CN209414053U - 一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置 - Google Patents

一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置。包括：太阳能屋顶；第一水箱；第二水箱；第三水箱；地热井。太阳能屋顶水存储结构包括一个入水口和一个出水口，入水口通过管路与第一水箱第一出水口连接，出水口通过管路与第二水箱第二入水口连接；第一水箱入水口通过管路与水泵连接，第二出水口通过管路和第一电控阀门与第二水箱第一入水口连接；第二水箱第一出水口通过管路和第二电控阀门连接至地热井，第二出水口通过管路和第三电控阀门与第三水箱入水口连接；第三水箱第一出水口通过管路连接至地热井，第二出水口通过管路与外部连接；水泵位于地热井中。该种装置能够解决在不同的天气及水质条件下人们用电及用水的需求，并且实现了太阳能发电、地热能、导热介质多元利用在一个系统装置内完成，使能量得到循环利用，最大限度的增加能源的利用率。

Description

一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置。
背景技术
随着科技水平的进步，以及人们对于新能源的开发和多元利用方面认知越来越深入。在新能源多元利用方面，现今普遍应用的能源为太阳能和地热能。而现有技术中并没有一种能够将太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，导致使用过程中太阳能和地热能的能量损耗极高，无法实现能源的充分利用，远远无法达到使用要求。同时太阳能发电设备在工作中存在易受到多变天气的影响的问题，使得太阳能发电设备工作不稳定且故障率较高，进而会影响电能的生产，实用性较低。现在太阳能发电系统与地热能系统各自独立，两者没有有效的结合起来，导致设备繁杂冗余和浪费。
实用新型内容
一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于包括：太阳能屋顶，其中太阳能屋顶包括光伏面板，水存储结构和吸热层；第一水箱；第二水箱；第三水箱；地热井；地热转换机组。所述太阳能屋顶水存储结构包括一个入水口和一个出水口，入水口通过管路与第一水箱第一出水口连接，出水口通过管路与第二水箱第二入水口连接；第一水箱入水口通过管路与水泵连接，第一水箱第二出水口通过管路和第一电控阀门与第二水箱第一入水口连接，第二水箱第一出水口通过管路和第二电控阀门连接至地热井，第二水箱第二出水口通过管路和第三电控阀门与第三水箱入水口连接；第三水箱第一出水口通过管路连接至地热井，第三水箱第二出水口通过管路与外部连接；水泵位于地热井中；所述太阳能屋顶内部包括第一温度传感器，所述第二水箱内部还包括第二温度传感器及水位传感器。所述第三水箱内部还包括第三温度传感器及加热器。所述加热器与地热转换机组相连接。所述水泵、加热器、地热转换机组、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一电控阀门、第二电控阀门、第三电控阀门、水位传感器连接一温度控制器，温度控制器控制加热器、地热转换机组、第一电控阀门、第二电控阀门、第三电控阀门、水泵；地热转换机组作为备用供电源。
太阳能屋顶的内部设有光伏逆变器，光伏逆变器与光伏面板连接，光逆变器内部设有霍尔电流传感器和信号发射器。
光伏逆变器分别与霍尔电流传感器和电网连接，电流传感器与无线信号发射器相连接，无线信号发射器信号连接移动设备终端。
温度控制器内设有无线信号发射器，无线信号发射器信号连接移动设备终端。
所述水存储结构可以是蜿蜒形水管，或蜿蜒形水槽。
所述第一水箱为圆台形，其中入水口位于圆台下底面，第一出水口和第二出水口位于圆台上底面。
所述第一水箱内部通过过滤板分割成若干仓室，网格间隙大的过滤板靠近圆台下底面，其余过滤板依据网格间隙由大到小依次向上排列，过滤板直径与过滤板在水箱内安装位置横截面积直径一致。
所述太阳能光伏面板还包括电流转换器，连接温度控制器、水泵电机及加热器。
所述地热转换机组还包括电流转换器，连接温度控制器及水泵电机。
所述第二水箱为圆柱形，其中第一入水口及第二入水口位于水箱上平面，第一出水口及第二出水口位于水箱下平面。
