具有蓄能裝置的風光互補集熱系統的製作方法
2023-05-07 00:38:46
專利名稱：具有蓄能裝置的風光互補集熱系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種天然能源利用裝置，具體是一種利用太陽能和風能採暖的具有蓄能裝置 的風光互補集熱系統。
背景技術：
作為綠色環保能源的太陽能、風能、水能在能源緊缺的今天愈來愈得到重視。
太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。儘管太陽輻射到地球大氣 層的能量僅為其總輻射能量(約為3.75X 1026W)的22億分之一，但已高達173， OOOTW，也 就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當於500萬噸煤。
風是地球上的一種自然現象，它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球表面，地球 表面各處受熱不同，產生溫差，從而引起大氣的對流運動形成風。據估計到達地球的太陽能 中雖然只有大約2%轉化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為2.74 * 109MW， 其中可利用的風能為2 * 107MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。
一種新興的供暖裝置-一綜合利用太陽能和風能的供暖系統-一業已開發。單獨的太陽 能或風能供暖系統，由於受時間和地域的約束，很難全天候利用太陽能和風能資源。而太陽 能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性，白天光照強時風小，夜間光照弱時，風能由 於地表溫差變化大而增強，太陽能和風能在時間上的互補性是風光互補供暖系統在資源利用 上的最佳匹配。該系統節能環保、可再生、取之不盡、用之不竭，必將成為今後替代其它供 暖系統的主流。
專利號2005100337637提供了一種原油集輸的風光電一體化加熱裝置，包括水/油換 熱裝置和電加熱裝置，所述水/油換熱裝置設置有太陽能集熱設備，所述電加熱裝置設置有 風力發電設備。所述的水/油換熱裝置包括太陽能集熱器、水泵、蓄水箱和換熱器，所述蓄 水箱的出水口通過水泵與太陽能集熱器入口連接，太陽能集熱器的出口與換熱器的進水口連 接，換熱器的出水口與蓄水箱的入水口連接，換熱器還設置有與輸油管路連接的進油口和出 油口。所述的電加熱裝置包括風力發電機和電熱爐，所述風力發電機與電熱爐連接並為電熱 爐提供熱量，所述的電熱爐設置有與輸油管路連接的進油口和出油口 。該裝置利用太陽能和風能進行互補供熱，但是無法解決既無陽光又無風時的持續穩定的熱能供給。
專利號200610091482. 1提供了一種太陽能風能熱、電綜合利用熱水及採暖系統，它由太 陽能熱水器、空氣源熱水器、風光互補發電系統、自動控制裝置、熱水保溫儲水箱、管路組 成；上述的太陽能熱水器經自動控制裝置、管路連熱水保溫儲水箱，上述保溫儲水箱連空氣 源熱水器；風光互補發電系統連空氣源熱水器，為其提供電源。其結構如圖l所示，所述的 太陽能熱水器1進水端是自來水管12經電磁閥11接入太陽能熱水器，水溫水位自動控制裝 置13連探頭2，該探頭裝在太陽能熱水器中，該控制裝置連接上述的電磁閥11;上述的太 陽能熱水器1經管路3、管道泵4、管路5連接熱水保溫儲水箱8， IO是出水管；水位自動 控制裝置6分別連接管道泵4及上述水箱上部的水位探頭7，，熱水保溫儲水箱8內有熱交換 管15，管的兩端分別接入空氣源熱水器16，上述的熱水保溫儲水箱內還有熱交換管9，該管 的進水、回水端接入供暖管路；在保溫儲水箱內有溫度探頭14，該探頭連空氣源熱水器的溫 度設定控制裝置；風光互補發電系統18連空氣源熱水器，為其提供電源。所述的風光互補 發電系統18是風力發電機及太陽能電池板，上述兩裝置連充電控制器、蓄電池、逆變器， 逆變器連空氣源熱水器。該裝置同樣存在既無陽光又無風時不能持續穩定供給熱能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術的上述不足，而提供一種在相對較長 時間無陽光又無風時能持續穩定的供熱的具有蓄能裝置的風光互補集熱系統。
本發明所提供的具有蓄能裝置的風光互補集熱系統是由如下技術方案來實現的。
一種具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，包括風力發電裝置、太陽能加熱裝置、控制 裝置、換熱水箱及連接換熱水箱的散熱器，所述換熱水箱內設有電加熱器，所述風力發電裝 置電連接所述換熱水箱內的電加熱器，所述太陽能加熱裝置通過管路連接換熱水箱，其特徵 在於所述太陽能加熱裝置及風力發電裝置中均設有蓄能裝置。.
