CN104764081B - 太阳能热电联供地暖*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能热电联供地暖***,主要包括太阳能集热器、储热水箱、给水箱、补热水箱、地暖***、自动循环***和太阳能光伏***,太阳能集热器出口、储热水箱、补热水箱、地暖***、自动循环***通过导水管依次连通,自动循环***出口和给水箱通过导水管连接太阳能集热器入口,连接自动循环***出口和太阳能集热器入口的导水管上设有第一压力阀,连接给水箱和太阳能集热器入口的导水管上设有第二压力阀。本发明结构简单,使用方便,具有优良的热稳定性,适应性强,不仅适合城市建筑物而且适合农村建筑物。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光热、光伏***与建筑相结合的技术领域,尤其涉及一种太阳能热电联供地暖***。
背景技术
随着社会的进步、经济的飞速发展,能源的需求量越来越大,传统能源已不能满足需求,同时大量的使用化石燃料加剧了环境污染,给人类生存带来了巨大压力,所以人类被迫探索新能源。在新能源中太阳能不受地域的限制,且具有取之不尽用之不竭、无污染、绿色环保的特点。
近年来人们对新能源的理解越来越深刻,其发展前景越来越受世人关注。在可持续发展的“能源一经济一建筑一环境”一体化***的推动下,能源、经济、建筑和环境协调发展是推动社会进步和发展的根本途径。近几年,我国经济建设发展步伐巨快,能源急需潜力巨大,城镇居民生活能耗和建筑能耗的增长迅速。与此同时人们为了追求舒适安逸的居住环境,不惜资本地创造投资室内的设计与构思,同时加上绿色环保理论的概念,使得建筑对绿色能源的需求更加迫切。在太阳能与建筑相结合的利用方式中,太阳能光热与太阳能光伏是目前最受人们普片认同的,其给人们的生活带来舒适与便宜。将建筑与太阳能光热光伏相结合具有重要意义:(1)可代替和减少不可再生的化石能源;(2)可减少耗用化石能源所产生的污染物排放量,减少大气污染,保护生态环境; (3)边远偏僻缺能农村解决热和电的重要资源能源;(4)可提高城乡居民生活质量和住宅的舒适度,并可使建筑物新颖别致,增强“卖点“体现“以人为本”的建筑理念。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能热电联供地暖***,将太阳能光热与光伏相结合应用于地暖,具有高效节能、舒适环保、热稳定性好、节省空间、调温方便、环境卫生、安全、经久耐用等优点。
为达到上述目的,本发明提供的太阳能热电联供地暖***主要包括太阳能集热器、储热水箱、给水箱、补热水箱、地暖***、自动循环***和太阳能光伏***,太阳能集热器出口、储热水箱、补热水箱、地暖***、自动循环***通过导水管依次连通,自动循环***出口和给水箱通过导水管连接太阳能集热器入口,连接自动循环***出口和太阳能集热器入口的导水管上设有第一压力阀,连接给水箱和太阳能集热器入口的导水管上设有第二压力阀;其中:
补热水箱内设第一温度感应器、第一控制器和电加热器,第一温度传感器和电加热器均连接第一控制器;
地暖***包括双向蛇形导热管,双向蛇形导热管为双层管道,内管为进水管,外管为出水管,出水口和进水口在双向蛇形导热管同端;
自动循环***包括第二温度感感应器、第二控制器和循环泵,第二温度感应器和循环泵均连接第二控制器;
太阳能光伏***用来给第一温度感应器、第二温度感感应器、第一控制器、第二控制器、电加热器和循环泵提供电力。
上述储热水箱和给水箱为整体式水箱,采用隔热材料将整体式水箱隔成储热水箱和给水箱。
上述地暖***依次包括第一保温层、热源层、第二保温层、导热层、地板层,双向蛇形导热管安装于热源层。
上述太阳能光伏***包括通过导线依次相连的太阳电池方阵、充放电控制器、蓄电池组。
采用太阳能热电联供地暖***的供热方法,包括:
第一温度传感器实时监测补热水箱中水温,当水温未达到第一预设温度时,电加热器进行加热;当水温达到第一预设温度时,补热水箱向地暖***提供热水;
第二温度传感器实时监测自动循环***内水温,当水温达到第二预设温度时,循环泵将自动循环***内水补充给太阳能集热器;当自动循环***内水量不足以供应太阳能集热器时,由给水箱继续向太阳能集热器补水。
