家用太陽能和沼氣能利用系統的製作方法

2023-10-12 00:18:09 1

專利名稱：家用太陽能和沼氣能利用系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用裝置，特別指一種家用太陽能和沼氣能利用系統。
背景技術：
能源問題是當今世界的重大問題之一。能源既是經濟和社會發展的重要物質保障，同時能源消耗又會對環境產生巨大影響。中國是一個能源生產和消費大國。由於我國人口眾多，能源利用率低，近年來，常規能源的過度消耗和環境汙染問題的日益突出使得我國的能源形勢越來越嚴峻。結合我國的能源結構特點及國家政策的鼓勵等，加大對可再生 能源的研究和投入力度，解決當今的農村能源消費問題，對緩解我國能源問題具有深遠意義，特別是在未來多樣化的以可再生能源為基礎的能源結構中，綜合利用兩類或幾類能源，使各種能源相互補充，發揮其各自的優勢以提高其能源利用效率，就顯得非常重要了。我國陸地面積每年接收的太陽輻射總量在3. 3X 103 8. 4X 106kj/ (m2, a)之間，相當於2. 4X104億t標準煤，屬太陽能資源豐富的國家之一；而我國又是一個農業大國，農業廢棄物資源分布廣泛，其中農業秸杆年產量超過6億噸，可作為能源用的秸杆約3.5億噸，約折合I. 5億噸標準煤。工業廢水和禽畜養殖場廢棄物理論上可以產生沼氣近800億立方米，相當於5700萬噸標準煤。因此我國太陽能和生物質能-沼氣能資源豐富，如將二種能源合理的結合起來相互補充，可以基本解決我國廣大農村的能源消費問題。在太陽能和沼氣能結合利用方面，我國也有研究，最為典型的就是太陽能沼氣池，它是將儲存在貯熱水箱中的太陽能熱水，通過下降管進入沼氣池底部換熱盤管，與發酵池內的發酵原料進行熱量交換，從而提高沼氣池發酵溫度。熱水經過換熱盤管換熱之後，溫度下降，再通過循環管由熱水循環泵送入太陽能集熱器，吸取太陽熱能，進入熱水貯水箱，如此不斷循環，利用太陽能量，提高沼氣池冬、春季節發酵溫度，從而提高產氣率。其實際上就是一太陽能熱水器。利用太陽能的熱水循環對沼氣池升溫。其主要存在3個方面的缺陷I、不節能，對沼氣池的升溫效果也不理想，因為在中國大部分地區使用的是真空管式太陽能熱水器，它是靠吸收太陽光的熱量來加熱水，在夏季，陽光十分充足水溫高，沼氣池的溫度也不低，家庭所需要的熱水量也不大，真正沼氣池溫度低，熱水量需求較大的春、秋、冬三季熱水器完全要依靠長時間的電輔助加熱，而且，我們一般用熱水都是晚上比較多，也就是說，晚上用完熱水之後膽裡面就是冷水了，而晚上是沒有太陽的，那麼電加熱就會啟動，太陽能水膽不是全封閉的，會斷斷續續地靠電加熱、保溫，太陽能利用很低，因此不節能。而且它安裝複雜，如安裝不當，會影響住房的外觀、質量及城市的市容市貌，維護麻煩。2、功能單一，能源儲存有限，太陽能利用率低，太陽能利用包括太陽能光熱利用和太陽能光電利用兩部分，而此僅利用少量光熱產生的熱水循環用於沼氣池的升溫，沒有太陽能發電裝置，不能解決家庭的用電問題(如家庭照明、電視、電腦等家用電器)，功能單一。當陽光充足，熱能多時僅靠保持熱水箱箱體內水的溫度進行熱能儲存。而熱水箱有通氣孔，會造成能量損失，且不能對能量進行有效儲存，如遇上陰雨天根本就不能發揮作用。[0007]3、沒有散熱裝置，矽太陽能電池組件的溫度會使光電轉換效率下降，影響發電效果，溫度每升高10度，其開路電壓下降0.3%，升高50度開路電壓下降15mV (即14%)，其在設計和使用中都未設置散熱設施，純粹靠自然散熱，大大影響發電效益和電池板壽命。
