CN106524574A - 一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节能装置，具体涉及一种太阳能、空气能、地热能转换节能补偿系统。所述的节能补偿系统主要包括光伏光热板、空气源热泵、地源热泵、水箱、太阳能真空管、蓄汽罐、电磁加热器，本发明设计开发了一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，克服现有技术中的太阳能综合利用率低的问题，将太阳能、空气能、地热设备利用技术有机结合，提供了一种能有效的把太阳能转化为电能和蒸汽能，同时充分利用太阳光热能的太阳能综合利用系统。

Description

一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统

技术领域

本发明涉及节能装置，具体涉及一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统。

背景技术

目前的发电系统大多是水力发电和火力发电，水电厂易受到江河水位的影响，枯水期水位低，发水灾时水位太高，水电厂都无法发电 ；而火电厂易受煤碳的影响，煤碳是一种不可再生的能源，越用越少，所以寻找一种可再生的能源成了当前世界各国的一个重要的课题。综上所述，寻找一种能代替水力、火力发电的方法或能与水力、火力发电互补的新的发电方法是一个急需解决的问题。

随着光伏技术的发展，光伏发电成为一种丰富发电技术的手段，然而在聚光太阳能光伏发电系统中，有一部分太阳能以热能的形式散布到周围环境中，光伏电池会因此温度过高而效率下降甚至损坏，若能妥善收集利用这部分热能，可以很大程度上提高系统的整体综合效率。

同时，目前，采用真空太阳能管利用太阳能源进行发电越来越受到更多的人注意，它的使用，一方面节约了能源，使能源所产生的热能得到最大化的利用，另一方面也可以充分利用太阳能这种清洁环保的能源。但是由于太阳能热传导过程中不可避免地存在较多的热损失，存在着热能利用率低，不能充分利用资源的缺点。

并且，太阳能产蒸汽不稳定，一般太阳能所产的蒸汽还需二次加热形成饱和蒸汽后才能供给工业生产使用，而现有的加热设备加热速度不高，电能耗费量大。

发明内容

针对以上技术问题，本发明设计开发了一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，克服现有技术中的太阳能综合利用率低的问题，将太阳能、空气能、地热设备利用技术有机结合，提供了一种能有效的把太阳能转化为电能和蒸汽能，同时充分利用太阳光热能的太阳能综合利用系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，所述的节能补偿系统主要包括光伏光热板、空气源热泵、地源热泵、水箱、太阳能真空管、蓄汽罐、电磁加热器，所述的光伏光热板包括边框、光伏组件、微流道吸热管，所述的光伏组件与电网系统连接，所述的微流道吸热管分别与空气源热泵、地源热泵连接，水箱内设有加热盘管，所述的空气源热泵与水箱内的加热盘管连接，所述地源热泵上连接有地热换热管、空调末端，所述的地源热泵与微流道吸热管之间还设有蓄能装置，所述的水箱与太阳能真空管相连，所述的太阳能真空管与蓄汽罐相连，所述的电磁加热器与电网系统连接，其一端和与蓄汽罐相连，一端连接蒸汽负载设备。

作为优选，所述的微流道吸热管的两端并联有风冷散热器。

作为优选，所述的太阳能真空管内设有U型蒸汽管，U型蒸汽管采用换热片固定安装在太阳能真空管内，U型蒸汽管呈2级以上串联连接，相邻两组U型蒸汽管的连接处采用射流雾化连接器。

作为优选，所述的电磁加热器包括加热体、进口、蒸汽出口、盘管、电磁线圈、保温层、感温探头，所述的加热体的一端设置有进口，另一端设置有蒸汽出口，加热体的内部设置有盘管，盘管与进口和蒸汽出口连通，加热体的表面上设置有电磁线圈，电磁线圈的外部设置有保温层，加热体上设置有感温探头，所述的电磁加热器的电磁线圈与电网系统连接，电磁加热器的蒸汽出口与蒸汽负载设备连接。

作为优选，所述的光伏组件与微流道吸热管之间设有导热板，微流道吸热管的外侧设有隔热板，隔热板的外侧设有底板，底板上设有光伏接线座，所述的光伏接线座与电网系统连接。

作为优选，所述的射流雾化连接器包括进口螺管、出口螺管、固定管和射流雾化管，射流雾化管内嵌于固定管中，进口螺管和出口螺管通过螺纹进行匹配连接将固定管和射流雾化管封装在其内腔中，所述的射流雾化管采用管道两端内径大于管道中间内径的拉法尔管状结构，由进口端、缩小部、喇叭形出口构成，且喇叭形出口的内壁上呈锯齿形。

本发明的有益效果为：

1、本发明将太阳能、空气能、地热设备利用技术有机结合，提供了一种能有效的把太阳能转化为电能和蒸汽能，同时充分利用太阳光热能的太阳能综合利用系统。该综合系统即保证了光伏组件高效的光电转化率，又对多余的热量合理回收利用，用于取暖、制冷、制备工业级蒸汽，极大提高了太阳能、地热能、空气能的利用率。