所述第二水箱内部通过过滤板分割成两个仓室，仓室之间通过过滤板分开，过滤板位于第二水箱内部靠近上底面位置，过滤板直径与第二水箱圆柱形横截面积直径一致，水位传感器及温度传感器分布安装于过滤板下部仓室。
所述第一水箱内过滤板可以是细密的网状结构。
所述第二水箱内过滤板可以是细密的网状结构，其过滤性能应高于第一水箱内部过滤板。
所述第三水箱第一出水口位于水箱上平面，第二出水口位于水箱下平面，加热器安装于第三水箱下底部，第三温度传感器安装于水箱内部。
一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置；当温度传感器检测太阳能光伏面板温度升高至预设值时，温度控制器控制水泵开启，水泵通过管路将地热井水泵入第一水箱中；第一温度传感器检测水存储装置入水口第一温度，出水口第二温度，此时通过温度控制器可设定第三水箱第二出水口出水温度处于低于第二温度，高于第一温度的温度区间任意水温。水经过第一水箱内部过滤板逐层过滤后，进入屋顶水存储结构，经加热后通过管路经第二水箱第二入水口流入第二水箱；第二水箱内水位传感器检测到水位达到设定值时，温度控制器控制第一电控阀门开启，水自第一水箱第二出水口通过管道经第二水箱第一入水口流入第二水箱；通过第一温度传感器检测太阳能屋顶内水存储结构出水口温度、第二温度传感器检测第二水箱下部仓室水温，水位传感器检测第二水箱水位，输出信号至温度控制器，当传输信号符合设定值时，温度控制器开启第二电控阀门，并控制第二电控阀门出水量，将水泄入地热井中；当第二水箱下部仓室内水温达到所设定温度时，温度控制器控制第一电控阀门及第二电控阀门关闭，第三电控阀门开启，第二水箱下部仓室内存储水通过管路经第三水箱入水口流入第三水箱中；第三温度传感器检测第三水箱温度，当由于水经管路流动或水箱长期不排水导致温度达不到设定温度值时，温度控制器控制第三水箱内部加热器启动，当水温到达设定温度时加热器关闭；当第三水箱水位高于第三水箱第一出水口所处平面时，第三水箱第一出水口通过管路将水排入地热井中。符合设定温度的净化水通过第三水箱第二出水口流出。
夜间或遇极端恶劣天气时，太阳能光伏面板不发电，所述温度传感器检测到的水存储结构温度低于安全温度第三温度时，地热转换机组对装置系统供电。所述温度控制器控制水泵启动，第三电控阀门开启，通过管路将地热井水泵入第一水箱中，当水经过第一水箱内部过滤板逐层过滤后，进入太阳能屋顶水存储结构，通过管路经第二水箱第二入水口流入第二水箱，水经过第二水箱第二出水口通过管路流入第三水箱中进行存储。使水存储结构温度在安全温度以上，避免水存储结构损坏。同时温度控制器根据设定出水温度控制加热器启动，获得符合设定温度的水。
通过本实用新型的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置。可以得到光伏能源，地热能源以及经净化的不同温度可利用的水。同时可以提高光伏设备及地热转换机组的效率，以及系统运行的稳定。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
图1为太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置的示意图；
图2为第一水箱示意图；
图3为第二水箱示意图；
图4为第三水箱示意图；
图5为工作模块图；
图中：1、太阳能屋顶；2、第一水箱；3、第二水箱；4、第三水箱；5、地热井；6、水泵；7、入水口；8、出水口；9、第一水箱第一出水口；10、第一水箱第二出水口；11、第二水箱第一入水口；12、第二水箱第二入水口；13、第一水箱入水口；14、第二水箱第一出水口；15、第二水箱第二出水口；16、第三水箱入水口；17、第三水箱第一出水口；18、第三水箱第二出水口；19、第一电控阀门；20、第二电控阀门；21、第三电控阀门；22、第一温度传感器；23、第二温度传感器；24、水位传感器；25、地热转换机组；26、加热器；27、第三温度传感器；28、光伏逆变器；29、霍尔电流传感器；30、第一无线信号发射器；31、第二无线信号发射器；32、电网；33、移动设备终端；34、温度控制器。
具体实施方式
