CN113418226A - “物联网+”家庭式捕碳机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种“物联网+”家庭式捕碳机系统，包括进水管路、常温水箱、太阳能光伏集热联合装置、热水箱、燃气灶以及“物联网+”控制系统，热水箱与太阳能光伏热水联合装置相连形成太阳能热水循环回路，燃气灶燃烧器周围设换热套管，换热套管与热水箱相连形成燃气灶热水循环回路，进水管路一路接入太阳能循环水加热管路，另一路接入常温水箱，常温水箱、热水箱分别设第一、第二富氢装置，热水箱出口连接富氢热水管路，常温水箱出口连接富氢常温水管路，富氢常温水管路一路连饮用水管路，一路连生活用水管路，富氢热水管路、生活用水管路分别通过混水阀通入洗衣机、厨房清洗水龙头、浴室洗浴装置；“物联网+”控制系统包括太阳能光伏集热联合装置的电侧、中控装置、蓄电池、屏幕显示及控制中枢、安防感应装置。

Description

“物联网+”家庭式捕碳机系统
技术领域
本发明涉及一种“物联网+”家庭式捕碳机系统。
背景技术
碳中和(carbon neutrality)，节能减排术语，是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后，进入平稳下降阶段。简单地说，也就是让二氧化碳排放量“收支相抵”。2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”2021年3月5日，2021年国务院政府工作报告中指出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构。
全球变暖是人类的行为造成地球气候变化的后果。“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。随着人类的活动，全球变暖也在改变和影响着人们的生活方式，带来越来越多的问题。减少二氧化碳排放量的手段，一是碳封存，主要由土壤、森林和海洋等天然碳会吸收储存空气中的二氧化碳，人类所能做的是植树造林；二是碳抵消，通过投资开发可再生能源和低碳清洁技术，减少一个行业的二氧化碳排放量来抵消另一个行业的排放量，抵消量的计算单位是二氧化碳当量吨数。一旦彻底消除二氧化碳排放，我们就能进入净零碳社会。
随着科学技术的发展以及对节能减排要求的不断提高，太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分，被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种环保的发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染、减小温室效应以及碳中和具有重要的意义。
捕碳，是指捕获二氧化碳，从而降低温室气体二氧化碳的排放，即获得“减碳”的效果。广义来讲，节能减排可以换算成“减碳量”，例如，冷气调高1摄氏度，以使用10小时计算可减碳0.84公斤，每天一餐改吃蔬食可减碳0.78公斤，以LED灯泡取代60瓦钨丝灯泡，每天使用5小时可减碳0.16公斤。再者，节省一度电，可减碳0.557公斤碳量。因此，各种节能减排均能实现广义的“捕碳”效果。建立减碳行为量化平台是社会发展的必然趋势，包括家庭在内的碳币和、碳积分、碳交易将会为全社会的减碳做出积极的贡献。
目前对于碳中和以及捕碳的研究主要集中于企业和工厂级别，对于家庭以及个人的碳中和以及捕碳涉及很少。作为家庭，其日常生活需要消耗水、电能源和资源，同样向环境排放垃圾、废物、洗衣废水等，直接和间接产生二氧化碳的排放。而且作为生活的单位，虽然每个家庭排放比工厂和企业少得多，但是家庭数量极多，其排放总量不可忽视。目前尚没有较好的解决家庭捕碳的节能减排综合系统方案，或者成本太高，不适合家庭推广和使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种使用成本低、使用方便、节能环保、降低环境和水污染、有利于碳中和的“物联网+”家庭式捕碳机系统。