發明內容本實用新型的目的是針對背景技術中存在的缺陷和問題加以改進和創新，提供一種將太陽能轉化為電能並與沼氣能二者有機結合起來，提高太陽能和沼氣能利用效率，互相補充應用於家庭能源的家用太陽能和沼氣能利用系統。本實用新型的技術方案是構造一種包括太陽能光伏電池系統、冷卻系統和逆變轉換控制系統的太陽能和沼氣能利用系統，其中太陽能光伏電池系統和冷卻系統緊密相連；逆變轉換控制系統與太陽能光伏電池系統連接，並將太陽能光伏電池系統產生的電能連接輸送至家用電器、即熱式熱水器、沼氣池和蓄電池。 本實用新型的優點及有益效果I、本實用新型將太陽能轉換為電能與沼氣能結合利用，實現了太陽能和生物質能-沼氣能二種最清潔能源的完美組合，較好的解決了農村家庭的能源問題，該系統裝置以家庭為單位，投入少，效果好，節約能源，保護環境，特別適合農村家庭，具有良好的生態、環保、經濟等社會綜合效益。2、本實用新型在光伏電池板上安裝了散熱水箱，散熱水箱通過循環水管與保溫水箱相連接，定時水泵定時循環對其進行降溫，能使電池板的溫度始終處於合理的範圍，不僅光電轉換效率提高，同時延長了電池的使用壽命。而且循環產生的熱水通過保溫水箱淋浴設施相連，實現了太陽能光電和光熱的同時利用。3、本實用新型中的太陽能即熱式熱水器不需預熱，無需等待，十分快捷方便，滿足時下現代人快節奏的生活需要，由於太陽能即熱式熱水器不用提前預熱，所以沒有預熱時的熱能量散失，用時打開不用時就關閉，用多少水就放多少水，也沒有貯水式熱水器多加熱的未用的剩餘熱水的能量消耗，真正做到了節能省電省水；本即熱式電熱水器因為不需要提前預熱，不需要體大笨重的內膽貯水箱和保溫層，體積小，重量輕，易安裝，可與自來水管直接連接，節省空間、節省材料，水溫恆定，使用舒服；傳統貯水式電熱水器，由於是提前預熱好的熱水，在開始洗浴時需放水調溫，水溫不是涼就是熱，溫度即使調好後，在使用過程中用不多久水的溫度就會變涼，還不得不時不時進行微調，比較麻煩。而本實用新型中的即熱式熱水器，無論多少人洗浴，只要在初始時調好水溫後便會一直恆溫恆流；冷水直接通過加熱體後便被加熱，屬於「活水」，水垢不易逗留，而洗浴時的熱水溫度一般不會高於45°C，因而在熱水器內部管路內水垢也不易形成，壽命較長；本實用新型採用太陽能清潔能源，與燃氣熱水器相比，無廢氣，無噪音。本實用新型克服了真空管式太陽能熱水器的缺陷，實現了光熱和光電的雙重利用，並把多餘的電能通過蓄電池儲存起來儲存，大大提高了太陽能的利用效率。本實用新型採用12V太陽能直流低壓電源，與傳統即熱式電熱水器相比功率小，對電路電流容量要求不高，適用範圍廣，兼具傳統太陽能熱水器和即熱式電熱水器的優點，安全環保節能。4、本實用新型將太陽能產生的電能用於沼氣池的升溫，大大提高了沼氣池的產氣率和農村生物質能源的利用率。而且配有蓄電池，能將多餘的電能儲存起來，可隨時對沼氣池加熱，受天氣溫度、陽光的影響小，使沼氣池的溫度控制在料液的最佳反應溫度，有效解決了農村冬春季節沼氣池產氣量不夠用的問題。

圖I是本實用新型結構原理圖。圖2是本實用新型散熱水箱與光伏電池板安裝結構示意圖之一。圖3是本實用新型散熱水箱與光伏電池板安裝結構示意圖之二。圖4是本實用新型即熱式熱水器結構示意圖。
具體實施方式
由圖I至4可知，本實用新型包括太陽能光伏電池系統I、冷卻系統2和逆變轉換控制系統3，其中太陽能光伏電池系統I和冷卻系統2緊密相連；逆變轉換控制系統3與太陽能光伏電池系統I連接，並將太陽能光伏電池系統I產生的電能連接輸送至家用電器4、即熱式熱水器5、沼氣池6，多餘的電能通過蓄電池7儲存起來。本實用新型所述的太陽能光伏電池系統I包括接收太陽能的光伏電池板11，且光伏電池板11為DC17V/300W。所述的冷卻系統2包括散熱水箱21、定時水泵22、循環水管23、保溫水箱24和自來水管25，其中散熱水箱21與光伏電池板11緊密相連，散熱水箱21上設置進水管211和出水管212連接循環水管23。所述的散熱水箱21通過循環水管23與保溫水箱24連接，保溫水箱24內儲入的吸收光伏電池板11熱量的水再通過自來水管輸送至洗浴場所。所述的逆變轉換控制系統3包括逆變控制器，且逆變控制器為1KW。所述的家用電器4通過連接線與逆變控制器連接，包括電視機、電腦、照明。所述的即熱式熱水器5包括熱水器主體、紅外線感應器和水溫控制器，其中熱水器主體包括與進水口 58及出水口51連通的陶瓷水管55，包設在陶瓷水管55外的合成保溫層53，和設置在合成保溫層53外的金屬外層52，其中陶瓷水管55內設置有高溫電阻56，高溫電阻56兩端連接電阻連接線511，並通過電阻接線511將逆變控制器接收的太陽能電源經水溫控制器512接至高溫電阻56加熱；所述的陶瓷水管55內設置有熱電偶54，熱電偶54通過連接線59連接水溫控制器512，陶瓷水管55與進水口 58連接端還設置有接線裝置57。