本发明属热水系统领域，具体涉及一种利用燃气及太阳能的自发电热水系统。
背景技术：
随热水系统的应用十分广泛，常见的有单体式、复合型热水系统，单体式热水系统常被应用于用户较少的区域，比如单个太阳能热水系统、小型电加热热水系统等，复合型热水系统常被应用在用户较多的区域，比如风冷热泵供能及供热水系统、地源热泵供能及供热水系统、大型太阳能热水系统等。尽管热水系统类型多种多样，但太阳能热水系统因优势较多被广泛应用，其应用范围被不断拓展，出现了很多针对区域用户的大型太阳能热水系统，为了满足区域用户的需求，复合型热水系统逐渐诞生并被不断优化，现有普通电加热热水系统能耗高、运行成本高，针对的仅是少数用户；单体式太阳能热水系统产生的热水量较少，不能满足区域用户的热水需求；绝大部分复合型热水系统需要外接电源，运行成本较高，经济性差。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种将燃气内燃机、太阳能进行耦合，能够实现自主发电且能够为区域用户提供生活热水的系统，本发明的技术方案如下：
一种利用燃气及太阳能的自发电热水系统，包括燃气内燃机、高温烟气板换机组、太阳能热水器、热水箱；
所述燃气内燃机的燃气入口设有电动调节阀、燃气泵、燃气管路；
所述燃气内燃机的出烟口通过高温烟气管路接入高温烟气板换机组，高温烟气板换机组的另一端设有排烟管路；
所述高温烟气板换机组的出水口通过水管与热水箱连接，所述高温烟气板换机组的入水口与补水泵二、补水电动阀二、补水箱二连接；
所述太阳能热水器的出水口通过水管与热水箱连接，所述太阳能热水器的入水口与补水泵一、补水电动阀一、补水箱一连接；
所述热水箱的出水口通过电动调节阀及热水循环泵与热水用户连接；
进一步的，在热水箱的底部设有泄水阀；
进一步的，所述燃气内燃机中内设有发电机组，发电机组通过输电线路分别与太阳能热水器、补水泵一、热水循环泵、补水泵二、燃气泵连接，为需要用电的部分设备提供电能。
本发明的利用燃气及太阳能的自发电热水系统包含2个子系统：1、燃气内燃机与太阳能热水器耦合的热水系统；2、燃气内燃机自主发电用电系统。
其中热水系统方面，主要包含电动调节阀、燃气泵、燃气管路、燃气内燃机、高温烟气管路、高温烟气板换机组、排烟管路、热水箱、电动调节阀、泄水阀、太阳能热水器、补水泵一、补水电动阀一、补水箱一、热水循环泵、热水用户、补水泵二、补水电动阀二、补水箱二。对于热水系统，其由2个子热水系统组成，一是燃气内燃机高温余热烟气换热热水系统，二是太阳能热水器系统。整个热水系统的工作原理是：一方面，启动燃气泵、燃气内燃机以及补水泵二，外接燃气由电动调节阀、燃气泵、燃气管路进入燃气内燃机燃烧，燃气内燃机产生的高温烟气经高温烟气管路进入高温烟气板换机组中，高温燃气板换机组通过换热对由补水箱二、补水电动阀二、补水泵二进入其中的冷水加热，加热后的高温水经热水管路流进热水箱中储存；另一方面，当光照条件达到要求时，运行补水泵一、启动太阳能热水器，冷水就会通过补水箱一、补水电动阀一、补水泵一进入太阳能热水器中加热，加热后的高温水再经过热水管路流入热水箱中储存；当用户有热水需求时，运行热水循环泵，汇集后的热水就会由热水箱中流出，经电动调节阀、热水循环泵流入热水用户中为用户提供热水服务。可以根据区域用户需求制定相应的运行策略，燃气内燃机运行时，可以不运行太阳能热水器，也可同时运行两组设备。
其中自主发电用电系统方面，主要包含电动调节阀、燃气泵、燃气管路、输电线路、燃气内燃机、太阳能热水器、补水泵一、热水循环泵、补水泵二以及整个热水系统中的电动阀门等用电设备。自主发电用电系统的工作原理是：启动燃气泵及燃气内燃机，外接燃气就会通过电动调节阀、燃气泵、燃气管路进入燃气内燃机中燃烧，燃气内燃机中的发电机组在燃气燃烧产生的高温、高压烟气驱动下发电，通过输电线路等为整个系统中的太阳能热水器、补水泵一、热水循环泵、补水泵二等需要用电的部分设备提供电能。
本发明的利用燃气及太阳能的自发电热水系统较好的利用了燃气以及太阳能两种清洁能源，充分利用了燃气内燃机产生的高温余热烟气，提高了能源的利用率；采用燃气内燃机及太阳能热水器的耦合配置，拓展了整个系统的适用性；充分利用燃气内燃机发电机组发电这一功能，为整个系统中的部分用电设备提供电能，降低了运行成本，提高了整个系统的经济性，其有益效果如下：
（1）充分利用清洁能源以及高温余热烟气，能源利用率高。该发明十分注重对燃气及太阳能这两种清洁能源的利用，并将燃气内燃机的高温余热烟气加以利用，通过增设高温烟气板换机组，将高温余热烟气用于对冷水进行加热，提高了能源的利用率，节能环保效果显著。
（2）燃气内燃机与太阳能热水器耦合，拓宽了应用面。燃气与太阳能均为常见的清洁能源形式，应用范围十分广泛，该发明将燃气内燃机及太阳能热水器进行有效耦合，实用性强，应用范围广泛。
（3）充分利用燃气内燃机发电机组产生的电能为整个系统部分用电设备提供电能，降低了运行成本，提高了整个系统的经济性。该发明中的燃气内燃机这一设备不仅作为热水系统的关键部分之一，对于整个系统自主发电用电系统至关重要，其发电机组产生的电能被输送至水泵、太阳能热水器、电动调节阀等部分用电设备，提高了整个系统的独立性，也降低了运行成本，经济性较好。
（4）注重对热水箱结垢等问题的解决，延长热水箱使用寿命。体积较大的热水箱结垢问题十分严重，该发明通过配置泄水阀这一设备，通过定期排放热水，可以有效防止热水箱底部结垢、杂物沉积等问题，能够延长热水箱的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的总原理图。
