CN202350359U - 一种利用风能加热余水的太阳能集中供热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用风能加热余水的太阳能集中供热系统，属于新能源供热技术领域。包括冷水储水箱、集中型太阳能热水器、余水管，风力发电装置和电加热器，电加热器安置在太阳能热集中供热系统的余水管中，由风力发电装置供电，余水管为非分散的集中式分布，每5-10层楼集中使用1根余水管。具有用户在使用时不需排放余管中冷水冷，可增加热水系统的热水供应量，有利于节约水资源和能源，可保证全天候、全时段热水供应，使用方便，投资少，节能节水等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用风能加热余水的太阳能集中供热系统，属于新能源供热技术领域。
背景技术
目前市场上的热水器种类较多，如，太阳能热水器、太阳能电热水器系统、电热水器、利用逆卡诺热循环原理的空气源热泵热水器、燃气热水器等，但这些产品都存在各自的缺点。太阳能电热水器系统，虽能保证24小时供应热水，但其能耗成本较高，每立方米热水大约￥10元；电热水器的热水成本就更高；空气源热泵虽节能，但其压缩机依赖进口，一次投资成本较高，加之压缩机大多放置于室外，噪音较大，维护十分麻烦，冬天还会让室内温度降低，不利于人居环境；燃气热水器经济运行费用较高，冬季在家每次沐浴一次大约要2立方米燃气；太阳能热水器虽然节能、成本低，但不能保证全天候24小时供热水，且使用时需要排放水管中残存的大量冷水，特别是高层楼房用户，会造成大量水资源浪费，给用户带来经济损失造成水资源浪费。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种利用风能对余水加热的太阳能集中供热系统，实现太阳能供热系统的全天候、全时段供热，节能节水。
本实用新型的技术方案是：太阳能集中供热系统包括水箱1、集中型太阳能热水器2和余水管3，还包括由风力发电装置8和电加热器4。电加热器4安置在太阳能热集中供热系统的余水管3中，由风力发电装置8供电。太阳能集中供热系统的余水管3为非分散的集中式分布（便于集中加热管中的水），每5-10层楼用户集中使用1根余水管，楼层跨度大余水管管径大于楼层跨度小的余水管管径，以保证用户水量的供给。
所述电加热器4是工作电压为安全电压的直流加热器，如工作电压为24V、36V 的用普通电加热棒；风力发电装置8中的发电机7是普通带AC/DC变换器、直流输出的风力发电机，电加热器4经DC/DC变换器（直流-直流变换器）6、与风力发电机7的输出端相连，DC/DC变换器（直流-直流变换器）6为由普通开关电源芯片（如TOP250Y开关电源芯片）及其外围电路（包括高频滤波电容，钳位保护电路、整流电路、频率补偿电路、软启动电路）组成的大功率DC/DC变换器（直流-直流变换器）。DC/DC变换器（直流-直流变换器）6的出端与电加热器4入端之间还可并联有蓄电池5，保证无风时对电加热器4的供电。为保证DC/DC变换器（直流-直流变换器）6的散热，开关电源芯片上装有足够大的散热板或保持其具有良好的通风条件。
对于30层的高层建筑而言，按其30层计算，经初步测算，如果用热水器。初步测算，每次沐浴需要用电约5元，按一家三口每星期每人平均洗3次计算，每一户所需365×3×5×3/7=1877.2元，整个从上到下30户所需1877.2×30=56316元，如果按燃气计算，每人每次沐浴需要2元，按一家三口每星期每人平均洗三次计算，365×3×2×3/7=938.6元，整个从上到下30户所需938.6×30=28158元，可以看出高层太阳能集中供热是十分经济的。此外，高层建筑余水管中残水是非常可观的，如果按分布式计算，每户2.9米，30户洗一次水的废水量可达，0.1×0.1×3.14×30×（30-1）/2×2.9=40升，一年下来就是40×365×3×3/7=187712升，大约是正常3到4个用户一个月的用水量，而集中供热余水管加热装置可使余水管里的水成为热水，既避免了水资源的大量浪费，也避免了消耗能源的大量浪费。
本实用新型由于在太阳能供热系统的余水管中设置了低压直流加热器，通过安装于房屋屋顶的风能供电装置，加热棒加热余水管中的水，被加热后的水因密度小而向上流、水管中的冷水因密度小而向下流，这样就达到了加热整个余水管的目的，使余水管中的水保持足够的温度。本实用新型具有可保证用户在使用时不需排放余管中冷水冷，可增加热水系统的热水供应量，有利于节约水资源和能源等优点。
附图说明
图1为本实用新型系统示意图；
图2为本实用新型实施例DC/DC变换器电路示意图。
图中各标号依次表示：1、冷水储水箱，2、集中型太阳能热水器，3、余水管，4、加热棒，5、蓄电池，6、DC/DC转换器（直流-直流变换器），7、风力发动机，8、风力发电装置。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步阐述，但本实用新型的保护范围不限于所述内容。