2、本发明通过连接U型蒸汽管的多个射流雾化连接器，提高水流速度，由喇叭形出口将水流打散形成水雾，通过固定 U 型蒸汽管管的换热片，吸收太阳能真空管的闷晒热量，同时，将U型蒸汽管的内壁以及射流雾化管的喇叭形出口的内壁设置为锯齿形，增大内壁吸热表面积，使接近锯齿形内壁的水分子首先吸热汽化，利用气体流速高于液体，加快水分子运动，减少蒸汽体积膨胀阻力，增加水流量，提高提高太阳能的热转换率与蒸汽产出量，并且，在电磁加热器中采用射流雾化连接器，使串联运行的雾化分子不断吸收盘管中的高温热能，快速形成高温饱和蒸汽供给工业生产使用；并开发利用低谷电，缓解用电高峰压力，与太阳能蒸汽发生装置配合稳定持续的产出蒸汽，且产出蒸汽的温度能控制，可满足不同工业生产对蒸汽温度的需求；结构简单，易于加工，推广运用潜力大。

附图说明

图1为本发明的具体实施图；

图2为光伏光热板的结构示意图；

图3为电磁蒸汽发生器结构示意图；

图4为射流雾化管结构示意图；

其中,光伏光热板1、空气源热泵2、地源热泵3、水箱4、加热盘管5、风冷散热器6、地热换热管7、空调末端8、蓄能装置9、电控换向阀10、电网系统11、太阳能真空管12、蓄汽罐13、电磁加热器14、射流雾化连接器15、进口16、蒸汽出口17、盘管18、电磁线圈19、保温层20、感温探头21、进口螺管22、出口螺管23、固定管24、射流雾化管25、边框100、光伏组件101、导热板102、微流道吸热管103、隔热板104、底板105、光伏接线座106、碳晶涂层107、导热胶108、上吸热管槽109、下吸热管槽110。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示，一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，所述的节能补偿系统主要包括光伏光热板、空气源热泵、地源热泵、水箱、太阳能真空管、蓄汽罐、电磁加热器，所述的光伏光热板包括边框、光伏组件、微流道吸热管，所述的光伏组件与电网系统连接，所述的微流道吸热管分别与空气源热泵、地源热泵连接，水箱内设有加热盘管，所述的空气源热泵与水箱内的加热盘管连接，所述地源热泵上连接有地热换热管、空调末端，所述的地源热泵与微流道吸热管之间还设有蓄能装置，所述的水箱与太阳能真空管相连，所述的太阳能真空管与蓄汽罐相连，所述的电磁加热器与电网系统连接，其一端和与蓄汽罐相连，一端连接蒸汽负载设备。光伏光热板上的光伏组件把太阳能转化为电能共给电网系统，为厂区和生活区供电，光伏组件吸收多余的热量传递给微流道吸热管，微流道吸热管内的冷却介质吸收热量，吸热后的冷却介质通过空气源热泵把温度提升后进入加热盘管，从而为水箱内的水加热，源源不断的提供生活热水，多余的热量储存在蓄能装置内，在夜间或者阴雨天气，蓄能器向空气源热泵提供能量对水箱内的水加热；地源热泵用于制冷或采暖，需要制冷时，地源热泵从空调末端处吸收能量储存在蓄能装置内，多余的热量通过地热换热管导入地下，需要制热时，优先使用蓄能装置内的热能，热能不够时，则地源热泵工作从地热换热管提取地热能。该综合系统既保证了光伏组件高效的光电转化率，又对多余的热量合理利用，用于取暖、制冷、制备热水，太阳能利用率高。

实施例2

如图1-4所示，一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，所述的节能补偿系统主要包括光伏光热板、空气源热泵、地源热泵、水箱、太阳能真空管、蓄汽罐、电磁加热器，所述的光伏光热板包括边框、光伏组件、微流道吸热管，所述的光伏组件与电网系统连接，所述的微流道吸热管分别与空气源热泵、地源热泵连接，水箱内设有加热盘管，所述的空气源热泵与水箱内的加热盘管连接，所述地源热泵上连接有地热换热管、空调末端，所述的地源热泵与微流道吸热管之间还设有蓄能装置，所述的水箱与太阳能真空管相连，所述的太阳能真空管与蓄汽罐相连，所述的电磁加热器与电网系统连接，其一端和与蓄汽罐相连，一端连接蒸汽负载设备。所述的微流道吸热管的两端并联有风冷散热器，所述的光伏组件与微流道吸热管之间设有导热板，微流道吸热管的外侧设有隔热板，隔热板的外侧设有底板，底板上设有光伏接线座，所述的光伏接线座与电网系统连接。

