CN106016823B - 一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，所述空调系统包括一第一风管、一第二风管、一太阳能集热装置、一电源装置、一加压装置、一再热装置、一供冷供热装置、一加湿装置、一温度电压控制器、一电路控制器、一电压传感器、一温度传感器、一第一断路器、一第二断路器、一第一风量调节阀门、一第二风量调节阀门、一第三风量调节阀门、一第一温度探头及一第二温度探头；所述太阳能集热装置包括一第一太阳能集热器及一第二太阳能集热器。本发明还提供一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，能够实现供热、供冷、发电多功能于一体。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能利用以及空气调节装置利用技术领域，尤其涉及一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统及控制方法。
背景技术
能源的消耗遍布在生活的各个方面珯其中建筑耗能所占比例约为1/4，甚至在有些发达国家占了接近1/3。这是一项很大的能量消耗源。建筑能耗是指在建筑物使用过程中所消耗的能源，包括照明、电器、采暖、制冷、设施、炊事等。随着人民生活水平不断提高，建筑能耗还会不断增大。面对大量能源使用中所产生的污染对生活环境的破坏，所有有识之士大力呼吁要实现可持续发展，必须从能源的节约入手，更好地开发利用好太阳能。太阳每秒钟辐射到地球表面的能量约为17万亿千瓦，相当于目前全世界一年能源总消耗量的3.5万倍。太阳能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的无污染清洁能源，大大优于风能、水能、生物能等其他可再生能源，是人类社会可持续发展的首选能源，开发利用太阳能是建筑节能的重要渠道。开发太阳能在建筑中的利用是一个势在必行的事业。太阳能与建筑一体化的实施必定会为实现新能源开发利用的提供一个很好的契机。据此，提出了更加全面的供热、供冷、发电多功能于一体的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统及控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，能够实现供热、供冷、发电多功能于一体。
本发明的问题之一，是这样实现的：
一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，所述空调系统包括一第一风管、一第二风管、一太阳能集热装置、一电源装置、一加压装置、一再热装置、一供冷供热装置、一加湿装置、一温度电压控制器、一电路控制器、一电压传感器、一温度传感器、一第一断路器、一第二断路器、一第一风量调节阀门、一第二风量调节阀门、一第三风量调节阀门、一第一温度探头及一第二温度探头；所述太阳能集热装置包括一第一太阳能集热器及一第二太阳能集热器；
所述第一风管设于建筑围护结构的外侧，所述第二风管设于建筑围护结构的内侧，将所述第一风管分为两通道，其一通道两端口分别设有太阳能集热器空气入口及太阳能集热器空气出口，该通道内依次放置有所述第一太阳能集热器、所述第一风量调节阀门及所述第二太阳能集热器，所述太阳能集热装置的一端与室外大气相通，另一端放置于所述第一风管内；其另一通道与所述第二风管相连通，该通道内放置有所述第二风量调节阀门，该通道的侧端部还设有室外新风口，所述第三风量调节阀门放置于所述室外新风口上；所述第二风管的两端口分别设有室内回风口及空调系统出风口，从室内回风口到空调系统出风口依次放置有所述加压装置、所述再热装置及所述加湿装置；所述供冷供热装置的一端放置于所述第二太阳能集热器内，另一端放置于所述加压装置与所述再热装置之间；所述第一温度探头及所述第二温度探头分别设置于建筑围护结构的外侧和内侧；
所述电源装置分别与所述电压传感器、所述电路控制器、所述加压装置、所述再热装置及所述加湿装置连接，所述温度电压控制器分别与所述电压传感器、所述温度传感器、所述电路控制器、所述第一断路器、所述第二断路器、所述第一风量调节阀门、所述第二风量调节阀门及所述第三风量调节阀门连接，所述第一断路器连接至所述再热装置，所述第二断路器连接至所述加湿装置，所述第一温度探头及所述第二温度探头连接至所述温度传感器，所述电路控制器与所述供冷供热装置中放置于所述第二风管内的一端连接。
进一步地，所述供冷供热装置包括一第一金属导热板、一第二金属导热板、一第三金属导热板、一P型半导体建筑材料以及一N型半导体建筑材料，所述第一金属导热板及所述第二金属导热板放置于所述第二风管内，所述第三金属导热板放置于所述第二太阳能集热器内，所述P型半导体建筑材料的一端与所述第二金属导热板连接，所述P型半导体建筑材料的另一端与所述第三金属导热板连接，所述N型半导体建筑材料的一端与所述第一金属导热板连接，所述N型半导体建筑材料的另一端与所述第三金属导热板连接，且所述第一金属导热板及所述第二金属导热板均连接至所述电路控制器。
进一步地，所述电源装置包括一涡轮发电机以及一直流蓄电池，所述涡轮发电机设于所述第一风量调节阀门与所述太阳能集热器空气出口之间，所述直流蓄电池分别与所述涡轮发电机、所述电压传感器、所述电路控制器、所述加压装置、所述再热装置及所述加湿装置连接。
进一步地，所述加湿装置包括一加湿器以及一储水箱，所述加湿器的一端放置于所述第二风管内，其另一端与室内大气相通，所述加湿器分别与所述储水箱及所述第二断路器连接。
进一步地，所述加压装置为加压风机，所述再热装置为电阻式加热器。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，能够实现供热、供冷、发电多功能于一体。
本发明的问题之二，是这样实现的：
一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，所述控制方法需提供上述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，所述控制方法包括如下步骤：