接線裝置57上有紅外線連接線510和地線518與水溫控制器512連接。所述的沼氣池6包括沼氣室和設置在沼氣室內與逆變控制器連接的導熱棒61，其中沼氣室通過導氣管62連接並輸送沼氣至生活用氣設備。所述的蓄電池7設置至少二個，為DC12V/270AH的蓄電池。本實用新型設計原理本實用新型實現了太陽能與沼氣能兩種可再生能源的有機結合，互相補充，較好的解決了農村家庭的能源問題，因為對於農村家庭而言，主要是燒水、做飯、照明、電視和電腦。其用電負荷一般較小。而一般家庭有也足夠的場地(比如陽臺、屋頂)可以安裝太陽能發電系統。並且一個小型的太陽能發電系統發出的電能也足夠一個家庭使用(照明、電視、熱水等等)，甚至有富餘，如研究開發與之配套的節能電器則節餘更多。將太陽能產生的電能一部分與沼氣池結合，用於沼氣池的升溫，克服了沼氣池冬春溫度低、四季更替溫度不穩定，產氣低的缺陷，提高沼氣池的產氣量。實現太陽能和沼氣能的互相補充，從而使一個家庭的能源問題得以基本解決。本實用新型實現了太陽能發和沼氣能的一體化利用，是一種理想的家庭太陽能和沼氣能利用模式，具有良好的生態、環保、經濟等社會綜合效益，既符合國家生態環境綜合治理的要求，又能緊密結合本地經濟發展實情，具有切實的可行性、必要性的和使用價值。本實用新型的工藝過程和結構原理I、首先光伏電池板吸收太陽光轉化為電能。2、將光伏電能通過控制逆變器分四部分輸出a、一部分通過逆變器變成交流電用於家用電器，如照明、電視等；b、一部分用於即熱式熱水器的溫控器及紅外線感應器、沼氣池溫控器；·[0030]C、一部分以直流電用於即熱式熱水器和沼氣池導熱棒；d、一部分電能通過12V蓄電池儲存起來。3、散熱水箱與光伏電池板緊密相連，水箱通過循環水管與保溫水箱連接，定時水泵定時循環對電池板進行散熱，形成的熱水用於洗浴。本實用新型由以下部分組成I、太陽能發電部分包括太陽能光伏電池板、逆變控制器、蓄電池，其中光伏電池為DC17V/300W，逆變控制器為1KW，蓄電池為電池為DC12V/270AH(2個以上)。2、冷卻系統部分包括散熱水箱(和電池板相連成整體)、定時水泵、循環水管、保溫水箱、自來水進水管。散熱水箱通過循環水管與保溫水箱連接形成電池板散熱系統，保溫水箱設有自來水進水管，適時為保溫水箱補給循環用水，其與洗浴設施相連，可以補給熱水。3、交流負載部分包括電視機、電腦、照明等日用電器(總功率不大於500W)，定時水泵(50W)，即熱式熱水器溫控器及紅外線感應器(5W)、沼氣池溫控器(5W)，不含空調等大功率電器。其電源由逆變控制器將DC12V逆變成AC220V輸出。4、太陽能熱水器部分包括太陽能即熱式快速熱水器及相關組件，太陽能即熱式快速熱水器採用12V太陽能電源，功率為100W，與自來水管和洗浴設施(水龍頭、灑水龍頭
等)直接連接。5、沼氣池供熱部分包括沼氣池和供熱裝置。沼氣池採用玻璃鋼水壓式沼氣池，供熱裝置採用導熱棒安裝在沼氣池的底部中央。並設有溫控器控制沼氣池的溫度。其中導熱棒電壓為DC12V，功率為100W。本實用新型所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行的描述，並非對本實用新型構思和範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本實用新型的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本實用新型的保護範圍，本實用新型請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
