CN219674494U - 一种具有光伏电加热的蓄热供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体的涉及一种具有光伏电加热的蓄热供热系统，包括控制器，集热蓄热装置，循环供热装置，供热终端，集热蓄热装置包括光伏集热机构，储存光伏集热机构产生的热水的蓄热机构，光伏集热机构包括光伏发电板，直流电缆，直流式电阻加热器，直流式电阻加热器设置在蓄热机构内，光伏发电板吸收太阳能产生直流电，通过直流电缆连接在直流式电阻加热器的两端，对蓄热机构内的水进行加热。通过使用只有光伏发电板，直流电缆，直流式电阻加热器的光伏集热机构，利用光生伏特效应原理使用太阳能发电直接对直流式电阻加热器进行供电，省略了太阳能发电过程中的蓄电、逆变和提压送电环节，降低了安装太阳能发电的使用成本和太阳能发电的安装难度。

Description

一种具有光伏电加热的蓄热供热系统

技术领域

本实用新型涉及供热系统供热源加热技术领域，具体的涉及一种具有光伏电加热的蓄热供热系统。

背景技术

目前，石油、煤炭、天然气等能源无节制的使用，不但造成我国能源紧张，还导致温室效应、空气污染、水质土地污染等环境污染问题越来越严重。能源短缺严重制约了我国各个领域的发展，环境污染严重影响着人们的生活环境。能源危机使我们更加认识到发展新能源，发展低碳经济的重要性。

随着国家“碳达峰、碳中和”政策的实施，太阳能作为一种非常重要的新能源，利用太阳能光伏进行发电的研究也越来越深入，对太阳能的利用也越来越普及。太阳能作为一种无污染、永不衰竭的新能源，越来越受到各个国家的重视和发展。

太阳能的利用主要分为光热和光电，现阶段，在供热行业中，对太阳能的利用主要利用太阳能的光热，这样利用太阳光的热能最直接，但限制条件都是致命性的，主要表现有两点，一是因为天气原因和昼夜交错而导致光热供给达不到连续性，二是因为太阳能集热系统的投资成本高、施工难度大、维护成本高等因素的制约而不能大规模推广到供热领域。相比较光热系统来说，光发电系统安装、施工、维护相对较为简单、成本较为低廉，光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，提压送电系统等组成。其中技术含量和经济成本最高的就是蓄电、逆变和提压送电环节，利用太阳能板的光伏效应产生的电能并将电能进行存储的蓄电池是太阳能发电中的不可或缺的组成部分。

在现有的太阳能发电使用过程中，也是将太阳能彻底转化为电能进行储存之后，再与电器进行连接使用，如此，极大的提高了使用太阳能发电对供热源进行加热的成本，并且通过电对供热源进行加热的危险性也增加。

发明专利CN 110594850 A公开了一种用于供暖太阳能蓄热系统，包括相变蓄热装置、太阳能集热装置、电辅热装置、散热装置、换热装置和用户端。本发明将相变蓄热装置、太阳能集热装置和电辅热装置联合起来组成多功能互补蓄热式供热系统，在冬季，日照充足的天气可以利用太阳能集热装置为相变蓄热装置蓄热，同时为用户端供热，极寒天气还可由电辅热装置辅助供热，当光照不足时，可由电辅热装置供暖，夜晚利用相变蓄热装置为用户端供热，当相变蓄热装置温度无法满足用户要求，启动电辅热装置，同时本系统可全年提供由太阳能集热装置加热生活热水，大幅度减少电能消耗，从而能够提高能源利用效率和设备利用率、降低能源耗损、并且适应不同天气情况或不同季节的特殊需求。

上述专利一种用于供暖太阳能蓄热系统，利用直接的太阳能供热和电辅热联合起来组成多功能互补蓄热式供热系统，在直接利用太阳能供热的过程中，太阳能集热装置使用平板型太阳能集热器、全玻璃真空管集热器、U型管式真空管集热器、热管式真空管集热器和直流式真空管集热器中的一种，在使用以上集热器的过程中，安装空间大，需要经常对集热器进行维护，并且使用不方便，安全隐患较大。

