CN212431035U - 一种智能太阳能供热系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种智能太阳能供热系统，包括光伏板组件、光伏逆控一体机、储能电池组、第一集热器、第二集热器、油水换热水箱、第一循环泵、第二循环泵、水箱控制电路；油水换热水箱开设有进水循环口、出水循环口、进油循环口、出油循环口及取水口并设置电加热器、水温检测传感器；第一集热器的连接外部进水及油水换热水箱的进水循环口，第一循环泵的两端连接第一集热器的输入端及油水换热水箱的出水循环口；第二集热器的输入端连接第二循环泵的一端，其输出端连接油水换热水箱的进油循环口，第二循环泵的零一端连接油水换热水箱的出油循环口。本实用新型能提高太阳能的利用效率，能连续供热，且能适用于阴雨天并无市电的环境。

Description

一种智能太阳能供热系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能供热技术领域，尤其涉及一种智能太阳能供热系统。
背景技术
据中国市场调研在线网发布的2017～2023年全球及中国太阳能行业现状分析与发展趋势研究报告显示，国际常规能源价格不断上涨，国内能源供应紧张，许多城市出现拉闸限电的尴尬，能源替代已上升到国家能源战略安全的高度。太阳能作为无限可再生能源，逐步部分替代城市生产、生活的常规能源已是大势所趋。太阳能应用产品作为太阳能最重要的利用方式之一，也越来越受到新能源行业的关注。
太阳能供热是依靠吸收太阳光波获取能量，然后将吸收的能量转换成电能或热能对介质如水或气体进行加热后以提供热量。
目前的太能热水供应系统一般采用光伏板组件将光能变成电能，然后对水进行电加热。
其存在如下缺点：
1、现有的太阳能热水供应系统采用单一的太阳能转换方式，太阳能的利用效率低。
2、供热不连续，目前的太阳能热水供应系统用热一段时间后需要等待一段时间待水温升高后才能再次使用。
3、受天气影响大，当遇到阴雨天且无市电时无法使用，无法应用于哨所、营房、仓库等偏远场所。
因此，现有技术还有待改进。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种智能太阳能供热系统，旨在提高太阳能的利用效率，能连续供热，且能适用于阴雨天并无市电的环境。
为实现上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
一种智能太阳能供热系统，其中，包括光伏板组件、光伏逆控一体机、储能电池组、第一集热器、第二集热器、油水换热水箱、第一循环泵、第二循环泵、水箱控制电路；
所述油水换热水箱开设有进水循环口、出水循环口、进油循环口、出油循环口及取水口，所述油水换热水箱内还设置电加热器、水温检测传感器；
所述第一集热器的输入端通过管道连接外部进水，其输出端通过管道连接油水换热水箱的进水循环口，第一循环泵的两端通过管道分别连接第一集热器的输入端及油水换热水箱的出水循环口；
所述第二集热器的输入端通过管道连接第二循环泵的一端，其输出端通过管道连接油水换热水箱的进油循环口，第二循环泵的零一端连接油水换热水箱的出油循环口；
所述光伏逆控一体机电连接所述光伏板组件、储能电池组及水箱控制电路，水箱控制电路电连接所述第一循环泵、第二循环泵、电加热器、水温检测传感器。
其中，所述油水换热水箱包括箱体，设置在箱体内的油循环腔，油循环腔上下两端分别连接所述进油循环口及出油循环口，所述箱体上下两端分别设置所述进水循环口及出水循环口，箱体顶端还设置有传感器安装口用于安装所述水温检测传感器，箱体内的底部设置有所述电加热器。
其中，所述外部进水与第一集热器的输入端之间，出水循环口与第一循环泵之间，第一集热器的输出端与进水循环口之间，出油循环口与第二循环泵之间，第二集热器的输出端与进油循环口之间均设置有单向阀使得流体单向流动。
