CN106196247A - 一种太阳能温差发电热水采暖系统 - Google Patents

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刘婷婷
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Abstract

本发明涉及太阳能热利用领域，公开了一种太阳能温差发电热水采暖系统，利用太阳能集热装置将太阳辐射能转换为热能，给用户提供热水。并且作为温差发电装置的热端，利用温差发电模块发电，将电能储存于储能蓄电池装置中。温差发电装置的冷端由冷水管道组成，冷水管道出口热水用于采暖。将采暖回水送至太阳能集热装置中的集热管二次加热产生更高温度的热水，以循环利用。在用户端保温水箱中安装有电加热装置，用于在阴雨天气进行电加热。即使在持续阴天情况下，该系统也能够连续提供满足用户需要的热水。

Description

一种太阳能温差发电热水采暖系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能温差发电热水采暖系统，属于新能源利用技术领域。
背景技术
能源与人类的生存密切相关，它是提高人民生活水平，发展世界文明的物质基础。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其他国家大部分则是以石油与天然气为主。根据专家预测，按目前的消耗量，石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年，能源危机迫在眉睫。因此大力发展可再生能源，用可再生能源和原料全面取代化石资源是解决能源危机的重要出路。太阳能作为一种绿色可再生能源，具有储量丰富、清洁环保、分布广泛等特点，是理想的替代能源。
太阳能温差发电技术是先通过集热器将太阳能转换为热能，再利用塞贝克效应(温差电效应)将热能转换为电能。传统的太阳能热发电方式都用发电机或蒸汽轮机作原动机，噪声很大，并普遍造成环境的变迁与污染。此外，这些带运动部件的系统都包含了一定的维护工作量和必须的运行维护费用，只有在发电容量较大的场合才能获得良好的技术指标。
毛细管地板辐射采暖系统是一种新型采暖系统，具有一系列优点：无风感，无噪音，无气流感，舒适度高；无凝水盘管，杜绝细菌滋生；较强的蓄热能力；布置灵活，施工方便，节省建筑空间；供回水温度只需35℃-30℃，大大低于常规空调采暖所需供回水温度，因而系统更节能。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于克服上述现有太阳热发电技术相关缺点，提供一种无运动部件、无噪声且不需要维护，并可以根据负荷灵活调整温差发电模块的数量，满足对中、小发电量的要求的温差发电技术。其次可以分别从集热管和冷水管道中得到不同温度的热水来满足洗浴和采暖的要求，使系统更高效节能。
技术方案：为解决上述技术问题，提供一种太阳能温差发电热水采暖装置，该装置包括
太阳能集热装置，将太阳辐射能转换为热能，由集热板、集热管和介质储存容器构成；
温差发电装置，将太热能转换为电能，由温差发电模块、冷水管道构成；
储能蓄电池装置，用于储存温差发电产生的直流电能；
逆变器装置，用于将温差发电模块产生的直流电能变换为交流电；
检测装置，用于用户水箱的水温以及直流母线的电压，由温度传感器和电压传感器等构成；
电加热装置，是由蓄电池的直流电能转化为热能，由电加热管构成；
用户水箱装置，用于分配热水，并安装在用户端，由保温水箱构成，同时在该水箱中安装电加热装置；
用户控制器装置，用户设定用户用水温度要求，设定温度后，系统检测水箱是否满足用户用水温度要求，若满足，则直接供水，若不满足，则经过电加热后达到要求后供水。
地板辐射采暖装置，用于用户采暖，由毛细管构成，热水来自冷水管道出水口，回至集热管入口水箱。
膨胀水箱装置，由保温水箱够成，安装在毛细采暖管道回水端，用于收容采暖回水并给水至集热管；
所述太阳能集热装置是在太阳能集热板背面安装一个集热管道，集热管道置于介质存储容器中，介质存储容器由相变材料填充，底层为保温材料。
所述温差发电装置，热端由太阳能集热装置提供热量，冷端由U型冷水管道组成，冷水管道采用焊接工艺焊接在温差发电模块背板上，也可以采用导热性能良好的导热胶粘贴在背板上。
所述储能蓄电池装置，由铅酸电池串并联构成，根据系统的具体设计要求，确定铅酸电池的串并联个数，即确定储能的容量，用于储存温差发电产生的电能。
所述逆变器装置是将温差发电模块产生的直流电转换为交流电，供用户使用。
所述检测装置，是由温度传感器和电压传感器等构成，温度传感器安装在用户保温水箱装置中，用于检测用户水箱的温度。电压传感器安装分流箱中，可采用霍尔传感元件，用于检测分流箱的电压。
所述电加热装置，由电加热管构成，安装在用户保温水箱装置中，加热用户保温水箱装置中的水。
所述用户水箱装置，由保温水箱构成，安装在用户端，用电加热管加热水直接给用户供热水。用户保温水箱装置的体积为一个家庭正常一天用热水的容量。
所述用户控制器装置，用户设定用户用水温度要求，设定温度后，系统检测水箱是否满足用户用水温度要求，若满足，则直接供水，若不满足，则经过电加热后达到要求后供水。
所述地板辐射采暖装置，是由毛细管网构成，铺装在地面，浇上水泥砂浆，再铺上地砖。
所述膨胀水箱装置，由保温水箱构成，安装在毛细采暖管道回水端，并泵送至集热管道中。
本发明的一种太阳能温差发电热水采暖系统，采用太阳能集热装置提供热水，同时利用温差发电模块发电供家用电器使用，并产生可达到采暖温度的热水，保证了用户对采暖及热水需求。
本发明的有益效果：
1)、该装置安装建筑物顶部，有效地起到了隔热、防雨作用。
2)、该装置实现了太阳能热水、发电一体化，提高了太阳能的转换效率。
3)、该装置实现了热水的二次利用，提高了能量转换效率。
4)、该装置实现了太阳能连续提供生活热水。
5)、该装置实现了仅利用太阳能，对环境无污染。
附图说明
图1是本发明的太阳能温差发电热水采暖系统结构示意图
图中有：太阳能集热装置1、温差发电装置2、储能蓄电池3、逆变器4、用户水箱5、电加热装置6、检测装置7、地板辐射采暖装置8、膨胀水箱9、用户水箱10、用户控制器11、用户控制器12
图2是太阳能集热装置结构图
图中有：集热板13、集热管14、相变材料15、保温材料16。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明。
本发明提供的一种新型太阳能温差发电热水采暖装置，该装置包括：太阳能集热装置1、温差发电装置2、储能蓄电池3、逆变器4、用户水箱5、电加热装置6、检测装置7、地板辐射采暖装置8、膨胀水箱9、用户水箱10、用户控制器11、用户控制器12
上述太阳能集热装置1是在集热板背面安装一个集热管道，集热管道置于介质存储容器中，介质存储容器由相变材料填充，底层为保温材料。从而在提供热水的同时为温差发电模块获得了较稳定的热端。太阳能集热装置1的结构如图2所示，最上层为集热板1，吸收太阳热辐射，集热板13背面安装集热管14，集热管14为铜管，采暖回水经膨胀水箱10流入集热管14二次加热后流出。集热管14被相变材料15包围，相变材料16下层为保温材料。太阳能集热装置1的集热管输入端与膨胀水箱10的出水通过水管相连接，输出端与用户水箱5相连接，直接为用户提供热水。
上述温差发电装置2利用温差发电模块进行发电，直流电储存在储能蓄电池3中，经逆变器4转换为交流电供给用户和电加热装置6使用。温差发电的冷端由U型冷水管道组成，冷水管道内流动着自来水，换热后经用户水箱9流至地板辐射采暖装置8进行采暖。
上述所述检测装置7，主要功能是完成温度的检测与电压的检测，采用温度传感器检测温度，温度传感器安装用户水箱装置5和9中，用于检测水温。电压传感器安装在检测装置7中，用于检测温差发电装置发电电压。
上述电加热装置6安装在用户水箱5和9内部，由电加热管组成，根据检测装置7的温度信号来确定是否加热水箱水。
本发明设计了太阳能温差发电热水采暖系统，系统供能方式为：太阳能集热装置1二次加热来自膨胀水箱10的采暖回水，得到高温热水用于洗浴。温差发电装置2利用温差发电模块进行发电供给用户和电加热装置6使用，利用冷水管道自来水换热后的热水进行采暖。同时在用户水箱中安装电加热装置，以防持续阴雨天气水箱热水温度不满足用户需求。本发明利用太阳能集热装置和温差发电装置提供系统所需要的热能与电能，仅利用太阳能，对环境无污染，并且实现了连续供热水。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本应用新型的范围限制在上述实施例中。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及其他元件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。

