CN1804501A - 一种太阳能和风能的综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

一种将太阳能和风能转换成热能进行利用的系统，其特征在于：由太阳能集热器(7)、风力机(1)带动的泵(2)、电动机(5)带动的循环泵(4)、热交换器(6)、连接管线和系统内的循环工质构成一个循环——太阳能和风能的收集转换系统，循环内的循环工质在风力机带动的泵或电动机带动的循环泵的作用下在系统内流动，太阳能集热器吸收的太阳能和风力机通过泵把机械能转化为热能使循环内流体的温度升高，通过热交换器输出热量。本发明的目的是提供一种可用于供应家庭生活热水、低品位热能驱动的制冷装置、供暖等领域的太阳能和风能的综合利用系统。

Description

一种太阳能和风能的综合利用系统
技术领域
本发明涉及一种太阳能和风能的综合利用系统，它是将太阳能和风能转换成热能进行利用的系统。
技术背景
太阳能和风能是来自大自然用之不竭的清洁能源，如果将其合理利用，用于供应家庭生活热水、低品位热能驱动的制冷装置、供暖等领域，则会产生很好的经济效益，而且有利于缓解能源供应的紧张局面和环境污染问题。
目前太阳能或风能的热利用方面，最常见的是普通的太阳能热水器，其缺点是用途单一，只能提供生活用的热水，而且冬天的使用十分有限或干脆不用。也有将太阳能收集，做为热泵的低温热源用来供暖，但是我国北方的冬天是夜长昼短，日照时间本来就不长，晚上或阴天没有热量来源，要获得足够供暖的热量，必须使太阳能集热器的面积相当大，我国城市居民目前的居住状况对其实际应用有很大的限制。
利用太阳能和风能提供热水的如中国专利号ZL96232395.0，其中风能的转换是通过风力发电装置将风能转变成电能，再利用电加热器将电能转变为热能。其缺点是设备复杂，成本高，应用范围小，而且加热器内部容易结垢，在北方冬天使用时还存在热水器内水的结冰问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可用于供应家庭生活热水、低品位热能驱动的制冷装置、供暖等领域的太阳能和风能的综合利用系统。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：由太阳能集热器7、风力机1带动的泵2、电动机5带动的泵4、热交换器6、储热水箱3以及连接管线等构成一个闭式循环——太阳能和风能的收集转换系统，闭式循环内的流体，选用加防冻液的软水或凝固点低的油类物质。闭式循环内的流体在风力机带动的泵或者电动机带动的泵的作用下在系统内循环流动，太阳能集热器吸收的太阳能或风力机通过泵转化的热能使闭式循环内的流体温度升高，流体在系统内流动，通过热交换器输出热量，同时将多余的热量储存在储热水箱的流体内。
所述的热交换器可以是热泵的蒸发器、吸收式制冷装置的发生器或用来产生热水，具体用途根据使用情况决定。夏天时日照强度大，太阳能和风能的收集转换系统内流体温度可以达到吸收式制冷装置要求的热源温度，因此本系统可以驱动吸收式制冷装置来制冷。冬天时日照强度低，太阳能和风能的收集转换系统内流体温度低，但是可用做热泵的低温热源进行供暖。
所述的太阳能集热器可以是平板式集热器或其他类型的集热器。
所述的风力机带动的泵有两个作用：一是将风力机的机械能的转化为热能，因此该泵应选用效率较低的泵，具体数值无严格要求；二是作为循环泵，推动流体流动。电动机带动的泵，其作用是在无风的情况下作为循环泵，推动流体流动。
所述的储热水箱为保温水箱，设进水口和出水口。
附图说明
图1是太阳能和风能的综合利用系统的流程示意图
图2本发明实施例的系统流程示意图
图3是太阳能集热器构造示意图
图4是附图3的A-A剖视图
具体实施方式
如图2所示，风力机1采用立轴式风力机，带动泵3，推动流体流动。风力机的机械能一部分在泵内转化为流体的热能，其余的成为流体的动能，在流体流动的过程中也最终转化为流体的热能。流在体流动过程中，将太阳能集热器15吸收的太阳能或风力机的机械能转化的热能在热泵机组9的蒸发器处将热量输出，同时多余的热量使系统内流体的温度升高，以热能形式储存在系统的流体内。
太阳能集热器15的构造如图2所示，集热管2焊接在集热板1上，集热管和集热板朝上的表面涂一层有利于吸收太阳光的涂层。图3是图2的A-A剖面图，集热管和集热板2置于保温箱3内，保温箱面向太阳的一面是刚化玻璃1。
电动机8带动的循环泵7，其作用是在无风而有阳光的情况下作为循环泵，推动流体流动。
所述的热泵机组9与普通的热泵机组基本一样，主要有以下两点区别：1、所述的热泵机组的蒸发器10是一个换热器，换热器内侧是热泵机组的工质，外侧是太阳能和风能收集转换系统内循环的流体(注：此处为叙述方便将换热器两侧分为内侧和外侧)。2、所述的热泵机组设两个冷凝器，一个用来加热室内空气，另一个冷凝器12可以用来产生热水。
产生热水的装置由热泵机组的一个冷凝器12装在一个保温的热水器13内即可。该热水器与普通的电热水器的区别在只是在于普通的电热水器是用电阻丝加热，而该热水器是用热泵机组的冷凝器加热。在产生热水的冷凝器管线上安装一个电磁阀11，可以根据需要来控制该冷凝器是否工作。
电磁制动器2的作用是抱死风力机的转轴，使风力机1和泵3都停止运转。用于以下两种情况：一是泵3的出口流体温度超过其运行的安全温度，由装在泵3的出口处的温度开关4感测并发出信号，作用于电磁制动器14，抱死风力机的转轴；二是由用户人为控制，在不需要系统运行时或其他情况下(例如风特别大)停止风力机的运转。
定压罐14的作用是补偿系统内流体的热胀冷缩。单向阀6是泵7不运行时作为泵6的旁路，只允许流体按箭头所指的方向流动；单向阀16的作用是同样的道理。

