CN108413474A - 一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及太阳能热电联产技术领域，具体涉及一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统，包括太阳能热电联产组件，储热罐，供暖装置，太阳能热电联产组件包括换热管液体流道、保温层；保温层选用微晶发泡板，其表面光滑、吸光强、保温性能好，且散热性能较低，防腐性能好，不易破裂；储热罐，能够将太阳光转化得到的热能存储起来，与普通的自来水进行热交换，从而为居民提供供暖用热水及生活用热水；供暖装置，利用热水增加居民室内的温度，能够使居民室内的温度达到18‑25℃；该供暖系统，通过增加太阳能热电联产组件的设计，可同时利用太阳能光热技术和光伏发电技术，提高太阳能的综合利用效率，具有广泛的应用前景。

Description

一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统

技术领域

本申请涉及太阳能热电联产技术领域，具体涉及一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统。

背景技术

随着科学技术水平的不断发展，可再生能源已经成为我国重要的能源资源，其在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。太阳能作为一种可再生能源，具有资源分布广、总量巨大、清洁干净、取之不尽、用之不竭等优点。因此，开发利用太阳能，对于节约常规能源、保护自然环境、减缓气候变化等都具有极其重大的意义。目前，太阳能利用的研究主要集中在太阳能供热采暖、太阳能光伏发电、太阳能热发电、太阳能干燥和太阳能建筑一体化等方面。

目前，太阳能集热器已经在能源动力、制冷空调、社会生活、航天科技等领域中有着十分广泛的应用，但是对太阳能能源的利用也存在诸多问题。太阳能利用率较低是目前太阳能源利用的瓶颈，这不仅与当前的发展技术相关，而且还与其对太阳能使用的单一性有关。现有的太阳能光电转换效率在10-15％之间，只是利用了太阳能中很小的一部分，大部分太阳能没有被充分利用。

在太阳能热利用中，一是利用聚光系统，将太阳光聚集加热工质，产生高温高压蒸汽，再进一步利用蒸汽进行发电，其缺点是是需要较大聚光系统，不便于实现小型的分布式电源；二是太阳能热水系统，其缺点是只能产生低品位的热水。因此，需要大力发展太阳能热电联产技术，同时利用太阳能光热技术和光伏发电技术，实现一机多用，从而在最大程度上提高太阳能的综合利用效率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的太阳能能源利用效率低的问题，本申请提供了一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统。

为此，本申请提供了一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统，包括太阳能热电联产组件，储热罐，供暖装置，所述太阳能热电联产组件包括换热管液体流道，设置于所述换热管液体流道下方的保温层，所述保温层选用微晶发泡板，

所述换热管液体流道的出口通过第一管路与所述储热罐的入口相连通；

所述储热罐的出口通过第二管路与所述供暖装置的进水口相连通，所述储热罐的出口还通过第三管路与所述换热管液体流道的入口相连通；

所述供暖装置的出水口通过第四管路与所述储热罐的入口相连通，所述储热罐的入口还通过第五管路连接至自来水水源；

所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路上均设置有自流泵。

进一步地，所述第二管路上设置有辅助加热器。

进一步地，还包括智能控制模块，温度感应模块，电磁阀，所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路上均设置有所述电磁阀，所述换热管液体流道的出口处、所述储热罐内均设置有所述温度感应模块，所述温度感应模块与所述智能控制模块连接，所述智能控制模块控制所述电磁阀的开启或关闭。

进一步地，所述供暖装置包括暖气片，与所述暖气片相连接的水管。

进一步地，所述供暖装置包括分布于屋内的地暖管。

进一步地，所述太阳能热电联产组件包括自上而下设置的玻璃盖板，空气绝缘层，光伏电池片，EVA胶膜，金属吸热板，换热管液体流道，微晶发泡板，封装底板；所述金属吸热板与所述玻璃盖板之间通过硅胶垫片支撑，形成空气绝缘层。

进一步地，所述金属吸热板上喷涂有高选择性吸热涂层。

进一步地，所述储热罐的出口还通过第五管路连接至生活用水水阀。

进一步地，所述温度感应模块包括温度传感器，所述温度传感器的精度为0.1℃。

进一步地，所述电磁阀分别设置于所述第一管路与所述储热罐的入口处、所述第二管路与所述储热罐的出口处、所述第三管路与所述储热罐的出口处、所述第四管路与所述储热罐的入口处。

