CN103256649A - 太阳能光热光电联合采暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能光热光电联合采暖系统，包括太阳能集热模块和太阳能发电模块，通过太阳能集热模块为散热器提供采暖热媒水，太阳能发电模块提供辅助热源和控制电源，保证每天24小时供暖，达到房间内升温取暖的目的；本发明利用太阳能转化成的热能和电能给采暖设备提供能量，通过不同的循环控制实现绿色采暖，而且太阳能是世界上最洁净的能源，它不产生有毒有害物质，不污染环境，取之不尽，用之不竭；与传统采暖设备相比本发明技术含量高、使用成本低、节能环保，是一项利国利民的技术创新。

Description

太阳能光热光电联合采暖系统

技术领域

本发明涉及一种采暖系统，尤其涉及一种利用太阳能的全天候采暖系统。

背景技术

目前，我国家庭和集体采暖普遍采取的方式主要有热媒水暖气、空调、电暖器等几种形式，都是直接或间接以燃烧煤炭的办法产生热能和电能再转化成热量。这种传统的方式既消耗大量的煤炭资源，又产生以CO2、SO2为主的有害气体、污染了环境。随着煤炭、石油资源的日益枯竭，传统能源的使用成本会越来越高，寻找新能源来替代传统的采暖形式成为亟待解决的重大问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无污染、全天候供暖的太阳能光热光电联合采暖系统。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：太阳能光热光电联合采暖系统，包括太阳能集热模块和太阳能发电模块，所述太阳能集热模块的出水口连接有集热模块出水管路，所述集热模块出水管路连接有水泵进水管路，所述水泵进水管路连接有供暖水泵，所述供暖水泵通过管路连接有电加热器，所述电加热器连接有散热器进水管路，所述散热器进水管路连接有设置在室内的散热器，所述散热器进水管路上安装有散热器进水温度传感器，所述散热器的出水口和所述太阳能集热模块之间连接有集热模块回水管路；所述集热模块出水管路和所述集热模块回水管路之间连接有旁通管路，所述旁通管路和所述集热模块出水管路上设有旁通管路控制装置；所述太阳能发电模块电连接有蓄电池模块，所述蓄电池模块电连接有逆变器，所述逆变器电连接有采暖系统控制器，所述采暖系统控制器的输入端还与所述散热器进水温度传感器连接，所述采暖系统控制器的输出端与所述电加热器连接。

作为优选的技术方案，所述旁通管路控制装置包括安装在所述太阳能集热模块的出水口处的集热模块温度传感器，所述集热模块温度传感器后的所述集热模块出水管路上安装有太阳能集热模块电磁阀，所述太阳能集热模块电磁阀后的所述集热模块出水管路和所述集热模块回水管路之间连接有所述旁通管路，所述旁通管路上安装有旁通电磁阀；所述集热模块温度传感器连接至所述采暖系统控制器的信号输入端，所述太阳能集热模块电磁阀和所述旁通电磁阀分别电连接至所述采暖系统控制器的信号输出端。

作为优选的技术方案，所述旁通管路控制装置为温控切换阀，所述温控切换阀包括主阀体，所述主阀体上设有与所述供暖水泵连接的总出水口，所述主阀体的一侧设有旁通阀体，所述旁通阀体与所述主阀体之间设有旁通阀，所述旁通阀体上设有旁通阀进水口，所述旁通阀进水口连接至所述集热模块回水管路；所述主阀体的另一侧设有太阳能供热阀体，所述太阳能供热阀体与所述主阀体之间设有太阳能供热阀，所述太阳能供热阀体上设有太阳能供热阀进水口，所述太阳能供热阀进水口连接至所述集热模块出水管路；所述太阳能供热阀体内安装有温度感应体支架，所述温度感应体支架上安装有温度感应体，所述温度感应体上固定连接有阀杆，所述阀杆上固定安装有所述旁通阀和所述太阳能供热阀；所述温度感应体位于运动起始位置时，所述太阳能供热阀位于关闭位置，所述旁通阀位于开启位置；所述温度感应体位于运动终了位置时，所述太阳能供热阀位于开启位置，所述旁通阀位于关闭位置。

作为对上述技术方案的改进，所述温度感应体包括固定在所述温度感应体支架上且端部呈锥形的中心杆，所述中心杆上套装有橡胶管，所述橡胶管外套装有温度感应体壳体，所述温度感应体壳体内部和所述橡胶管外部之间的空腔内填充有石蜡；所述温度感应体壳体外部和所述太阳能供热阀体之间设有温度感应体复位弹簧。