Claims (5)

1.一种太阳能温差发电热水采暖系统，其特征在于：
太阳能集热装置(1)的集热管输入端与膨胀水箱(10)的出水通过水管相连接，输出端与用户水箱(5)相连接，直接为用户提供热水。温差发电装置(2)中冷水管道的输入端与自来水管道连接，输出端用户水箱(10)连接，用户水箱(10)与地板辐射采暖装置(8)连接，满足用户采暖需求，地板辐射采暖装置(8)回水至膨胀水箱(9)。温差发电装置(2)的温差发电模块和储能蓄电池(3)相连接，经逆变器(4)转换为和电网电压同频同相的交流电供用户和电加热装置(6)使用。电加热装置(6)安装在用户保温水箱装置(5)和(9)内部，加热过程受用户控制器(12)和(13)控制，用户控制器(12)和(13)的输入信号来自于检测装置(7)，根据检测装置(7)通过热电偶检测的用户水箱(5)和(9)温度，控制电加热装置(6)是否加热。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能温差发电热水采暖系统，其特征在于：将采暖回水送至太阳能集热装置(1)中的集热管，经换热后流入用户水箱(5)供用户洗浴等生活热水。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能温差发电热水采暖系统，其特征在于：温差发电装置(2)中温差发电模块，其热端由太阳能集热装置(1)组成，冷端由U型冷水管道组成。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能温差发电热水采暖系统，其特征在于：太阳能集热装置(1)由太阳能集热板、集热管和介质存储器组成，在太阳能集热板背面安装一个集热管道，集热管道置于介质存储容器中，介质存储容器由相变材料填充，底层为保温材料。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能温差发电热水采暖系统，其特征在于：地板辐射采暖装置由毛细管网组成，具有高效、节能、舒适的优点。
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