图1展示了一种能源利用和水净化装置，其中水存储结构包括一个入水口7 和一个出水口8，入水口7通过管路与第一水箱2的第一出水口9连接，出水口 8通过管路与第二水箱3的第二入水口12连接；第一水箱入水口13通过管路与水泵6连接，第一水箱第二出水口10通过管路和第一电控阀门19与第二水箱第一入水口11连接，第二水箱第一出水口14通过管路和第二电控阀门20连接至地热井5，第二水箱第二出水口15通过管路和第三电控阀门21与第三水箱入水口16连接；第三水箱第一出水口17通过管路连接至地热井5，第三水箱第二出水口18通过管路与外部连接；水泵6位于地热井5中；太阳能屋顶1内部包括第一温度传感器22，第二水箱4内部包括第二温度传感器23、水位传感器24。第三水箱4内部包括第三温度传感器27及加热器26。加热器26与地热转换机组25相连接，所述水泵6、加热器26、地热转换机组25、第一温度传感器22、第二温度传感器22、第三温度传感器27、第一电控阀门19、第二电控阀门20、第三电控阀门21、水位传感器24连接一温度控制器34，温度控制器34控制加热器26、地热转换机组25、第一电控阀门19、第二电控阀门20、第三电控阀门 21、水泵6，地热转换机25组作为备用供电源。太阳能屋顶1的内部设有光伏逆变器28，光伏逆变器28与光伏面板连接，光逆变器28内部设有霍尔电流传感器29和第一无线信号发射器30。
光伏逆变器28分别与霍尔电流传感器29和电网32连接，霍尔电流传感器 29与第一无线信号发射器30相连接，第一无线信号发射器30信号连接移动设备终端33。
温度控制器34内设有第二无线信号发射器31，第二无线信号发射器31信号连接移动设备终端33。
如图5所示，在一个实例中，其基本工作状态为：光伏面板将太阳能转化为电能，通过光伏逆变器28传递到电网32，霍尔电流传感器29将光伏逆变器28 发电的状况检测出来后，通过第一无线信号发射器30实时将发电状况传到监测数据库和移动设备终端33。同理，在装置运行过程中温度控制器34将系统工作状态信号通过第二无线信号发射器31传输至监测数据库及移动设备终端33。
在北方和高海拔地区，日温差以及季节温差较大，由于地热的存在，通常地热井中的水随气温变化的幅度不大，其通常在4-20摄氏度的范围。在白天使用光伏发电需要对屋顶光伏面板进行降温时，可将地热井5中的水经水泵6泵入到第一水箱2中经逐层过滤板过滤稳定后，再输入到太阳能屋顶1的水存储结构中，以此来为光伏面板降温，经过滤的水能够有效的防止水存储结构堵塞。同时通过温度控制器34控制第三水箱4的第二出水口18获得可设定水温的净化水；在夜间及极端恶劣条件下，光伏设备不工作，导致太阳能屋顶1水存储结构中残存的水结冰容易破坏水存储结构，当检测到温度低于设定的安全温度时，切换成地热转换机组25对系统供电，温度控制器34控制水泵6及第三电控阀门21，将相对温度较高的水泵入到太阳能屋顶1的水存储结构，再流入第二水箱3。通过第二水箱第二出水口15，将水排入第三水箱中4，同时温度控制器34根据设定出水温度控制加热器26启动，获得符合设定温度的水。
其中太阳能屋顶1与地热井5具有一定的高度落差，可以是5米以上，在从地热井5中泵水到太阳能屋顶1的过程中，由于泵水水流的冲力和各种涡旋的影响，会将杂质颗粒带入到屋顶水管或其他水管中，而通过设置一定的高度落差，可以使一些大颗粒杂质不会上升到屋顶或水箱中。
在一个实施例中，第一水箱2可以是圆台形，水箱上底面面积大于下底面面积，其中圆台的面积小的底面通过管路与水泵6连接，该结构可以增加水过滤的效率。
在另一个实施例中，第一水箱2中可以包括或不包括第二水泵，例如在一个实施例中，当第一水箱2中设置有一水泵，可以加快水的循环，在某些情况下，例如夏季白天日照和气温都很强时，可以迅速冷却光伏面板的温度，进一步防止了由于温度升高而导致的光伏的能量转换效率的下降。第一和第二水泵都是通过光伏面板的能量驱动的，光伏面板输出的是直流电，根据水泵电机类型可以选择通过电流转换器来驱动水泵的电机。
对于第一水箱2，在一个实施例中，图2所示第一水箱2可以包括多个仓室，仓室之间通过过滤板分割，过滤板直径与过滤板所处安装位置横截面积直径一致。以四个仓室为例，第一仓室连接入水口9，同时第四仓室具有第一出水口10连接到水存储结构及第二出水口11连接到第二水箱3进行循环。