作为优选的技术方案，所述太阳能集热模块包括兼做蓄水箱的太阳能集热管，所述太阳能集热管的外径大于100mm。

作为优选的技术方案，所述散热器为毛细管网散热器。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述采暖系统控制器的输入端还与市电电网连接。

由于采用了上述技术方案，太阳能光热光电联合采暖系统，包括太阳能集热模块和太阳能发电模块，所述太阳能集热模块的出水口连接有集热模块出水管路，所述集热模块出水管路连接有水泵进水管路，所述水泵进水管路连接有供暖水泵，所述供暖水泵通过管路连接有电加热器，所述电加热器连接有散热器进水管路，所述散热器进水管路连接有设置在室内的散热器，所述散热器进水管路上安装有散热器进水温度传感器，所述散热器的出水口和所述太阳能集热模块之间连接有集热模块回水管路；所述集热模块出水管路和所述集热模块回水管路之间连接有旁通管路，所述旁通管路和所述集热模块出水管路上设有旁通管路控制装置；所述太阳能发电模块电连接有蓄电池模块，所述蓄电池模块电连接有逆变器，所述逆变器电连接有采暖系统控制器，所述采暖系统控制器的输入端还与所述散热器进水温度传感器连接，所述采暖系统控制器的输出端与所述电加热器连接；本发明通过太阳能集热模块为散热器提供采暖热媒水，太阳能发电模块提供辅助热源和控制电源，保证每天24小时供暖，达到房间内升温取暖的目的；本发明利用太阳能转化成的热能和电能给采暖设备提供能量，通过不同的循环控制实现绿色采暖，而且太阳能是世界上最洁净的能源，它不产生有毒有害物质，不污染环境，取之不尽，用之不竭；与传统采暖设备相比本发明技术含量高、使用成本低、节能环保，是一项利国利民的技术创新。

附图说明  

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例一的原理图；

图2是本发明实施例二的原理图；

图3是本发明实施例二旁通管路控制装置的结构原理图，图中所述温度感应体位于运动起始位置，所述太阳能供热阀位于关闭位置，所述旁通阀位于开启位置；

图4是图3中温度感应体的结构原理图，图中示出了石蜡没有熔化的状态；

图5是本发明实施例二旁通管路控制装置的结构原理图，图中所述温度感应体位于运动终了位置，所述太阳能供热阀位于开启位置，所述旁通阀位于关闭位置；

图6是图5中温度感应体的结构原理图，图中示出了石蜡已经熔化的状态；

图中：1-太阳能集热模块；11-集热模块温度传感器；12-太阳能集热模块电磁阀；13-集热模块出水管路；14-集热模块回水管路；2-太阳能发电模块；3-采暖系统控制器；31-蓄电池模块；32-逆变器； 4-电加热器；5-供暖水泵；51-水泵进水管路；6-散热器；61-散热器进水温度传感器；62-散热器进水管路；7-旁通管路；71-旁通电磁阀；8-温控切换阀；81-主阀体；82-旁通阀体；83-旁通阀；84-旁通阀进水口；85-总出水口；86-太阳能供热阀体；87-太阳能供热阀；88-太阳能供热阀进水口；89-温度感应体支架；9-温度感应体；91-中心杆；92-橡胶管；93-温度感应体壳体；94-石蜡；95-温度感应体复位弹簧；10-阀杆；A-大循环采暖系统；B-小循环采暖系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例一：如图1所示，太阳能光热光电联合采暖系统，包括太阳能集热模块1和太阳能发电模块2，所述太阳能集热模块1的出水口连接有集热模块出水管路13，所述集热模块出水管路13连接有水泵进水管路51，所述水泵进水管路51连接有供暖水泵5，所述供暖水泵5通过管路连接有电加热器4，所述电加热器4连接有散热器进水管路62，所述散热器进水管路62连接有设置在室内的散热器6，所述散热器进水管路62上安装有散热器进水温度传感器61，所述散热器6的出水口和所述太阳能集热模块1之间连接有集热模块回水管路14；所述集热模块出水管路13和所述集热模块回水管路14之间连接有旁通管路7，所述旁通管路7和所述集热模块出水管路13上设有旁通管路控制装置；所述太阳能发电模块2电连接有蓄电池模块31，所述蓄电池模块31电连接有逆变器32，所述逆变器32电连接有采暖系统控制器3，所述采暖系统控制器3的输入端还与所述散热器进水温度传感器61连接，所述采暖系统控制器3的输出端与所述电加热器4连接。