Claims (5)

1、一种将太阳能和风能转换成热能进行利用的系统，其特征在于：由太阳能集热器(7)、风力机(1)带动的泵(2)、电动机(5)带动的循环泵(4)、热交换器(6)、连接管线和系统内的循环工质构成一个循环——太阳能和风能的收集转换系统，循环内的循环工质在风力机带动的泵或电动机带动的循环泵的作用下在系统内流动，太阳能集热器吸收的太阳能和风力机通过泵把机械能转化为热能使循环内流体的温度升高，通过热交换器输出热量。
2、根据权利要求1所述的太阳能和风能的收集转换系统，其特征在于：还包括一个储热水箱(3)，储热水箱为保温水箱，设进水口和出水口。
3、根据权利要求1所述的太阳能和风能的收集转换系统，其特征在于：所述的系统内的循环工质可以是加防冻液的软化水。
4、根据权利要求1所述的太阳能和风能的收集转换系统，其特征在于：所述的热交换器可以是热泵的蒸发器、吸收式制冷装置的发生器或热水器，热交换器可以是一个或一个以上并接在系统内，每个热交换器进出口可设隔离门。
5、根据权利要求2所述的太阳能和风能的收集转换系统，其特征在于：所述的储热水箱内可以设辅助电加热元件。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009058099A1 (en) * 2007-11-01 2009-05-07 National University Of Singapore Desalination assembly
CN102135343A (zh) * 2011-01-11 2011-07-27 程刚 交互吸附式太阳能风能致冷装置
CN103438595A (zh) * 2013-08-13 2013-12-11 上海交通大学 太阳能热水器风能动力管道水循环防冻装置
RU2759192C1 (ru) * 2021-03-16 2021-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Гибридный энергетический комплекс

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