端； 42—第二流向阀；

[0042] 421—B1输入端； 422—B2输入端；

[0043] 50—热泵； 51—第一冷凝蒸发器；

[0044] 52—第二冷凝蒸发器； 60—保温层。

具体实施方式

[0045] 为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

[0046] 参见图1，一种太阳能空调，包括置于室内的反应器10、置于室外的太阳能烤箱20和再生器30、以及连接各装置所需的管道，所述反应器10从上至下依次设有反应器出风口11、第一喷淋头12、由多个小球组成的第一小球堆13、挡水板14、第一风扇15、第二喷淋头
16、由多个小球组成的第二小球堆17、反应器进风口18、储存溶液吸湿剂的第一容器19；所述挡水板14边缘的下方设有水槽121，所述水槽121与挡水板14之间设有通风的空隙，所述水槽121设有一个水槽进水口122和一个水槽出水口，所述水槽出水口与第一喷淋头12连接，水槽出水口与第一喷淋头12之间设有将水从水槽121流向第一喷淋头12的第一液体泵123；当第一风扇15启动时，空气通过反应器进风口18从下往上运动至出风口；

[0047] 所述太阳能烤箱20外表面设有由透光材料组成的空腔21，太阳能烤箱20内设有能吸收并储存太阳能的相变物质22；

[0048] 所述再生器30从上至下依次设有再生器出风口31、第二风扇32、第三喷淋头33、由多个小球组成的第三小球堆34、再生器进风口35、储存溶液吸湿剂的第二容器36；

[0049] 所述第一容器19与第三喷淋头33之间设有第二液体泵191和第一流向阀41，所述第二液体泵191的输入端与第一容器19通过管道连接，第二液体泵191的输出端的管道穿过太阳能烤箱20内的相变物质22与第一流向阀41的输入端连接，第一流向阀41的A1输出端411与第三喷淋头33通过管道连接；所述第二容器36与第二喷淋头16之间设有第三液体泵361和第二流向阀42，所述第三液体泵361的输入端与第二容器36通过管道连接，第三液体泵361的输出端与第二流向阀42的B1输入端421通过管道连接，第二流向阀42的输出端与第二喷淋头16通过管道连接；所述第一流向阀41的A2输出端412与第二流向阀42的B2输入端422通过管道连接；

[0050] 当太阳能空调制冷时，第一流向阀41的输入端接通第一流向阀41的A1输出端411，第二流向阀42的B1输入端421接通第二流向阀42的输出端；所述反应器10的第一容器19内的溶液吸湿剂通过管道由第一流向阀41的输入端流向第一流向阀41的A1输出端411，再生器30的第二容器36内的溶液吸湿剂通过管道由第二流向阀42的B1输入端
421流向第二流向阀42的输出端；当太阳能空调制热时，第一流向阀41的输入端接通第一流向阀41的A2输出端412，第二流向阀42的B2输入端422接通第二流向阀42的输出端；
所述第三液体泵361关闭，所述反应器10的第一容器19内的溶液吸湿剂先通过管道由第一流向阀41的输入端流向第一流向阀41的A2输出端412，再通过第二流向阀42的B2输入端422流向第二流向阀42的输出端；

[0051] 所述太阳能空调还包括热泵50、以及由热泵50控制的第一冷凝蒸发器51和第二冷凝蒸发器52；所述第一冷凝蒸发器51位于再生器30的第三小球堆34和第二容器36之间，所述第二冷凝蒸发器52位于反应器10的第一风扇15和第二喷淋头16之间；当太阳能空调利用热泵50制冷时，第一冷凝蒸发器51由热泵50控制成为冷凝器，第二冷凝蒸发器52由热泵50控制成为蒸发器；当太阳能空调利用热泵50制热时，第一冷凝蒸发器51由热泵50控制成为蒸发器，第二冷凝蒸发器52由热泵50控制成为冷凝器。

[0052] 本发明的太阳能空调，采用太阳能和热泵50作为主动力，节省了空调所需能源，本方案采用水的蒸发制冷，同时利用溶液吸湿剂除湿，使蒸发制冷的能力保持持续运行，达到了环保的目的；采用小球堆增加空气与小球表面的液体接触面积，除湿或加湿的效果更好，提高了太阳能空调的效率；太阳能烤箱20内使用相变物质22吸收太阳能并储存能量，保证了太阳能空调可以以恒定功率运行，增强了空调系统的稳定性。

[0053] 其中，所述太阳能烤箱20外表面由透光材料组成的空腔21为真空空腔。

[0054] 其中，所述太阳能烤箱20与再生器30连接的管道外层包裹有保温层60。

[0055] 其中，所述溶液吸湿剂为溴化锂溶液或者氯化锂溶液。

[0056] 其中，所述相变物质22为高温熔盐或者石蜡，所述高温熔盐为硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾或三水醋酸钠，本发明采用熔点为58摄氏度的三水醋酸钠作为高温熔盐。