步骤1、设定室内的温度Tin的范围为T1～T2、室外的温度为Tout、直流蓄电池电源的最低保护电压为V0；
步骤2、所述直流蓄电池提供直流电源，所述电压传感器连续检测所述直流蓄电池电源的电压V，当V大于或等于V0时，所述温度传感器通过所述第一温度探头及所述第二温度探头来连续检测室内外的温度Tin和Tout，若Tin等于Tout，则该空调系统不工作，进入充电工况；若Tin大于或小于Tout，其具体有：
步骤21、当Tin大于T2时，该空调系统处于空调制冷工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器控制所述供冷供热装置进行供冷，并切断所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得室内的空气温度得到降低，同时，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门开启，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电，经所述室外新风口的新风与所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压下，经所述供冷供热装置冷却降温后，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节；
步骤22、当Tin小于T1时，该空调系统处于空调供热工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器控制所述供冷供热装置进行供热，并接通所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得室内的空气温度得到升高，同时，所述再热装置与所述加湿装置工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门关闭、所述第二风量调节阀门开启及所述第三风量调节阀门关闭，所述涡轮发电机不工作，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后与经过所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压下，经所述供冷供热装置加热升温后，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节；
步骤23、当Tin在T1～T2之间时，该空调系统处于空调过渡季节工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器断开所述供冷供热装置的供电，也断开所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得所述供冷供热装置不工作，同时，所述再热装置与所述加湿装置也不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开度变大、所述第二风量调节阀门开度变小及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，一部分新风经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；另一部分新风与经过所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节；
步骤3、所述电压传感器连续检测所述直流蓄电池电源的电压V，当V小于V0时，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器断开所述供冷供热装置的供电，也断开所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得所述供冷供热装置不工作，同时，所述再热装置与所述加湿装置也不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；所述室内回风口的回风在所述加压装置加压下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气循环。
进一步地，所述步骤21具体为：
当Tin大于T2时，该空调系统处于空调制冷工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极通过所述电路控制器连接至所述第一金属导热板，所述直流蓄电池电源的负极通过所述电路控制器连接至所述第二金属导热板，在电场的作用下，利用建筑室内外温差的不同，使得建筑围护结构内侧的所述P型半导体建筑材料与所述第二金属导热板之间的节点以及所述N型半导体建筑材料与所述第一金属导热板之间的节点温度降下来，在自然对流与辐射的作用下，加压段内的空气温度得到降低；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器切断所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门开启，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电，经所述室外新风口的新风与所述室内回风口的回风混合后，经所述供冷供热装置冷却降温后，在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节。
进一步地，所述步骤22具体为：