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括进水管路、常温水箱、太阳能光伏集热联合装置、热水箱、燃气灶以及“物联网+”控制系统，所述热水箱与所述太阳能光伏热水联合装置的水侧之间通过太阳能循环水加热管路相连接形成太阳能热水循环回路，以通过太阳能集热对所述热水箱内的水进行循环加热，所述燃气灶的燃烧器周围设有换热套管，所述换热套管与所述热水箱通过燃气灶余热循环水加热管路相连接形成燃气灶热水循环回路，所述进水管路分成两路，一路接入所述太阳能循环水加热管路，另一路接入所述常温水箱，所述常温水箱设有第一富氢装置，所述热水箱设有第二富氢装置，用于在水中加氢生成富氢水，所述热水箱出口连接富氢热水管路，所述常温水箱出口连接富氢常温水管路，所述富氢常温水管路一路连接饮用水管路，一路连接生活用水管路，所述富氢热水管路、所述生活用水管路分别通过混水阀对冷热水混水后通入洗衣机、厨房清洗水龙头、浴室洗浴装置，以得到所需温度的富氢温水；所述“物联网+”控制系统包括所述太阳能光伏集热联合装置的电侧、中控装置、蓄电池、屏幕显示及控制中枢、安防感应装置，所述中控装置用于接收各电路及水路的感应信号及对所有电路和相关电控部件进行自动化控制，所述蓄电池用于将所述太阳能光伏集热联合装置产生的电能进行储存，供所述第一富氢装置、所述第二富氢装置、所述屏幕显示及控制中枢、所述安防感应装置及所述“物联网+”家庭式捕碳机系统中、家庭中其他小功率用电设备使用，所述屏幕显示及控制中枢作为家庭显示及控制中枢，用于显示系统及各设备的工作状态以及各点位的温度、电压电流工况，并用于显示所述安防感应装置的传感信号和图像，接受人工触控控制以及接受手机远程无线信号控制，所述安防感应装置用于感应、传送防盗及水电煤气泄漏安防信号。
所述热水箱的循环水出口连接热水循环水泵，所述热水循环水泵出口与所述热水箱之间并联连接所述太阳能光伏热水联合装置、所述换热套管，所述太阳能循环水加热管路、所述燃气灶余热循环水加热管路上均设有电磁阀。
所述进水管路上设有前置过滤器，所述富氢热水管路上设有第一后置过滤器，所述生活用水管路上设有第二后置过滤器。
所述饮用水管路上设有直饮水机。
所述进水管路接入所述太阳能循环水加热管路前设有逆止阀。
所述第一富氢装置、所述第二富氢装置采用电解式富氢发生器或滤芯式富氢发生器或氢水棒富氢发生器。
所述太阳能光伏集热联合装置自下向上依次包括集热层、导热胶接层、太阳能光伏发电层、透光面板。
所述集热层采用板式集热器，所述太阳能光伏发电层采用薄膜电池。
所述安防感应装置通过WIFI或蓝牙或Zigbee方式与所述中控装置、所述屏幕显示及控制中枢及手机进行通信。
所述中控装置还用于接收语音交互控制指令。
本发明的有益效果是：由于本发明包括进水管路、常温水箱、太阳能光伏集热联合装置、热水箱、燃气灶以及“物联网+”控制系统，所述热水箱与所述太阳能光伏热水联合装置的水侧之间通过太阳能循环水加热管路相连接形成太阳能热水循环回路，以通过太阳能集热对所述热水箱内的水进行循环加热，所述燃气灶的燃烧器周围设有换热套管，所述换热套管与所述热水箱通过燃气灶余热循环水加热管路相连接形成燃气灶热水循环回路，所述进水管路分成两路，一路接入所述太阳能循环水加热管路，另一路接入所述常温水箱，所述常温水箱设有第一富氢装置，所述热水箱设有第二富氢装置，用于在水中加氢生成富氢水，所述热水箱出口连接富氢热水管路，所述常温水箱出口连接富氢常温水管路，所述富氢常温水管路一路连接饮用水管路，一路连接生活用水管路，所述富氢热水管路、所述生活用水管路分别通过混水阀对冷热水混水后通入洗衣机、厨房清洗水龙头、浴室洗浴装置，以得到所需温度的富氢温水；所述“物联网+”控制系统包括所述太阳能光伏集热联合装置的电侧、中控装置、蓄电池、屏幕显示及控制中枢、安防感应装置，所述中控装置用于接收各电路及水路的感应信号及对所有电路和相关电控部件进行自动化控制，所述蓄电池用于将所述太阳能光伏集热联合装置产生的电能进行储存，供所述第一富氢装置、所述第二富氢装置、所述屏幕显示及控制中枢、所述安防感应装置及所述“物联网+”家庭式捕碳机系统中、家庭中其他小功率用电设备使用，所述屏幕显示及控制中枢作为家庭显示及控制中枢，用于显示系统及各设备的工作状态以及各点位的温度、电压电流工况，并用于显示所述安防感应装置的传感信号和图像，接受人工触控控制以及接受手机远程无线信号控制，所述安防感应装置用于感应、传送防盗及水电煤气泄漏安防信号；本发明克服了现有技术的缺陷和不足，提供了一种专门针对家庭以及个人生活的碳中和捕碳节能减排系统，利用所