其中，所述外部进水与第一集热器的输入端之间的单向阀为电动单向阀，所述油水换热水箱内还设置有水位检测传感器，所述电动单向阀、水位检测传感器与水箱控制电路电连接自动控制外部进水。
其中，所述储能电池组包括多个可充电电池，所述多个可充电电池安装于电池支架。
其中，所述光伏板组件由多个光伏板组成，所述光伏板组件输出功率为 200～300W。
其中，所述油水换热储水箱顶部还设置有加冰口。
其中，所述第一循环泵、第二循环泵与水箱控制电路之间还分别连接有时间控制开关。
其中，所述第一集热器、第二集热器采用金属管板式结构，从外至内依次设置有盖板、集热板及隔热保温层，集热板内设置有介质流动的管道；
所述盖板为钢化超白玻璃；
所述集热板表面设置有高透布纹玻璃；
所述隔热保温层为聚氨酯整体发泡材料。
本实用新型的智能太阳能供热系统，通过设置光伏板组件，光伏逆控一体机，储能电池组，集热器，油水换热水箱，循环泵及水箱控制电路，油水换热水箱内设置有电加热器，光伏板组件将太阳能转换成直流电并通过光伏逆控一体机转换成交流电后给水箱控制电路及循环泵供电，集热器将太阳能转换成热能并对油水换热水箱内的水和油通过循环泵进行循环加热换热，这样本实用新型的智能太阳能供热系统能将太阳能转化成电能和热能两种能源进行利用，提高了太阳能的利用效率，且采用油水换热水箱内的热油及循环泵对油水换热水箱内的水进行循环加热，能保证供热的连续性；同时本实用新型的储能电池组对太阳能转换的电能进行存储，在阴雨天且没有市电的情况，本实用新型的智能太阳能供热系统也可能通过储能电池组存储的电能采用电加热器加热的方式进行供热，特别适合应用于哨所、营房、仓库等偏远场所。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型智能太阳能供热系统第一实施例结构示意图；
图2为图1结构的另一视角示意图；
图3为图2中A处的放大示意图；
图4为本实用新型智能太阳能供热系统的原理示意图；
图5为本实用新型油水换热水箱的结构示意图；
图6为本实用新型油水换热水箱的内部结构示意图。
附图标记说明：
100-供热系统，1-光伏板组件，2-光伏逆控一体机，3-储能电池组，4-第一集热器，5-第二集热器，6-油水换热水箱，60-箱体，61-进水循环口，62- 出水循环口，63-进油循环口，64-出油循环口，65-取水口，66-油循环腔，67- 传感器安装口，7-第一循环泵，8-第二循环泵，9-水箱控制电路，10-电加热器，11-水温检测传感器，12-水位检测传感器，13-单向阀，14-时间控制开关， 15-电池支架，16-水管，17-油管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
实施例一，请参考图1至图6，本实用新型提出一种智能太阳能供热系统 100,包括光伏板组件1、光伏逆控一体机2、储能电池组3、第一集热器4、第二集热器5、油水换热水箱6、第一循环泵7、第二循环泵8、水箱控制电路9。
光伏板组件1由多个光伏板组成，用于将太阳能转换成电能。
如图5和图6所示，所述油水换热水箱6开设有进水循环口61、出水循环口62、进油循环口63、出油循环口64及取水口65，所述油水换热水箱6内还设置电加热器10、水温检测传感器11。油水换热水箱6相当于一个油水换热器，通过高温的热油和低温的水在油水换热水箱6内流动换热。水温检测传感器11用于检测油水换热水箱6内的水温，水温如果预设值，则停止加热。电加热器10用于辅助加热，如温度极低的环境，或阴雨天光照不足或没有光照的环境，此时直接使用储能电池组3内的电能对电加热器10供电，从而使用电加热器10对油水换热水箱6内的水进行加热。