因此，针对现有技术中存在的直接利用太阳能集热器对供热源进行加热过程中存在的投资成本高、施工难度大、维护成本高等问题，而利用光生伏特效应原理进行太阳能发电，而对太阳能发的电进行蓄电、逆变和提压送电之后再进行利用，增加供热源加热成本以及太阳能电池安装维保繁琐等问题，本领域技术人员亟需一种能够利用光生伏特效应原理进行太阳能发电，却能够减少蓄电、逆变和提压送电环节的供热源辅助加热装置。

发明内容

针对以上存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种省略利用光生伏特效应原理进行太阳能发电过程中的蓄电、逆变和提压送电环节，能能够直接利用光伏发电装置产生的直流电对供热源进行辅助加热的装置。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种具有光伏电加热的蓄热供热系统，包括控制器，用于提高水温的集热蓄热装置，用于向用户提供热能的循环供热装置，以及用户用于采暖的供热终端，所述集热蓄热装置包括使用光伏发电产生热量的光伏集热机构，以及用于储存光伏集热机构产生的热水的蓄热机构，所述光伏集热机构包括光伏发电板，直流电缆，直流式电阻加热器，所述直流式电阻加热器设置在蓄热机构内，所述光伏发电板吸收太阳能产生直流电，直接通过直流电缆连接在直流式电阻加热器的两端，对蓄热机构内的水进行加热。

上述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，所述集热蓄热装置还包括与循环供热装置连接的储水箱，所述蓄热机构包括内层的蓄热水箱，外层的固定板，以及设置在外侧和内层之间的保温岩板，所述蓄热水箱向储水箱内提供热水。

上述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，所述蓄热水箱的侧壁上设置有蓄热出水口和蓄热进水口，所述储水箱的侧壁上设置有交换出水口，交换进水口，循环出水口，循环进水口，循环进水口与循环出水口分别与循环供热装置连接，交换出水口与蓄热进水口连接，交换进水口与蓄热出水口连接，交换出水口与蓄热进水口之间设置有用于向蓄热水箱内供水的循环泵。

上述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，所述蓄热水箱内设置有用于检测蓄热水箱内的水温并向控制器发送温度信号的蓄水温度传感器，所述循环泵上设置有接收控制器信号启闭循环泵的循环泵信号器，蓄水温度传感器检测蓄热水箱内的温度，并将温度信号发送给控制器，控制器向循环泵信号器发送启动信号，循环泵向蓄热水箱内进水，将蓄热水箱内的热水从蓄热出水口压出。

上述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，所述储水箱设置有交流电阻加热器，检测储水箱内温度并向控制器发送储水箱内温度信号的储水温度传感器，以及用于控制交流电阻加热器启闭的交流开关，储水温度传感器检测储水箱内的温度信号，并将温度信号发送至控制器，控制器向交流开关发送启闭交流电阻加热器的信号，交流开关启闭交流电阻加热器。

上述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，所述蓄热水箱的顶部设置有用于减小蓄热水箱内压力的泄压阀。

本实用新型一种具有光伏电加热的蓄热供热系统的有益效果是：通过使用光伏集热机构，能够在光照充足的条件下对蓄热机构内的水进行加热，通过使用蓄热机构，能够对加热后的水进行储存，在需要使用的时候通过循环泵经过蓄热出水口、蓄热进水口、交换出水口、交换进水口将蓄热机构内的热水循环到储水箱内，用于向循环供热装置提供符合条件的热水；通过使用只有光伏发电板，直流电缆，直流式电阻加热器的光伏集热机构，利用光生伏特效应原理使用太阳能发电直接对直流式电阻加热器进行供电，省略了太阳能发电过程中的蓄电、逆变和提压送电环节，降低了安装太阳能发电的使用成本和太阳能发电的安装难度，并且通过使用太阳能发电产生的直流电，降低了使用时的安全隐患，通过使用控制器接收蓄热机构内的温度信号，并控制循环泵的启闭，及时将蓄热机构内的热水送到储水箱内；通过使用蓄热温度传感器和储水温度传感器，能够及时了解蓄热机构和储水箱内的水温变化，通过直流电阻加热器和交流电阻加热器，能够相辅相成，通过使用蓄热机构，将使用太阳能集热机构加热的水进行储存，在不能利用太阳能集热机构对水进行加热时，确保能够向储水箱内提供热水，向后拖延交流电的使用时间，利用市电的峰谷值，在直流电阻加热器供热不足时，使用交流电阻加热器进行供热源的加热，达到节约能源又不影响供热源供热的目的。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

