CN208606417U - 一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用*** - Google Patents

一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用*** Download PDF

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Abstract

一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，包括太阳能集热镜场、第一换热器、第二换热器、集热水箱、发电机组、热泵机组和储热水井；所述太阳能集热镜场采用导热油介质循环集热，并通过第一换热器与集热水箱中水介质进行热交换，通过第二换热器与储热水井中水介质进行热交换；所述集热水箱并联设置连通第一换热器、发电机组及用户端采暖设备的循环水路；所述发电机组的冷却水循环管路与储热水井连通；所述储热水井还通过水介质循环管路与热泵机组连通；所述热泵机组用于实现储热水井中水介质与进入用户端采暖设备水介质的热交换。本实用新型解决了地源热泵冬季供暖运力不足的问题，达到了提高地源热泵制热性能、降低地源热泵运行成本的目的。

Description

一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，属于太阳能综合利用技术领域。
背景技术
在能源与环境问题日益突出的今天，太阳能和地源热泵作为清洁、高效的供热空调***受到越来越多的关注。但由于太阳能具有能流密度低、受季节和气候影响大等特点，在一定程度上制约了其应用；另外，在我国北方的农村建筑中，夏季冷负荷远小于冬季热负荷，如果单独采用地源热泵供热势必使地下温度会逐年降低，造成冬季供暖运力不足的问题，为此人们设想采用太阳能跨季节贮存热量技术来弥补该***的缺陷，即：利用太阳能集热***发电、并将春夏秋季太阳能发电产生的余热储存起来，用于补充冬季供暖所需的热量，以提高地源热泵的制热性能，降低地源热泵的运行成本，因此优化设计一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***势在必行。
实用新型内容
本实用新型提供一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，旨在解决地源热泵冬季供暖运力不足的问题，达到提高地源热泵制热性能、降低地源热泵运行成本的目的。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，包括太阳能集热镜场、第一换热器、第二换热器、集热水箱、发电机组、热泵机组和填埋在土壤储热层中的储热水井；所述太阳能集热镜场采用导热油介质循环集热，并通过第一换热器使导热油介质与集热水箱中水介质进行热交换，通过第二换热器使导热油介质与储热水井中水介质进行热交换；所述集热水箱并联设置连通第一换热器、发电机组及用户端采暖设备的循环水路；所述发电机组为有机朗肯循环发电机组，其冷却器的冷却水循环管路与储热水井连通，在发电机组工作状态下，冷却水循环管路吸收发电机组余热，并与储热水井中水介质进行热交换，通过储热水井将热能储存于土壤储热层中；所述储热水井还通过水介质循环管路与热泵机组连通；所述热泵机组用于实现储热水井中水介质与进入用户端采暖设备水介质的热交换。
上述太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，在集热水箱连通第一换热器的循环水路、连通发电机组的循环水路及连通用户端采暖设备的循环水路中设置循环泵和电动阀门；在储热水井连通发电机组中冷却器冷却水循环管路、连通热泵机组的循环水路中设置循环泵和电动阀门；在所述太阳能集热镜场的导热油介质循环管路中设置循环泵和手动阀门；在所述第一换热器和第二换热器的进出口端设置手动阀门。
上述太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，所述储热水井的水介质循环管路设有进水口和出水口，在所述进水口和出水口处设置手动阀门。
上述太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，在集热水箱连通第一换热器的循环水路、连通发电机组的循环水路及连通用户端采暖设备的循环水路中设置压力表；在用户端采暖设备的进、出口处设置水温表。
本实用新型为一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，它可适应季节和天气情况开启发电储热、供暖取热和直接储热三种工作模式。在冬季供暖季节，太阳能集热镜场利用太阳能给导热油升温加热，再通过第一换热器将集热水箱中的水加热，然后再经过循环水路进入用户端采暖设备；当太阳能集热供暖能力不足时(夜晚或者阴天)，可启动热泵机组进行热能补充，在冬季长期循环使用后，地下土壤储热层即形成了低温环境。在非供暖季节(春夏秋季)，太阳能集热镜场利用太阳能给导热油升温加热，再通过第一换热器将集热水箱中的水加热，当温度达到有机朗肯循环发电***要求时，开启发电机组，储热水井中水介质通过发电机组冷却器后温度升高，通过水介质循环管路流回储热水井中，使地下土壤进行升温并储热，改善地下土壤储热层低温环境，为冬季取暖储存热能。由此可见，本实用新型解决了地源热泵冬季供暖运力不足的问题，达到了提高地源热泵制热性能、降低地源热泵运行成本的目的。
附图说明
图1是太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***示意图；
图2是本实用新型发电储热工作模式示意图；
图3是本实用新型供暖取热工作模式示意图；
图4是本实用新型直接储热工作模式示意图。
图中各标号清单为：1、太阳能集热镜场，2、第一换热器，3、第二换热器， 4、集热水箱，5、发电机组，6、热泵机组，7、用户端采暖设备，8、储热水井， 9、土壤储热层，10、压力表，11、水温表。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参看图1，本实用新型为一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，它包括太阳能集热镜场1、第一换热器2、第二换热器3、集热水箱4、发电机组5、热泵机组6和填埋在土壤储热层9中的储热水井8；所述太阳能集热镜场 1采用导热油介质循环集热，并通过第一换热器2使导热油介质与集热水箱4 中水介质进行热交换，通过第二换热器3使导热油介质与储热水井8中水介质进行热交换；所述集热水箱4并联设置连通第一换热器2、发电机组5及用户端采暖设备7的循环水路；所述发电机组5为有机朗肯循环发电机组，其冷却器的冷却水循环管路与储热水井8连通，在发电机组5工作状态下，冷却水循环管路吸收发电机组5余热，并与储热水井8中水介质进行热交换，通过储热水井8将热能储存于土壤储热层9中；所述储热水井8还通过水介质循环管路与热泵机组6连通；所述热泵机组6用于实现储热水井8中水介质与进入用户端采暖设备7中水介质的热交换。
参看图2，本实用新型所述太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，在春夏秋季节，处于发电储热工作模式，在此工作模式下，启动第一换热器2，关闭第二换热器3，启动循环泵P2、P4、P5，打开电动阀门S1、S2、S3、S6、S7，关闭电动阀门S4、S5、S8、S9、S10、S11、S12，太阳能集热镜场1利用太阳能给导热油升温加热，再通过第一换热器2将集热水箱中的水加热，当温度达到有机朗肯循环发电***要求时，开启发电机组5，储热水井8中水介质通过发电机组5的冷却器后温度升高，通过水介质循环管路流回储热水井8中，使地下土壤进行升温并储热。
参看图3，本实用新型所述太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，在冬季处于供暖取热工作模式，在此工作模式下，启动第一换热器2，关闭第二换热器3，启动循环泵P2、P3、P5，打开电动阀门S4、S5、S8、S9、S10，关闭电动阀门S2、S3、S6、S7、S11、S12，太阳能集热镜场1利用太阳能给导热油升温加热，再通过第一换热器2将集热水箱中的水加热，然后再经过循环水路进入用户端采暖设备7；当太阳能集热供暖能力不足时(夜晚或者阴天)，启动热泵机组5进行热能补充。
参看图4，本实用新型所述太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，在其处于直接储热工作模式时，关闭第一换热器2，启动第二换热器3，启动循环泵P5，关闭电动阀门S6、S7、S8、S9，太阳能集热镜场1利用太阳能给导热油升温加热，再通过第二换热器3、储热水井8将热量储存在土壤储热层9中。