对于第二水箱3，在一个实施例中，图3所示第二水箱3包括两个仓室，仓室之间通过过滤板分割，过滤板位于第二水箱3上部，过滤板直径与第二水箱3 圆柱形横截面积直径一致。第一仓室连接第一入水口11及第二入水口12，第二仓室具有第二出水口15连接到第三水箱4及第一出水口连接到14地热井5。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：包括太阳能屋顶(1)，其中太阳能屋顶(1)包括光伏面板，水存储结构和吸热层；第一水箱(2)；第二水箱(3)；第三水箱(4)；地热井(5)；地热转换机组(25)，所述太阳能屋顶(1)水存储结构包括一个入水口(7)和一个出水口(8)，入水口(7)通过管路与第一水箱第一出水口(9)连接，出水口(8)通过管路与第二水箱第二入水口(12)连接；第一水箱入水口(13)通过管路与水泵(6)连接，第一水箱第二出水口(10)通过管路和第一电控阀门(19)与第二水箱第一入水口(11)连接，第二水箱第一出水口(14)通过管路和第二电控阀门(20)连接至地热井(5)，第二水箱第二出水口(15)通过管路和第三电控阀门(21)与第三水箱入水口(16)连接；第三水箱第一出水口(17)通过管路连接至地热井(5)，第三水箱第二出水口(18)通过管路与外部连接；水泵(6)位于地热井(5)中；所述太阳能屋顶(1)内部包括第一温度传感器(22)，所述第二水箱(3)内部还包括第二温度传感器(23)及水位传感器(24)，所述第三水箱(4)内部还包括第三温度传感器(27)及加热器(26)；所述加热器(26)与地热转换机组(25)相连接；所述水泵(6)、加热器(26)、地热转换机组(25)、第一温度传感器(22)、第二温度传感器(23)、第三温度传感器(27)、第一电控阀门(19)、第二电控阀门(20)、第三电控阀门(21)、水位传感器(24)连接一温度控制器(34)，温度控制器(34)控制加热器(26)、地热转换机组(25)、第一电控阀门(19)、第二电控阀门(20)、第三电控阀门(21)、水泵(6)；地热转换机组(25)作为备用供电源。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：太阳能屋顶(1)内部设有光伏逆变器(28)，光伏逆变器(28)与光伏面板电性连接，光伏逆变器(28)内部设有霍尔电流传感器(29)和第一无线信号发射器(30)。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：光伏逆变器(28)分别与霍尔电流传感器(29)和电网(32)连接，霍尔电流传感器(29)与第一无线信号发射器(30)相连接，第一无线信号发射器(30)发射信号至移动设备终端(33)。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：温度控制器(34)内部设有第二无线信号发射器(31)，第二无线信号发射器(31)发射信号至移动设备终端(33)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：第一水箱(2)形状为圆台形，其中入水口(13)位于圆台下底面，第一出水口(9)和第二出水口(10)位于圆台上底面。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：第一水箱(2)内部通过过滤板分割成若干仓室，网格间隙大的过滤板靠近圆台下底面，其余过滤板依据网格间隙由大到小依次向上排列，过滤板直径与过滤板在水箱内安装位置横截面积直径一致。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：第二水箱(3)形状为圆柱形，其中第一入水口(11)及第二入水口(12)位于水箱上平面，第一出水口(14)及第二出水口(15)位于水箱下平面。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，其特征在于：第二水箱(3)内部通过过滤板分割成两个仓室，仓室之间通过过滤板分开，过滤板位于第二水箱内部靠近上平面位置，过滤板直径与第二水箱圆柱形横截面积直径一致，水位传感器(24)及第二温度传感器(23)分布安装于过滤板下部仓室。
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