光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法和装置

摘要

本申请涉及一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法和装置，包括：在机械通风冷却塔的进风口的进风区域上方安装太阳电池板，通过太阳电池板对进风区域进行遮阳降温，太阳电池板的安装高度根据现场情况和安装倾角确定、且不高于机械通风冷却塔的风筒；在太阳电池板的背面至进风口的进风下沿的空间内安装喷雾降温装置，喷雾降温装置的喷雾量根据环境湿度和/或机械通风冷却塔的风量确定；通过自动控制装置控制供水装置将机械通风冷却塔中的循环水增压和过滤后供给喷雾降温装置。如此设置，可以解决现有的机械通风冷却塔夏季出水温度高并导致使用冷却水的设备运行能耗高，以及分布式光伏发电成本高、经济效益低的技术问题。

说明书

技术领域

本申请涉及机械通风冷却塔和光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法和装置。

背景技术

现有机械通风冷却塔是用水作为循环冷却剂，利用水与空气流动接触蒸发吸热，吸收的热量排放至大气中，以降低水温的装置。机械通风冷却塔普遍存在夏季冷却能力不足、出水水温偏高的现象，主要原因是：环境气温升高，湿度增大；机械通风冷却塔长期运行，填料的散质系数下降，导致水与空气接触面积减少；填料层存在损坏、堵塞现象，塔内阻力增大，风机效率下降，使空气流速降低；因环境温度升高，下游装置冷却负荷需求增大。

为降低机械通风冷却塔出水水温，通常采用的方法有：扩大机械通风冷却塔水汽交换面积；增大风机功率提高换热风量；补充低温新鲜水，增加高温水排污量；补充新风降低进塔空气温、湿度等。这些方法需要增加投资、耗费大量能源或造成环境污染等。因此，机械通风冷却塔在夏季运行的节能问题十分突出。

现有光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池板组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的应用受到以下因素限制：照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；价格昂贵；能量转化效率低。

提高光伏发电利用效率的常用方法有：采用最大功率自动跟踪系统；控制光伏面板温度在25℃左右；确保光伏面板清洁无灰尘；降低线损，提高逆变器效率等。这些方法的应用受到各种客观条件的限制，难以全部或部分实施，造成光伏发电的实际利用效率较低、发电成本较高，大规模推广受到很大影响。因此，寻求低成本和高效率的光伏发电应用，成为相关领域专业技术人员急需解决的问题。

专利CN206876009U提供了一种扩容增效型逆流式机械通风冷却塔，利用已建逆流式机械通风冷却塔主体进风口两侧的空间，将填料区外扩，增大填料面积，同样的水量分布在增大后的填料表面后，单位填料面积上淋水密度降低，有利于换取更多的热量，提高机械通风冷却塔主体的性能，但是这种扩容增效方式，对机械通风冷却塔占据空间有较高的要求，不适用于空间有限的机械通风冷却塔，且增加填料使风阻增大，风速降低，不利于换热；专利CN109780924提供了一种机械通风冷却塔增效装置，包括有壳体、蒸发芯、送风系统、支架、布水管、回水槽，壳体内部设置有布水管、蒸发芯、回水槽，蒸发芯内部为蜂窝状结构，将机械通风冷却塔增效装置设置于机械通风冷却塔的进风口，蒸发芯面向机械通风冷却塔窗口，送风系统位于机械通风冷却塔窗口外侧，外部空气在送风系统作用下，首先流经所述蒸发芯后，再进入机械通风冷却塔，从机械通风冷却塔的上水管分流一部分水至所述布水管，分流的水经机械通风冷却塔增效装置处理，从上至下穿过蒸发芯，从回水槽流入机械通风冷却塔集水池，通过蜂窝状结构的蒸发芯设置，增大空气与水的接触面积，通过送风系统的设置，补充机械通风冷却塔的风量，从而提高塔内空气流速，实现机械通风冷却塔的降温增效；专利CN102466416B提供了一种在夏季能增加进风口进风量，改变机械通风冷却塔进风口湿球温度的方法，以降低冷却水的温度，提高机械通风冷却塔工作效率，达到节能降耗，采用的技术方案是在机械通风冷却塔进风口内、外两侧分别设置一周水管路，在水管路上安装有喷嘴，夏季通过低温喷雾，使进风口周围内、外空间形成空气冷却区，使较高的空气湿球温度在经过冷却区域后温度降低，喷嘴喷出的低温水是由机械通风冷却塔补充水源，经过制冷设备二次制冷后，由水泵提供给一周水管路分配到各分支管路最后经喷嘴喷出；专利CN101788173B提供了一种喷水式空气冷却器与无填料喷雾机械通风冷却塔复合高温冷水机组，使喷水式空气冷却器与逆流式无填料喷雾机械通风冷却塔相结合，夏季运行时室外空气经过高温冷水空气冷却器时，室外空气、喷淋的循环水以及高温冷水空气冷却器管内高温冷水三者之间进行即有显热交换又有潜热交换的过程，一方面使空气冷却器的热交换能力大大增加，使室外空气得到有效的预冷，另一方面又清洗了空气冷却器和净化了室外空气。

这些方法中，喷雾、喷水可以显著降低机械通风冷却塔进塔空气温度，从而提高机械通风冷却塔换热效率，确保出塔水温不会偏高。但是喷雾、喷水通常都是在设备内进行，用户必须额外投资或对现有设备进行改造，而夏季超温情况一般都很短暂，投资效益不佳；如果将喷雾、喷水改在塔外，由于夏季阳光直射使水雾大量吸热，喷雾、喷水的降温效果将大幅下降。

