CN204329345U

CN204329345U - 一种多能互补的复合式锅炉系统

Info

Publication number: CN204329345U
Application number: CN201420589505.1U
Authority: CN
Inventors: 李明; 张恒; 罗熙
Original assignee: Yunnan Normal University
Current assignee: Yunnan Normal University
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2024-10-13

Abstract

本实用新型公开一种多能互补的复合式锅炉系统，该系统由太阳能辅助空气源热泵系统、光伏/风力发电系统、热循环系统组成。太阳能辅助空气源热泵系统主要包括平板集热器阵列、空气源热泵和保温水箱。在太阳能辅助空气源热泵系统中，低温热水通过平板集热器阵列和空气源热泵循环系统加热为温度稍高的热水，然后再经过循环泵泵入锅炉，在锅炉内再次被加热到所需的温度。在热循环过程中，空气源热泵所需的电能来自光伏/风力发电系统。光伏/风力发电系统主要包括光伏电池板阵列、风机阵列、蓄电池组件和逆变器。在光伏/风力发电系统中，两者发的电能优先供给空气源热泵，多余的电能存储于蓄电池组件。

Description

一种多能互补的复合式锅炉系统

技术领域

本实用新型涉及一种锅炉系统，特别涉及一种多能互补的复合式锅炉系统，属热利用技术领域。

背景技术

在人类社会不断前进的过程中，大量化石能源的应用推动了社会的发展，与此同时传统能源的无节制开发使用，造成了严重的环境污染和气候变化等问题。因此世界众多国家纷纷加大对可再生能源开发与利用的力度，可再生能源包括生物质能、太阳能、风能、海洋能、地热能，其中太阳能、风能具有普遍、无害、巨大、长久等优点。因此太阳能、风能的开发与利用不仅对解决全球能源短缺和改善大气环境具有积极重要的意义，而且对实现能源可持续发展意义非凡。

太阳能的利用主要通过光热转换和光电转换等技术途径实现。在光热转换方向，由于地球自转而出现昼夜交替和有阴雨天气存在的原因，因此太阳能热水器应用系统就会出现提供的热水量有限和水温不高等问题。空气源热泵受天气变化的影响较小，但是温度较低的进水会影响空气源热泵的热转换效率；在光电转换方向，商品化的电池效率已提高到18%左右，生产规模已发展到20兆瓦左右，并正在向50兆瓦甚至百兆瓦扩大，然而由于昼夜交替和阴雨天气的存在，光伏发的电能必定不能满足系统的正常工作。风能发电可以弥补上述不足，而且风能发电所占比重日益提高，且装机容量不断在扩大，目前正在向兆瓦级发展。针对上述太阳能利用过程中存在的若干问题，本实用新型设计一种多能互补的复合式锅炉系统，不仅解决了化石能源发电所带来的一系列环境污染问题，还解决了空气源热泵进水温度低的问题，大大提高了空气源热泵的出水温度，提升了热能品位，从而提高了锅炉进水温度及热能转换效率，扩展了应用领域，实现了太阳能和风能的高效综合利用。

发明内容

本实用新型目的在于克服现有的太阳能复合系统的不足，提供一种多能互补的复合式锅炉系统，不仅解决了化石能源发电所带来的一系列环境污染问题，还解决了空气源热泵进水温度低的问题，大大提高了空气源热泵的出水温度，提升了热能品位，从而提高了锅炉进水温度及热能转换效率，扩展了应用领域，有效提高了太阳能和风能的综合利用效率。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案完成：一种多能互补的复合式锅炉系统由太阳能辅助空气源热泵系统、光伏/风力发电系统、热循环系统组成。太阳能辅助空气源热泵系统主要包括平板集热器阵列、空气源热泵和保温水箱。在太阳能辅助空气源热泵系统中，平板集热器阵列的出水端通过阀门一与保温水箱连接，平板集热器阵列的进水端通过变频循环泵一与阀门二连接，阀门二的另一端通过输水管道分别与保温水箱和阀门三连接；保温水箱的一个开口通过变频循环泵二与阀门四连接，阀门四的另一端与锅炉连接；保温水箱的另一个开口通过阀门五连接到空气源热泵，空气源热泵的另一端通过热水循环泵与阀门六连接，阀门六的另一端连接到保温水箱。在太阳能辅助空气源热泵系统中，低温热水通过平板集热器阵列和空气源热泵循环系统加热为温度稍高的热水，然后再经过循环泵泵入锅炉，在锅炉内再次被加热到所需的温度。在热循环过程中，空气源热泵所需的电能来自光伏/风力发电系统。光伏/风力发电系统主要包括光伏电池板阵列、风机阵列、蓄电池组件和逆变器。在光伏/风力发电系统中，风机阵列的输电端与开关一连接，光伏电池板阵列的输电端与开关二连接，开关一和开关二的另一端通过输电线路一分别与开关三和开关四连接；开关三的另一端连接到逆变器，开关四的另一端通过蓄电池组件与开关五连接，开关五的另一端通过逆变器与开关六连接，开关六的另一端连接到空气源热泵的输电端。在光伏/风力发电系统中，两者发的电能优先供给空气源热泵，多余的电能存储于蓄电池组件。