Claims (4)

1.一种太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，其特征是，它包括太阳能集热镜场(1)、第一换热器(2)、第二换热器(3)、集热水箱(4)、发电机组(5)、热泵机组(6)和填埋在土壤储热层(9)中的储热水井(8)；所述太阳能集热镜场(1)采用导热油介质循环集热，并通过第一换热器(2)使导热油介质与集热水箱(4)中水介质进行热交换，通过第二换热器(3)使导热油介质与储热水井(8)中水介质进行热交换；所述集热水箱(4)并联设置连通第一换热器(2)、发电机组(5)及用户端采暖设备(7)的循环水路；所述发电机组(5)为有机朗肯循环发电机组，其冷却器的冷却水循环管路与储热水井(8)连通，在发电机组(5)工作状态下，冷却水循环管路吸收发电机组(5)余热，并与储热水井(8)中水介质进行热交换，通过储热水井(8)将热能储存于土壤储热层(9)中；所述储热水井(8)还通过水介质循环管路与热泵机组(6)连通；所述热泵机组(6)用于实现储热水井(8)中水介质与进入用户端采暖设备(7)中水介质的热交换。
2.根据权利要求1所述的太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，其特征是，在集热水箱(4)连通第一换热器(2)的循环水路、连通发电机组(5)的循环水路及连通用户端采暖设备(7)的循环水路中设置循环泵和电动阀门；在储热水井(8)连通发电机组(5)中冷却器冷却水循环管路、连通热泵机组(6)的循环水路中设置循环泵和电动阀门；在所述太阳能集热镜场(1)的导热油介质循环管路中设置循环泵和手动阀门；在所述第一换热器(2)和第二换热器(3)的进出口端设置手动阀门。
3.根据权利要求2所述的太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，其特征是，所述储热水井(8)的水介质循环管路设有进水口和出水口，在所述进水口和出水口处设置手动阀门。
4.根据权利要求3所述的太阳能供暖、发电及热能存储循环利用***，其特征是，在集热水箱(4)连通第一换热器(2)的循环水路、连通发电机组(5)的循环水路及连通用户端采暖设备(7)的循环水路中设置压力表(10)；在用户端采暖设备(7)的进、出口处设置水温表(11)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112283787A (zh) * 2020-11-18 2021-01-29 河北工业大学 一种太阳能跨季节储热供热***

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CN112032804B (zh) * 2020-07-27 2022-02-22 中国地质科学院水文地质环境地质研究所 中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热***及方法
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