当Tin小于T1时，该空调系统处于空调供热工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极通过所述电路控制器连接至所述第二金属导热板，所述直流蓄电池电源的负极通过所述电路控制器连接至所述第一金属导热板，在电场的作用下，利用建筑室内外温差的不同，使得建筑围护结构内侧的所述P型半导体建筑材料与所述第二金属导热板之间节点以及所述N型半导体建筑材料与所述第一金属导热板之间节点温度升上来，在自然对流与辐射的作用下，加压段内的空气温度得到升高；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器接通所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门关闭、所述第二风量调节阀门开启及所述第三风量调节阀门关闭，所述涡轮发电机不工作，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后与经过所述室内回风口的回风混合后，经所述供冷供热装置加热升温后，在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节。
进一步地，所述步骤23具体为：
步骤23、当Tin在T1～T2之间时，该空调系统处于空调过渡季节工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极与负极同时断开与所述供冷供热装置中的所述第一金属导热板及所述第二金属导热板的连接，即所述供冷供热装置不工作；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器断开所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开度变大、所述第二风量调节阀门开度变小及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，一部分新风，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；另一部分新风与经过所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节。
进一步地，所述步骤3具体为：
步骤3、所述电压传感器连续检测所述直流蓄电池电源的电压V，当V小于V0时，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极与负极同时断开与所述供冷供热装置中的所述第一金属导热板及所述第二金属导热板的连接，即所述供冷供热装置不工作；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器切断所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；所述室内回风口的回风在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气循环。
本发明具有如下优点：
1、本发明的空调系统以及控制方法可靠，能够保障系统正常高效工作，实现供热、供冷、保温多功能于一体；
2、操作简单，根据建筑物内外温度大小改变，太阳能发电装置中直流蓄电电源的电压的大小，通过联动调节断路器的开关实现切换相应的电路系统；
3、安装施工简单，安装调试后运行成本低；
4、本发明中的空调系统可以手动控制，也可以自动控制，适用性强。
5、本发明的空调系统运行动力依靠太阳能以及建筑物内外温度温差，高效节能，经济有效。
6、本发明的空调系统自成一体，实现供热、供冷以及发电多功能，不受外部电源等限制。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的原理示意图。
图2为本发明一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的夏季供冷运行的工作原理图。
图3为本发明一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的冬季供热运行的工作原理图。
图4为本发明一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的过渡季节运行的工作原理图。
图5为本发明一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的发电运行的工作原理图。
图6为本发明一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法执行流程图。
图7为本发明中直流蓄电池的电路连接及温度电压控制器的控制连接的结构示意图。
图中标号说明：
1-第一风管、2-第二风管、3-太阳能集热装置、31-第一太阳能集热器、32-第二太阳能集热器、4-涡轮发电装置、41-涡轮发电机、42-直流蓄电池、5-加压装置、6-再热装置、7-供冷供热装置、71-第一金属导热板、72-第二金属导热板、73-第三金属导热板、74-P型半导体建筑材料、75-N型半导体建筑材料、8-加湿装置、81-加湿器、82-储水箱、9-温度电压控制器、10-电路控制器、11-电压传感器、12-温度传感器、13-第一断路器、14-第二断路器、15-第一风量调节阀门、16-第二风量调节阀门、17-第三风量调节阀门、18-第一温度探头、19-第二温度探头、20-太阳能集热器空气入口、21-太阳能集热器空气出口、22-室外新风口、23-室内回风口、24-空调系统出风口。
具体实施方式
为使得本发明更明显易懂，现以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
请参阅图1和图7所示，图中有：直线的连接表示结构连接，长虚线连接表示信号连接，短虚线连接表示控制连接，点画线连接表示电路连接；本发明的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，所述空调系统包括一第一风管1、一第二风管2、一太阳能集热装置3、一涡轮发电装置4、一加压装置5、一再热装置6、一供冷供热装置7、一加湿装置8、一温度电压控制器9、一电路控制器10、一电压传感器11、一温度传感器12、一第一断路器13、一第二断路器14、一第一风量调节阀门15、一第二风量调节阀门16、一第三风量调节阀门17、一第一温度探头18以及一第二温度探头19；所述太阳能集热装置3包括一第一太阳能集热器31以及一第二太阳能集热器32，所述涡轮发电装置4包括一涡轮发电机41以及一直流蓄电池42，所述供冷供热装置7包括一第一金属导热板71、一第二金属导热板72、一第三金属导热板73、一P型半导体建筑材料74以及一N型半导体建筑材料75，所述加湿装置8包括一加湿器81以及一储水箱82；