专利CN109980681A提供了一种光伏电站的发电量优化系统，对工作中的光伏板进行冷却，以提高光伏电站的发电量，但是该系统冷却单元包括铺设在光伏组件背面的冷却水管、水箱、冷却水塔、水泵、以及水泵控制模块，成本高、结构复杂，仅用于光伏系统降温投资效益不佳；专利CN205545144U提供了一种基于热管散热的光伏发电系统，利用热管散热循环水冷技术对光伏电站中光伏太阳电池板组件背面进行散热降温，降低发电过程中光伏组件的运行温度，提高光伏太阳电池板转换效率，延缓光伏太阳电池板组件的老化过程，延长使用寿命，提高光伏电站经济运行使用年限并且提高发电量，同时利用热管散热循环水冷系统管道中的冷却水，在傍晚光伏电站停止运行期间对光伏太阳电池板组件进行自动喷水清洗，减少光伏太阳电池板因蒙尘降低发电量的影响，同时减少人工清洗太阳电池板的工作量和费用；专利CN109268142A提供了一种冷热电联产系统，用于为建筑物供电和供水，热力发电装置用于将燃料的化学能转化为电能，光伏发电装置用于将光能转化为电能，冷却装置与光伏发电装置连接，以对光伏发电装置进行降温，热泵机组包括蒸发器，蒸发器与冷却装置连接，以为冷却装置提供冷却水；专利CN105618433B提供了一种太阳能光伏板的三重除尘装置，包括毛刷除尘、喷水吹气除尘、刮水除尘，并通过轨道系统安装于光伏组件系统表面，用于清除位光伏板表面的积灰、鸟粪等污物，避免了光伏板因热斑效应而损坏的现象，进而提高了光伏板的发电量，利用循环工作电路来控制装置的自动、循环运行，实现了光伏板的定期清洗，降低了维护成本，提高了光伏电站的发电效率；专利CN103268896B提供了一种太阳能光伏板的除尘冷却一体化装置，包括喷淋除尘系统、冷却管路系统、水池、以及安装于水池上的太阳能光伏板，与单独的除尘装置、冷却装置相比，该装置实现除尘冷却的一体化，装置综合能耗低，达到同样产能设备投资少。

因此，如何解决现有技术中存在的机械通风冷却塔夏季出水温度高并导致使用冷却水的设备运行能耗高，以及分布式光伏发电成本高、经济效益低的技术问题，是本领域技术人员所要解决的关键技术问题。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法和装置，其能够解决现有技术中存在的机械通风冷却塔夏季出水温度高并导致使用冷却水的设备运行能耗高，以及分布式光伏发电成本高、经济效益低的技术问题。本申请提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

本申请提供了一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法，包括有：

在机械通风冷却塔的进风口的进风区域上方并与所述机械通风冷却塔的塔顶等高位置安装太阳电池板，所述太阳电池板在所述进风口的进风方向上宽度为2-6米，通过所述太阳电池板对所述进风区域进行遮阳降温，其中，所述太阳电池板由多块相同组件拼装成阵列，所述太阳电池板的阵列下沿的安装高度根据现场情况和安装倾角确定、且阵列上沿的安装高度不高于所述机械通风冷却塔的风筒；

所述太阳电池板是块状晶体硅组成的平板类型，用于小型光伏发电站与低压配电网并联运行、自发自用且对外部电网无电能输出；

在所述太阳电池板的背面至所述进风口的进风下沿的空间内安装喷雾降温装置，所述喷雾降温装置包括多组固定式中高压微雾类型的喷雾头，通过所述喷雾降温装置的高压喷雾降低所述太阳电池板的背面温度和所述机械通风冷却塔的进风口的进风区域的空气温度，其中，所述喷雾降温装置的喷雾量根据环境湿度和/或机械通风冷却塔的风量确定；

安装供水装置和自动控制装置，通过所述自动控制装置控制所述供水装置将所述机械通风冷却塔中的循环水增压和过滤后供给所述喷雾降温装置和各种用水装置；

安装供配电装置，所述供配电装置的类型是智能型交流并网控制柜，所述供配电装置用于控制启停各种电气装置。

优选地，还包括：

在所述太阳电池板的正面安装第一清洗装置，通过所述第一清洗装置对所述太阳电池板的表面的灰尘进行清洗；

在所述机械通风冷却塔的进风口安装第二清洗装置，通过所述第二清洗装置对所述进风口处填料板和/或防尘板上的污垢进行清洗；

通过所述自动控制装置控制所述供水装置将所述机械通风冷却塔中的循环水增压和过滤后供给所述第一清洗装置和第二清洗装置。

优选地，还包括有：

安装电加热保温水箱，电加热保温水箱的类型是低电压直流加热型，所述供配电装置将所述太阳电池板的未上网的低功率光伏电能用来加热电加热保温水箱内的水，并将所述电加热保温水箱内的水加热至40-80℃，当所述供水装置需要热水时，所述自动控制装置根据所述电加热保温水箱内的水温确定是否开启所述供水装置的管道阀门。

优选地，所述自动控制装置控制所述供水装置将所述电加热保温水箱内的水输送至所述第一清洗装置和所述第二清洗装置。

优选地，通过所述自动控制装置控制所述供水装置，在夏季白天高温时段向所述喷雾降温装置供水、以喷雾降温，在空余时间向所述第一清洗装置供水、以清洗所述太阳电池板，或者向所述第二清洗装置供水、以清洗所述机械通风冷却塔的进风口。

