CN101907321B - 一种村镇用太阳能供热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种村镇用太阳能供热装置，该装置包括：太阳能供热装置和作为辅助热源的水暖炉；所述的水暖炉炉体包括：火盖、可调火盖、旁路烟道、吸热片、灰斗、及其水箱；所述的炉体设置于该装置水箱上部的中心处，所述的水箱2/3高度处设有灰斗位于炉体的下方；所述的太阳能供热装置包括：太阳能回水管路上设置光电泵，水箱内可设置换热盘管，经太阳能集热器加热后的热水直接进入水箱或通过换热盘管加热水箱下部内的冷水。本发明通过太阳能供热装置减少常规燃料的使用，不仅可以改善农村室内人居环境，实现节能减排，改善室内空气质量，还可以实现能源的可持续发展，显著改善了村镇地区的人居环境质量。
Description
技术领域
本发明涉及村镇采暖及生活热水利用领域，特别涉及一种村镇用太阳能供热装置。
背景技术
传统上，我国农村冬季取暖采用火坑加土暖气或煤炉取暖的方式，燃料使用薪柴、燃煤等，室内热环境很难得到保证，而且燃料燃烧效率低、煤气中毒等室内污染导致的事故频频发生。
村镇地区技术经济较为落后，经济承受能力差，电力等常规能源供应往往不能得到有效保障。目前，村镇地区太阳能供热主要以被动式太阳房采暖为主，利用热水作为介质的主动式太阳能供热由于受成本和装备、技术等因素限制，尚处于摸索示范阶段。
随着城镇化进程的加快，农村地区出现了大规模使用燃煤、电等商品能源来供热的趋势，进一步加剧了我国能源供应的紧张形势。我国农村幅员辽阔，常规能源供应困难，而需要采暖的严寒寒冷地区的太阳能资源非常丰富，利用太阳能供热不仅有利于改善农村室内人居环境，实现节能减排，改善室内空气质量，也有利于能源的可持续发展，是农村地区改善室内热环境的重要途径之一。
发明内容
本发明的目的在于，针对村镇地区的具体情况，将村镇常见的煤炉和生物质炉与太阳能热水***结合，从而提供一种村镇用太阳能供热装置，在满足***基本功能的前提下尽量简化并有效降低成本，该装置在无电地区也可正常使用，采暖季采暖，同时供生活热水，非采暖季可不使用常规能源提供生活热水，因此，可以显著改善村镇地区的人居环境质量。
为实现上述目的，本发明的一种村镇用太阳能供热装置利用太阳能和常规能源作为热源，将该装置内的冷水加热，加热后的热水基本用途有两种，一是作为采暖季散热器采暖、地板辐射采暖或热水炕等的热源；二是提供生活热水。该装置有利于改善村镇居民的人居环境，为采暖及生活热水提供热源。本发明的一种村镇用太阳能供热装置，其特征在于，该装置包括：太阳能供热装置和作为辅助热源的水暖炉，以可再生能源太阳能作为主要热源，以村镇地区常见的能源(薪柴或燃煤)作为辅助热源供热；
所述水暖炉包括：水箱和炉体，该炉体包括：火盖、可调火盖、旁路烟道、吸热片和灰斗；
所述的炉体设置于该装置水箱上部的中心处，所述的水箱2/3高度处设有位于炉体的下方的灰斗；
所述的太阳能供热装置包括：太阳能回水管路上设置光电泵，经太阳能集热器加热后的热水直接进入水箱或通过水箱内设置的换热盘管加热水箱下部内的冷水。
在水质较差地区或采暖***水质较差时，为保护太阳能集热器，水箱中可设置盘管间接换热；否则可不设盘管直接换热以减少成本，提高效率。
作为上述技术方案的一种改进，所述的太阳能集热***采用非承压***，在高处预留注水口，使得在无有压供水区域采用手动注水补水方式。
作为上述技术方案的又一种改进，所述的太阳能集热器的回水管路上的光电泵采用光伏组件驱动的直流循环泵，由光伏电池板直接驱动直流水泵；在电力资源较充足的地区可采用常规水泵，手动控制循环。
作为上述技术方案的再一种改进，所述的太阳能供热装置的热水出口设置在水暖炉的下方，所述灰斗位于水箱2/3高度处。在无电区域也可采用自然循环，当***中没有采暖循环水泵时，所述的村镇用太阳能供热装置下置，使水箱的下部低于放热设备，通过密度差产生的重力为采暖***提供循环动力。
作为上述技术方案的还一种改进，所述的水箱的同侧设有第一采暖回水口和第二采暖回水口，所述第一采暖回水口设置在水箱上部侧面，所述第二采暖回水口设置在水箱下部侧面。所述的水箱上部的另一侧的高端设有采暖供水口及其采暖循环水泵，中部设有第一生活热水供水口，低端设有第二生活热水供水口。所述的第一生活热水供水口位于炉具灰斗的下方。所述的水箱底部开设有补水口或/和泄水口。这样可保证充分应用可再生能源，达到稳定供热，节约常规能源的效果。所述的水箱外还设有一层保温材料层。
