CN205878303U - 光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统 - Google Patents

光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统 Download PDF

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光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，涉及一种供热、供暖装置领域。该系统包含有：独立太阳能光伏电源总成、系统控制总成、相变材料储热总成、一次、二次提温空气源热泵、供暖终端、供热终端、太阳能集热器和换热水箱等。系统中光伏电源供电，空气源作为主要能源来源，将太阳能作为辅助能源，将空气源热和太阳能源热收集起来，利用相变材料的高储能和慢损耗两个特性，实现热能长时间大跨度的收集、储存和使用。本系统能够满足在各类地区、各种环境条件下建设的建筑物解决供暖和供热需求。其容量变化灵活，自备供电系统，应用地域不受限制，尤其是在无电地区、高原高寒地区解决建筑物供热、供暖方面的能力尤为突出。

Description

光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统
技术领域
本实用新型涉及一种供热、供暖装置，尤其涉及一种光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统。
背景技术
在煤炭、石油、天然气等化石能源大量消耗的今天，面对传统能源日益供需失衡、全球气候日益变暖、雾霾严重等严峻趋势，世界各国纷纷加大对新能源和能源新技术开发与利用的力度。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何环境污染。因此，太阳能成为新能源利用的典型代表，而且有光电、光热等不同利用形式。在发展新能源的同时，节能技术的开发应用也是环境和经济可持续发展的重要内容。
目前现有的太阳能热水器大部分用来加热生活用水，很少来取暖和发电，考虑到太阳能集热器成本比较高，实现单一的制热水功能是非常不经济的。利用太阳能进行冬季采暖及全年供热水无疑是一种节能环保的供暖方式，但是受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度的限制以及晴、阴、云、雨等随机条件的影响，所以到达地面的太阳辐射既是间断的，又是不稳定的。
空气源热泵以电能为驱动力，将室外环境空气作为冷、热源，向被调节对象提供冷、热量。空气源热泵以空气作为低位热源，由于空气取之不尽，用之不竭，且空气源热泵装置的安装和使用较方便，这种环保、高效的能源供给方式在低位能源利用方面具有明显的竞争优势，因此受到了广泛关注。但是空气中的热能同样受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度的限制以及晴、阴、云、雨等随机条件的影响，是不稳定的。
相变材料的蓄热能力能将热量储存在相变蓄材料中，可使太阳能和空气中的热能保持稳定、高效的运行状态。相变蓄能具有蓄能量高，蓄能、释能过程中温度变化小等显著优点，因此将这项技术引入到太阳能利用装置之中，不仅能实现能量的储存和能耗上的节能减排，而且有助于装置的削峰填谷。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统。本实用新型专利利用太阳能光伏发电和光热技术，结合空气源热泵和相变材料储能等节能技术，该系统不受环境影响，一年四季可用，而且有利用能源的综合利用和环境保护。
为实现上述目的，本实用新型光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，包含有太阳能电池组件101、充放电控制器102、离网逆变器103、蓄电池组104、电缆105、电缆106、电缆107、电缆108、系统控制总成20、电磁阀201、循环泵202、传感器203、储热箱30、换热盘管301、相变材料302、管道303、管道304、二次提温空气源热泵40、换热盘管401、换热盘管402、管道403、管道404、一次提温空气源热泵50、外风机501、管道502、管道503、换热盘管504、换热盘管505、管道506、管道507、供暖终端装置60、供热终端装置70、换热水箱80、换热盘管801及太阳能集热器装置90；所述充放电控制器102的一侧通过电缆105与太阳能电池组件101相连，相对一侧通过电缆105与离网逆变器103和系统控制总成20相连，另一侧通过电缆106与蓄电池组104相连；系统控制总成20通过电缆107分别与电磁阀201，循环泵202及二次提温空气源热泵40相连，系统控制总成20通过电缆108与传感器203相连；位于二次提温空气源热泵40内部的换热盘管401一端通过安装有电磁阀201和循环泵202的管道303与储热箱30内部的换热盘管301一端相连，换热盘管401另一端通过安装有阀的管道304与储热箱30内部的换热盘管301的另一端相连；储热箱30内部与换热盘管301外部之间储存有相变材料302；位于二次提温空气源热泵40内部的换热盘管402一端通过安装有电磁阀203和循环泵的管道403与换热水箱80内部的换热盘管801一端相连，换热盘管402另一端通过安装有阀的管道404与换热水箱80内部的换热盘管801的另一端相连；位于一次提温空气源热泵50内部的换热盘管504一端通过管道402与外风机501的一端相连，换热盘管504另一端通过管道502与外风机501的另一端相连，位于一次提温空气源热泵50内部的换热盘管505一端通过管道507与管道403相连，换热盘管505另一端通过管道506与管道404相连；供暖终端装置60的一端与管道403相连，另一端与管道404相连；太阳能集热器装置90的一端通过带有阀的管道901与换热水箱80的顶部相连，太阳能集热器装置90的另一端通过带有阀的管道902与换热水箱80的底部相连；供热终端装置70通过带有阀的管道701与换热水箱80的相连。