本申请还提供了一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置，基于如上任意一项所述的光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法，包括有机械通风冷却塔、分布式光伏发电装置、喷雾降温装置、供水装置和自动控制装置，所述分布式光伏发电装置包括设置在所述机械通风冷却塔的进风口的进风区域的上方并与所述机械通风冷却塔的塔顶等高的用于给所述进风口的进风区域遮阳的太阳电池板、位于所述太阳电池板下方的安装支架、逆变器和供配电线路，所述太阳电池板由多块相同组件拼装成阵列、并在所述机械通风冷却塔的进风方向上的宽度为2-6米，所述太阳电池板的阵列下沿的安装高度根据现场情况和安装倾角确定、且阵列上沿的安装高度不高于所述机械通风冷却塔的风筒，所述喷雾降温装置包括有多组固定式中高压微雾类型的喷雾头、并安装在所述太阳电池板的背面至所述进风口的进风下沿的空间内，所述供水装置连通在所述机械通风冷却塔和所述喷雾降温装置之间，所述自动控制装置与所述供水装置可通信连接。

优选地，所述太阳电池板的正面设置有用于对所述太阳电池板的表面的灰尘进行清洗的第一清洗装置，所述机械通风冷却塔的进风设置有用于对所述进风口处填料板和/或防尘板上的污垢进行清洗的第二清洗装置，所述第一清洗装置和所述第二清洗装置均通过所述供水装置与所述机械通风冷却塔连通；所述第一清洗装置和所述第二清洗装置均包括有导轨、往复运动机构、喷水管路、毛刷运动机构和电气控制线路。

优选地，所述供水装置包括有增压水泵、过滤器和管道阀门，所述增压水泵的进水端与所述机械通风冷却塔连通、出水端与所述过滤器连通，所述过滤器连通至所述喷雾降温装置、所述第一清洗装置和所述第二清洗装置；其中，所述供水装置将机械通风冷却塔的进水管路上的水增压至0.4-2MPa并输送至所述喷雾降温装置、所述第一清洗装置和所述第二清洗装置。

优选地，还包括供配电装置，供配电装置的类型是智能型交流并网控制柜，所述过滤器的下游并联连通有电加热保温水箱，所述电加热保温水箱内设置有多组低电压直流加热型的电加热管；所述供配电装置电连接至所述太阳电池板、所述逆变器和所述电加热管，以使分布式光伏发电装置的直流电可直接用于加热所述电加热保温水箱内的水；当所述分布式光伏发电装置低于最小上网功率时，所述供配电装置切换电力用于提高电加热保温水箱的水温。

优选地，多个所述喷雾头的分布密度沿所述太阳电池板至所述进风口的方向逐渐变小。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

利用安装太阳电池板对机械通风冷却塔进风口附近的空间进行遮阳，避免阳光直射，夏季可以显著降低进塔空气干球温度，还可以一定程度减轻机械通风冷却塔进风口藻类和菌类的繁殖；利用喷雾降低太阳电池板背面温度，可以显著提高光伏发电量，同时降低了周围空气的温度，机械通风冷却塔进塔空气干球温度进一步降低，并且将进塔空气喷雾降温的湿热交换过程从机械通风冷却塔内移到塔外进行，相当于扩大了塔内填料的冷却能力，可显著降低机械通风冷却塔出塔水温、增大进出塔水温差，进而对使用冷却水的系统产生十分显著的节能效果，特别是夏季高温高湿天气，机械通风冷却塔出塔水温过高会造成使用冷却水的制冷设备能耗急剧升高，导致制冷剂冷凝温度过高引发设备停机，用户不得不加开更多制冷设备，运行成本大幅提高，本方案因为共用了光伏发电的遮阳和降温效果，因而较其它解决方案成本更低、效果更显著；光伏发电的用途是小型光伏发电站与低压配电网并联运行，自发自用且对外部电网无电能输出，作为建筑屋顶安装的小型分布式光伏电站，所发电量基本上全部用于企业用电高峰时自用，电价效益较高；供水装置将机械通风冷却塔中的少量循环水增压和过滤后供给不同用水装置使用，由于循环水本身需要蒸发和排污，使用冷却塔中的循环水作为供水装置的水源，节水效果显著。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据示例性实施例2示出的本光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置的平面布置示意图；

图2是根据一些示例性实施例示出的本光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置的主视示意图；

图3是根据一些示例性实施例示出的本光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置左视示意图；

图4是根据示例性实施例2示出的本光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置的工艺流程图；

图5是根据示例性实施例3示出的本光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置的平面布置示意图；

图6是根据示例性实施例4示出的本光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置的平面布置示意图；

图7是根据示例性实施例5示出的本光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置的平面布置示意图。

图中：

1、机械通风冷却塔；101、进风口；102、塔顶；103、风筒；104、进风上沿；105、进风下沿；2、太阳电池板；201、阵列上沿；202、阵列下沿；203、背面；3、塔排；4、喷雾降温装置；401、喷雾头；5、分布式光伏发电装置；501、安装支架；502、上端；503、下端；6、供水装置；601、增压水泵；602、供水水源；603、进水管路；604、过滤器；611、第一阀门；612、第二阀门；613、第三阀门；614、第四阀门；615、第五阀门；616、第六阀门；7、清洗除尘装置；701、第一清洗装置；702、第二清洗装置；8、电加热保温水箱；9、自动控制装置。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本申请的一些方面相一致的装置或方法的例子。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