所述旁通管路控制装置包括安装在所述太阳能集热模块1的出水口处的集热模块温度传感器11，所述集热模块温度传感器11后的所述集热模块出水管路13上安装有太阳能集热模块电磁阀12，所述太阳能集热模块电磁阀12后的所述集热模块出水管路13和所述集热模块回水管路14之间连接有所述旁通管路7，所述旁通管路7上安装有旁通电磁阀71；所述集热模块温度传感器11连接至所述采暖系统控制器3的信号输入端，所述太阳能集热模块电磁阀12和所述旁通电磁阀71分别电连接至所述采暖系统控制器3的信号输出端。所述采暖系统控制器3的输入端还与AC220V市电电网连接。所述采暖系统控制器3的内部控制方式为常用的控制技术，本领域的普通工程技术人员不经过创造性劳动即可实现，而且也不是本发明的创造点，因此不再赘述。

所述太阳能集热模块1包括兼做蓄水箱的太阳能集热管，所述太阳能集热管的外径大于100mm。因为太阳能集热管的直径较大而且保温效果较好，起到了保温蓄水箱的作用，节省了保温蓄水箱的设备投资，并节省了设备的安装空间。

所述散热器6为毛细管网散热器。所述毛细管网散热器为公知的散热器，其特点是：具有换热面积大、导热性好、换热均匀、用水量小、提升温度快等优点，是一种高效的换热器。

下面结合图1对本实施例的工作原理进行。本实施例是由太阳能集热管提供采暖热媒水，白天阳光照射太阳能集热管，太阳能转化成热能使热媒水温度加热至65℃以上，考虑到管网的热量损耗，到达散热器的温度在62℃以上。当夜晚或阴天的时候，管网的热媒水达不到62℃时，电加热器4开始工作。电加热器4是由太阳能发电模块2的太阳能电池板将白天采集的太阳能转化成电能存储到蓄电池模块31内，蓄电池模块31内的直流电通过逆变器32转变成AC220V交流电加到电加热器4的电源输入端。本实施例中，所述采暖系统控制器3内专门设计了双电源自动转换装置，并设置常用电源为经逆变器32供电的蓄电池模块31，备用电源为AC220V市电。当蓄电池模块31电量消耗至设定数值时，蓄电池模块31停止供电，这时双电源转换装置立即自动切换到备用电源供电，保证了所述采暖系统控制器3继续为电加热器4和供暖水泵5供电；当蓄电池模块31电量再恢复到设定数值时，蓄电池模块31电压恢复到正常值，双电源转换装置自动切换到常用电源供电模式。

所述集热模块温度传感器11、所述散热器进水温度传感器61、所述电加热器4、所述太阳能集热模块电磁阀12、所述旁通电磁阀71和所述采暖系统控制器3组成自动控制系统。根据所述集热模块温度传感器11和所述散热器进水温度传感器61检测的温度数据，控制所述太阳能集热模块电磁阀12和所述旁通电磁阀71的通断。当散热器6进水口处的温度高于62℃以上时，管网热媒水通过旁通电磁阀71和太阳能集热模块电磁阀12的控制进入大循环采暖系统A，由所述太阳能集热模块1的太阳能集热管提供热量。当散热器6进水口处的温度低于62℃时，管网热媒水通过旁通电磁阀71和太阳能集热模块电磁阀12的控制进入小循环采暖系统B，由电加热器4提供热量，这样就实现了完全由太阳能供暖的目的。该装置采取大循环采暖系统A、小循环采暖系统B的目的是：由于管网热媒水在进行小循环采暖系统B时，热媒水流过的管路在室内并且水容量比大循环采暖系统A小，损失的热能相对减少，减少了电加热器4的功耗，相应降低了光伏系统的功耗。