述太阳能光伏集热联合装置一个装置同时实现收集热能及光能，双重利用太阳能，其体积小，重量轻，便于安放在阳台、外墙等处，不占有公共空间，利于家庭使用，同时还能够降低安放处(例如阳台、墙面)的温度，减轻建筑的空调负载，降低空调的耗能，克服了现有太阳能利用单一的局限，集成度高，一机多用，既能满足家庭同时用电、用热水的需求，又能提高光伏发电系统的发电效率，高效运行，使太阳能充分利用，节能效果好，节省用户用能成本，综合成本低，同时利于家庭燃气灶余热辅助制取热水，既避免了热量浪费和对环境的热污染，同时利于了热能，满足家庭日常生活需要的热水、电能源的使用需求，富氢水既可以消除人体内产生的多余的自由基，激活细胞，促进细胞活性和新陈代谢，延缓衰老，美容养颜，增强免疫力，还能够去除水中的杂质，满足洗衣、洗菜等的需求，减少洗涤剂的使用，本发明还能够减少向环境排放废热、废物、洗衣废水等，直接和间接减少了二氧化碳的排放，从最基本的家庭单位入手，在低成本的情况下，利于大面积推广和使用，从而积少成多，整体减少碳排放，利于碳中和，一举多得，经试验和测算，本发明的一个实施例用于一个三口之家，一年可节省费用为1200元左右，节省电能2000度电以上，减碳可达100公斤以上；本发明通过所述屏幕显示及控制中枢作为家庭显示及控制中枢，不仅用于显示系统及各设备的工作状态以及各点位的温度、电压电流工况，并用于显示所述安防感应装置的传感信号和图像，还能够接受人工触控控制，以及接收手机远程无线信号控制，所述安防感应装置用于感应、传送防盗及水电煤气泄漏安防信号，实现了家庭内的“物联网+”碳中和一体化的集成控制，特别适合家庭使用；故本发明使用成本低，使用方便，节能环保，降低环境和水污染，有利于减少碳排放，实现碳中和，是一种“物联网+”家庭式捕碳机系统。
附图说明
图1是本发明实施例的“物联网+”家庭式捕碳机系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的“物联网+”家庭式捕碳机系统的“物联网+”控制系统的结构示意图；
图3是本发明实施例的太阳能光伏集热联合装置的断面结构示意图。
具体实施方式
如图1～图3所示，本实施例的“物联网+”家庭式捕碳机系统是一种专门针对家庭以及个人生活的碳中和节能减排系统，本发明包括进水管路10、常温水箱1、太阳能光伏集热联合装置2、热水箱3、燃气灶5以及“物联网+”控制系统，所述热水箱3与所述太阳能光伏热水联合装置2的水侧之间通过太阳能循环水加热管路20相连接形成太阳能热水循环回路，以通过太阳能集热对所述热水箱3内的水进行循环加热，所述燃气灶5的燃烧器周围设有换热套管7，所述换热套管7与所述热水箱3通过燃气灶余热循环水加热管路70相连接形成燃气灶热水循环回路，所述热水箱3的循环水出口连接热水循环水泵6，所述热水循环水泵6出口与所述热水箱3之间并联连接所述太阳能光伏热水联合装置2、所述换热套管7，所述太阳能循环水加热管路20、所述燃气灶余热循环水加热管路70上均设有电磁阀，所述进水管路10分成两路，一路接入所述太阳能循环水加热管路20，另一路接入所述常温水箱1，所述进水管路10接入所述太阳能循环水加热管路20前设有逆止阀8，所述常温水箱1设有第一富氢装置11，所述热水箱3设有第二富氢装置31，用于在水中加氢生成富氢水，所述第一富氢装置11、所述第二富氢装置31采用电解式富氢发生器，当然也可以采用滤芯式富氢发生器或氢水棒富氢发生器，所述热水箱3出口连接富氢热水管路30，所述常温水箱1出口连接富氢常温水管路40，所述富氢常温水管路40一路连接饮用水管路50，一路连接生活用水管路60，所述饮用水管路50上设有直饮水机4，以便于直接饮用富氢水，所述进水管路10上设有前置过滤器66，所述富氢热水管路30上设有第一后置过滤器61，所述生活用水管路60上设有第二后置过滤器62，所述前置过滤器66、所述第一后置过滤器61、第二后置过滤器62用于过滤清除自来水、热水中的杂质、余氯等，可采用活性炭过滤器等常见的过滤器，所述富氢热水管路30、所述生活用水管路60分别通过混水阀81、82、83对冷热水混水后通入洗衣机91、厨房清洗水龙头92、浴室洗浴装置93，以得到所需温度的富氢温水，采用本实施例的方案，可以减少洗衣粉用量进行洗衣，减少或不使用洗洁精进行洗碗、洗菜等，大幅减少这些化学品残留的排放；所述“物联网+”控制系统包括所