所述第一集热器4的输入端通过管道连接外部进水，其输出端通过管道连接油水换热水箱6的进水循环口61，第一循环泵7的两端通过管道分别连接第一集热器4的输入端及油水换热水箱6的出水循环口62。所述第二集热器5 的输入端通过管道连接第二循环泵8的一端，其输出端通过管道连接油水换热水箱6的进油循环口63，第二循环泵8的另一端连接油水换热水箱6的出油循环口64。
所述光伏逆控一体机2电连接所述光伏板组件1、储能电池组3及水箱控制电路9，水箱控制电路9电连接所述第一循环泵7、第二循环泵8、电加热器 10、水温检测传感器11。
光伏逆控一体机2对转换后的直流电能进行控制，一方面将电能存储至储能电池组3，另一方面将直流电能逆变转换成交流电，以对第一循环泵7、第二循环泵8的电机及水箱控制电路9进行供电。本实施例中，可以将直流电能转换成AC220V。
第一集热器4、第二集热器5将太阳能转换成热能，以对进入第一集热器 4、第二集热器5内的介质进行加热。本实施例中，第一集热器4对从外部进水处进入的冷水及第一循环泵7从油水换热水箱6内抽出的水进行加热，第二集热器5对第二循环泵8从油水换热水箱6内抽出的油进行加热，然后高温的热油进入油水换热水箱6内与油水换热水箱6内低温的水进行换热从而实现对水的循环加热。如图3所示，第一循环泵7连接水管16，第二循环泵8连接油管16。油水换热水箱6的取水口65用于输出热水进行供热，以进行后续的防冻、取暖、采暖，热水供应等不同要求。
水箱控制电路9对第一循环泵7、第二循环泵8、电加热器10、水温检测传感器11进行智能控制，如智能太阳能供热系统100运行之初，控制第一循环泵7、第二循环泵8启动对油水换热水箱6内油和水进行强制循环，以进行换热而使得水温快速升高，在水温检测传感器11检测油水换热水箱6内的水达到预设温度时，可以停止第一循环泵7、第二循环泵8。当在极寒环境或在阴雨天，启动第一循环泵7、第二循环泵8预设时间后，水温检测传感器11检测水温还是达不到预设的温度，则此时直接开启电加热器10对油水换热水箱6内的水进行电加热。
即本实用新型的智能太阳能供热系统100可以通过光伏板组件1，第一集热器4和第二集热器5将太阳能转换成电能和热能两种能源进行利用，并结合电能和热能对外部进水进入的冷水进行加热，不再像现有技术中，只采用单一的转换方式进行加热，提高了太阳能的利用率。
同时，本实用新型的供热系统100采用油水换热水箱6内的热油及第一循环泵7、第二循环泵8对油水换热水箱6内的水进行强制循环加热，能保证供热的连续性。
再次，本实用新型的供热系统100采用储能电池组3对太阳能转换的电能进行存储，在阴雨天且没有市电的情况，本实用新型的供热系统100也可能通过储能电池组3存储的电能利用电加热器10电加热的方式进行供热，特别适用于偏远的哨所、营房、仓库等环境使用。
本实用新型的第一集热器4、第二集热器5采用金属管板式结构，从外至内依次设置有盖板、集热板及隔热保温层，集热板内设置有介质流动的管道；所述盖板为钢化超白玻璃；所述集热板表面设置有高透布纹玻璃；所述隔热保温层为聚氨酯整体发泡材料。金属管板式结构的集热器结构强度大，可以保证了长达25年的使用寿命。其盖板采用钢化超白玻璃，机械强度比普通玻璃高4 倍，可耐受冰雹冲击。其集热板表面设置高透布纹玻璃，提高了光的总透射率，增强太阳光的吸收效果。其隔热保温层为聚氨酯整体发泡材料，具有良好的保温效果。
具体地，如图5和图6所示，作为一种实施方式，本实施例的油水换热水箱6包括箱体60，设置在箱体内的油循环腔66，油循环腔66上下两端分别连接所述进油循环口63及出油循环口64，所述箱体60上下两端分别设置有所述进水循环口61及出水循环口62，箱体60顶端还设置有传感器安装口67用于安装所述水温检测传感器11，箱体60内的底部设置有所述电加热器10。即水从油水换热水箱6的上端进入，下端流出，油从油水换热水箱6的上端进入，下端流出，两者则箱体60内进行换热。