实施例二：如图2所示，太阳能光热光电联合采暖系统，包括太阳能集热模块1和太阳能发电模块2，所述太阳能集热模块1的出水口连接有集热模块出水管路13，所述集热模块出水管路13连接有水泵进水管路51，所述水泵进水管路51连接有供暖水泵5，所述供暖水泵5通过管路连接有电加热器4，所述电加热器4连接有散热器进水管路62，所述散热器进水管路62连接有设置在室内的散热器6，所述散热器进水管路62上安装有散热器进水温度传感器61，所述散热器6的出水口和所述太阳能集热模块1之间连接有集热模块回水管路14；所述集热模块出水管路13和所述集热模块回水管路14之间连接有旁通管路7，所述旁通管路7和所述集热模块出水管路13上设有旁通管路控制装置；所述太阳能发电模块2电连接有蓄电池模块31，所述蓄电池模块31电连接有逆变器32，所述逆变器32电连接有采暖系统控制器3，所述采暖系统控制器3的输入端还与所述散热器进水温度传感器61连接，所述采暖系统控制器3的输出端与所述电加热器4连接。所述采暖系统控制器3的内部控制方式为常用的控制技术，本领域的普通工程技术人员不经过创造性劳动即可实现，而且也不是本发明的创造点，因此不再赘述。

本实施例中，所述旁通管路控制装置为温控切换阀8，所述温控切换阀8包括主阀体81，所述主阀体81上设有与所述供暖水泵5连接的总出水口85，所述主阀体81的一侧设有旁通阀体82，所述旁通阀体82与所述主阀体81之间设有旁通阀83，所述旁通阀体82上设有旁通阀进水口84，所述旁通阀进水口84连接至所述集热模块回水管路14；所述主阀体81的另一侧设有太阳能供热阀体86，所述太阳能供热阀体86与所述主阀体81之间设有太阳能供热阀87，所述太阳能供热阀体86上设有太阳能供热阀进水口88，所述太阳能供热阀进水口88连接至所述集热模块出水管路13；所述太阳能供热阀体86内安装有温度感应体支架89，所述温度感应体支架89上安装有温度感应体9，所述温度感应体9上固定连接有阀杆10，所述阀杆10上固定安装有所述旁通阀83和所述太阳能供热阀87；所述温度感应体9位于运动起始位置时，所述太阳能供热阀87位于关闭位置，所述旁通阀83位于开启位置；所述温度感应体9位于运动终了位置时，所述太阳能供热阀87位于开启位置，所述旁通阀83位于关闭位置。

请参见图3和图4，所述温度感应体9包括固定在所述温度感应体支架89上且端部呈锥形的中心杆91，所述中心杆91上套装有橡胶管92，所述橡胶管92外套装有温度感应体壳体93，所述温度感应体壳体93内部和所述橡胶管92外部之间的空腔内填充有石蜡94；所述温度感应体壳体93外部和所述太阳能供热阀体86之间设有温度感应体复位弹簧95。所述温度感应体9的工作原理如下：（1）如图3和图4所示，当水温低于设定温度55℃时，石蜡94呈固态，温度感应体复位弹簧95给温度感应体壳体93以弹力，使所述太阳能供热阀87完全关闭，同时所述旁通阀83完全开启，此时的采暖循环系统为由供暖水泵5、电加热器4、散热器6构成的小循环采暖系统B，散热器6的热能来自于太阳能发电模块2。（2）当水温在设定温度55℃-65℃时，石蜡94逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管92收缩，从而对中心杆91上端锥面产生向下的推力。由于中心杆91的下端固定，因此中心杆91对橡胶管92及温度感应体壳体93产生向上的反推力，温度感应体壳体93克服温度感应体复位弹簧95的弹力使所述太阳能供热阀87逐渐打开，使所述旁通阀83开度逐渐减小；此时的采暖循环系统包括由供暖水泵5、电加热器4、散热器6构成的小循环采暖系统B和由太阳能集热模块1、供暖水泵5、电加热器4、散热器6构成的大循环采暖系统A；散热器6的热能分别来自于太阳能集热模块1和太阳能发电模块2。（3）如图5和图6所示，当水温达到设定温度65℃时，石蜡94完全变成液态，体积变为最大，所述太阳能供热阀87完全打开，所述旁通阀83完全关闭；此时的采暖循环系统为由太阳能集热模块1、供暖水泵5、电加热器4、散热器6构成的大循环采暖系统A，散热器6的热能直接来自于太阳能集热模块1。

本实施例中，所述太阳能集热模块1包括兼做蓄水箱的太阳能集热管，所述太阳能集热管的外径大于100mm。因为太阳能集热管的直径较大而且保温效果较好，起到了保温蓄水箱的作用，节省了保温蓄水箱的设备投资，并节省了设备的安装空间。