所述第一风管1设于建筑围护结构的外侧，所述第二风管2设于建筑围护结构的内侧，所述第一风管1与所述第二风管2相连通；所述第一风管1的纵向通道两端口分别设有太阳能集热器空气入口20以及太阳能集热器空气出口21，所述第一太阳能集热器31、所述第一风量调节阀门15、所述第二太阳能集热器32及所述涡轮发电机41均放置于所述第一风管1的纵向通道内，所述第三金属导热板73放置于所述第二太阳能集热器32内，所述第一太阳能集热器31及所述第二太阳能集热器32的一端与室外大气相通，另一端放置于所述第一风管1的纵向通道内，所述第二风量调节阀门16放置于所述第一风管1的横向通道内，所述第一风管1的横向通道上还设有室外新风口22，所述第三风量调节阀门17放置于所述室外新风口22上；所述第二风管2的两端口分别设有室内回风口23以及空调系统出风口24，从室内回风口23到空调系统出风口24依次放置有所述加压装置5、所述第一金属导热板71、所述第二金属导热板72、所述再热装置6及所述加湿器81，且所述加湿器81的一端与室外大气相通，另一端放置于所述第二风管2内；所述第一温度探头18及所述第二温度探头19分别设置于建筑围护结构的外侧和内侧；
所述直流蓄电池42分别与所述涡轮发电机41、所述电压传感器11、所述电路控制器10、所述加压装置5、所述再热装置6及所述加湿器81连接，所述温度电压控制器9分别与所述电压传感器11、所述温度传感器12、所述电路控制器10、所述第一断路器13、所述第二断路器14、所述第一风量调节阀门15、所述第二风量调节阀门16及所述第三风量调节阀门17连接，所述第一断路器13连接至所述再热装置6，所述第二断路器14连接至所述加湿器81，所述加湿器81还连接至所述储水箱82，所述第一温度探头18及所述第二温度探头19均连接至所述温度传感器12，所述电路控制器10分别与所述第一金属导热板71及所述第二金属导热板72连接，所述P型半导体建筑材料74的一端与所述第二金属导热板72连接，所述P型半导体建筑材料74的另一端与所述第三金属导热板73连接，所述N型半导体建筑材料75的一端与所述第一金属导热板71连接，所述N型半导体建筑材料75的另一端与所述第三金属导热板73连接。
其中具体有，所述加压装置5为加压风机，所述再热装置6为电阻式加热器。
如图2至图7所示，图中有：直线的连接表示结构连接，长虚线连接表示信号连接，短虚线连接表示控制连接，点画线连接表示电路连接；本发明的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，所述控制方法需提供上述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，所述控制方法包括如下步骤：
步骤1、设定室内的温度Tin的范围为12℃～28℃、室外的温度为Tout、直流蓄电池电源的最低保护电压V0为8伏；
步骤2、所述直流蓄电池42提供直流电源，所述电压传感器11连续检测所述直流蓄电池42电源的电压V，当V大于或等于8伏时，所述温度传感器12通过所述第一温度探头18及所述第二温度探头19来连续检测室内外的温度Tin和Tout，若Tin等于Tout，则该空调系统不工作，进入充电工况；若Tin大于或小于Tout，其具体有：
步骤21、当Tin大于28℃时，该空调系统处于空调制冷工况，所述温度传感器12一方面给所述温度电压控制器9一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器9开启所述电路控制器10，使得所述直流蓄电池42电源的正极通过所述电路控制器10连接至所述第一金属导热板71，所述直流蓄电池42电源的负极通过所述电路控制器10连接至所述第二金属导热板72，在电场的作用下，利用建筑室内外温差的不同，使得建筑围护结构内侧的所述P型半导体建筑材料74与所述第二金属导热板72之间的节点以及所述N型半导体建筑材料75与所述第一金属导热板71之间的节点温度降下来，在自然对流与辐射的作用下，加压段内的空气温度得到降低；与此同时，所述温度电压控制器9通过所述第一断路器13与所述第二断路器14切断所述再热装置6及所述加湿装置81的供电，所述再热装置6与所述加湿装置81不工作；所述温度传感器12另一方面给所述温度电压控制器9另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门15开启、所述第二风量调节阀门16关闭及所述第三风量调节阀门17开启，所述太阳能集热器空气入口20的新风经所述第一太阳能集热器31预热后，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门15推动所述涡轮发电机41工作，为所述直流蓄电池42充电，经所述室外新风口22的新风与所述室内回风口23的回风混合后，在所述加压装置5加压的作用下，经所述供冷供热装置7冷却降温后，经过所述再热装置6加热与所述加湿装置8加湿，通过所述空调系统出风口24实现建筑内空间的空气调节；
