智能建筑物能源自给的方法和能源自给系统与流程

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种用于建筑物内的能源自给的方法和能源自给系统。

背景技术：

随着科技的发展，人们在通过电能在屋内取暖或者制冷，以便于居住更舒适，目前，最常见的方法的是通过使用电网中的电，对空调或者一些家用电器进行供电，当建筑物内电器较多的时候，用电量较大，但是家用电器增多是一种趋势，这样大大增加了电网的负担，造成国家用电负担重，导致有的区域经常停电，给人们带来很多生活上的不便,目前我国最突出社会矛盾是经济发展与环境污染，尤其是中北部地区的空气污染，灰霾天气日趋严重，已严重影响我国人民的身体健康和经济的持续发展，其中因人们生活用电直接造成的火电厂排放的烟尘和有害气体和做饭、取暖锅炉的燃烧煤、气等的排放的烟尘和有害气体约占30％，本发明能有效地把这30％空气污染绝大部分解决掉。

现有技术中，会有一些区域或者家庭使用太阳能供电器进行供电，但是现有技术的太阳能供电器功能单一，无法解决建筑物所有能源需求，且操作复杂，家庭内使用不方便；价格高,无经济效益；需配备大容量蓄电池,而蓄电池寿命短,二次投入成本高,产出投入比小于1，维护难等不足。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种智能建筑物能源自给的方法和能源自给系统，有太阳时无需从电网中取电，建筑物通过光伏电池板采集太阳能，转换成电能，并通过蓄电池以及储热罐或者储冰罐多种方式进行能源的存储，节约了电能，且降低了电能存储成本，还能与远程客户端通信，进行自动化控制，更为智能化。

为了达到上述目的，本发明公开一种智能建筑物能源自给的方法，包括以下步骤：

光伏电池板收集太阳光转换成电能，电能优先存储到蓄电池中，蓄电池与智能并网逆变器连接；光伏电池板还与中央控制器连接,蓄电池在经常停电或不能并网的地区有配置；

中央控制器控制空调室外机工作将电能转换成热能，并存储到储热罐中；

室内需要暖气时，中央控制器指挥空调室外机内水泵循环储热罐内的防冻液给室内加温；

中央控制器控制空调室外机将电能转换成冷能，并存储到储冰罐中；

当室内需要降低温度时，中央控制器控制空调室外机内的制冷压缩机制冷，控制水泵循环防冻液从热交换器或者储冰罐内获取冷能给室内降温；

房间内设有系统监视器由通讯线路和空调室外机相连；

空调室内机由通讯线路和空调室外机相连。

其中，所述光伏电池收集到的电能优先自动储存到蓄电池中，多余的电能存储到储热罐或储冰罐中。

其中，当蓄电池已经存满，且储热罐和储冰罐上的热量温度或者制冷温度达到预设值，光伏电池板将多余的电量输入到电网中。

其中，当蓄电池能量不足，且光伏电池板转换的电能不够用时，自动连接电网取电。

其中，在没有电网连接的区域，光伏电池板转换的电能大部分转化成冰或热水分别储存在储冰罐或储热罐，少部分储存在备用蓄电池内，当单位内有其它电器工作时优先共给其它电器使用，在一定的时间区间内达到单位内冷暖空调，生活热水，抽水和家用电器所需的全部能量来自太阳能。

其中，在没有并网条件的地区当家庭内有电器开启时中央控制器会按比例缩减空调室外机的输出功率，这部分电能由智能并网逆变器逆变成交流电供家电使用，并网逆变器的输出功率始终小于或等于家电的功率；

有并网条件的地区，空调室外机用不完的电能全部由智能并网逆变器逆变成交流电输送给国家电网，外供电表能记录光伏电池全部的发电量充分享受国家补贴。

其中，在无自来水的区域，储热罐，储冰罐和生活用水由自带水泵自动从井内抽取；在有自来水的区域，储热罐，储冰罐直接使用自来水；所述储热罐内的热水由水管直接通往卫生间和厨房。

其中，所述中央控制器还指挥植物生长灯照射室内花草进行光合作用，并根据空气质量指挥氧气发生器放出适量的氧气和开启空气负离子发生器放出一定的负离子来改善空气质量，花草进行光合作用能营造出类原始森林的空气质量。