参考图1-图5，本具体实施方式提供了一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法，包括有：

在机械通风冷却塔1的进风口101的进风区域上方并与机械通风冷却塔1的塔顶102等高位置安装太阳电池板2，太阳电池板2在进风口101的进风方向上宽度为2-6米，通过太阳电池板2对进风区域进行遮阳降温，其中，太阳电池板2由多块相同组件拼装成阵列，太阳电池板的阵列下沿202的安装高度根据现场情况和安装倾角确定、且阵列上沿201的安装高度不高于机械通风冷却塔1的风筒103；

这里，进风口101的进风区域为进风口101的附近区域，该区域一般在地面以上、风筒103高度以下，进风口101外侧和侧面4-6米以内，遮阳后的进风区域构成遮阳区域，在进风时，进风区域的空气进入到进风口101内，通过对进风区域进行遮阳处理，可以避免进风区域暴晒，减小进风区域的空气温度。在安装时，太阳电池板2可以尽可能地沿进风口101的进风方向延伸设置，以保证良好的遮阳降温效果。

太阳电池板2是块状晶体硅组成的平板类型，用于小型光伏发电站与低压配电网并联运行、自发自用且对外部电网无电能输出；

在太阳电池板的背面203至进风口的进风下沿105的空间内安装喷雾降温装置4，喷雾降温装置包括多组固定式中高压微雾类型的喷雾头401，通过喷雾降温装置的高压喷雾降低太阳电池板的背面温度和机械通风冷却塔的进风口的进风区域的空气温度，其中，喷雾降温装置的喷雾量根据环境湿度和/或机械通风冷却塔的风量确定；

这里，在进风区域设置喷雾降温装置4，可以通过喷雾降温的方式降低进风区域的温度，以使得进入到进风口101的空气温度较低，有利于提升机械通风冷却塔1的冷却效果。

安装供水装置6和自动控制装置9，通过自动控制装置9控制供水装置6将机械通风冷却塔1中的循环水增压和过滤后供给喷雾降温装置4和各种用水装置；

安装供配电装置，供配电装置的类型是智能型交流并网控制柜，供配电装置用于控制启停各种电气装置。

其中，上述用水装置包括喷雾降温装置4和清洗除尘装置7，电气装置包括分布式光伏发电装置的逆变器和电加热保温水箱的电加热管。

下面对本实施例的一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法作具体说明。

实施例1

如图1-图3所示，机械通风冷却塔1按外形分有方型和圆形两类，按内部结构分有横流式和逆流式两类，用于光伏发电的太阳电池板2通常按照太阳电池的材料、封装类型、透光度以及与建筑物结合的方式分类。

光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法包括以下步骤：

S1、在机械通风冷却塔1进风口101附近，与塔顶102等高的位置，安装多组太阳电池板2，太阳电池板2在进风方向上的宽度为2-6米，利用安装太阳电池板2对机械通风冷却塔1进风口101附近的空间进行遮阳，其中，所述太阳电池板2由多块相同组件拼装成阵列；太阳电池板2的阵列上沿201安装高度不超过机械通风冷却塔1风筒103高度，太阳电池板2的阵列下沿202安装高度根据现场情况和太阳电池板2组件安装倾角确定。

其中，机械通风冷却塔1是方形结构，机械通风冷却塔1是单台或由多台组合成塔排3，塔排3可以是单排或多排。

作为可选地实施方式，太阳电池板2的安装高度根据机械通风冷却塔塔排3间距以及进风口101进风上沿104高度确定：太阳电池板2的阵列上沿201不应超过机械通风冷却塔1出风口风筒103高度，太阳电池板2的阵列下沿202不应低于机械通风冷却塔1进风口101的进风上沿104高度；机械通风冷却塔1进风口101的进风区域的遮阳面积应尽可能大；当机械通风冷却塔1是圆形结构或安装位置与太阳电池板2的阵列有偏向或受周围建筑结构限制时，可按实际情况调整太阳电池板2的组合阵列，以尽可能使机械通风冷却塔1的进风口101至少有2米以上的遮阳。

如此设置，当夏季机械通风冷却塔1周围环境空气温度达40-44℃时，通过遮阳可以使机械通风冷却塔1的进风口101空气干球温度降低3-7℃。

需要说明的是，太阳电池板2是由块状晶体硅组成的平板类型，光伏发电的用途是小型光伏发电站与低压配电网并联运行，自发自用且对外部电网无电能输出，作为建筑屋顶安装的小型分布式光伏电站，所发电量基本上全部用于企业用电高峰时自用，电价效益较高；本实施例采用市场上最常见的平板型单晶硅太阳电池板，成本低、使用寿命长、维修更换方便。作为可选地实施方式，太阳电池板2也可以采用多晶硅材料。

S2、在太阳电池板2的背面203直至机械通风冷却塔1的进风口101的进风下沿105的空间内，安装喷雾降温装置4，喷雾降温装置4包括多组压力喷雾头401，喷雾头401的类型是固定式中高压微雾；喷雾量根据环境温湿度和/或机械通风冷却塔1风量确定。