步骤22、当Tin小于12℃时，该空调系统处于空调供热工况，所述温度传感器12一方面给所述温度电压控制器9一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器9开启所述电路控制器10，使得所述直流蓄电池42电源的正极通过所述电路控制器10连接至所述第二金属导热板72，所述直流蓄电池42电源的负极通过所述电路控制器10连接至所述第一金属导热板71，在电场的作用下，利用建筑室内外温差的不同，使得建筑围护结构内侧的所述P型半导体建筑材料74与所述第二金属导热板72之间节点以及所述N型半导体建筑材料75与所述第一金属导热板71之间节点温度升上来，在自然对流与辐射的作用下，加压段内的空气温度得到升高；与此同时，所述温度电压控制器9通过所述第一断路器13与所述第二断路器14接通所述再热装置6及所述加湿装置8的供电，所述再热装置6与所述加湿装置8工作；所述温度传感器12另一方面给所述温度电压控制器9另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门15关闭、所述第二风量调节阀门16开启及所述第三风量调节阀门17关闭，所述涡轮发电机41不工作，所述太阳能集热器空气入口20的新风经所述第一太阳能集热器31预热后与经过所述室内回风口23的回风混合后，在所述加压装置5加压的作用下，经所述供冷供热装置7加热升温后，经过所述再热装置6加热与所述加湿装置81加湿后，通过所述空调系统出风口24实现建筑内空间的空气调节；
步骤23、当Tin在12℃～28℃之间时，该空调系统处于空调过渡季节工况，所述温度传感器12一方面给所述温度电压控制器9一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器9开启所述电路控制器10，使得所述直流蓄电池42电源的正极与负极同时断开与所述供冷供热装置7中的所述第一金属导热板71及所述第二金属导热板72的连接，即所述供冷供热装置7不工作；与此同时，所述温度电压控制器9通过所述第一断路器13与所述第二断路器14断开所述再热装置6及所述加湿装置8的供电，所述再热装置6与所述加湿装置8不工作；所述温度传感器12另一方面给所述温度电压控制器9另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门15开度变大、所述第二风量调节阀门16开度变小及所述第三风量调节阀门17关闭，所述太阳能集热器空气入口20的新风经所述第一太阳能集热器31预热后，一部分新风，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门15推动所述涡轮发电机41工作，为所述直流蓄电池42充电；另一部分新风与经过所述室内回风口23的回风混合后，在所述加压装置5加压的作用下，经过所述再热装置6加热与所述加湿装置8加湿后，通过所述空调系统出风口24实现建筑内空间的空气调节；
步骤3、所述电压传感器11连续检测所述直流蓄电池42电源的电压V，当V小于8伏时，所述温度传感器12一方面给所述温度电压控制器9一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器9开启所述电路控制器10，使得所述直流蓄电池42电源的正极与负极同时断开与所述供冷供热装置7中的所述第一金属导热板71及所述第二金属导热板72的连接，即所述供冷供热装置7不工作；与此同时，所述温度电压控制器9通过所述第一断路器13与所述第二断路器14切断所述再热装置6及所述加湿装置8的供电，所述再热装置6与所述加湿装置8不工作；所述温度传感器12另一方面给所述温度电压控制器9另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门15开启、所述第二风量调节阀门16关闭及所述第三风量调节阀门17关闭，所述太阳能集热器空气入口20的新风经所述第一太阳能集热器31预热后，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门15推动所述涡轮发电机41工作，为所述直流蓄电池42充电；所述室内回风口23的回风在所述加压装置5加压的作用下，经过所述再热装置6加热与所述加湿装置8加湿后，通过所述空调系统出风口24实现建筑内空间的空气循环。
综上所述，本发明的优点如下：
1、本发明的空调系统以及控制方法可靠，能够保障系统正常高效工作，实现供热、供冷、保温多功能于一体；
2、操作简单，根据建筑物内外温度大小改变，太阳能发电装置中直流蓄电电源的电压的大小，通过联动调节断路器的开关实现切换相应的电路系统；
3、安装施工简单，安装调试后运行成本低；
4、本发明中的空调系统可以手动控制，也可以自动控制，适用性强。
5、本发明的空调系统运行动力依靠太阳能以及建筑物内外温度温差，高效节能，经济有效。
6、本发明的空调系统自成一体，实现供热、供冷以及发电多功能，不受外部电源等限制。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，其特征在于：所述空调系统包括一第一风管、一第二风管、一太阳能集热装置、一电源装置、一加压装置、一再热装置、一供冷供热装置、一加湿装置、一温度电压控制器、一电路控制器、一电压传感器、一温度传感器、一第一断路器、一第二断路器、一第一风量调节阀门、一第二风量调节阀门、一第三风量调节阀门、一第一温度探头及一第二温度探头；所述太阳能集热装置包括一第一太阳能集热器及一第二太阳能集热器；
所述第一风管设于建筑围护结构的外侧，所述第二风管设于建筑围护结构的内侧，将所述第一风管分为两通道，其一通道两端口分别设有太阳能集热器空气入口及太阳能集热器空气出口，该通道内依次放置有所述第一太阳能集热器、所述第一风量调节阀门及所述第二太阳能集热器，所述太阳能集热装置的一端与室外大气相通，另一端放置于所述第一风管内；其另一通道与所述第二风管相连通，该通道内放置有所述第二风量调节阀门，该通道的侧端部还设有室外新风口，所述第三风量调节阀门放置于所述室外新风口上；所述第二风管的两端口分别设有室内回风口及空调系统出风口，从室内回风口到空调系统出风口依次放置有所述加压装置、所述再热装置及所述加湿装置；所述供冷供热装置的一端放置于所述第二太阳能集热器内，另一端放置于所述加压装置与所述再热装置之间；所述第一温度探头及所述第二温度探头分别设置于建筑围护结构的外侧和内侧；