和现有技术相比,本申请具有如下特点:
(1)采用内嵌双向蛇形导热管来改善室内各部分温度的均匀性,该导热管由嵌套的外管和内管组成,外管为出水管,内管为进水管,整个管道以蛇形排布,这样可避免进水口和出水口的温度差异,改善温度不均现象,保证水温的互补性。
(2)设计了用来固定双向蛇形导热管的U型槽,U型槽是本发明暖***的隔热层,其可减少地暖***热损。
(3)太阳电池方阵为地暖***中的用电装置提供电力,太阳能集热器与电加热器互补为地暖***提供热源。
(4)采用控制器实现自动控制,无需人为操作。
(5)采用太阳能作为能源,将太阳能光热与光伏相结合应用于地暖,具有高效节能、成本低廉、绿色环保,符合国家提倡的可再生绿色能源发展理念,是地暖发展的新趋势,也是新能源在建筑方面节能利用的新创举。
(6)结构简单,使用方便,具有优良的热稳定性,适应性强,不仅适合城市建筑物而且适合农村建筑物。
附图说明
图1是本发明地暖***总结构框图;
图2是双向蛇形导热管截面示意图;
图3是U型槽截面示意图;
图4是本发明地暖***测试结果。
图中,1-太阳能集热器,2-导水管,3-储热水箱,4-给水箱,5-补热水箱, 6-地暖***,7-自动循环***,81-第一压力阀,82-第二压力阀,9-太阳能电池方阵,10-放电控制器,11-蓄电池组,121-第一温度感应器,122-第二温度感应器,131-第一控制器,132-第二控制器,14-电加热器,15-循环泵,16-导线,17-双向蛇形导热管,18-地板层,19-导热层,20-保温层,21-热源层,22-进水管,23-出水管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案做进一步说明。
见图1,由太阳能集热器(1)产生的热水经导水管(2)存储于储热水箱(3),储热水箱(3)中热水经导水管(2)连续不断地流至补热水箱(5) 并存储,补热水箱(5)容量小于储热水箱(3),便于快速加热。设于补热水箱(5)内第一温度感应器(121)实时感应补热水箱(5)水温,并将采集水温信息发送至第一控制器(131),当补热水箱(5)水温未达到地暖***(6)要求水温时,第一控制器(131)控制电加热器(14)给补热水箱(5) 中水进行自动加热,直至补热水箱(5)水温达到地暖***(6)要求水温,地暖***(6)要求水温根据室内环境人为设定。
当补热水箱(5)中水温达到地暖***(6)要求水温时,第一控制器(131) 控制补热水箱(5)向地暖***(6)的双向蛇形导热管(17)自动供给热水,从而实现对室内的供热,第一控制器(131)通过控制补热水箱阀门的开与关,来实现热水的自动供给。地暖***(6)中经散热而冷却的热水从双向蛇形导热管(17)出水口流至自动循环***(7),自动循环***(7)为设有第二温度感应器(122)、第二控制器(132)和循环泵(15)的容器。第二温度感应器(122)实时感应自动循环***(7)中水温,并将水温信息传递给第二控制器(132)。
当水温达到预设水温阈值时,第二控制器(132)控制循环泵(15)工作。循环泵(15)产生的水压顶开第一压力阀(81),实现给太阳能集热器 (1)补水,这样有利于节约用水,实现二次利用。当自动循环***(7)中水量不足以供太阳能集热器(1)补水时,由给水箱(4)内水顶开第二压力阀(82)自动实现太阳能集热器(1)的补水。给水箱(4)和自动循环*** (7)互补为太阳能集热器(1)提供水源。储热水箱(3)和给水箱(4)为整体式水箱,采用隔热材料将该整体式水箱隔成储热水箱(3)和给水箱(4)。给水箱(4)和自动循环***(7)均通过导水管(2)与太阳能集热器(1) 相连。
***中,温度感应器、控制器、电加热器、循环泵均需电力支持,而所需电力由太阳电池方阵(9)提供,太阳电池方阵(9)产生的电经充放电控制器(10)存储至蓄电池组(11),蓄电池组(11)用来给温度感应器、控制器、电加热器、循环泵提供电力。
本发明地暖***中(6)内嵌双向蛇形导热管(17),见图2,双向蛇形导热管为双层管道,内管为进水管(22),外管为出水管(23)。热水在双向蛇形导热管内流动过程中,内管内流体可以给外管内流体进行二次加热,这样有利于水温的互补,从而又一次改善室内温度的均匀性。另外,双向蛇形导热管的进水口处同时又是出水口,这样避免进水口与出水口处存在温度差,导致一边热一边冷的温度不均匀现象的产生。本发明中采用U型槽固定双向蛇形导热管,见图3,U型槽是地暖***的隔热层,其可减少整个地暖***的热损。U型槽内从下往上依次为第一保温层、热源层、第二保温层、导热层、地板层,双向蛇形导热管(17)安装于热源层。