附图说明
图1为本实用新型光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统的示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
参看图1，本具体实施方式采用以下技术方案：该设备包括有：太阳能电池组件101、充放电控制器102、离网逆变器103、蓄电池组104、电缆105、电缆106、电缆107、电缆108、系统控制总成20、电磁阀201、循环泵202、传感器203、储热箱30、换热盘管301、相变材料302、管道303、管道304、二次提温空气源热泵40、换热盘管401、换热盘管402、管道403、管道404、一次提温空气源热泵50、外风机501、管道502、管道503、换热盘管504、换热盘管505、管道506、管道507、供暖终端装置60、供热终端装置70、管道701、换热水箱80、换热盘管801及太阳能集热器装置90、管道901、管道902。
充放电控制器102的一侧通过电缆105与太阳能电池组件101相连，相对一侧通过电缆105与离网逆变器103和系统控制总成20相连，另一侧通过电缆106与蓄电池组104相连；系统控制总成20通过电缆107分别与电磁阀201，循环泵202及二次提温空气源热泵40相连，系统控制总成20通过电缆108与传感器203相连。
位于二次提温空气源热泵40内部的换热盘管401一端通过安装有电磁阀201和循环泵202的管道303与储热箱30内部的换热盘管301一端相连，换热盘管401另一端通过安装有阀的管道304与储热箱30内部的换热盘管301的另一端相连；储热箱30内部与换热盘管301外部之间储存有相变材料302；位于二次提温空气源热泵40内部的换热盘管402一端通过安装有电磁阀203和循环泵的管道403与换热水箱80内部的换热盘管801一端相连，换热盘管402另一端通过安装有阀的管道404与换热水箱80内部的换热盘管801的另一端相连。
位于一次提温空气源热泵50内部的换热盘管504一端通过管道402与外风机501的一端相连，换热盘管504另一端通过管道502与外风机501的另一端相连，位于一次提温空气源热泵50内部的换热盘管505一端通过管道507与管道403相连，换热盘管505另一端通过管道506与管道404相连。
供暖终端装置60的一端与管道403相连，另一端与管道404相连。
太阳能集热器装置90的一端通过带有阀的管道901与换热水箱80的顶部相连，太阳能集热器装置90的另一端通过带有阀的管道902与换热水箱80的底部相连。
供热终端装置70通过带有阀的管道701与换热水箱80的相连。
换热盘管301、管道303、换热盘管401及管道304构成闭合回路。
换热盘管402、管道403、换热盘管801及管道404构成回路。
换热盘管402、管道507、换热盘管505及管道506构成回路。
换热盘管402、管道403、供暖终端装置60及管道404构成回路。
换热盘管402、管道403、供暖终端装置60及换热盘管801构成回路。
太阳能集热器装置90、管道901、换热水箱80及管道902构成回路。
太阳能电池组件101接收太阳能辐射，将太阳能转换成直流电能，通过充放电控制器102储存至蓄电池组104，蓄电池组104充满电后，多余直流电能由充放电控制器102输出至离网逆变器103，离网逆变器103将直流电能逆变成交流电能输送至系统控制总成20，系统控制总成20通过收集安装在整个系统各部位的传感器203信号，完成计算后对电磁阀201、循环泵202输出开、关的动作控制指令。
系统储能过程：一次提温空气源热泵50利用外风机501提取空气中的低温热能，并进行初步压缩，通过二次提温空气源热泵40将初步压缩的低温热能转换为高温热能，通过换热盘管301将高温热能储存至储热箱30中的相变材料302中。
系统用能过程：二次提温空气源热泵40通过换热盘管301将相变材料302中的高温热能转换为适合供热、供暖温度的热能，通过供暖终端装置60、供热终端装置70，将能量提供给用户使用。
系统辅助能源装置：太阳能集热器装置90将吸收的太阳能转换为热能，通过水传导到换热水箱装置80，换热水箱装置80将热水通过供热终端装置70为用户提供日常供热用水。换热水箱装置80热能过高时，通过换热水箱装置80中的换热盘管以热空气的方式输送至二次提温空气源热泵40，二次提温空气源热泵40将此部分热能再压缩转换为高温热能，通过换热盘管301将高温热能储存至储热箱30中的相变材料302中。
由上述可知本实用新型的具体设备，本系统中光伏电源供电，以空气源作为主要能源来源，将太阳能作为辅助能源，可将空气源热和太阳能源热收集起来，利用相变材料的高储能和慢损耗两个特性，实现热能长时间大跨度的收集、储存和使用。本系统能够满足在各类地区、各种环境条件下建设的建筑物解决供暖和供热需求。其容量变化灵活，自备供电装置，应用地域不受限制，尤其是在无电地区、高原高寒地区解决建筑物供热、供暖方面的能力尤为突出。