除上述必要技術特徵外，在具體實施過程中，還可補充如下技術內容。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述蓄能裝置是設於所述太陽 能加熱裝置中的蓄熱器及設於風力發電裝置中的蓄電器。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能加熱裝置包括太陽能 集熱器、蓄熱器、循環泵A及進出循環水管，所述太陽能集熱器的出水管分別依次通過電磁
閥A、循環泵A及電磁閥D接換熱水箱，所述換熱水箱的出水管接所述太陽能集熱器，構成 太陽能換熱循環迴路；所述太陽能集熱器的出水管分別依次通過電磁閥A、電磁閥B連接所 述蓄熱器進水管，所述蓄熱器的出水管連接所述太陽能集熱器，構成太陽能蓄熱循環迴路；所述蓄熱器的進水管分別依次通過電磁閥C、電磁閥D連接所述換熱水箱，所述換熱水箱的 出水管接所述蓄熱器的出水管，構成蓄熱換熱循環迴路。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能集熱器的出水管上連 接膨脹水箱。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述蓄熱器是相變蓄熱器，所用具 體相變材料是十水硫酸鈉、或六水氯化鈣。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能集熱器是自動跟蹤拋 物面聚焦太陽能集熱器或真空集熱管太陽能集熱器。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述風力發電裝置主要由風力發 電機、控制器、蓄電器、逆變器組成，所述風力發電機所發電能經由控制器整流穩壓後給蓄 電器充電，蓄電器的直流電經逆變器轉變為交流市電輸出給所述換熱水箱內的電加熱器。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述換熱水箱通過循環泵B連接 所述散熱器。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能集熱器的出水管、蓄 熱器、換熱水箱及採暖室內分別設有溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、溫度傳感 器D;所述溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、溫度傳感器D連接控制裝置，所述
控制裝置的輸出接所述電磁閥A、電磁閥B、電磁閥C、電磁閥D及循環泵A、循環泵B;所
述控制裝置還連接所述拋物面聚焦太陽能集熱器的自動跟蹤裝置。
所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於:所述控制裝置是微機控制器、或
可編程序控制器。
本發明的優點在於
1、 採用十水碇識鈉相變蓄能材料製作蓄熱器可儲存大量熱能以供無陽光又無風時持續 穩定的供熱。
2、 整套系統均由PLC控制，集中控制能力高，智能化系統的高可靠性高。
為對本發明的結構特徵及其功效有進一步了解，茲列舉具體實施例並結合附圖詳細說明
如下。
圖1是現有太陽能風能熱、電綜合利用熱水及採暖系統圖。
圖2是本發明具有蓄能裝置的風光互補集熱系統結構示意圖。
具體實施例方式
圖2是本發明具有蓄能裝置的風光互補集熱系統結構示意圖。本發明所提供的風光互補 集熱系統，包括風力發電裝置100、太陽能加熱裝置200、控制裝置300、換熱水箱400 及連接換熱水箱的散熱器500，所述換熱水箱400內設有電加熱器410，所述風力發電裝置 100電連接所述換熱水箱內的電加熱器410，所述太陽能加熱裝置200通過管路連接換熱水 箱400。為能將在白天陽光充足時太陽能集熱器收集大量太陽輻射能量儲存起來，以供晚上 無風或風力不足時正常供熱，本發明所述太陽能加熱裝置200及風力發電裝置100中均設有 蓄能裝置。