本发明包括太阳能光热***和太阳能光伏***,太阳能光热***中,有光照情况下,由太阳能集热器(1)吸收光能并将光能装换成热能,经导水管 (2)与补热水箱(5)为地暖***提供热源。补热水箱(5)中安装温第一度感应器(121),第一度感应器(121)感应储热水箱(3)流出热水温度,并将水温信息传递至第一控制器(131),第一控制器(131)根据水温信息控制电加热器(14)自动实现加热。
太阳能光伏***中,有光照情况下,由太阳电池方阵(9)吸收光能并将光能装换成电能,经充放电控制器(10)为蓄电池组(11)充电,而蓄电池组(11)为整个***用电装置提供电力。本具体实施中,蓄电池组(11) 采用免维护或少维护的铅酸蓄电池,用来存储太阳电池方阵(9)产生电力,以保证夜间和阴雨天的供电正常。充放电控制器(10)控制蓄电池组(11) 的冲、放电,防止蓄电池组(11)过分放电和过分充电,从而延长蓄电池使用寿命。
自动循环***中,第二温度感应器(122)感应从双向蛇形导热管(17) 中流出热水水温,并将水温信息传递第二控制器(132),第二控制器(132) 根据水温信息控制循环泵(15)实现自动提水,当需要向太阳能集热器(1) 给水时,循环泵(15)工作,在大气压力作用下顶开第一压力阀(81),从而实现水的自动供给与自动循环。
图4是本发明地暖***的测试结果图,该图横坐标表示时间,纵坐标表示温度,分别表示水温、环境温度和地暖温度。水温为进入地暖***的入水口温度,地暖温度为建筑内中部温度,这些温度均通过温度探头测定。从该图可以看出,随着环境温度和水温的改变,地暖温度基本恒定于19℃附近,说明本发明地暖***温度稳定性较好。
Claims (5)
1.太阳能热电联供地暖***,包括太阳能集热器、储热水箱、地暖***和太阳能光伏***,其特征在于:还包括给水箱、补热水箱和自动循环***;
太阳能集热器出口、储热水箱、补热水箱、地暖***、自动循环***通过导水管依次连通,自动循环***出口和给水箱通过导水管连接太阳能集热器入口,连接自动循环***出口和太阳能集热器入口的导水管上设有第一压力阀,连接给水箱和太阳能集热器入口的导水管上设有第二压力阀;其中:
补热水箱内设第一温度感应器、第一控制器和电加热器,第一温度传感器和电加热器均连接第一控制器;
地暖***包括双向蛇形导热管,双向蛇形导热管为双层管道,内管为进水管,外管为出水管,出水口和进水口在双向蛇形导热管同端;
自动循环***包括第二温度感感应器、第二控制器和循环泵,第二温度感应器和循环泵均连接第二控制器;
太阳能光伏***用来给第一温度感应器、第二温度感感应器、第一控制器、第二控制器、电加热器和循环泵提供电力。
2.如权利要求1所述的太阳能热电联供地暖***,其特征在于:
所述的储热水箱和所述的给水箱为整体式水箱,采用隔热材料将整体式水箱隔成储热水箱和给水箱。
3.如权利要求1所述的太阳能热电联供地暖***,其特征在于:
所述的地暖***依次包括第一保温层、热源层、第二保温层、导热层、地板层,双向蛇形导热管安装于热源层。
4.如权利要求1所述的太阳能热电联供地暖***,其特征在于:
所述的太阳能光伏***包括通过导线依次相连的太阳电池方阵、充放电控制器、蓄电池组。
5.权利要求1所述的太阳能热电联供地暖***的供热方法,其特征在于,包括:
第一温度传感器实时监测补热水箱中水温,当水温未达到第一预设温度时,电加热器
进行加热;当水温达到第一预设温度时,补热水箱向地暖***提供热水;
第二温度传感器实时监测自动循环***内水温,当水温达到第二预设温度时,循环泵将自动循环***内水补充给太阳能集热器;当自动循环***内水量不足以供应太阳能集热器时,由给水箱继续向太阳能集热器补水。
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