实施例1：参见图1，本利用风能加热余水的太阳能集中供热系统，包括水箱1、集中型太阳能热水器2、余水管3、风力发电装置8和电加热器4。电加热器4是工作电压为24V的普通直流电加热电阻丝，其安置在太阳能热集中供热系统的余水管3中，由风力发电装置8供电。风力发电装置8中的发电机7是功率恒定1kW、内置AC/DC变换器、直流输出的普通风力发电机，电加热器4经DC/DC变换器（直流-直流变换器）6、与风力发电机7的输出端相连；DC/DC变换器（直流-直流变换器）6的出端与电加热器4入端之间并联有蓄电池，
参见图2，DC/DC变换器（直流-直流变换器）6为由普通TOP250Y开关电源芯片（功率为250W）及其外围电路（包括高频滤波电容，钳位保护电路、整流电路、频率补偿电路、软启动电路）组成的大功率DC/DC变换器（直流-直流变换器）。C1为高频滤波电容，专门抑制从输入端引入的电磁干扰。由于一次绕组电流较大，采用低漏电感的高频变压器并在一次、二次之间增加屏蔽层，将电感减至最小；在钳位保护电路中的瞬态电压抑制器两端并联容阻原件R2、R3、C6，构成保护功能完善的VDZ、VD、R、C型钳位吸收电路，吸收掉漏感上较大的电磁能量，使正常工作时VDZ的消耗非常小，漏磁场能量主要由R2、R3分担；二次绕组电压先经过VD2、C9、C10和C11整流和滤波，再通过L、C12滤除开关噪声之后，获得稳定的直流输出电压， C9、C10和C11并联使用，以减小滤波电容的等效电感。R6是LED的限流电阻，决定了控制环路的增益。二极管VD4和电容C14构成软启动电路，刚通电时，由于C14两端的压降不能突变，致使VD4因负极接低电平而导通，此时稳压管不工作；随着C14被充电，其两端的电压降不断的升高，又使VD4变成截止状态，输出电压建立。为保证TOP250Y开关电源芯片的散热，其上装有足够大的散热板。
本太阳能集中供热系统用于30层高的建筑，余水管3采用非分散的集中式分布，集中使用4根余水管，20-30层楼集中用一寸分管，13-20层楼集中用60分管,6-12层楼集中用20分管，1-5层楼集中用20分管。
经初步计算，余水管里的水约为50L，用1kW的功率来加热，大概需要三个小时左右可以使25度的水加热到60度。
实施例2：参见图1、2，本利用风能加热余水的太阳能集中供热系统用于18层建筑，系统组成与实施例相同，集中使用3根余水管，11-18层楼集中用60分管,6-10层楼集中用20分管，1-5层楼集中用20分管。为保证开关电源芯片的散热，其上装有足够大的散热板。TOP250Y开关电源芯片置于通风条件良好的屋顶。
实施例3：参见图1、2，本利用风能加热余水的太阳能集中供热系统用于10层建筑，系统组成与实施例相同，集中使用2根余水管，6-10层楼集中用20分管，1-5层楼集中用20分管。为保证开关电源芯片的散热，其上装有足够大的散热板。TOP250Y开关电源芯片置于通风条件良好的屋顶。
Claims (4)
1.一种利用风能加热余水的太阳能集中供热系统，包括冷水储水箱（1）、集中型太阳能热水器（2）和余水管（3），其特征是：还包括风力发电装置（8）和电加热器（4），电加热器（4）安置在太阳能热集中供热系统的余水管（3）中，由风力发电装置（8）供电；余水管（3）为非分散的集中式分布，每5-10层楼集中使用1根余水管。
2.按权利要求1所述的利用风能加热余水的太阳能集中供热系统，其特征是：电加热器（4）是工作电压为安全电压的直流加热器，风力发电装置（8）中的发电机（7）是带AC/DC变换器、直流输出的发电机，加热器（4）经DC/DC变换器（6）、与风力发电机（7）的输出端相连。
3.按权利要求2所述的利用风能加热余水的太阳能集中供热系统，其特征是：DC/DC变换器（6）为由普通开关电源芯片及其外围电路组成的大功率DC/DC变换器。
4.按权利要求2所述的利用风能加热余水的太阳能集中供热系统，其特征是：DC/DC变换器（6）的出端与电加热器（4）入端之间还并联有蓄电池（5）。
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| CN103471236A (zh) * | 2013-08-20 | 2013-12-25 | 南昌大学 | 一种应用太阳能风能的节能热水器 |
| CN107388338A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-24 | 昆明理工大学 | 一种保温输水系统 |
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- 2011-10-08 CN CN2011203751042U patent/CN202350359U/zh not_active Expired - Fee Related
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