其中，储冰罐或储热罐里盛入的水，容积不超过储冰罐或储热罐容积的90％以防止太满结冰时张破水箱。

其中，所述中央控制器上设置有无线通讯模块，与远程客户端无线通讯，远程客户端实时监控供电和放电情况以及家用电器的使用情况，并进行远程控制。

其中，室内系统监视器通过通讯线路和空调室外机相连，显示整个系统的运行状态并且能手动设置整个系统运行模式。

其中，室内机通过通讯线路和空调室外机相连，室内机与遥控器连接通讯，并把运行信息传给室外机，室外机根据室内机的信息调整自身的运行状态。

其中，并网逆变器设有光伏电池、蓄电池、外供电、入户电、户内输出、控制总线、网口、通讯线的端子和天线，并网逆变器和中央控制是装在一个外壳内，为一体结构，网口和天线通过互联网接受供电企业指令自动调节自身用电和外供功率，实现错峰用电稳定国家电网的运行安全。

其中，设置冷凝蒸发器，冷凝蒸发器通过节流阀与制冷压缩机相连，具有散热和吸热的作用，冷凝蒸发器通过两端电子节流阀受中央控制器的控制，在整个系统的热量过剩的时候当做冷凝器使用，在整个系统的冷量过剩的时候当做蒸发器使用。

本发明还公开一种智能建筑物能源自给系统，包括：

光伏电池板：用于收集太阳光并转换成电能，电网通过并网逆变器与光伏电池板和蓄电池连接；

储热罐：内部容置有水，水吸热成热水以存储热能；

储冰罐：内部容置有水，水吸冷成冰以存储冷能；

冷凝蒸发器通过节流阀与制冷压缩机相连，具有散热和吸热的作用；

空调室内机：设置节流阀，通过控制节流阀控制循环管内的防冻液从储冰罐内获取冷量给室内降温，或从储热罐内获取热能给室内加温；

空调室外机：设置有制冷压缩机，通过控制制冷压缩机将电能转换成冷能，并存储到储冰罐中；并且将电能转换成热能，并存储到储热罐中；

中央控制器：控制空调室外机的工作状态，并控制光伏电池板电能的输出方向；

蓄电池：与中央控制器相连，获取光伏电池板上由太阳能转换成的电能。

其中，所述储冰罐和储热罐内都设置有温度传感器，中央控制器内内置有对应储热罐和储冰罐的预设温度，中央控制器与储冰罐和储热罐上的温度传感器连接通信。

其中，还包括有并网逆变器，并网逆变器设有光伏电池、蓄电池、外供电、入户电、户内输出、控制总线、网口、通讯线的端子和天线，并网逆变器和中央控制是装在一个外壳内，为一体结构。

其中，在无自来水的区域，储热罐，储冰罐和生活用水由自带水泵与井水管连接；在有自来水的区域，储热罐，储冰罐直接连接自来水管；所述储热罐内的热水由水管直接通往卫生间和厨房。

其中，储冰罐或储热罐里盛入的水，容积不超过储冰罐或储热罐容积的90％以防止太满结冰时张破水箱。

其中，所述中央控制器上设置有无线通讯模块，与远程客户端或服务器无线通讯，并有网线接口，也可以通过网线与远程客户端或服务器通讯。

其中，建筑物内设置有植物生长灯以及负离子发生器，中央控制器分别与植物生长灯以及负离子发生器连接通信。

其中，设置有并网逆变器，并网逆变器设有光伏电池、蓄电池、外供电、入户电、户内输出、控制总线、网口、通讯线的端子和天线，并网逆变器和中央控制是装在一个外壳内，为一体结构。

其中，设置冷凝蒸发器，冷凝蒸发器通过节流阀与制冷压缩机相连，具有散热和吸热的作用，冷凝蒸发器通过两端电子节流阀受中央控制器的控制。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明公开的一种智能建筑物能源自给的方法和能源自给系统，本系统的空调室内机、空调室外机、热水器、抽水装置、存储装置、发电部分和并网部分是成一个系统化的结构，其售价接近市面上的同等功能的一套电器价格或接近一套同等功率的光伏发电系统的价格，生产成本更低，通过太阳能发电，节约了90％以上的生活用电，有并网条件的地区100％不用消耗市电；降低储存电能成本：本系统主要存储介质是水和国家电网，寿命超长，成本可以忽略不计，且功能丰富：空调，暖气，生活热水，智能并网(国家电网)，自带抽水装置，自带空气质量改善装置；本系统和自给的方法通过远程客户端时时监控本系统的工作状况，远程开关各家用电器，控制能为智能化，也使家用电器使用更安全，供电企业利用互联网可以向本地区内安装的所有本装置发送控制指令实现错峰用电使国家电网更稳定。