Claims (8)

1.光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述的系统包含有：太阳能电池组件(101)、充放电控制器(102)、离网逆变器(103)、蓄电池组(104)、电缆1(105)、电缆2(106)、电缆3(107)、电缆4(108)、系统控制总成(20)、电磁阀(201)、循环泵(202)、传感器(203)、储热箱(30)、换热盘管1(301)、相变材料(302)、管道1(303)、管道2(304)、二次提温空气源热泵(40)、换热盘管2(401)、换热盘管3(402)、管道3(403)、管道4(404)、一次提温空气源热泵(50)、外风机(501)、管道5(502)、管道6(503)、换热盘管4(504)、换热盘管5(505)、管道7(506)、管道8(507)、供暖终端装置(60)、供热终端装置(70)、管道9(701)、换热水箱(80)、换热盘管6(801)及太阳能集热器装置(90)、管道10(901)、、管道11(902)；
所述充放电控制器(102)的一侧通过电缆1(105)与太阳能电池组件(101)相连，相对一侧通过电缆1(105)与离网逆变器(103)和系统控制总成(20)相连，另一侧通过电缆2(106)与蓄电池组(104)相连；
系统控制总成(20)通过电缆3(107)分别与电磁阀(201)，循环泵(202)及二次提温空气源热泵(40)相连，系统控制总成(20)通过电缆4(108)与传感器(203)相连；位于二次提温空气源热泵(40)内部的换热盘管2(401)一端通过安装有电磁阀(201)和循环泵(202)的管道1(303)与储热箱(30)内部的换热盘管1(301)一端相连，换热盘管2(401)另一端通过安装有阀的管道2(304)与储热箱(30)内部的换热盘管1(301)的另一端相连；储热箱(30)内部与换热盘管1(301)外部之间储存有相变材料(302)；
位于二次提温空气源热泵(40)内部的换热盘管3(402)一端通过安装有电磁阀(203)和循环泵的管道3(403)与换热水箱(80)内部的换热盘管6(801)一端相连，换热盘管3(402)另一端通过安装有阀的管道4(404)与换热水箱(80)内部的换热盘管6(801)的另一端相连；
位于一次提温空气源热泵(50)内部的换热盘管4(504)一端通过管道6(503)与外风机(501)的一端相连，换热盘管4(504)另一端通过管道5(502)与外风机(501)的另一端相连，位于一次提温空气源热泵(50)内部的换热盘管5(505)一端通过管道8(507)与管道3(403)相连，换热盘管5(505)另一端通过管道7(506)与管道4(404)相连；
供暖终端装置(60)的一端与管道3(403)相连，另一端与管道4(404)相连；
太阳能集热器装置(90)的一端通过带有阀的管道10(901)与换热水箱(80)的顶部相连，太阳能集热器装置(90)的另一端通过带有阀的管道11(902)与换热水箱(80)的底部相连；
供热终端装置(70)通过带有阀的管道9(701)与换热水箱(80)的相连。
2.根据权利要求1所述的光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述的换热盘管1(301)、管道1(303)、换热盘管2(401)及管道2(304)构成闭合回路。
3.根据权利要求1所述的光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述的换热盘管3(402)、管道3(403)、换热盘管6(801)及管道4(404)构成回路。
4.根据权利要求1所述的光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述的换热盘管3(402)、管道8(507)、换热盘管5(505)及管道7(506)构成回路。
5.根据权利要求1所述的光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述的换热盘管3(402)、管道3(403)、供暖终端装置(60)及管道4(404)构成回路。
6.根据权利要求1所述的光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述的换热盘管3(402)、管道3(403)、供暖终端装置(60)及换热盘管6(801)构成回路。
7.根据权利要求1所述的光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述的太阳能集热器装置(90)、管道10(901)、换热水箱(80)及管道11(902)构成回路。
8.根据权利要求1所述的光热、空气源热联合光伏以相变材料储能的供热供暖系统，其特征在于所述太阳能电池组件(101)接收太阳能辐射，将太阳能转换成直流电能，通过充放电控制器(102)储存至蓄电池组(104)，蓄电池组(104)充满电后，多余直流电能由充放电控制器(102)输出至离网逆变器(103)，离网逆变器(103)将直流电能逆变成交流电能输送至系统控制总成(20)，系统控制总成(20)通过收集安装在整个系统各部位的传感器(203)信号，完成计算后对电磁阀(201)、循环泵(202)输出开、关的动作控制指令。
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