作为上述技术方案的进一步改进，所述水箱的采暖供水口位于水箱的最高处；所述水箱的第一采暖回水口位于灰斗的上部200mm；所述水箱的第二采暖回水口距水箱底部200mm。所述的第一生活热水供水口位于灰斗的下方200mm；第二生活热水供水口距水箱底部200mm。
本发明的村镇用太阳能供热装置的工作原理如下：
(一)一次侧
装置主要采用太阳能作为热源，经太阳能集热器加热后的热水直接或通过换热盘管将水箱内冷水加热，作为非采暖季生活热水的热源及采暖季采暖和生活热水的热源，不足部分或阴雨天时，使用薪柴、煤等常规能源通过炉体辅助供热。
为降低投资，太阳能集热***采用非承压***，在无电地区循环采用光电循环，由光伏电池板直接驱动直流水泵；在电力资源较充足的地区可采用常规水泵，手动控制循环。在水质较差地区或采暖***水质较差时，为保护太阳能集热器，水箱中可设置盘管间接换热；否则可不设盘管直接换热以减少成本，提高效率。
(二)二次侧
冬季采暖时，采暖回水被换热水套或太阳能集热器加热，被加热后的热水作为采暖热水直接供给末端采暖设备(采暖散热器、地板辐射采暖***或热水炕等，当采暖***水道采用卫生条件较好地塑料管时，也可同时供应生活热水)。
在没有太阳的阴雨天和夜间，可手动打开第一采暖回水口，关闭第二采暖回水口，直接用薪柴等作为热源，并减少水箱容积过大带来的热损失；天气晴好时，打开第二采暖回水口，关闭第一采暖回水口，充分利用太阳能采暖。
采暖***可采用机械循环；在无电区域也可采用自然循环，将本装置下置，使本装置显著低于放热设备，通过密度差产生的重力为采暖***提供循环动力。
供应生活热水时，冷水被太阳能集热器加热，被加热后的热水作为生活热水直接供给用水末端。在有自来水的区域，开启第一生活热水供水口，生活热水由自来水压顶水；在自来水压不稳定区域，关闭第一生活热水供水口，开启第二生活热水供水口，利用盛水容器将水箱内热水放出使用。无有压供水区域可在***高处预留注水口手动注水补水。
本发明的优点在于，本发明提出的村镇用太阳能供热装置，在现有的水暖炉和太阳能热水***的基础上加以创新，以可再生能源太阳能作为主要热源，以薪柴、燃煤等村镇地区常见的能源作为辅助热源供热，做到了可再生能源与常规能源的综合利用，且优先利用可再生能源，减少薪柴、燃煤等能源的使用。
该装置兼顾了我国广大村镇地区具体需求，可在不同村镇条件下正常使用，适用性广，成本低，可靠性高。其主要功能和特点如下：
(1)该装置以太阳能作为主要加热热源，而以薪柴、煤等作为辅助热源；
(2)该装置可作为多种供热***的热源：如生活热水、散热器采暖、地板辐射采暖和热水炕等的热源；装置同时供应生活热水和采暖时，采暖末端尽量采用地板辐射等不会对水质造成污染的方式。
(3)该装置内置换热水套、水箱，可选设换热盘管，用于贮热、供暖、供生活热水；为了充分利用太阳能，利用热水因温度不同而呈梯度分布，减少热损失，该设备将太阳能进出水口或换热盘管设置在整个装置下方，而炉膛位于装置上方。
(4)该装置太阳能集热部分可设置换热盘管，采用间接换热方式，也可以不设置换热盘管，采用直接换热形式。当用户末端采用散热器采暖时，防止采暖***的水锈杂质对集热***管路造成堵塞，须设置换热盘管；当采用地板采暖或水质较好时，无需设置换热盘管。
(5)该装置设置了多个进出水口供选用以满足不同村镇能源供应和供水的具体条件，适用性广，可保证充分应用可再生能源，达到稳定供热，节约常规能源的效果。
(6)该装置用于采暖时，共设置采暖供水口1个，采暖回水口2个，采暖供水口及第一回水口位于装置的顶部，第二采暖回水口位于装置的底部。用于常规能源采暖时，打开第一采暖回水口，而不致使加热这个装置中的水，减少热损失，浪费能源；当采用太阳能采暖时，打开第二采暖回水口，使整个装置中的水与太阳能集热器所得热量交换充分，达到充分利用太阳能的目的。
(7)该装置用于供应生活热水时，设置生活热水供水口两个，自来水补水口一个，自来水补水口位于装置的最下方，第一生活热水供水口位于炉具灰斗的下方，第二生活热水供水口位于水箱下方，这样可以在不同的用水条件下在非采暖季充分利用太阳能提供生活热水。
(8)该装置采用手动控制，其特点是价格便宜，工作可靠，使用简便，易于操作。
(9)该装置可在太阳能集热***侧采用光电泵作为动力循环泵，在供暖***中采用重力自然循环，可在无电地区使用，节省运行费用，具有良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明的村镇用太阳能供热装置的结构示意图；
图2为图1沿A-A线的剖面图。
附图标识
1、太阳能集热器 2、光伏组件 3、直流循环泵
4、炉体 5、水箱 6、灰斗
7、换热盘管 8、第一采暖回水口 9、第二采暖回水口