述太阳能光伏集热联合装置2的电侧、中控装置100、蓄电池200、屏幕显示及控制中枢300、安防感应装置400，所述中控装置100用于接收各电路及水路的感应信号及对所有电路和相关电控部件进行自动化控制，所述蓄电池200用于将所述太阳能光伏集热联合装置2产生的电能进行储存，供本系统的各用电设备(所述第一富氢装置11、所述第二富氢装置31、所述屏幕显示及控制中枢300、所述安防感应装置400、各电磁阀)及家庭中其他小功率用电设备使用，所述屏幕显示及控制中枢300作为家庭显示及控制中枢，用于显示系统及各设备的工作状态以及各点位的温度、电压电流工况，并用于显示所述安防感应装置400的传感信号和图像，接受人工触控控制以及接受手机远程无线信号控制，所述安防感应装置400用于感应、传送防盗及水电煤气泄漏安防信号；所述安防感应装置400通过WIFI或蓝牙或Zigbee方式与所述中控装置100、所述屏幕显示及控制中枢300及手机进行通信；所述中控装置100还用于接收语音交互控制指令。
本实施例中，所述太阳能光伏集热联合装置2自下向上依次包括集热层21、导热胶接层22、太阳能光伏发电层23、透光面板24，以便于利用一个装置同时实现收集热能及光能，双重利用太阳能，所述集热层21采用板式集热器，所述太阳能光伏发电层23采用薄膜电池，使得所述太阳能光伏集热联合装置2厚度薄，体积小，重量轻，便于安放在阳台、外墙等处，不占有公共空间，利于家庭使用，同时还能够降低安放处(例如阳台、墙面)的温度，减轻建筑的空调负载，降低空调的耗能，克服了现有太阳能利用单一的局限，集成度高，一机多用，既能满足家庭同时用电、用热水的需求，又能提高光伏发电系统的发电效率，高效运行，使太阳能充分利用，节能效果好，节省用户用能成本，综合成本低。
需要说明的是，以上各管路上还应根据需要设置相应的阀门装置及相关的温度、水位等传感器装置，以便于控制，这是本领域技术人员根据需要进行设置和调整的，不再赘述。
本发明克服了现有技术的缺陷和不足，提供了一种专门针对家庭以及个人生活的碳中和捕碳节能减排系统，利用所述太阳能光伏集热联合装置一个装置同时实现收集热能及光能，双重利用太阳能，其体积小，重量轻，便于安放在阳台、外墙等处，不占有公共空间，利于家庭使用，同时还能够降低安放处(例如阳台、墙面)的温度，减轻建筑的空调负载，降低空调的耗能，克服了现有太阳能利用单一的局限，集成度高，一机多用，既能满足家庭同时用电、用热水的需求，又能提高光伏发电系统的发电效率，高效运行，使太阳能充分利用，节能效果好，节省用户用能成本，综合成本低，同时利于家庭燃气灶余热辅助制取热水，既避免了热量浪费和对环境的热污染，同时利于了热能，满足家庭日常生活需要的热水、电能源的使用需求，富氢水既可以消除人体内产生的多余的自由基，激活细胞，促进细胞活性和新陈代谢，延缓衰老，美容养颜，增强免疫力，还能够去除水中的杂质，满足洗衣、洗菜等的需求，减少洗涤剂的使用，本发明还能够减少向环境排放废热、废物、洗衣废水等，直接和间接减少了二氧化碳的排放，从最基本的家庭单位入手，在低成本的情况下，利于大面积推广和使用，从而积少成多，整体减少碳排放，利于碳中和，一举多得，经试验和测算，本发明的一个实施例用于一个三口之家，一年可节省费用为1200元左右，节省电能2000度电以上，减碳可达100公斤以上；本发明通过所述屏幕显示及控制中枢作为家庭显示及控制中枢，不仅用于显示系统及各设备的工作状态以及各点位的温度、电压电流工况，并用于显示所述安防感应装置的传感信号和图像，还能够接受人工触控控制，以及接收手机远程无线信号控制，所述安防感应装置用于感应、传送防盗及水电煤气泄漏安防信号，实现了家庭内的“物联网+”碳中和一体化的集成控制，特别适合家庭使用；因此本发明使用成本低，使用方便，节能环保，降低环境和水污染，有利于减少碳排放，实现碳中和，是一种“物联网+”家庭式捕碳机系统。
本发明可广泛应用于碳中和节能减排领域。

Claims (10)