本申请提供的技术方案包括以下有益效果：本申请提供的基于太阳能热电联产组件的供暖系统，所述太阳能热电联产组件，能够同时利用太阳能光热技术和光伏发电技术，提高太阳能的综合利用效率；所述储热罐，能够将太阳光转化得到的热能存储起来，与普通的自来水进行热交换，从而为居民提供供暖用热水及生活用热水；所述供暖装置，利用热水增加居民室内的温度，能够使居民室内的温度达到18-25℃；所述保温层选用微晶发泡板，由于微晶发泡板的表面光滑、吸光强、保温性能好，且散热性能较低，具有一定的保温特性；此外，所述微晶发泡板，防腐性能好，不易破裂，使用寿命长。因此，所述供暖系统，通过增加太阳能热电联产组件的设计，能够同时利用太阳能光热技术和光伏发电技术，提高了太阳能的综合利用效率，具有广泛的应用前景和良好的使用价值。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种太阳能热电联产组件的结构示意图。

附图标记说明：1、太阳能热电联产组件；2、储热罐；3、供暖装置；4、第一管路；5、第二管路；6、第三管路；7、第四管路；8、第五管路；9、自流泵；10、智能控制模块；11、温度感应模块；12、电磁阀；13、第六管路；14、辅助加热器；15、玻璃盖板；16、光伏电池片；17、EVA胶膜；18、金属吸热板；19、换热管液体流道；20、微晶发泡板；21、封装底板；22、换热管液体流道的入口；23、换热管液体流道的出口。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式；相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

为进一步阐述本申请达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本申请的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

参见图1所示，为本申请提供的一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统的结构示意图。所述供暖系统，包括太阳能热电联产组件1，储热罐2，供暖装置3，所述太阳能热电联产组件1包括换热管液体流道，设置于所述换热管液体流道下方的保温层，所述保温层选用微晶发泡板，

所述换热管液体流道的出口23通过第一管路4与所述储热罐2的入口相连通；

所述储热罐2的出口通过第二管路5与所述供暖装置3的进水口相连通，所述储热罐2的出口还通过第三管路6与所述换热管液体流道的入口22相连通；

所述供暖装置3的出水口通过第四管路7与所述储热罐2的入口相连通，所述储热罐2的入口还通过第五管路8连接至自来水水源；

所述第二管路5、所述第三管路6、所述第四管路7上均设置有自流泵9。

本申请提供的供暖系统，所述太阳能热电联产组件1，能够同时利用太阳能光热技术和光伏发电技术，提高太阳能的综合利用效率；所述储热罐2，能够将太阳光转化得到的热能存储起来，与普通的自来水进行热交换，从而为居民提供供暖用热水及生活用热水；所述供暖装置3，利用热水增加居民室内的温度，能够使居民室内的温度达到18-25℃；所述保温层选用微晶发泡板20，由于微晶发泡板20的表面光滑、吸光强、保温性能好，且散热性能较低，具有一定的保温特性；此外，所述微晶发泡板20，防腐性能好，不易破裂，使用寿命长。相对于普通的热电联产组件来讲，其保温层多选用钛合金或者其他材料制成，由于钛合金的价格较高，且使用年限仅仅只有五年；而本申请提供的供暖系统，通过对热电联产组件1的保温层选用微晶发泡板22的设计，降低了成本，且使用年限在23年左右，延长了热电联产组件1的使用寿命，具有很好的推广价值。

实施例2：

参见图1所示，为本申请提供的一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统的结构示意图。所述供暖系统，包括太阳能热电联产组件1，储热罐2，供暖装置3，所述太阳能热电联产组件1包括换热管液体流道，设置于所述换热管液体流道下方的保温层，所述保温层选用微晶发泡板20，