其中，在太阳电池板2的背面203安装的喷雾头401数量最多，进风区域的边缘处安装的喷雾头401数量较多，进风区域的内部空间安装的喷雾头401数量较少，机械通风冷却塔1的进风口101附近安装的喷雾头401数量最少，这样设置可以使太阳电池板2的背面203的区域温度最低，雾化的水蒸气可以快速扩散到周围环境中，提高喷雾降温的效果；喷雾量根据环境温湿度确定，或者根据机械通风冷却塔1的风量按每立方米空气喷雾加湿2-6克水确定。

作为可选地实施方式，也可以采用高压喷雾增强雾化降温效果，这里的高压大于2MPa。

这里，喷雾头401通过高压喷雾可以降低太阳电池板2的背面203的温度，同时可以降低机械通风冷却塔1的进风口101周围空气的温度。而且，通过对喷雾降温装置4的合理配置，可以使进风区域的环境空气温度进一步下降，当机械通风冷却塔1的进风口101处空气经喷雾降温后相对湿度在70-95％时，可以使空气干球温度再下降5-15℃。这里，室外遮阳空间喷雾降温方法可以采用现有技术。

S3、安装供水装置6和自动控制装置9，供水装置6将机械通风冷却塔1中的少量循环水增压和过滤后供给各个用水装置使用。

这里，用水装置可以设置为喷雾降温装置4，也可以设置为其他用水装置，供水装置6和自动控制装置9采用常用技术，但是由于循环冷却水含有大量杂质，故须经过滤后才能供给用水装置使用。由于循环水本身需要蒸发和排污，使用机械通风冷却塔1中的循环水作为供水装置6的供水水源602，节水效果显著。作为可选地实施方式，也可采用其它洁净的水作为供水装置6的供水水源602。

S4、安装供配电装置，供配电装置的类型是智能型交流并网控制柜，供配电装置通过控制信号启停不同电气装置；作为可选地实施方式，也可采用市场上常见的光伏发电交流配电箱，但应增加PLC等智能控制装置。

这样，通过供配电装置可以智能均衡地调节分配分布式光伏发电装置5所产生的电量，保证电量的利用率，节省资源。

如此设置，利用安装太阳电池板2对机械通风冷却塔1的进风口101附近的空间进行遮阳，避免阳光直射，夏季可以显著降低进塔空气干球温度，还可以一定程度减轻机械通风冷却塔1的进风口101藻类和菌类的繁殖；利用喷雾降低太阳电池板2的背面203温度，可以显著提高光伏发电量，同时降低了周围空气的温度，机械通风冷却塔1进塔空气干球温度进一步降低，并且将进塔空气喷雾降温的湿热交换过程从机械通风冷却塔1内移到塔外进行，相当于扩大了塔内填料的冷却能力，可显著降低机械通风冷却塔1出塔水温、增大进出塔水温差，进而对使用冷却水的系统产生十分显著的节能效果，特别是夏季高温高湿天气，机械通风冷却塔1出塔水温过高会造成使用冷却水的制冷设备能耗急剧升高，导致制冷剂冷凝温度过高引发设备停机，用户不得不加开更多制冷设备，运行成本大幅提高，本方案因为共用了光伏发电的遮阳和降温效果，因而较其它解决方案成本更低、效果更显著。

一些优选方案中，光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法还包括：

在太阳电池板2的正面安装第一清洗装置701，通过第一清洗装置701对太阳电池板2的表面的灰尘进行清洗；

在机械通风冷却塔1的进风口101安装第二清洗装置702，通过第二清洗装置702对进风口101处填料板和/或防尘板上的污垢进行清洗；

通过自动控制装置9控制供水装置6将机械通风冷却塔1中的循环水增压和过滤后供给第一清洗装置701和第二清洗装置702。

其中，第一清洗装置701和第二清洗装置702设置为清洗除尘装置7，均采用压力水和机械运动毛刷结合清洗的方式。

如此设置，清洗机械通风冷却塔1的进风口101的污垢可以提高机械通风冷却塔1的气水与填料的换热效率，清洗太阳电池板2上的灰尘可以提高发电量，两者共用同一套供水装置6，可以节约设备投资。

一些优选方案中，光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效方法还包括安装电加热保温水箱8，其中，电加热保温水箱8的类型是一种低电压直流加热型水箱，供配电装置将早晨和傍晚不能上网的低功率光伏电能用来加热电加热保温水箱8内的水，当供水装置6需要热水时，自动控制装置9根据电加热保温水箱8内的水温确定是否开启相关供水装置的管路阀门；电加热保温水箱8内的热水用于清洗光伏太阳电池板2和机械通风冷却塔1的进风口101的污垢，清洗水温通常在40-60℃；作为可选地实施方式，电加热保温水箱8内的热水也可送至其它外部设备。

如此设置，当清洗除尘装置7需要热水时，自动控制装置9根据电加热保温水箱8内的水温确定是否开启相关供水装置的管路阀门，可实现自动运行，利用不能上网的低功率光伏电能制备热水可提高光伏发电的经济效益，采用热水清洗效果好、减少清洗工作量和电耗。

一些优选方案中，通过自动控制装置9控制供水装置6，在夏季白天高温时段向喷雾降温装置4供水、以喷雾降温，在空余时间向第一清洗装置701供水、以清洗太阳电池板2，或者向第二清洗装置702供水、以清洗机械通风冷却塔1的进风口101。

具体地，夏季高温时段通常在5-9月的9:00-18:00，机械通风冷却塔1进风口101的清洗通常每周一次且安排在凌晨1:00-4:00自动进行，太阳电池板2的清洗除尘每天一次且安排在早晨5:00-6:00自动进行。