[0057] 其中，所述太阳能烤箱20内还贯穿有一根可输入外界热源的热源管道23。所述热源管道23位于太阳能烤箱20外的部分包裹有保温层60。该热源管道23是一种扩展的设计，只要高于相变物质22的相变温度都可以由热源管道23输入到太阳能烤箱20，并由相变物质22储存备用。

[0058] 本发明的太阳能空调的制冷原理：

[0059] 1、启动空调的制冷开关，第一风扇15和第二风扇32同时运行，空气从下方的进风口往上方的出风口运行。

[0060] 2、第二容器36内的较干燥的溶液吸湿剂在第三液体泵361的作用下，流向第二流向阀42，从第二流向阀42的B1输入端421流向第二流向阀42的输出端，最后从第二喷淋头16喷向第二小球堆17。

[0061] 3、湿热的室内空气从反应器进风口18进入第二小球堆17，空气中的水份被小球表面的溶液吸湿剂吸走，越向上的空气越干燥，同时吸水后的溶液吸湿剂经过小球堆流入第一容器19。由于溶液吸湿剂的表面张力，液体相对均匀地分布于球体表面，小球越小，容器内的小球数量就越多，可接触的液体表面积就越大。

[0062] 4、水槽121内的清水在第一液体泵123的作用下，流向第一喷淋头12，接着喷向第一小球堆13，过量的水从第一小球堆13流向挡水板14，并由挡水板14流至水槽121中。

[0063] 5、从第二小球堆17出来的干燥空气通过挡水板14和水槽121之间的空隙向上流动，由于第一小球堆13表面的水蒸发，空气中的热度被水吸收，经过第一小球堆13的空气到了反应器出风口11就变得湿冷，达到人们需要的制冷效果。

[0064] 6、第一容器19中的溶液吸湿剂在第二液体泵191的作用下流向第一流向阀41，在此过程中溶液吸湿剂经过了处于太阳能烤箱20中的管道，太阳能烤箱20内的相变物质22吸收太阳能而熔解，溶液吸湿剂被加热；高温的溶液吸湿剂由第一流向阀41的输入端流向第一流向阀41的A1输出端411，最后由第三喷淋头33喷向第三小球堆34。

[0065] 7、室外的空气从再生器进风口35进入被高温溶液吸湿剂淋湿的第三小球堆34向上流动，高温吸湿剂中的水份蒸发被空气带走，最后湿热的空气从再生器出风口31流出；同时，水份蒸发后的溶液吸湿剂从第三小球堆34流出，最后流入第二容器36内。

[0066] 8、在没有太阳照射或者阳光不足的日子，热泵50被启动，由第一冷凝蒸发器51和第二冷凝蒸发器52代替太阳能烤箱20提供热量。当室内制冷时，第一冷凝蒸发器51被热泵50控制成冷凝器，对再生器进风口35的空气加热，带走附在小球上的溶液吸湿剂的水份；同时，第二冷凝蒸发器52被热泵50控制成蒸发器，吸收流经蒸发器的空气热量。

[0067] 本发明的太阳能空调的制热原理：

[0068] 1、启动空调的制热开关，第三液体泵361停止运作。第一容器19内的溶液吸湿剂在第二液体泵191的作用下流向第一流向阀41，流经太阳能烤箱20时被加热。

[0069] 2、溶液吸湿剂从第一流向阀41的输入端流向第一流向阀41的A2输出端412，接着由第二流向阀42的B2输入端422流向第二流向阀42的输出端，最后从第二喷淋头16喷向第二小球堆17。

[0070] 3、较冷的室内空气从反应器进风口18流过第二小球堆17，小球表面高温的溶液吸湿剂水份蒸发将空气加热，同时，高温的空气相对湿度下降，可以容纳更多的水份，最后从反应器出风口11流出湿热的空气；从第二小球堆17流出的溶液吸湿剂流入到第一容器19内。

[0071] 4、在没有太阳照射或者阳光不足的日子，热泵50被启动，第二冷凝蒸发器52被热泵50控制成冷凝器。

[0072] 5、在步骤3中，空气因加热而相对湿度降低，干燥的空气使人体产生不适，这时可以启动第一液体泵123，把水槽121内的清水通过第一喷淋头12喷入第一小球堆13，水蒸发进入空气中，空气变得湿润。控制水流的速度可以控制进入空气的水量，从而得到较舒适的空气。

[0073] 本发明的太阳能空调中的太阳能烤箱20是利用温室效应，阳光进入太阳能烤箱20后，不能再散逸出来。由于能量的累积，太阳能烤箱20内的稳定越来越高，当达到相变物质22的相变温度时，烤箱内的稳定不再升高，恒定在相变温度，直至相变物质22完全溶解烤箱内的温度才能再次上升。固态的相变物质22质量越大，完全熔解成液态所需的热能就越多，可以根据所需热源的热量在太阳能烤箱20中放置足够的相变物质22，以保证输入热能可以完全由相变物质22储存。

[0074] 以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。