所述换热管液体流道的出口23通过第一管路4与所述储热罐2的入口相连通；

所述储热罐2的出口通过第二管路5与所述供暖装置3的进水口相连通，所述储热罐2的出口还通过第三管路6与所述换热管液体流道的入口22相连通；

所述供暖装置3的出水口通过第四管路7与所述储热罐2的入口相连通，所述储热罐2的入口还通过第五管路8连接至自来水水源；

所述第二管路5、所述第三管路6、所述第四管路7上均设置有自流泵9。

进一步优化地，所述第二管路5上设置有辅助加热器14，用于对储热罐2出口流出的供暖用水进行加热，保证流入供暖装置3的进水口处水的温度。

进一步优化地，所述供暖系统还包括智能控制模块10，温度感应模块11，电磁阀12，所述第一管路4、所述第二管路5、所述第三管路6、所述第四管路7上均设置有所述电磁阀12，所述换热管液体流道的出口23处、所述储热罐2内均设置有所述温度感应模块11，所述温度感应模块11与所述智能控制模块10连接，所述智能控制模块10控制所述电磁阀12的开启或关闭。

具体地讲，

所述智能控制模块10，用于接收所述温度感应模块11反馈的储热罐2内的水温信息，并根据获得的水温信息控制电磁阀12的开启或关闭。

所述温度感应模块11，用于采集储热罐2内的水温信息，并将采集到的水温信息反馈给智能控制模块10：当温度感应模块11采集到的储热罐2内的水温较低时，智能控制模块10接收该信息后，开启第一管路4上的电磁阀12，向储热罐2内注入热水；或者，开启第二管路5上的辅助加热器14，对储热罐2出口流出的供暖用水进行加热，保证流入供暖装置3的进水口处水的温度，从而保证居民室内的温度；当温度感应模块11采集到的储热罐2内的水温较高时，智能控制模块10接收该信息后，通过调节第一管路4上的电磁阀12的开启程度，减少注入储热罐2内的热水量，同时，通过增加注入储热罐2内的自来水量，使储热罐2内水的温度保持在指定的温度范围内，既可以保证居民室内的温度在18-25℃，又可以保证居民生活用水的温度在人们可接受的范围内。

所述电磁阀12，用于控制第一管路4、第二管路5、第三管路6、第四管路7中的水流速度及流入储热罐2内的水量。

进一步优化地，所述供暖装置3包括暖气片，与所述暖气片相连接的水管，经储热罐2的出口流出的水进入水管，经过所述水管通过暖气片向居民室内辐射热量，保证室内温度。

进一步优化地，所述供暖装置3包括分布于屋内的地暖管，经储热罐2的出口流出的水进入地暖管，由于地暖管通常分布于居民室内地板下方，通过热交换实现对居民室内的保温功能。

进一步优化地，参见图2所示，为本申请提供的一种太阳能热电联产组件的结构示意图。所述太阳能热电联产组件1包括自上而下设置的玻璃盖板15，空气绝缘层，光伏电池片16，EVA胶膜17，金属吸热板18，换热管液体流道19，微晶发泡板20，封装底板21；所述金属吸热板18与所述玻璃盖板15之间通过硅胶垫片支撑，形成空气绝缘层。

具体地，当太阳光照射到组件上，位于玻璃盖板15下方的光伏电池片16利用光伏特效应将光能直接转化成电能，输出直流电能，通过逆变器的转换，向外部供给交流电能。光伏电池片16上方的空气绝缘层和下方的EVA胶膜17可以起到良好的绝缘效果。金属吸热板18内纵贯有换热管液体流道19，所述换热管液体流道19的内部流通循环工质，热能的来源一部分是换热管作为太阳能集热管收集太阳光的能量，另一部分来自于光伏电池片16在发电过程中发出的热量通过金属吸热板18向下传导，这两部分热量转化为循环工质的热能，通过不断地循环将热能输出。

具体地，所述微晶发泡板20选用微晶发泡保温材料制成，微晶发泡保温材料为宁夏黑金科技有限公司研发的微晶发泡材料，其表面光滑(同于玻璃)，吸光保温性强，发泡状的一面不散热，具有保温特性；防腐性能好，不破裂，超轻材料密度小，浮力大等优点，在太阳能热电联产组件1中采用微晶发泡材料作为保温层，在系统的管路上以及储热罐2外包裹微晶发泡材料进行保温，微晶发泡材料具有很好的保温性能，且耐腐蚀不易破裂，材料超轻密度小等优异的性能，利用微晶发泡材料作为保温层能够减轻太阳能热电联产组件1的整体重量，提高了保温性能，延长了太阳能热电联产组件1的使用寿命，且微晶发泡材料具有成本低廉的优势。