所述蓄能裝置是設於所述太陽能加熱裝置200中的蓄,熱器210及設於風力發電裝置 100中的蓄電器110。
所述太陽能加熱裝置200包括太陽能集熱器220、蓄熱器210、循環泵A230及進出循環 水管，所述太陽能集熱器220的出水管221分別依次通過電磁閥A31、循環泵A230及電磁閥 D34接換熱水箱400的進水管401，所述換熱水箱400的出水管402接所述太陽能集熱器的 進水管222，構成太陽能換熱循環迴路；所述太陽能集熱器的出水管221分別依次通過電磁 閥A31、電磁閥B32連接所述蓄熱器210的進水管211，所述蓄熱器210的出水管212連接 所述太陽能集熱器220，構成太陽能蓄熱循環迴路；所述蓄熱器210的進水管211分別依次 通過電磁閥C33、電磁閥D34連接所述換熱水箱400的進水管401，所述換熱水箱400的出 水管402接所述蓄熱器的出水管212，構成蓄熱換熱循環迴路。
為防止太陽能加熱裝置中的水被加熱後壓力增大而造成損壞，於所述太陽能集熱器220 的出水管連接膨脹水箱600。
所述蓄熱器210是相變蓄熱器，所用具體相變材料是十水硫酸鈉、或六水氯化鈣。十水 硫酸鈉的相變溫度為32. 4攝氏度，熔解熱250. 8KJ/kg"C使用壽命約2000,次。六水氯化鈣的 相變溫度為29攝氏度，熔解熱180KJ/kg°C使用壽命約2000次。
所述太陽能集熱器220是自動跟蹤拋物面聚焦太陽能集熱器(如圖2所示)或真空集熱 管太陽能集熱器。
所述風力發電裝置100主要由風力發電機110、控制器120、蓄電器130、逆變器140 組成，所述風力發電機IIO所發電能經由控制器120整流穩壓後給蓄電器130充電，將電能 儲存於蓄電器130內，使用時，蓄電器130的直流電經逆變器140轉變為交流市電(220伏 50周)輸出給所述換熱水箱400內的電加熱器410。這是因為，市售蓄電瓶都是12V的，市 售電加熱器一般為220V交流，必須用逆變器把電瓶的12V逆變成220V交流，才能保證電加 熱器的熱效率。所述換熱水箱400通過循環泵B450連接所述散熱器500，將換熱水箱400中的熱水循 環輸送給散熱器500以供室內取暖。
本發明系統中所有電磁閥、循環泵及自動跟蹤裝置均統一由控制裝置300集中控制，所 述控制裝置是微機控制器、或可編程序控制器。具體是於所述太陽能集熱器220的出水管 221、蓄熱器220、換熱水箱400及採暖室內分別設有溫度傳感器A41、溫度傳感器B42、溫 度傳感器C43、溫度傳感器D44;所述溫度傳感器A41、溫度傳感器B42、溫度傳感器C43、 溫度傳感器D44連接所述控制裝置300,所述控制裝置的輸出分別接所述電磁閥A31、電磁 閥B32、電磁閥C33、電磁閥D34、循環泵A230、循環泵B450。控制裝置根據所檢測到的各 溫度傳感器的溫度數據，分別控制所述電磁閥A31、電磁閥332、電磁閥C33、電磁閥D34、 循環泵A230、循環泵B450的通斷電。所述控制裝置還連接所述拋物面聚焦太陽能集熱器的 自動跟蹤裝置，使拋物面聚焦太陽能集熱器始終對準太陽。
白天陽光充足時太陽能集熱器收集太陽輻射能量，通過傳輸管路把熱能傳遞給換熱器。 再由循環泵把換熱器中的熱水循環到散熱器給室內供暖。當室內的溫度達到額定指時，循環 泵把熱能傳遞給熱能儲存器，以備晚上或陽光不充足時供暖使用。風力發電機全天候使用風 能，將風能裝化成電能，再通過控制器整流，給蓄電池組充電。當晚上或太陽能量不足時， 把蓄電池組中的電能通過電加熱器轉化為熱能給換熱器加熱，以供採暖系統使用。整套系統.. 由均由控制裝置控制，系統的高可靠性高。
權利要求
1、一種具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，包括風力發電裝置、太陽能加熱裝置、控制裝置、換熱水箱及連接換熱水箱的散熱器，所述換熱水箱內設有電加熱器，所述風力發電裝置電連接所述換熱水箱內的電加熱器，所述太陽能加熱裝置通過管路連接換熱水箱，其特徵在於所述太陽能加熱裝置及風力發電裝置中均設有蓄能裝置。