附图说明

图1为本发明实施例的模块连接图；

图2为本发明实施例的实物连接示意图；

图3为本发明实施例的能源供给部分放大图；

图4为本发明实施例的室外机结构示意图；

图5为本发明实施例的室内机结构示意图；

图6为本发明实施例的室内机放大图。

主要元件说明：

1、光伏电池板2、储热罐

3、储冰罐4、空调室内机

5、空调室外机6、中央控制器

7、蓄电池8、并网逆变器。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-图2，本发明公开一种智能建筑物能源自给的方法和自给系统，在该系统中，包括以下组成部分

光伏电池板1：用于收集太阳光并转换成电能，光伏电池板与电网和蓄电池连接；

储热罐2：内部容置有水，水吸热成热水以存储热能；

储冰罐3：内部容置有水，水吸冷成冷水或冰以存储冷能；

空调室内机4：设置有节流阀，通过控制节流阀控制循环防冻液从储冰罐内获取冷能给室内降温或者从储热罐内获取热能给室内加温；

空调室外机5：设置有制冷压缩机，通过控制制冷压缩机将电能转换成冷能，并存储到储冰罐中；或者将电能转换成热能，并存储到储热罐中；

中央控制器6：控制空调室内机或空调室外机的工作状态，并控制光伏电池板电能的输出方向；

蓄电池7：与中央控制器直接相连，获取光伏电池板上由太阳能转换成的热能；

并网逆变器8设有光伏电池、蓄电池、外供电、入户电、户内输出、控制总线、网口、通讯线的端子和天线，并网逆变器和中央控制是装在一个外壳内，为一体结构，网口和天线通过互联网接受供电企业指令自动调节自身用电和外供功率，实现错峰用电稳定国家电网的运行安全。

设置冷凝蒸发器，冷凝蒸发器通过节流阀与制冷压缩机相连，具有散热和吸热的作用，冷凝蒸发器通过两端电子节流阀受中央控制器的控制，在整个系统的热量过剩的时候当作冷凝器使用，在整个系统的冷量过剩的时候当作蒸发器使用。

请参阅图3，在本实施例中，光伏电池1其与蓄电池7、并网逆变器8连接，而并网逆变器8又与房屋内的其他家用电器以及电网连接，为了能更好地统计房屋电器从电网使用的电量，在并网逆变器8与电网之间还连接有入户电表，实施监测入户的用电量，同时，还在二者之间连接一个外供电表，用于监测通过并网逆变器8返传给电网的电量，在本实施例中，通过光伏电池板1获得的电能，若有多余的，将会通过并网逆变器8返传给电网，从而有效减少了建筑物内电器对电网的用电量，使用可再生的太阳能发电，有利于环保，和节约能源，是一种可持续发展的技术手段。

在本实施例中，光伏电池板1将太阳能转换成电能后有两种方式保存电量，当为并网结构为自用的时候，光伏电池板1收集太阳光转换成电能，由中央控制器6控制电能优先存储到电网，另一种储能方式是存储为热能或者冷能，具体为，

由中央控制器指控制空调室外机工作将电能转换成热能，并存储到储热罐中；

室内需要暖气时，中央控制器指挥空调室内机内节流阀循环防冻液从储热罐内获取热能给室内加温；

由中央控制器指控制空调室外机将电能转换成冷能，并存储到储冰罐中；

当室内需要降低温度时，室中央控制器控制空调室内机内的节流阀循环防冻液从储冰罐内获取冷能给室内降温；

房间内设有系统监视器由通讯线路和空调室外机相连；

空调室内机由通讯线路和空调室外机相连。

并网结构为外供模式，此时，自给系统具有和国家电网并网功能，晴天用不完的电输送给电网，阴天和晚上又从电网上取电用，在一定的时间区间内达到单位内用电全部免费和有节余，起到节能和环保的目的。

首先由光伏电池板1收集太阳光转换成电能，再有中央控制器6指挥整个系统，保证空调室外机5将电能转换成热能或冷能分别存储到储热罐或储冰罐中，用不完的电能输送给国家电网。

请参阅图4-图6，在本实施例中，储热罐2，储冰罐3和生活用水由自带水泵自动从井内抽取，此种方式为不能接通自来水，只能通过井水获得水源的地区有效，而对于有自来水的地区直接使用自来水。