所述电源装置分别与所述电压传感器、所述电路控制器、所述加压装置、所述再热装置及所述加湿装置连接，所述温度电压控制器分别与所述电压传感器、所述温度传感器、所述电路控制器、所述第一断路器、所述第二断路器、所述第一风量调节阀门、所述第二风量调节阀门及所述第三风量调节阀门连接，所述第一断路器连接至所述再热装置，所述第二断路器连接至所述加湿装置，所述第一温度探头及所述第二温度探头连接至所述温度传感器，所述电路控制器与所述供冷供热装置中放置于所述第二风管内的一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，其特征在于：所述供冷供热装置包括一第一金属导热板、一第二金属导热板、一第三金属导热板、一P型半导体建筑材料以及一N型半导体建筑材料，所述第一金属导热板及所述第二金属导热板放置于所述第二风管内，所述第三金属导热板放置于所述第二太阳能集热器内，所述P型半导体建筑材料的一端与所述第二金属导热板连接，所述P型半导体建筑材料的另一端与所述第三金属导热板连接，所述N型半导体建筑材料的一端与所述第一金属导热板连接，所述N型半导体建筑材料的另一端与所述第三金属导热板连接，且所述第一金属导热板及所述第二金属导热板均连接至所述电路控制器。
3.根据权利要求2所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，其特征在于：所述电源装置包括一涡轮发电机以及一直流蓄电池，所述涡轮发电机设于所述第一风量调节阀门与所述太阳能集热器空气出口之间，所述直流蓄电池分别与所述涡轮发电机、所述电压传感器、所述电路控制器、所述加压装置、所述再热装置及所述加湿装置连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，其特征在于：所述加湿装置包括一加湿器以及一储水箱，所述加湿器的一端放置于所述第二风管内，其另一端与室内大气相通，所述加湿器分别与所述储水箱及所述第二断路器连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，其特征在于：所述加压装置为加压风机，所述再热装置为电阻式加热器。
6.一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法需提供如权利要求3所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统，所述控制方法包括如下步骤：
步骤1、设定室内的温度Tin的范围为T1～T2、室外的温度为Tout、直流蓄电池电源的最低保护电压为V0；
步骤2、所述直流蓄电池提供直流电源，所述电压传感器连续检测所述直流蓄电池电源的电压V，当V大于或等于V0时，所述温度传感器通过所述第一温度探头及所述第二温度探头来连续检测室内外的温度Tin和Tout，若Tin等于Tout，则该空调系统不工作，进入充电工况；若Tin大于或小于Tout，其具体有：
步骤21、当Tin大于T2时，该空调系统处于空调制冷工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器控制所述供冷供热装置进行供冷，并切断所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得室内的空气温度得到降低，同时，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门开启，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电，经所述室外新风口的新风与所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压下，经所述供冷供热装置冷却降温后，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节；
步骤22、当Tin小于T1时，该空调系统处于空调供热工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器控制所述供冷供热装置进行供热，并接通所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得室内的空气温度得到升高，同时，所述再热装置与所述加湿装置工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门关闭、所述第二风量调节阀门开启及所述第三风量调节阀门关闭，所述涡轮发电机不工作，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后与经过所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压下，经所述供冷供热装置加热升温后，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节；
步骤23、当Tin在T1～T2之间时，该空调系统处于空调过渡季节工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器断开所述供冷供热装置的供电，也断开所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得所述供冷供热装置不工作，同时，所述再热装置与所述加湿装置也不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开度变大、所述第二风量调节阀门开度变小及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，一部分新风经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；另一部分新风与经过所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节；