优选地，如图4所示，所述外部进水与第一集热器4的输入端之间，出水循环口62与第一循环泵7之间，第一集热器4的输出端与进水循环口61之间，出油循环口64与第二循环泵8之间，第二集热器5的输出端与进油循环口63 之间均设置有单向阀13使得流体单向流动。这样可以防止外部进水串入第一循环泵7，防止入第一循环泵7及第二循环泵8的强制循环方向变化而影响系统的正常运行。
进一步地，所述外部进水与第一集热器4的输入端之间的单向阀13为电动单向阀，所述油水换热水箱6内还设置有水位检测传感器12，所述电动单向阀、水位检测传感器12与水箱控制电路9电连接自动控制外部进水。即外部进水进入本供热系统100通过电动单向阀、水位检测传感器12、水箱控制电路 9自动控制，当水位检测传感器12检测到油水换热水箱6内的水位过低，则开启外部进水与第一集热器4的输入端之间的单向阀13自动补充冷水，当水位检测传感器12检测到油水换热水箱6内的水位到达预设高度时，则关闭外部进水与第一集热器4的输入端之间的单向阀13停止进水。
本实施例的储能电池组3包括多个可充电电池，如图1所示，所述多个可充电电池安装于电池支架15。
优选地，本实施例的所述光伏板组件1输出功率为200～300W，这样可能满足供热系统100的用电进电能储存需求。特别地，本实用新型的光伏板组件 1提供输出功率为275W。
较佳地，所述油水换热储水箱6顶部还设置有加冰口68。加冰口68可直接向油水换热储水箱6内放入雪块、冰块以补充水源，特别适用与高海拔无地表水源地区使用。
优选地，所述第一循环泵7、第二循环泵8与水箱控制电路9之间还分别连接有时间控制开关14。这样可以对第一循环泵7、第二循环泵8的启停时间进行精确控制。
本实用新型的智能太阳能供热系统100具有如下优点：
1、相对于传统的太阳能热水器比较，该产品能够解决极寒和无市电情况下的热水供应和生活用电问题。当光伏板组件1的输出功率为275W时，年发电量2750KWh。集热器的年有效吸收热能9900兆焦耳，替代标准煤3300Kg，节省柴油3126.75L，减少二氧化碳排发量8225.25Kg，减少二氧化硫排放量 247.5Kg，减少氮化物排发量123.75Kg，减少烟尘排放量2244Kg。
2、相较于传统的太阳能供热系统，本系统推出的油热循环系统，以有机热载体(导热油)作为热传介质，通过高温循环油泵将导热油在系统中进行强制性循环，使其被周而复始的加热，从而达到用热设备或用热循环连续获得所需热能的目的，实现连续供热。
3、集热器上设置有吸热涂层，其吸收比为0.95±0.02；红外发射率≤0.05。
4、集热器的隔热保温层采用聚氨酯整体发泡工艺，获得更好的保温效果，空晒温度可达160℃。盖板为3.2mm厚钢化超白玻璃，机械强度比普通玻璃高4倍，可耐受冰雹冲击；加上铝材背板和边框，结构强度大，保证了长达25 年的使用寿命；结合导热油介质循环技术，即使在-30℃的恶劣环境下，也能正常加热液体。
5、引入高效光伏板组件和储能电池组解决了系统在夜晚和连续阴雨天持续加热问题。
6、专门为光热和光电一体化设计的水箱控制电路保证整个系统在不同光照条件下高效运行，最大化利用光能。
7、光伏逆控一体机相当于太阳能控制器对储能电池组具有控制过充、过放保护功能，延长其使用寿命。
8、电能系统由光伏板组件，光伏逆控一体机，储能电池组组成。电能系统为离网系统，配光伏逆控一体机作为光伏逆变器用，可提供相应的交流220V 生活用电。本供热系统具有空气流动阻力小，换热效率高，泄漏率低，高温出水等优点，可广泛适用于哨所、营房。
9、解决了仓库等偏远场所管道防冻、取暖、采暖，热水供应等不同要求。
10、相较于原有的外形粗陋、体积巨大的太阳能热水器，此太阳能供热系统更加简单、便捷，安装在有阳光的地方即可使用。
11、本产品的供热系统能最大效率的利用太阳能，节约40-60％以上的能源成本，在同等供热情况下，运行费用大大降低。
