太阳能地下水循环空调制作流程的设计

太阳能地下水循环空调制作流程的设计

流程就是实现目标的顺序，科学合理的流程就是高效率，就是高质量。用科学合理的流程安

排生活和生产，生活将变得更加美好，生产将变得更有效率。科学合理的流程并不是自然而

然的，这是人们不断实践、不断探索、不断设计、不断改进、不断完善的结果。

1 设计目的

研究目的是充分利用太阳能转化为电能，使变压泵工作抽水，让地下的常温水循环，由温控

自动调节室内空气温度，实现室内夏凉冬暖的效果，达到“利用太阳能，开发地下水资源，实现绿色环保，节能减排，使用寿命长，噪音极小”的目的。

2 设计原理

①利用太阳能电池板的硅片将光能转化为电能，带动高压泵的抽水机将地下常温水抽出，

经 U 型铜管和散热片以及温控器来自动调节室内空气温度。②太阳能转化为电能，电能克服内能（机器磨损和线圈焦耳热等）和对水做的有用功使水散热。（Q＝ηsqt=U 入 It=W 机损

+I2rt+W 有 =W 无 +W 有，其中 W 无=W 机损 +I2rt）③水的比热容较大，吸热或放热效果好。（Q=cm△T2）④用地下水通过铜管和散热片作传导体，送出冷风或热风而没有水雾，对人

体无副作用。⑤空载时，输入电压为14V，满载时，即给负载提供安全（正常）的工作电压，为 12V，正常工作的电流为10A。

太阳能每小时做的总功 W 总 =U 入 It=5.04×105J，该机正常工作时，每小时做的有用功 W有

=U 额 It=4.32×105J，每小时损失的功（即无用功）W 无 =W 总－W 有 =0.72×105J，该机正常

工作时有效利用率η=（W有 /W总）×100%=85%。

3 设计思路

太阳给地球上的人类带来光明和温暖，给万物带来生机和活力。科学家利用太阳光研究出太

阳能汽车、太阳能电池板、太阳能热水器、太阳能灶等等。

地下水的开发和利用给人们带来常温、舒适、美感等，如杭州的西湖也是利用水为背景，开

发成旅游观赏的圣地。地下水一年四季春夏秋东都是恒温（15℃左右），冬暖夏凉，人们常

喝的陈年酒、窑酒都是储藏在地下，就是利用地下恒温这个道理而出名。

太阳能地下水循环空调就是根据以上两种取之不尽、用之不竭的资源而设计的。主要是利用

太阳能发电推动空调电器部分运转，利用水作循环。这种空调重量轻、不用氟、无污染、绿

色环保。现在市场销售的水空调都是利用冰水或冰袋作制冷剂，通过布帘或纸帘在冰水里浸湿，通过电机带动循环运转，再利用电风扇把布帘上的冰水散发到空气中，这种制冷方式就

是通过水雾的蒸发制冷来降温，室内空气湿度达到 80%左右。如果长时间用这种电扇，空气

湿度较大，人就感觉到不舒服，严重时还会得风湿性关节炎和“空调病”，而且缩短家用电器

寿命，严重损坏电器和造成火灾等。那么，我们为什么不能充分利用太阳能和地下水资源制

作出既节能减排，又不影响人的身体健康的“太阳能地下水循环安全空调”呢？

通过多次观察分析，我们巧妙地在结构上反复构思，然后进行设计，充分利用太阳能和地下

水资源制作出“节能减排，安全适用对人无任何副作用的太阳能地下水循环空调”。①将地下

的常温水从进水管流入 U 型循环铜管及散热片，然后用电风扇正对着散热片吹风，若夏天降

低室内空气温度实现夏天制冷，若冬天升高室内空气温度，还可用辅助加热器进行加热，实

现冬天制热的效果。②通过巧妙的结构设计，使太阳能空调系统与住宅楼完美地结合起来，

与住房浑然一体，既解决了普通太阳能集热系统在住宅楼难以安装，特别对防风、防冻等一

系列问题，又克服了安装时容易破坏楼体建筑的美感的缺陷。③本系统一年四季可为住户供

应充足的生活用水（用于洗澡、洗衣、洗菜、洗车等），整个系统装置主要部位采用全自动

控制，使用方便，耗电量仅为同功率空调的 25%左右。④这种利用地下水作循环的空调，不

仅为人们带来冬暖夏凉，而且还可以供生活用水，循环水经过空调后还可以流到储水井里，

补充地下水位，也可以再次利用，利用地下水资源，回归地下补充水。⑤家庭用地下水循环

空调仪，打一口直径 20～30 厘米水井，可供家庭三台壁挂式水空调，这种空调安装方便、无噪音、没有主机、重量轻，比同类空调省电 50%～75%左右，一次性投资，可常年受益。安全，省钱、省电，经济效益可观。

4 制作材料

太阳能电池输入插座、控制器、蓄电池、抽水泵、进水管、储水箱、太阳能水循环系统装置、U 型循环铜管及散热片、出水管、储水井、辅助电源开关、抽水开关、电风扇、电压表、电

风扇、辅助加热管、数显温度计、温控器、水循环空调盒、电路板。

5 实施方式

附图说明。附图１为本太阳能水循环空调的系统原理展示图；附图２为本太阳能水循环空

调的半剖示意图；附图 3 为本太阳能水循环空调的电路图。附图１中，有太阳时，太阳能

电池板（1）通过硅片将光能转化为电能，由能量转化控制器（2）给蓄电池（3）充电，然

后蓄电池（3）储存电能，再根据设置向外电路的负载供电。抽水泵（4）通电后转动，将深

水井（6）里的地下水从进水管（5）中抽出，流进太阳能水循环系统装置（7），经过 U 型

循环铜管及散热片（8）循环，实现室内夏凉冬暖的效果，然后循环水再由出水管（9）流出，回归到储水井（10）里。

附图2 中将图 3 部分电子元件安装在电路板（20）上，并将电路板（20）插入水循环空调盒（19）里；还有部分电子元件安装在水循环空调盒（19）的外表面便于操作。辅助电源开关（11），抽水开关（12），风扇开关（13），电压表（14），数显温度计（17），温控器（18）。

6 使用方法

先开启电源开关，再启动空调，当水箱内的水位低于正常水位线时，自动控制器会自动开启，控制电磁阀打开，自动进水，到一定水位时，自动控制器自动关闭，使水箱内保持足够的水源，在阴雨雪天的时候，室内的温度会下降，这时需要开启辅助加温开关，由温控器自动调

温到所设定的温度，当室内温度上升到所设定的温度时，自动控制器会自动关闭，保持一定

温度，使用全自动温控器，可完成制冷，制热循环过程，从而达到本空调系统实现冬天室内

可取暖、夏天室内可制冷的目的。