1.一种“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：包括进水管路(10)、常温水箱(1)、太阳能光伏集热联合装置(2)、热水箱(3)、燃气灶(5)以及“物联网+”控制系统，所述热水箱(3)与所述太阳能光伏热水联合装置(2)的水侧之间通过太阳能循环水加热管路(20)相连接形成太阳能热水循环回路，以通过太阳能集热对所述热水箱(3)内的水进行循环加热，所述燃气灶(5)的燃烧器周围设有换热套管(7)，所述换热套管(7)与所述热水箱(3)通过燃气灶余热循环水加热管路(70)相连接形成燃气灶热水循环回路，所述进水管路(10)分成两路，一路接入所述太阳能循环水加热管路(20)，另一路接入所述常温水箱(1)，所述常温水箱(1)设有第一富氢装置(11)，所述热水箱(3)设有第二富氢装置(31)，用于在水中加氢生成富氢水，所述热水箱(3)出口连接富氢热水管路(30)，所述常温水箱(1)出口连接富氢常温水管路(40)，所述富氢常温水管路(40)一路连接饮用水管路(50)，一路连接生活用水管路(60)，所述富氢热水管路(30)、所述生活用水管路(60)分别通过混水阀(81、82、83)对冷热水混水后通入洗衣机(91)、厨房清洗水龙头(92)、浴室洗浴装置(93)，以得到所需温度的富氢温水；所述“物联网+”控制系统包括所述太阳能光伏集热联合装置(2)的电侧、中控装置(100)、蓄电池(200)、屏幕显示及控制中枢(300)、安防感应装置(400)，所述中控装置(100)用于接收各电路及水路的感应信号及对所有电路和相关电控部件进行自动化控制，所述蓄电池(200)用于将所述太阳能光伏集热联合装置(2)产生的电能进行储存，供所述第一富氢装置(11)、所述第二富氢装置(31)、所述屏幕显示及控制中枢(300)、所述安防感应装置(400)及所述“物联网+”家庭式捕碳机系统中、家庭中其他小功率用电设备使用，所述屏幕显示及控制中枢(300)作为家庭显示及控制中枢，用于显示系统及各设备的工作状态以及各点位的温度、电压电流工况，并用于显示所述安防感应装置(400)的传感信号和图像，接受人工触控控制以及接受手机远程无线信号控制，所述安防感应装置(400)用于感应、传送防盗及水电煤气泄漏安防信号。
2.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述热水箱(3)的循环水出口连接热水循环水泵(6)，所述热水循环水泵(6)出口与所述热水箱(3)之间并联连接所述太阳能光伏热水联合装置(2)、所述换热套管(7)，所述太阳能循环水加热管路(20)、所述燃气灶余热循环水加热管路(70)上均设有电磁阀。
3.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述进水管路(10)上设有前置过滤器(66)，所述富氢热水管路(30)上设有第一后置过滤器(61)，所述生活用水管路(60)上设有第二后置过滤器(62)。
4.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述饮用水管路(50)上设有直饮水机(4)。
5.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述进水管路(10)接入所述太阳能循环水加热管路(20)前设有逆止阀(8)。
6.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述第一富氢装置(11)、所述第二富氢装置(31)采用电解式富氢发生器或滤芯式富氢发生器或氢水棒富氢发生器。
7.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述太阳能光伏集热联合装置(2)自下向上依次包括集热层(21)、导热胶接层(22)、太阳能光伏发电层(23)、透光面板(24)。
8.根据权利要求7所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述集热层(21)采用板式集热器，所述太阳能光伏发电层(23)采用薄膜电池。
9.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述安防感应装置(400)通过WIFI或蓝牙或Zigbee方式与所述中控装置(100)、所述屏幕显示及控制中枢(300)及手机进行通信。
10.根据权利要求1所述的“物联网+”家庭式捕碳机系统，其特征在于：所述中控装置(100)还用于接收语音交互控制指令。
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