12、本产品的太阳能供热系统的集热板表面采用高透布纹玻璃，大大提高了太阳光的总透射率。
13、相较于传统的加热系统，本产品的太阳能供热系统采用金属管板式结构，具有效率高，寿命长的特点，同时本系统产热水量大，可承压，耐空晒，具有提供热量的速度快，温度高等优势。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能太阳能供热系统，其特征在于，包括光伏板组件、光伏逆控一体机、储能电池组、第一集热器、第二集热器、油水换热水箱、第一循环泵、第二循环泵、水箱控制电路；
所述油水换热水箱开设有进水循环口、出水循环口、进油循环口、出油循环口及取水口，所述油水换热水箱内还设置电加热器、水温检测传感器；
所述第一集热器的输入端通过管道连接外部进水，其输出端通过管道连接油水换热水箱的进水循环口，第一循环泵的两端通过管道分别连接第一集热器的输入端及油水换热水箱的出水循环口；
所述第二集热器的输入端通过管道连接第二循环泵的一端，其输出端通过管道连接油水换热水箱的进油循环口，第二循环泵的零一端连接油水换热水箱的出油循环口；
所述光伏逆控一体机电连接所述光伏板组件、储能电池组及水箱控制电路，水箱控制电路电连接所述第一循环泵、第二循环泵、电加热器、水温检测传感器。
2.根据权利要求1所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述油水换热水箱包括箱体，设置在箱体内的油循环腔，油循环腔上下两端分别连接所述进油循环口及出油循环口，所述箱体上下两端分别设置所述进水循环口及出水循环口，箱体顶端还设置有传感器安装口用于安装所述水温检测传感器，箱体内的底部设置有所述电加热器。
3.根据权利要求1所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述外部进水与第一集热器的输入端之间，出水循环口与第一循环泵之间，第一集热器的输出端与进水循环口之间，出油循环口与第二循环泵之间，第二集热器的输出端与进油循环口之间均设置有单向阀使得流体单向流动。
4.根据权利要求3所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述外部进水与第一集热器的输入端之间的单向阀为电动单向阀，所述油水换热水箱内还设置有水位检测传感器，所述电动单向阀、水位检测传感器与水箱控制电路电连接自动控制外部进水。
5.根据权利要求1所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述储能电池组包括多个可充电电池，所述多个可充电电池安装于电池支架。
6.根据权利要求1所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述光伏板组件由多个光伏板组成，所述光伏板组件输出功率为200～300W。
7.根据权利要求2所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述油水换热储水箱顶部还设置有加冰口。
8.根据权利要求1所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述第一循环泵、第二循环泵与水箱控制电路之间还分别连接有时间控制开关。
9.根据权利要求1所述的智能太阳能供热系统，其特征在于，所述第一集热器、第二集热器采用金属管板式结构，从外至内依次设置有盖板、集热板及隔热保温层，集热板内设置有介质流动的管道；
所述盖板为钢化超白玻璃；
所述集热板表面设置有高透布纹玻璃；
所述隔热保温层为聚氨酯整体发泡材料。
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