所述的太阳能真空管内设有U型蒸汽管，U型蒸汽管采用换热片固定安装在太阳能真空管内，U型蒸汽管呈2级以上串联连接，相邻两组U型蒸汽管的连接处采用射流雾化连接器，所述的射流雾化连接器包括进口螺管、出口螺管、固定管和射流雾化管，射流雾化管内嵌于固定管中，进口螺管和出口螺管通过螺纹进行匹配连接将固定管和射流雾化管封装在其内腔中，所述的射流雾化管采用管道两端内径大于管道中间内径的拉法尔管状结构，由进口端、缩小部、喇叭形出口构成，且喇叭形出口的内壁上呈锯齿形。

电磁加热器包括加热体、进口、蒸汽出口、盘管、电磁线圈、保温层、感温探头，所述的加热体的一端设置有进口，另一端设置有蒸汽出口，加热体的内部设置有盘管，盘管与进口和蒸汽出口连通，加热体的表面上设置有电磁线圈，电磁线圈的外部设置有保温层，加热体上设置有感温探头，所述的电磁加热器的电磁线圈与电网系统连接，电磁加热器的蒸汽出口与蒸汽负载设备连接。

本发明通过连接U型蒸汽管的多个射流雾化连接器，提高水流速度，由喇叭形出口将水流打散形成水雾，通过固定 U 型蒸汽管管的换热片，吸收太阳能真空管的闷晒热量，同时，将U型蒸汽管的内壁以及射流雾化管的喇叭形出口的内壁设置为锯齿形，增大内壁吸热表面积，使接近锯齿形内壁的水分子首先吸热汽化，利用气体流速高于液体，加快水分子运动，减少蒸汽体积膨胀阻力，增加水流量，提高提高太阳能的热转换率与蒸汽产出量，并且，在电磁加热器中采用射流雾化连接器，使串联运行的雾化分子不断吸收盘管中的高温热能，快速形成高温饱和蒸汽供给工业生产使用；并开发利用低谷电，缓解用电高峰压力，与太阳能蒸汽发生装置配合稳定持续的产出蒸汽，且产出蒸汽的温度能控制，可满足不同工业生产对蒸汽温度的需求；结构简单，易于加工，推广运用潜力大。本发明将太阳能、空气能、地热设备利用技术有机结合，提供了一种能有效的把太阳能转化为电能和蒸汽能，同时充分利用太阳光热能的太阳能综合利用系统。该综合系统即保证了光伏组件高效的光电转化率，又对多余的热量合理回收利用，用于取暖、制冷、制备工业级蒸汽，极大提高了太阳能、地热能、空气能的利用率。

最终，以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，其特征在于，所述的节能补偿系统主要包括光伏光热板、空气源热泵、地源热泵、水箱、太阳能真空管、蓄汽罐、电磁加热器，所述的光伏光热板包括边框、光伏组件、微流道吸热管，所述的光伏组件与电网系统连接，所述的微流道吸热管分别与空气源热泵、地源热泵连接，水箱内设有加热盘管，所述的空气源热泵与水箱内的加热盘管连接，所述地源热泵上连接有地热换热管、空调末端，所述的地源热泵与微流道吸热管之间还设有蓄能装置，所述的水箱与太阳能真空管相连，所述的太阳能真空管与蓄汽罐相连，所述的电磁加热器与电网系统连接，其一端和与蓄汽罐相连，一端连接蒸汽负载设备。

2.根据权利要求1中所述的一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，其特征在于：所述的微流道吸热管的两端并联有风冷散热器。

3.根据权利要求1中所述的一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，其特征在于：所述的太阳能真空管内设有U型蒸汽管，U型蒸汽管采用换热片固定安装在太阳能真空管内，U型蒸汽管呈2级以上串联连接，相邻两组U型蒸汽管的连接处采用射流雾化连接器。

4.根据权利要求1中所述的一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，其特征在于：所述的电磁加热器包括加热体、进口、蒸汽出口、盘管、电磁线圈、保温层、感温探头，所述的加热体的一端设置有进口，另一端设置有蒸汽出口，加热体的内部设置有盘管，盘管与进口和蒸汽出口连通，加热体的表面上设置有电磁线圈，电磁线圈的外部设置有保温层，加热体上设置有感温探头，所述的电磁加热器的电磁线圈与电网系统连接，电磁加热器的蒸汽出口与蒸汽负载设备连接。

5.根据权利要求1中所述的一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，其特征在于：所述的光伏组件与微流道吸热管之间设有导热板，微流道吸热管的外侧设有隔热板，隔热板的外侧设有底板，底板上设有光伏接线座，所述的光伏接线座与电网系统连接。

6.根据权利要求1中所述的一种太阳能、空气能、地热设备转换节能补偿系统，其特征在于：所述的射流雾化连接器包括进口螺管、出口螺管、固定管和射流雾化管，射流雾化管内嵌于固定管中，进口螺管和出口螺管通过螺纹进行匹配连接将固定管和射流雾化管封装在其内腔中，所述的射流雾化管采用管道两端内径大于管道中间内径的拉法尔管状结构，由进口端、缩小部、喇叭形出口构成，且喇叭形出口的内壁上呈锯齿形。