附图标记说明：集热蓄热装置10，光伏集热机构101，光伏发电板1011，直流电缆1012，直流式电阻加热器1013，蓄热机构102，蓄热水箱1021，固定板1022，保温岩板1023，泄压阀1024，蓄热出水口1025，蓄热进水口1026，循环供热装置20，储水箱201，循环泵202，交换出水口203，交换进水口204，循环出水口205，循环进水口206，交流电阻加热器207。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式及附图对本实用新型的内容进行说明。

在现阶段供热生产中，空气源热泵或水源热泵已经成为清洁能源供热的主力军，但这种热泵供热方式在回水温度较低或者外界环境温度低于-10摄氏度时，制热效率将会大大降低，如果将光伏发电产生的热能耦合到空气源热泵或水源热泵的供热系统中将会大大提高热泵机组的制热效率。

为了解决光伏发电的最大弊端，就是受制于天气状况和昼夜交替影响难以克服，所以光伏发电模式或者光热使用模式只能局限于光照充足的情况下的这种问题，本技术方案通过使用光伏发电直流加热和市电交流加热相辅相成的加热模式，克服光伏集热存在的受制于天气状况和昼夜交替影响的问题，利用光热模式作为供热系统中的一种热能补充，对供热源进行辅助性的热源供应。

而利用光电加热的过程中，太阳能发电过程中的蓄电、逆变和提压送电环节是光伏发电的高成本和高技术含量的环节，需要将太阳能的直流电转换为市电使用的交流电进行使用，本技术方案中利用在蓄热机构中使用直流式电阻加热器，直接省略了太阳能发电过程中的蓄电、逆变和提压送电等高成本和高技术含量的环节，只利用太阳能发电环节产生的电能直接应用于电阻式加热，且直接利用光电效应产生的直流电进行直流电阻加热，在热源供应中具有加热速度快、加热稳定，电压低、直流电使用安全，安装空间明显小于集热管加热等明显优势。

如图1所示，一种具有光伏电加热的蓄热供热系统，包括控制器，控制器可使用设定好程序的PLC控制器，用于提高水温的集热蓄热装置10，用于向用户提供热能的循环供热装置20，以及用户用于采暖的供热终端，循环供热装置将集热蓄热装置中的热源提供到用户安装的供热终端中，用于用户进行采暖。

集热蓄热装置包括使用光伏发电产生热量的光伏集热机构101，以及用于储存光伏集热机构产生的热水的蓄热机构102，光伏集热机构包括光伏发电板1011，直流电缆1012，直流式电阻加热器1013，直流式电阻加热器设置在蓄热机构内，光伏发电板吸收太阳能产生直流电，直接通过直流电缆连接在直流式电阻加热器的两端，对蓄热机构内的水进行加热，在光伏集热机构中，光伏发电板利用光电效应产生电能，直接通过直流电缆与直流式电阻加热器连接，省却了蓄电、逆变、提压送电的环节，可以直接利用直流电，减少了太阳能发电的结构组成，且有效的利用了太阳能，并且使用直流式电阻加热器能够防止蓄热机构内的水温升温过快或者沸腾过快，直接造成蓄热机构内压力骤升。

蓄热机构包括内层的蓄热水箱1021，外层的固定板1022，以及设置在外侧和内层之间的保温岩板1023，使用三层结构的蓄热机构，在确保结构稳定的同时，能够增强蓄热水箱的保温功能，便于在一定时间内储存直流式电阻加热器加热的水，集热蓄热装置还包括与循环供热装置连接的储水箱201，蓄热水箱向储水箱内提供热水，蓄热水箱与储水箱之间设置有用于循环蓄热水箱与储水箱之间水的循环泵202。

蓄热水箱的顶部设置有用于减小蓄热水箱内压力的泄压阀1024，防止蓄热水箱内的水温过高造成蓄热水箱内压力过大。

蓄热水箱的侧壁上设置有蓄热出水口1025和蓄热进水口1026，蓄热水箱内设置有用于检测蓄热水箱内的水温并向控制器发送温度信号的蓄水温度传感器1027，循环泵202上设置有接收控制器信号启闭循环泵的循环泵信号器，蓄水温度传感器检测蓄热水箱内的温度，并将温度信号发送给控制器，控制器向循环泵信号器发送启动信号，循环泵向蓄热水箱内进水，将蓄热水箱内的热水从蓄热出水口压出。