进一步优化地，所述金属吸热板18上喷涂有高选择性吸热涂层，具有高额太阳能辐射吸收比和低的热辐射发射比，从而提高太阳光转换成热的能力，进而提高对太阳光的吸收效率。

进一步优化地，所述换热管的结构形式根据加工制作工艺的难易和换热效率的高低可以分为直管式和蛇形盘管式等结构形式。

进一步优化地，所述储热罐2的出口还通过第六管路13连接至生活用水水阀，经储热罐2的出口流出的水通过第六管路13作为生活用水方便人们使用。

进一步优化地，所述电磁阀12分别设置于所述第一管路4与所述储热罐2的入口处、所述第二管路5与所述储热罐2的出口处、所述第三管路6与所述储热罐2的出口处、所述第四管路7与所述储热罐2的入口处。所述电磁阀12用于控制第一管路4、第二管路5、第三管路6、第四管路7中的水流速度及流入储热罐2内的水量。

本申请提供的基于太阳能热电联产组件的供暖系统，主要利用的是太阳能光热技术和光伏发电技术，可以将太阳能同时转化为热能和电能输出利用，实现了热电联产的效果，能够满足建筑的部分用热和用电需求，可以极大地提高太阳能的利用效率。

此外，所述供暖系统在冬季热量不足的情况下，可以搭配第二管路5上的辅助加热器14,保证流向供暖装置3的水的温度；或者还可以搭配电锅炉使用，所述供暖系统中热电联产组件1产生的电能可以提供给电锅炉使用，不需要额外输入电能，实现资源的有效利用。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑本说明书及实践这里申请的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未使用的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种基于太阳能热电联产组件的供暖系统，其特征在于，包括太阳能热电联产组件(1)，储热罐(2)，供暖装置(3)，所述太阳能热电联产组件(1)包括换热管液体流道，设置于所述换热管液体流道下方的保温层，所述保温层选用微晶发泡板，

所述换热管液体流道的出口(23)通过第一管路(4)与所述储热罐(2)的入口相连通；

所述储热罐(2)的出口通过第二管路(5)与所述供暖装置(3)的进水口相连通，所述储热罐(2)的出口还通过第三管路(6)与所述换热管液体流道的入口(22)相连通；

所述供暖装置(3)的出水口通过第四管路(7)与所述储热罐(2)的入口相连通，所述储热罐(2)的入口还通过第五管路(8)连接至自来水水源；

所述第二管路(5)、所述第三管路(6)、所述第四管路(7)上均设置有自流泵(9)。

2.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述第二管路(5)上设置有辅助加热器(14)。

3.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，还包括智能控制模块(10)，温度感应模块(11)，电磁阀(12)，所述第一管路(4)、所述第二管路(5)、所述第三管路(6)、所述第四管路(7)上均设置有所述电磁阀(12)，所述换热管液体流道的出口(23)处、所述储热罐(2)内均设置有所述温度感应模块(11)，所述温度感应模块(11)与所述智能控制模块(10)连接，所述智能控制模块(10)控制所述电磁阀(12)的开启或关闭。

4.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述供暖装置(3)包括暖气片，与所述暖气片相连接的水管。

5.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述供暖装置(3)包括分布于屋内的地暖管。

6.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述太阳能热电联产组件(1)包括自上而下设置的玻璃盖板(15)，空气绝缘层，光伏电池片(16)，EVA胶膜(17)，金属吸热板(18)，换热管液体流道(19)，微晶发泡板(20)，封装底板(21)；所述金属吸热板(18)与所述玻璃盖板(15)之间通过硅胶垫片支撑，形成空气绝缘层。

7.根据权利要求6所述的供暖系统，其特征在于，所述金属吸热板(18)上喷涂有高选择性吸热涂层。

8.根据权利要求1所述的供暖系统，其特征在于，所述储热罐(2)的出口还通过第六管路(13)连接至生活用水水阀。

9.根据权利要求3所述的供暖系统，其特征在于，所述温度感应模块(11)包括温度传感器，所述温度传感器的精度为0.1℃。

10.根据权利要求3所述的供暖系统，其特征在于，所述电磁阀(12)分别设置于所述第一管路(4)与所述储热罐(2)的入口处、所述第二管路(5)与所述储热罐(2)的出口处、所述第三管路(6)与所述储热罐(2)的出口处、所述第四管路(7)与所述储热罐(2)的入口处。