本实施例中，所述散热器6为毛细管网散热器。所述采暖系统控制器3的输入端还与市电电网连接。所述毛细管网散热器为公知的散热器，其特点是：具有换热面积大、导热性好、换热均匀、用水量小、提升温度快等优点，是一种高效的换热器。

本实施例与实施例一的区别在于节省了两个温度传感器和两个电磁阀，在热媒水温度没有达到设定温度时也参与供热，降低了电加热器4的能耗，而且大循环采暖系统A、小循环采暖系统B之间的切换自动进行，不需要电源和控制系统，工作可靠，故障率较低。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (7)

1.太阳能光热光电联合采暖系统，包括太阳能集热模块和太阳能发电模块，其特征在于：所述太阳能集热模块的出水口连接有集热模块出水管路，所述集热模块出水管路连接有水泵进水管路，所述水泵进水管路连接有供暖水泵，所述供暖水泵通过管路连接有电加热器，所述电加热器连接有散热器进水管路，所述散热器进水管路连接有设置在室内的散热器，所述散热器进水管路上安装有散热器进水温度传感器，所述散热器的出水口和所述太阳能集热模块之间连接有集热模块回水管路；所述集热模块出水管路和所述集热模块回水管路之间连接有旁通管路，所述旁通管路和所述集热模块出水管路上设有旁通管路控制装置；所述太阳能发电模块电连接有蓄电池模块，所述蓄电池模块电连接有逆变器，所述逆变器电连接有采暖系统控制器，所述采暖系统控制器的输入端还与所述散热器进水温度传感器连接，所述采暖系统控制器的输出端与所述电加热器连接。

2.如权利要求1所述的太阳能光热光电联合采暖系统，其特征在于：所述旁通管路控制装置包括安装在所述太阳能集热模块的出水口处的集热模块温度传感器，所述集热模块温度传感器后的所述集热模块出水管路上安装有太阳能集热模块电磁阀，所述太阳能集热模块电磁阀后的所述集热模块出水管路和所述集热模块回水管路之间连接有所述旁通管路，所述旁通管路上安装有旁通电磁阀；所述集热模块温度传感器连接至所述采暖系统控制器的信号输入端，所述太阳能集热模块电磁阀和所述旁通电磁阀分别电连接至所述采暖系统控制器的信号输出端。

3.如权利要求1所述的太阳能光热光电联合采暖系统，其特征在于：所述旁通管路控制装置为温控切换阀，所述温控切换阀包括主阀体，所述主阀体上设有与所述供暖水泵连接的总出水口，所述主阀体的一侧设有旁通阀体，所述旁通阀体与所述主阀体之间设有旁通阀，所述旁通阀体上设有旁通阀进水口，所述旁通阀进水口连接至所述集热模块回水管路；所述主阀体的另一侧设有太阳能供热阀体，所述太阳能供热阀体与所述主阀体之间设有太阳能供热阀，所述太阳能供热阀体上设有太阳能供热阀进水口，所述太阳能供热阀进水口连接至所述集热模块出水管路；所述太阳能供热阀体内安装有温度感应体支架，所述温度感应体支架上安装有温度感应体，所述温度感应体上固定连接有阀杆，所述阀杆上固定安装有所述旁通阀和所述太阳能供热阀；所述温度感应体位于运动起始位置时，所述太阳能供热阀位于关闭位置，所述旁通阀位于开启位置；所述温度感应体位于运动终了位置时，所述太阳能供热阀位于开启位置，所述旁通阀位于关闭位置。

4.如权利要求3所述的太阳能光热光电联合采暖系统，其特征在于：所述温度感应体包括固定在所述温度感应体支架上且端部呈锥形的中心杆，所述中心杆上套装有橡胶管，所述橡胶管外套装有温度感应体壳体，所述温度感应体壳体内部和所述橡胶管外部之间的空腔内填充有石蜡；所述温度感应体壳体外部和所述太阳能供热阀体之间设有温度感应体复位弹簧。

5.如权利要求1所述的太阳能光热光电联合采暖系统，其特征在于：所述太阳能集热模块包括兼做蓄水箱的太阳能集热管，所述太阳能集热管的外径大于100mm。

6.如权利要求1所述的太阳能光热光电联合采暖系统，其特征在于：所述散热器为毛细管网散热器。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的太阳能光热光电联合采暖系统，其特征在于：所述采暖系统控制器的输入端还与市电电网连接。

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