如此设置，可以使供水装置6在需要的时间开启运行，避免运行时间冲突和不必要的运行，进一步提升运行效益。

下面对本实施例的一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置作具体说明。

实施例2

本发明提供了一种光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置，如图1-图4所示，包括机械通风冷却塔1、分布式光伏发电装置5、喷雾降温装置4、供水装置6和自动控制装置9，其中，分布式光伏发电装置5包括多组太阳电池板2、安装支架501、逆变器、供配电线路等，太阳电池板2设置在机械通风冷却塔1的进风口101附近，与塔顶102等高的位置，太阳电池板2在进风方向上的遮阳宽度为2-6米，这里太阳电池板2设置在机械通风冷却塔1的进风口101的进风区域的上方。

太阳电池板2高于进风口101的进风上沿104、且低于机械通风冷却塔1的风筒103，以保证可以充足地为进风口101的进风区域进行遮阳，以及提供更多的进风通道和避免将冷却塔排出的湿热空气再次吸入；喷雾降温装置4安装在太阳电池板2的背面203至进风口101的进风下沿105的空间内，用于对进风区域的空气进行喷雾降温处理，以使得进风口101吸入的空气温度较低；供水装置6连通在机械通风冷却塔1和喷雾降温装置4之间，自动控制装置9与供水装置6可通信连接，在自动控制装置9的控制作用下，供水装置6将机械通风冷却塔1内的循环水增压过滤输送到喷雾降温装置4，以实现喷雾降温；供水装置6连通在机械通风冷却塔1和清洗除尘装置7之间，自动控制装置9与供水装置6可通信连接，在自动控制装置9的控制作用下，供水装置6将机械通风冷却塔1内的循环水增压过滤输送到清洗除尘装置7，以实现清洗除尘。

如此设置，利用安装太阳电池板2对机械通风冷却塔1的进风口101附近的空间进行遮阳，避免阳光直射，夏季可以显著降低进塔空气干球温度，还可以一定程度减轻机械通风冷却塔1的进风口101藻类和菌类的繁殖；利用喷雾降低太阳电池板2的背面203温度，可以显著提高光伏发电量，同时降低了周围空气的温度，机械通风冷却塔1进塔空气干球温度进一步降低，并且将进塔空气喷雾降温的湿热交换过程从机械通风冷却塔1内移到塔外进行，相当于扩大了塔内填料的冷却能力，可显著降低机械通风冷却塔1出塔水温、增大进出塔水温差，进而对使用冷却水的系统产生十分显著的节能效果，特别是夏季高温高湿天气，机械通风冷却塔1出塔水温过高会造成使用冷却水的制冷设备能耗急剧升高，导致制冷剂冷凝温度过高引发设备停机，用户不得不加开更多制冷设备，运行成本大幅提高，本方案因为共用了光伏发电的遮阳和降温效果，因而较其它解决方案成本更低、效果更显著；光伏发电的用途是小型光伏发电站与低压配电网并联运行，自发自用且对外部电网无电能输出，作为建筑屋顶安装的小型分布式光伏电站，所发电量基本上全部用于企业用电高峰时自用，电价效益较高；所述供水装置利用水泵增压供水，供水压力和流量可同时适用于喷雾降温和清洗除垢，并可以方便地通过自动控制装置实现自动运行。

本实施例中，机械通风冷却塔1是方型横流填料塔，单台冷却水量为100-500T/Hr，多台机械通风冷却塔1组成一排塔排3，塔排3的长轴呈东西走向，进风口101是南北朝向。

太阳电池板2类型是平板型单晶硅太阳电池板，每块板的组件尺寸是1956×996×50mm，安装时将太阳电池板2横装在安装支架501上，即沿太阳电池板阵列安装倾角自上而下大致每米安装一块太阳电池板2，沿塔排3的长轴方向每两米安装一块太阳电池板2，安装支架501的南侧部分，安装支架501的上端502利用机械通风冷却塔1南侧进风口101的进风上沿104固定并向上延伸不超过风筒103高度，如果塔顶102有安全护栏，上端502也可以利用安全护栏加固后安装，安装支架501的下端503根据遮阳范围现场确定，安装支架501的北侧部分，上端502固定支撑到建筑物，安装支架501下端503固定在机械通风冷却塔1安装地面，距离塔排3北侧进风口101的水平距离约1.5-2.5米。

机械通风冷却塔1北侧太阳电池板2的阵列下沿202应避免塔排3的塔体和风筒103遮挡阳光，距离塔排3北侧进风口101的水平距离约0.5-1米，并且安装高度不低于塔排3北侧进风口101的进风上沿104。

一些实施例中，光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置还包括清洗除尘装置7，采用市场上常见的压力水和机械运动毛刷结合清洗的类型，包括导轨、往复运动机构、喷水管路、毛刷运动机构、电气控制线路等，具体地，清洗除尘装置7包括两部分，其中：第一清洗装置701用于清洗太阳电池板2表面的灰尘；第二清洗装置702用于清洗机械通风冷却塔1的进风口101处填料板和/或竖直设置的防尘板上的污垢；

其中，清洗除尘装置7的导轨和往复运动机构应尽可能的长，以提高清洗效率和节省设备投资，清洗除尘装置7的供水由供水装置6提供。

如图4所示，供水装置6包括有增压水泵601和过滤器604，增压水泵601的进水端与机械通风冷却塔1连通、出水端与过滤器604连通，过滤器604连通至喷雾降温装置4、第一清洗装置701和第二清洗装置702，这样，通过供水装置6增压过滤后，将水输送至喷雾降温装置4、第一清洗装置701和第二清洗装置702利用，供水装置的设备利用率大大提升。