權利要求1.一種家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於包括太陽能光伏電池系統(I)、冷卻系統(2)和逆變轉換控制系統(3)，其中 太陽能光伏電池系統(I)和冷卻系統(2)緊密相連；逆變轉換控制系統(3)與太陽能光伏電池系統(I)連接，並將太陽能光伏電池系統(I)產生的電能連接輸送至家用電器(4)、即熱式熱水器(5)、沼氣池(6)和蓄電池(7)。
2.根據權利要求I所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的太陽能光伏電池系統(I)包括接收太陽能的光伏電池板(11)，且光伏電池板(11)為DC17V/300W。
3.根據權利要求I所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的冷卻系統(2)包括散熱水箱(21)、定時水泵(22)、循環水管(23)、保溫水箱(24)和自來水管(25)，其中散熱水箱(21)與光伏電池板(11)緊密相連，散熱水箱(21)上設置進水管(211)和出水管(212)連接循環水管(23)。
4.根據權利要求3所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的散熱水箱(21)通過循環水管(23)與保溫水箱(24)連接，保溫水箱(24)內儲入的吸收光伏電池板(11)熱量的水輸送至洗浴場所，並設置自來水管(25)為保溫水箱(24)補給水管。
5.根據權利要求I所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的逆變轉換控制系統(3)包括逆變控制器，且逆變控制器為1KW。
6.根據權利要求I所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的家用電器(4 )通過連接線與逆變控制器連接，包括電視機、電腦、照明。
7.根據權利要求I所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的即熱式熱水器(5)包括熱水器主體、紅外線感應器和水溫控制器，其中熱水器主體包括與進水口(58)及出水口(51)連通的陶瓷水管(55)，包設在陶瓷水管(55)外的合成保溫層(53)，和設置在合成保溫層(53)外的金屬外層(52)，其中陶瓷水管(55)內設置有高溫電阻(56)，高溫電阻(56)兩端連接電阻連接線(511)，並通過電阻接線(511)將逆變控制器接收的太陽能電源經水溫控制器(512)接至高溫電阻(56)加熱；所述的陶瓷水管(55)內設置有熱電偶(54 )，熱電偶(54 )通過連接線(59 )連接水溫控制器(512)，陶瓷水管(55 )與進水口( 58 )連接端還設置有接線裝置(57)。
8.根據權利要求I所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的沼氣池(6)包括沼氣室和設置在沼氣室內與逆變控制器連接的導熱棒(61)，其中沼氣室通過導氣管(62)連接並輸送沼氣至生活用氣設備。
9.根據權利要求I所述的家用太陽能和沼氣能利用系統，其特徵在於所述的蓄電池(7)設置至少二個，為DC12V/270AH的蓄電池。
專利摘要本實用新型涉及太陽能利用裝置，特別指一種家用太陽能和沼氣能利用系統。本實用新型包括太陽能光伏電池系統、冷卻系統和逆變轉換控制系統，其中太陽能光伏電池系統和冷卻系統緊密相連；逆變轉換控制系統與太陽能光伏電池系統連接，並將太陽能光伏電池系統產生的電能連接輸送至家用電器、即熱式熱水器、沼氣池和蓄電池。本實用新型將太陽能轉換為電能與沼氣能結合利用，實現了太陽能和生物質能-沼氣能二種最清潔能源的完美組合，較好的解決了農村家庭的能源問題，該系統裝置以家庭為單位，投入少，效果好，節約能源，保護環境，特別適合農村家庭，具有良好的生態、環保、經濟等社會綜合效益。
文檔編號H01L31/052GK202679274SQ20122017794
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者陳雪兵, 張小平, 雷震 申請人:湖南奧本科技實業有限公司