工作原理：太阳光线入射到平板集热器阵列平面上，平板集热器阵列把从太阳光线中吸收的大量太阳辐射能转换成热能，热能被平板集热器阵列内循环的低温热水吸收，循环之后从平板集热器阵列内出来的温度稍高的热水输送到保温水箱；空气源热泵的蒸发器吸收外界大气中的热能，然后热能通过卡诺循环模式在冷凝器内被释放出来，释放出来的热能把经过冷凝器盘管的热水加热到更高温度，紧接着输送到保温水箱，然后保温水箱内的热水通过热水循环泵泵入锅炉；太阳光线入射到光伏电池板阵列平面上，光伏电池板阵列通过电池板内部发电系统把太阳能转变成的电能，连同通过风机阵列发的电能分别输送到逆变器和蓄电池组件，经过逆变器后的电能输送到空气源热泵；储存在蓄电池组件内的电能在阴雨或无风的天气，即某一种发电系统发的电能不够用或两种发电系统都不工作时，蓄电池组件输出的电能经过逆变器后输送到空气源热泵。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、在太阳能辅助空气源热泵系统中，使用平板集热器阵列辅助空气源热泵，提高能源利用效率，克服阴雨天气不能提供热能。

2、在光伏/风力发电系统中，使用太阳能和风能发电，可以避免使用化石能源发电所带来的一系列问题，节约能源，保护环境。

3、本实用新型结构紧凑，制造安装方便，可广泛应用。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图1中，1—平板集热器阵列，2、5、7、9、11、12—阀门一、二、三，四、五、六，3—保温水箱，4、8—变频循环泵一、二，6—输水管道，10—锅炉，13—热水循环泵，14—空气源热泵，15—风机阵列，16、18、20、21、23、25—开关一、二、三、四、五、六，17—光伏电池板阵列，19—输电线路，22—蓄电池组件，24—逆变器。

具体实施方式：

如图1所示。一种多能互补的复合式锅炉系统由太阳能辅助空气源热泵系统、光伏/风力发电系统、热循环系统组成。太阳能辅助空气源热泵系统主要包括平板集热器阵列（1）、空气源热泵（14）和保温水箱（3）。在太阳能辅助空气源热泵系统中，平板集热器阵列（1）的出水端与阀门一（2）连接，阀门一（2）的另一端与保温水箱（3）连接，平板集热器阵列（1）的进水端与变频循环泵一（4）连接，变频循环泵一（4）的另一端与阀门二（5）连接，阀门二（5）的另一端与输水管道（6）连接，输水管道（6）的另一端分别与保温水箱（3）和阀门三（7）连接；保温水箱（3）的一个开口与变频循环泵二（8）连接，变频循环泵二（8）的另一端与阀门四（9）连接，阀门四（9）的另一端与锅炉（10）连接；保温水箱（3）的另一个开口与阀门五（11）连接，阀门五（11）的另一端连接到空气源热泵（14），空气源热泵（14）的另一端与热水循环泵（13）连接，热水循环泵（13）的另一端与阀门六（12）连接，阀门六（12）的另一端与保温水箱（3）连接。在太阳能辅助空气源热泵系统中，低温热水通过平板集热器阵列（1）和空气源热泵（14）循环系统加热为温度稍高的热水，然后再经过循环泵泵入锅炉（10），在锅炉（10）内再次被加热到所需的温度。在热循环过程中，空气源热泵（14）所需的电能来自光伏/风力发电系统。光伏/风力发电系统主要包括光伏电池板阵列（17）、风机阵列（15）、蓄电池组件（22）和逆变器（24）。在光伏/风力发电系统中，风机阵列（15）的输电端与开关一（16）连接，光伏电池板阵列（17）的输电端与开关二（18）连接，开关一（16）和开关二（18）的另一端分别与输电线路（19）连接，输电线路（19）的另一端分别与开关三（20）和开关四（21）连接；开关三（20）的另一端连接到逆变器（24），开关四（21）的另一端与蓄电池组件（22）连接，蓄电池组件（22）的另一端与开关五（23）连接，开关五（23）的另一端连接到逆变器（24），逆变器（24）的另一端与开关六（25）连接，开关六（25）的另一端连接到空气源热泵（14）的输电端。在光伏/风力发电系统中，两者发的电能优先供给空气源热泵（14），多余的电能存储于蓄电池组件（22）。