10、采暖供水口 11、第一生活热水供水口 12、第二生活热水供水口
13、补水口 14、泄水口 15、阀门
16、火盖 17、可调火盖 18、旁路烟道
19、采暖循环水泵 20、吸热片 21、燃煤
22、炉瓦 23、保温材料层
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的结构进行进一步详细的说明。如图1和图2所示，本发明的村镇用太阳能供热装置，包括：太阳能供热装置和水暖炉，以可再生能源太阳能作为主要热源，以村镇地区常见的能源(薪柴或燃煤)作为辅助热源供热；
如图1、图2所示，水暖炉包括：火盖16、可调火盖17、旁路烟道18、吸热片20、炉体4及其水箱5；其中炉体4设置于水箱5上部的中心处，水箱中部设有灰斗6位于炉体4的下方，在炉体4中设置有炉瓦22，以燃煤21、薪柴等作为能源。
如图1、图2所示，太阳能供热装置包括：太阳能集热器1及其管路；经太阳能集热器1加热后的热水直接进入水箱5或通过换热盘管7加热水箱5下部内的冷水。在水质较差地区或采暖***水质较差时，为保护太阳能集热器，水箱中可设置盘管间接换热；否则可不设盘管直接换热以减少成本，提高效率。其中太阳能集热***采用非承压***，在高处预留补水口13，使得在无有压供水区域采用手动注水补水方式。在太阳能集热器的回水管路上设有光伏驱动直流循环泵3，由光伏电池组件2直接驱动直流采暖循环水泵19；在电力资源较充足的地区可采用常规水泵，手动控制循环；在无电区域也可采用自然循环，所述的村镇用太阳能供热装置下置，使水箱5的下部低于放热设备，通过密度差产生的重力为采暖***提供循环动力。
本例中，如图1所示在水箱上部和水箱的下部的一侧分别设有第一采暖回水口8和第二采暖回水口9；水箱上部的另一侧的高端设有采暖供水口10及其采暖循环水泵，中部设有第一生活热水供水口11，低端设有第二生活热水供水口12。其中第一生活热水供水口11位于炉具灰斗6的下方；在水箱底部开设有补水口13或/和泄水口14；此外水箱外还设有一层保温材料层23。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种村镇用太阳能供热装置，其特征在于，该装置包括：太阳能供热装置和作为辅助热源的水暖炉；
所述水暖炉包括：水箱和炉体，该炉体包括：火盖、可调火盖、旁路烟道、吸热片、灰斗；
所述的炉体设置于该装置水箱上部的中心处，所述的水箱2/3高度处设有位于炉体的下方的灰斗；
所述的太阳能供热装置包括：太阳能回水管路上设置光电泵，经太阳能集热器加热后的热水直接进入水箱或通过水箱内设置的换热盘管加热水箱下部内的冷水。
2.根据权利要求1所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述的太阳能供热装置的热水出口设置在水暖炉的下方，所述灰斗位于水箱2/3高度处。
3.根据权利要求1所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述的水箱同侧设有第一采暖回水口和第二采暖回水口，所述第一采暖回水口设置在水箱上部侧面，所述第二采暖回水口设置在水箱下部侧面。
4.根据权利要求2所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述水箱的采暖供水口位于水箱的最高处；所述水箱的第一采暖回水口位于灰斗的上部200mm；所述水箱的第二采暖回水口距水箱底部200mm。
5.根据权利要求1所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述的水箱中部设有第一生活热水供水口，底端设有第二生活热水供水口。
6.根据权利要求5所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述的第一生活热水供水口位于灰斗的下方200mm；第二生活热水供水口距水箱底部200mm。
7.根据权利要求1所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述的太阳能集热器的回水管路上的光电泵采用光伏组件驱动的直流循环泵。
8.根据权利要求1所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述的水箱底部开设有补水口和泄水口。
9.根据权利要求1所述的村镇用太阳能供热装置，其特征在于，所述的水箱外还设有一层保温材料层。
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