步骤3、所述电压传感器连续检测所述直流蓄电池电源的电压V，当V小于V0时，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器断开所述供冷供热装置的供电，也断开所述再热装置及所述加湿装置的供电，使得所述供冷供热装置不工作，同时，所述再热装置与所述加湿装置也不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；所述室内回风口的回风在所述加压装置加压下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气循环。
7.根据权利要求6所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，其特征在于：所述步骤21具体为：
当Tin大于T2时，该空调系统处于空调制冷工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极通过所述电路控制器连接至所述第一金属导热板，所述直流蓄电池电源的负极通过所述电路控制器连接至所述第二金属导热板，在电场的作用下，利用建筑室内外温差的不同，使得建筑围护结构内侧的所述P型半导体建筑材料与所述第二金属导热板之间的节点以及所述N型半导体建筑材料与所述第一金属导热板之间的节点温度降下来，在自然对流与辐射的作用下，加压段内的空气温度得到降低；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器切断所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门开启，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电，经所述室外新风口的新风与所述室内回风口的回风混合后，经所述供冷供热装置冷却降温后，在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节。
8.根据权利要求6所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，其特征在于：所述步骤22具体为：
当Tin小于T1时，该空调系统处于空调供热工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极通过所述电路控制器连接至所述第二金属导热板，所述直流蓄电池电源的负极通过所述电路控制器连接至所述第一金属导热板，在电场的作用下，利用建筑室内外温差的不同，使得建筑围护结构内侧的所述P型半导体建筑材料与所述第二金属导热板之间节点以及所述N型半导体建筑材料与所述第一金属导热板之间节点温度升上来，在自然对流与辐射的作用下，加压段内的空气温度得到升高；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器接通所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门关闭、所述第二风量调节阀门开启及所述第三风量调节阀门关闭，所述涡轮发电机不工作，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后与经过所述室内回风口的回风混合后，经所述供冷供热装置加热升温后，在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节。
9.根据权利要求6所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，其特征在于：所述步骤23具体为：
步骤23、当Tin在T1～T2之间时，该空调系统处于空调过渡季节工况，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极与负极同时断开与所述供冷供热装置中的所述第一金属导热板及所述第二金属导热板的连接，即所述供冷供热装置不工作；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器断开所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开度变大、所述第二风量调节阀门开度变小及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，一部分新风，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；另一部分新风与经过所述室内回风口的回风混合后，在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气调节。
10.根据权利要求6所述的一种基于太阳能与建筑一体化的空调系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3具体为：
步骤3、所述电压传感器连续检测所述直流蓄电池电源的电压V，当V小于V0时，所述温度传感器一方面给所述温度电压控制器一信号指令，在该指令下，所述温度电压控制器开启所述电路控制器，使得所述直流蓄电池电源的正极与负极同时断开与所述供冷供热装置中的所述第一金属导热板及所述第二金属导热板的连接，即所述供冷供热装置不工作；与此同时，所述温度电压控制器通过所述第一断路器与所述第二断路器切断所述再热装置及所述加湿装置的供电，所述再热装置与所述加湿装置不工作；所述温度传感器另一方面给所述温度电压控制器另一信号指令，在该指令下，所述第一风量调节阀门开启、所述第二风量调节阀门关闭及所述第三风量调节阀门关闭，所述太阳能集热器空气入口的新风经所述第一太阳能集热器预热后，在烟囱效应的作用下，经所述第一风量调节阀门推动所述涡轮发电机工作，为所述直流蓄电池充电；所述室内回风口的回风在所述加压装置加压的作用下，经过所述再热装置加热与所述加湿装置加湿后，通过所述空调系统出风口实现建筑内空间的空气循环。
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