这里，供水装置6还可以包括有管道阀门和电气控制线路。

其中，增压水泵601是离心式多级泵的类型，增压水泵601通过电气控制线路启动或停止，本实施例中增压水泵601的选型根据喷雾压力和喷雾量确定，对总风量100万方/Hr的机械通风冷却塔系统，常用供水量约3-5吨/Hr，常用供水压力为0.8-1.2MPa，增压水泵601的供水水源602接自机械通风冷却塔1的进水管路603；过滤器604采用盘式过滤器或叠片式过滤器，具有过滤精度高、全自动运行、寿命长、维护量少的优点，增压和过滤后的水通过管道和控制阀门送至不同用途的用水设备。

作为可选地实施方式，增压水泵601可以单台配置，也可以按一用一备配置，当需要大流量、高压力喷雾降温时，可以两台同时开启；当然，增压水泵601的供水水源602也可以接自机械通风冷却塔1的出水管路或集水池。

一些实施例中，喷雾降温装置4包括多组压力喷雾头401，喷雾头401设置在太阳电池板2的背面203直至机械通风冷却塔1进风口101的进风下沿105的空间内；喷雾头401的分布密度沿太阳电池板2至进风口101的方向逐渐变小。

其中，压力喷雾头401类型是固定式中压微雾喷雾降温型，喷雾降温装置4还可以包括连接管路、喷雾控制阀、喷雾过滤器等。

具体地，喷雾头401固定布置在太阳电池板2背面203，每平方米平均为4个；喷雾头401固定布置在遮阳区域的边缘，每平方米平均为2个；喷雾头401固定布置在遮阳区域的内部空间，每立方米空间平均为0.2个；安装位置位于机械通风冷却塔1进风口101的进风下沿105的喷雾头401应向上喷雾，靠近机械通风冷却塔1进风口101的喷雾头401应朝向进风区域外侧喷雾。

这样设置可以使太阳电池板2背面203的区域温度最低，雾化的水蒸气可以快速扩散到周围环境中，提高喷雾降温的效果。

供水装置6将机械通风冷却塔1进水管上的水增压至0.4-2.0MPa，供喷雾降温装置4使用，供水装置6还可以将机械通风冷却塔1进水管上的一部分水增压至0.4-2.0Mpa，供清洗除尘装置7使用。

光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置还包括电加热保温水箱8，电加热保温水箱8内包括多组电加热管，电加热管的类型是低电压直流加热型，分布式光伏发电装置5的直流电可直接用于加热电加热保温水箱8内的水，电加热管的供电电压是0-70伏，采用电加热的方式将电加热保温水箱8内的水加热至40-80℃，供清洗除尘装置7使用；电加热保温水箱8的水容量根据清洗除尘装置7的耗水量确定；电加热保温水箱8还包括常用的自动补水管路和防干烧、防超温电气控制线路等。

一些优选方案中，光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置还包括供配电装置，供配电装置电连接至太阳电池板2、逆变器和电加热保温水箱8。供配电装置的类型是智能型交流并网控制柜，还具备以下功能：当光伏发电功率低于最小上网功率时，可将该电力切换用于提高电加热保温水箱8内的水温。

具体地，供配电装置至少包括光伏发电功率检测模块、保温水箱电加热器通断电模块、逆变器通断电模块，当光伏发电功率检测模块检测到光伏发电总功率低于最小上网功率时，逆变器通断电模块断开逆变器的供电，保温水箱电加热器通断电模块根据自动控制装置9的信号，以不超过70伏的电压，将太阳电池板组件的电力电连接至电加热保温水箱8的电加热管，用于提高电加热保温水箱8内的水温；当光伏发电功率检测模块检测到光伏发电总功率高于最小上网功率时，逆变器通断电模块接通逆变器的供电，保温水箱电加热器通断电模块断开电加热保温水箱的电加热管的供电。

当然，自动控制装置9可以根据环境空气的温度、湿度和每日时间自动控制供水装置6、喷雾降温装置4、清洗除尘装置7和电加热保温水箱8内热水供应的启动和停止，自动控制装置9至少包括时间检测模块、空气温湿度检测模块、水温检测模块、控制器模块和自动执行模块，自动控制装置9采用常见的PLC类型，自动控制装置9用于控制供水装置6、喷雾降温装置4、电加热保温水箱8和清洗除尘装置7的运行。

下面结合图1-图4，对本实施例的运行过程做一详细描述：

当自动控制装置9的PLC运行后，将根据检测信号选择不同的运行模式，包括但不限于：

喷雾降温运行模式

激活并启动的条件：时间检测模块检测到日期在每年的5-9月并且时间在每天的9:00-18：00，同时空气温湿度检测模块检测到空气温度＞30℃，并且空气相对湿度＜90％。

运行过程：首先，自动执行模块在运行前保持所有自动控制阀门常闭，包括第一阀门611-第六阀门616等，然后打开第一阀门611、第四阀门614和喷雾降温装置4的喷雾控制阀，并对增压水泵601和过滤器604供电，此时来自机械通风冷却塔1的进水管路603上的供水水源602被增压水泵601增压后，先后流经过滤器604、第一阀门611所在管路、第四阀门614所在管路、喷雾控制阀所在管路、喷雾过滤器、多个连接管路和多个喷雾头401，在遮阳区域内形成30-100μm的微雾，对进塔空气形成显著的蒸发降温效果，过滤器604的运行控制采用现有常见技术，此处不再赘述。