实施例1

一种多能互补的复合式锅炉系统，在晴朗、有风的天气运行时：太阳光线入射到平板集热器阵列（1）平面上，平板集热器阵列（1）把从太阳光线中吸收的大量太阳辐射能转换成热能，热能被平板集热器阵列（1）内循环的低温热水吸收，循环之后从平板集热器阵列（1）内出来的温度稍高的热水输送到保温水箱（3）；空气源热泵（14）的蒸发器吸收外界大气中的热能，然后热能通过卡诺循环模式在冷凝器内被释放出来，释放出来的热能把经过冷凝器盘管的热水加热到更高温度，紧接着输送到保温水箱（3），然后保温水箱（3）内的热水通过变频循环泵二（8）泵入锅炉（10）；太阳光线入射到光伏电池板阵列（17）平面上，光伏电池板阵列（17）通过电池板内部发电系统把太阳能转变成的电能，连同通过风机阵列（15）发的电能分别输送到逆变器（24）和蓄电池组件（22），经过逆变器（24）后的电能输送到空气源热泵（14）；储存在蓄电池组件（22）内的电能在阴雨或无风的天气，即某一种发电系统发的电能不够用或两种发电系统都不工作时，蓄电池组件（22）输出的电能经过逆变器（24）后输送到空气源热泵（14）。

实施例2

一种多能互补的复合式锅炉系统，在阴雨天气运行时：空气源热泵（14）的蒸发器吸收外界大气中的热能，然后热能通过卡诺循环模式在冷凝器内被释放出来，释放出来的热能把经过冷凝器盘管的热水加热到更高温度，紧接着输送到保温水箱（3），然后保温水箱（3）内的热水通过变频循环泵二（8）泵入锅炉（10）；风机阵列（15）发的电能分别输送到逆变器（24）和蓄电池组件（22），经过逆变器（24）后的电能输送到空气源热泵（14）；储存在蓄电池组件（22）内的电能在风机阵列（15）发的电能不够用时，蓄电池组件（22）输出的电能经过逆变器（24）后输送到空气源热泵（14）。

实施例3

一种多能互补的复合式锅炉系统，在阴雨、无风的天气运行时：空气源热泵（14）的蒸发器吸收外界大气中热能，然后热能通过卡诺循环模式在冷凝器内被释放出来，释放出来的热能把经过冷凝器盘管的热水加热到更高温度，紧接着输送到保温水箱（3），然后保温水箱（3）内的热水通过热水循环泵二（8）泵入锅炉（10）；储存在蓄电池组件（22）内的电能经过逆变器（24）后输送到空气源热泵（14）。

Claims

1.一种多能互补的复合式锅炉系统,由太阳能辅助空气源热泵系统、光伏/风力发电系统、热循环系统组成,太阳能辅助空气源热泵系统主要包括平板集热器阵列、空气源热泵和保温水箱,在太阳能辅助空气源热泵系统中，低温热水通过平板集热器阵列和空气源热泵循环系统加热为温度稍高的热水，然后再经过循环泵泵入锅炉，在锅炉内再次被加热到所需的温度,在热循环过程中，空气源热泵所需的电能来自光伏/风力发电系统,光伏/风力发电系统主要包括光伏电池板阵列、风机阵列、蓄电池组件和逆变器,在光伏/风力发电系统中，两者发的电能优先供给空气源热泵，多余的电能存储于蓄电池组件。