室内需要冷气时由中央控制器6指挥空调室内机内节流阀循环防冻液从储冰罐3内获取冷能给室内降温。室内需要暖气时由中央控制器6指挥空调室内机内节流阀循环防冻液从储热罐2内给室内加温，特别寒冷的季节利用电能辅助加热，同时储热罐2内的热水由水管直接通往卫生间和厨房。

在本实施例中，用不完的电能输送给国家电网，而用不完是指在蓄电池7已经充满了电，同时，储冰罐3和储热罐2中的温度达到了预设温度，不能再继续储能的情况下和光伏电池的发电量大于制冷压缩机的功率时，由中央控制器6控制多余的电通过并网逆变器8传递给电网，同时通过外供电表记录上传的电量。

在本实施例中，储冰罐3和储热罐2内都设置有温度传感器，中央控制器6内内置有对应储热罐2和储冰罐3的预设温度，中央控制器6与储冰罐3和储热罐2上的温度传感器连接通信，对其温度值进行实时地监控，并在内部将该实时监控的温度值与预设温度进行对比，当达到了预设温度值时，中央控制器6控制空调室外机5驱动储热罐2和储冰罐3不再转换成热能或者冷能。

在本实施例中，储冰罐3或储热罐2里盛入的水，容积不超过储冰罐或储热罐容积的90％以防止太满结冰时张破水箱。从空调室外机5流进来的热交换防冻液经过内层热交换铜管使水箱中间水逐渐降温结冰，从空调室内机4流进来的热交换防冻液经过外层热交换铜管由室温防冻液使外层水始终处于液态，温度传感器感测到的温度传给中央控制器6，由中央控制器6调节空调室外机5的输出功率，始终让储冰罐3外层水大于0度成液体，让内层储冰罐3水小于0度成固体，既能保证储冰罐最大限度地储存能量又不会因水箱内水全部结冰而张破储冰罐。

以上的自给系统和方法为并网结构，当不为并网结构，即为自用模式时，自给系统发的电大部分转化成冰和热水分别储存在储冰罐3和储热罐2，少部分储存在备用蓄电池7内，当单位内有其它电器工作时优先共给其它电器使用，在一定的时间区间内达到单位内冷暖空调，生活热水，抽水全部能量来自太阳能，其它电器尽可能地使用太阳能起到节能和环保的目的。

当家庭内有电器开启时中央控制器6会按比例缩减空调室外机5的输出功率，这部分电能由智能并网逆变器8逆变成交流电共家电使用，并网逆变器8的输出功率始终不大于家电的功率，智能并网逆变器8只供自家使用不向户外供电，极小对国家电网造成影响。

在本实施例中，中央控制器6上设置有无线通讯模块和网口，与远程客户端或服务器通讯，远程客户端实时监控供电和放电情况以及家用电器的使用情况，并进行远程控制，在本实施例中，远程客户端可以为手机app端，使用者可以通过手机app端实施监测家内的各个电器的运行情况，并对电器进行控制，同时，可以通过远程客户端进行远程维护和远程系统升级，从而使屋内的电器使用可视化，且使用更为安全，维修起来也更为方便，符合智能家居的理念，人们使用起来更为便捷，供电企业利用互联网可以向本地区内安装的所有本装置发送控制指令实现错峰用电使国家电网更稳定。

进一步地，在本实施例中，建筑物内设置有植物生长灯以及负离子发生器，中央控制器分别与植物生长灯以及负离子发生器连接通信，中央控制器6还指挥植物生长灯照射室内花草进行光合作用，并根据空气质量指挥氧气发生器放出适量的氧气和开启空气负离子发生器放出一定的负离子来改善空气质量，花草进行光合作用能营造出类原始森林的空气质量。

本发明的优势在于：

1)本系统的空调室内机、空调室外机、热水器、抽水装置、存储装置、发电部分和并网部分是成一个系统化的，其售价接近市面上的同等功能的一套电器价格或接近一套同等功率的光伏发电系统的价格，生产成本更低；

2)通过太阳能发电，节约了90％以上的生活用电，有并网条件的地区100％不用消耗市电；降低储存电能成本：

3)本系统主要存储介质是水和国家电网，寿命超长，成本可以忽略不计；

4)功能丰富：自带空气质量改善装置；

5)通过远程客户端时时监控本系统的工作状况，远程开关各家用电器，控制能为智能化，也使家用电器使用更安全国家电网更稳定。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。