储水箱的侧壁上设置有交换出水口203，交换进水口204，循环出水口205，循环进水口206，循环进水口与循环出水口分别与循环供热装置连接，交换出水口与蓄热进水口连接，交换进水口与蓄热出水口连接，循环泵安装在交换出水口与蓄热进水口之间，用于向蓄热水箱内供水。

进一步，为了在夜间以及没有光照的情况下及时提供热水，在储水箱内设置有交流电阻加热器207，检测储水箱内温度并向控制器发送储水箱内温度信号的储水温度传感器，以及用于控制交流电阻加热器启闭的交流开关，储水温度传感器检测储水箱内的温度信号，并将温度信号发送至控制器，控制器向交流开关发送启闭交流电阻加热器的信号，交流开关启闭交流电阻加热器。

进一步，交流时发电时，也可以使用电磁加热的方式。

进一步，在不能使用太阳能辅助进行加热时，储水箱也可以使用锅炉式的加热方式，利用煤炭燃烧进行加热。

在本技术方案的内容中，储水温度传感器和蓄热温度传感器共同调节循环供热装置中的水的温度，将蓄热机构中储存的高温水有条不紊的输入到储水箱内，减慢循环供热装置中热水的温度，从而延缓使用市电交流电的时间，利用峰谷供电，降低电能的损耗。

具体的，直流式电阻加热器与蓄热水箱的连接方式，交流式电阻加热器与储水箱的连接方式，以及电磁加热与储水箱的连接方式均为现有技术，需要确保密封，在此不进行赘述，图中箭头指向方向代表水流方向。

上述实施例只是为了说明本实用新型的结构构思和特点，其目的在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效变化或修饰，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有光伏电加热的蓄热供热系统，包括控制器，用于提高水温的集热蓄热装置，用于向用户提供热能的循环供热装置，以及用户用于采暖的供热终端，其特征在于：所述集热蓄热装置包括使用光伏发电产生热量的光伏集热机构，以及用于储存光伏集热机构产生的热水的蓄热机构，与循环供热装置连接的储水箱，所述蓄热机构包括内层的蓄热水箱，外层的固定板，以及设置在外侧和内层之间的保温岩板，所述蓄热水箱向储水箱内提供热水，所述光伏集热机构包括光伏发电板，直流电缆，直流式电阻加热器，所述直流式电阻加热器设置在蓄热机构内，所述光伏发电板吸收太阳能产生直流电，直接通过直流电缆连接在直流式电阻加热器的两端，对蓄热机构内的水进行加热。

2.根据权利要求1所述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，其特征是：所述蓄热水箱的侧壁上设置有蓄热出水口和蓄热进水口，所述储水箱的侧壁上设置有交换出水口，交换进水口，循环出水口，循环进水口，循环进水口与循环出水口分别与循环供热装置连接，交换出水口与蓄热进水口连接，交换进水口与蓄热出水口连接，交换出水口与蓄热进水口之间设置有用于向蓄热水箱内供水的循环泵。

3.根据权利要求2所述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，其特征是：所述蓄热水箱内设置有用于检测蓄热水箱内的水温并向控制器发送温度信号的蓄水温度传感器，所述循环泵上设置有接收控制器信号启闭循环泵的循环泵信号器，蓄水温度传感器检测蓄热水箱内的温度，并将温度信号发送给控制器，控制器向循环泵信号器发送启动信号，循环泵向蓄热水箱内进水，将蓄热水箱内的热水从蓄热出水口压出。

4.根据权利要求3所述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，其特征是：所述储水箱设置有交流电阻加热器，检测储水箱内温度并向控制器发送储水箱内温度信号的储水温度传感器，以及用于控制交流电阻加热器启闭的交流开关，储水温度传感器检测储水箱内的温度信号，并将温度信号发送至控制器，控制器向交流开关发送启闭交流电阻加热器的信号，交流开关启闭交流电阻加热器。

5.根据权利要求1所述的具有光伏电加热的蓄热供热系统，其特征是：所述蓄热水箱的顶部设置有用于减小蓄热水箱内压力的泄压阀。