2、 根據權利要求l所述的具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述蓄能 裝置是設於所述太陽能加熱裝置中的蓄熱器及設於風力發電裝置中的蓄電器。
3、 根據權利要求1所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能 加熱裝置包括太陽能集熱器、蓄熱器、循環泵A及進出循環水管，所述太陽能集熱器的出水 管分別依次通過電磁閥A、循環泵A及電磁閥D接換熱水箱，所述換熱水箱的出水管接所述 太陽能集熱器，構成太陽能換熱循壞迴路；所還太陽能集熱器的出水管分別依次通過電磁閥 A、電磁閥B連接所述蓄熱器進水管，所述蓄熱器的出水管連接所述太陽能集熱器，構成太 陽能蓄熱循環迴路；所述蓄熱器的進水管分別依次通過電磁閥C、電磁閥D連接所述換熱水 箱，所述換熱水箱的出水管接所述蓄熱器的出水管，構成蓄熱換熱循環迴路。
4、 根據權利要求1所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能 集熱器的出水管上連接膨脹水箱。所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述蓄熱器是相變蓄熱器，所用具 體相變材料是十水硫酸鈉、或六水氯化鈣。
5、 根據權利要求1所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能 集熱器是自動跟蹤拋物面聚焦太陽能集熱器或真空集熱管太陽能集熱器。
6、 根據權利要求1所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述風力發 電裝置主要由風力發電機、控制器、蓄電器、逆變器組成，所述風力發電機所發電能經由控 制器整流穩壓後給蓄電器充電，蓄電器的直流電經逆變器轉變為交流市電輸出給所述換熱水 箱內的電加熱器。
7、 根據權利要求1所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述換熱水 箱通過循環泵B連接所述散熱器。
8、 根據權利要求1所述具有蓄能裝詈的風光互補集熱系統，其特徵在於所述太陽能集熱器的出水管、蓄熱器、換熱水箱及採暖室內分別設有溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫 度傳感器C、溫度傳感器D;所述溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、溫度傳感器D連接控制裝置，所述控制裝置的輸出接所述電磁閥A、電磁閥B、電磁閥C、電磁閥D及循 環泵A、循環泵B;所述控制裝置還連接所述拋物面聚焦太陽能集熱器的自動跟蹤裝置。
9、根據權利要求1所述具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，其特徵在於所述控制裝 置是微機控制器、或可編程序控制器。
全文摘要
本發明涉及一種天然能源利用裝置，具體是一種具有蓄能裝置的風光互補集熱系統，包括風力發電裝置、太陽能加熱裝置、控制裝置、換熱水箱及連接換熱水箱的散熱器，所述換熱水箱內設有電加熱器，所述風力發電裝置電連接所述換熱水箱內的電加熱器，所述太陽能加熱裝置通過管路連接換熱水箱，其特徵在於所述太陽能加熱裝置及風力發電裝置中均設有蓄能裝置。優點在於採用十水硫酸鈉相變蓄能材料製作蓄熱器可儲存大量熱能以供無陽光又無風時持續穩定的供熱。整套系統均由PLC控制，集中控制能力高，智能化系統的高可靠性高。
文檔編號F24J2/38GK101526271SQ200810101250
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月3日 優先權日2008年3月3日
發明者劉清連, 琪 陳 申請人:北京亞盟基業光電科技有限公司