停止条件：采用现有常见技术，此处不再赘述。

太阳电池板清洗模式

激活并启动的条件：时间检测模块检测到时间在每天的5:00-6:00。

运行过程：首先，自动执行模块在运行前保持所有自动控制阀门常闭，然后打开第一阀门611和第五阀门615，接着PLC根据水温检测模块检测到的电加热保温水箱8的水温选择不同的操作步骤：水温＞60℃时保持第一阀门611开启并打开第二阀门612和第三阀门613，水温在40-60℃时打开第二阀门612和第三阀门613并关闭第一阀门611，水温＜40℃时打开第一阀门611并关闭第二阀门612和第三阀门613。然后PLC对增压水泵601、过滤器604和第一清洗装置701供电，此时来自机械通风冷却塔1的进水管路603上的供水水源602被增压水泵601增压后，先后流经过滤器604、第一阀门611所在管路和/或电加热保温水箱8、第五阀门615所在管路和多个喷水管路，当第一清洗装置701的机械运动毛刷做往复清洗过程时，喷出的压力水流同时对太阳电池板2表面进行冲洗，第一清洗装置701和电加热保温水箱8的运行控制采用现有常见技术，此处不再赘述。

停止条件：采用现有常见技术，此处不再赘述。

需要说明的是，当第一清洗装置701有多套时，通过增加和第五阀门615并列的自动控制阀，PLC将清洗工作分别安排在不同的时间段内。

机械通风冷却塔进风口清洗模式

激活并启动的条件：时间检测模块检测到日期在每周的周六并且时间在当天的1:00-4:00。

运行过程：首先，自动执行模块在运行前保持所有自动控制阀门常闭，然后打开第一阀门611和第六阀门616，接着PLC根据水温检测模块检测到的电加热保温水箱8的水温选择不同的操作步骤：水温＞60℃时保持第一阀门611开启并打开第二阀门612和第三阀门613，水温在40-60℃时打开第二阀门612和第三阀门613并关闭第一阀门611，水温＜40℃时打开第一阀门611并关闭第二阀门612和第三阀门613。然后PLC对增压水泵601、过滤器604和第二清洗装置702供电，此时来自机械通风冷却塔1的进水管路603上的供水水源602被增压后，先后流经过滤器604、第一阀门611所在管路和/或电加热保温水箱8、第六阀门616所在管路和多个喷水管路，当第二清洗装置702的机械运动毛刷做往复清洗过程时，喷出的压力水流同时对机械通风冷却塔1的进风口101表面污垢进行冲洗，第二清洗装置702和电加热保温水箱8的运行控制采用现有常见技术，此处不再赘述。

停止条件：采用现有常见技术，此处不再赘述。

需要说明的是，当第二清洗装置702有多套时，通过增加和第六阀门616并列的自动控制阀，PLC将清洗工作分别安排在每周的不同日期或不同的时间段内。

实施例3

如图1-图5所示，当实施例2中机械通风冷却塔1的塔排3有两排或两排以上时，位于两排塔排3之间的安装支架501，上端502利用机械通风冷却塔1南侧进风口101进风上沿104固定并向上延伸不超过风筒103高度，安装支架501下端503固定在机械通风冷却塔1安装地面，距离南侧塔排3的北侧进风口101的水平距离约1.5-2.5米，且安装后的太阳电池板2的阵列下沿202应避免塔排3的塔体和风筒103遮挡阳光，并且安装高度不低于南侧塔排3的北侧进风口101的进风上沿104。

作为可选地实施方式，当两排塔排3之间的间距较大时，用于遮阳的太阳电池板阵列可以分成两排安装。

本实施例中的未及事项，可参照实施例2中的说明。

实施例4

如图6所示，当实施例1中机械通风冷却塔1的塔排3长轴呈南北走向，进风口101是东西朝向，此时用于遮阳的太阳电池板2阵列应沿塔排3长轴分成多排安装，即：在满足安装支架501上端502高度不超过机械通风冷却塔1的风筒103、太阳电池板2的阵列下沿202高度不低于机械通风冷却塔1进风口101的进风上沿104的情况下，按光伏行业的常规要求分成多排安装。

作为可选地实施方式，由于太阳电池板阵列呈多排安装，故第一清洗装置701也须设置多套，除非单排太阳电池板2阵列长度远超6米以上，否则从经济和效率考虑可不设置第一清洗装置701。

本实施例中的未及事项，可参照实施例2中的说明。

实施例5

如图7所示，当实施例1中机械通风冷却塔1呈圆形和/或四面进风时，用于遮阳的太阳电池板阵列可参照实施例2和实施例3中的说明进行设置，圆形机械通风冷却塔1四周未能遮阳的区域，对本发明的有益效果影响很小，可不做处理。

作为可选地实施方式，机械通风冷却塔1的进风口101的第二清洗装置702的导轨和往复运动机构应根据圆形机械通风冷却塔1的现场情况定制，如无清洗必要可不设置第二清洗装置702。

本实施例中的未及事项，可参照实施例2和实施例3中的说明。

需要说明的是，本文所表述的“第一”“第二”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能。所阐述的“水平”“竖直”“上”“下”“左”“右”是在该光伏发电与机械通风冷却塔结合的节能增效装置处于自然摆放状态时之所指。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本申请提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，但可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。