图2是本发明的内燃机热水系统原理图。
图3是本发明的太阳能热水系统原理图。
图4是本发明的自主发电用电系统原理图。；
附图标号说明：电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3、输电线路4、燃气内燃机5、高温烟气管路6、高温烟气板换机组7、排烟管路8、热水箱9、电动调节阀10、泄水阀11、太阳能热水器12、补水泵一13、补水电动阀一14、补水箱一15、热水循环泵16、热水用户17、补水泵二18、补水电动阀二19、补水箱二20。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明，如图1所示，一种利用燃气及太阳能的自发电热水系统，包括燃气内燃机5、高温烟气板换机组7、太阳能热水器12、热水箱9；所述燃气内燃机5的燃气入口设有电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3；所述燃气内燃机5的出烟口通过高温烟气管路6接入高温烟气板换机组7，高温烟气板换机组7的另一端设有排烟管路8；所述高温烟气板换机组7的出水口通过水管与热水箱9连接，所述高温烟气板换机组7的入水口与补水泵二18、补水电动阀二19、补水箱二20连接；所述太阳能热水器12的出水口通过水管与热水箱9连接，所述太阳能热水器12的入水口与补水泵一13、补水电动阀一14、补水箱一15连接；所述热水箱9的出水口通过电动调节阀10及热水循环泵16与热水用户17连接；在热水箱9的底部设有泄水阀11；所述燃气内燃机5中内设有发电机组，发电机组通过输电线路4分别与太阳能热水器12、补水泵一13、热水循环泵16、补水泵二18、燃气泵2连接，为需要用电的部分设备提供电能。
图1-图4中，空心箭头代表水流流动方向，实线实心箭头代表燃气或烟气输送方向，虚线实心箭头代表输电方向。本发明的利用燃气及太阳能的自发电热水系统包含2个子系统：1燃气内燃机与太阳能热水器耦合的热水系统；2燃气内燃机自主发电用电系统。
参见图1，热水系统方面，主要包含电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3、燃气内燃机5、高温烟气管路6、高温烟气板换机组7、排烟管路8、热水箱9、电动调节阀10、泄水阀11、太阳能热水器12、补水泵一13、补水电动阀一14、补水箱一15、热水循环泵16、热水用户17、补水泵二18、补水电动阀二19、补水箱二20。对于热水系统，其由2个子热水系统组成，一是燃气内燃机高温余热烟气换热热水系统，二是太阳能热水器系统。整个热水系统的工作原理是：一方面，启动燃气泵2、燃气内燃机5以及补水泵二18，外接燃气由电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3进入燃气内燃机5燃烧，燃气内燃机5产生的高温烟气经高温烟气管路6进入高温烟气板换机组7中，高温燃气板换机组7通过换热对由补水箱二20、补水电动阀二19、补水泵二18进入其中的冷水加热，加热后的高温水经热水管路流进热水箱9中储存；另一方面，当光照条件达到要求时，运行补水泵一13、启动太阳能热水器12，冷水就会通过补水箱一15、补水电动阀一14、补水泵一13进入太阳能热水器12中加热，加热后的高温水再经过热水管路流入热水箱9中储存；当用户有热水需求时，运行热水循环泵16，汇集后的热水就会由热水箱9中流出，经电动调节阀10、热水循环泵16流入热水用户17中为用户提供热水服务。可以根据区域用户需求制定相应的运行策略，燃气内燃机运行时，可以不运行太阳能热水器，也可同时运行两组设备。
参见图1，自主发电用电系统方面，主要包含电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3、输电线路4、燃气内燃机5、太阳能热水器12、补水泵一13、热水循环泵16、补水泵二18以及整个热水系统中的电动阀门等用电设备。自主发电用电系统的工作原理是：启动燃气泵2及燃气内燃机5，外接燃气就会通过电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3进入燃气内燃机5中燃烧，燃气内燃机5中的发电机组在燃气燃烧产生的高温、高压烟气驱动下发电，通过输电线路4等为整个系统中的太阳能热水器12、补水泵一13、热水循环泵16、补水泵二18等需要用电的部分设备提供电能。
参见图1，由于热水箱9长期使用后容易产生结垢等问题，尤其是针对区域能源项目，热水用户较多，热水箱9体积较大，更容易结垢，为了定期排出储存在热水箱9中的热水防止其结垢，该发明专门在热水箱9底部增设了泄水阀11这一设备，需要排放热水时，打开泄水阀即可。
参见图2，针对第一个子热水系统，即燃气内燃机高温余热烟气换热热水系统，其主要包含电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3、燃气内燃机5、高温烟气管路6、高温烟气板换机组7、排烟管路8、热水箱9、电动调节阀10、热水循环泵16、热水用户17、补水泵二18、补水电动阀二19、补水箱二20。该子系统的工作原理是：启动燃气泵2、燃气内燃机5以及补水泵二18，外接燃气由电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3进入燃气内燃机5燃烧，燃气内燃机5产生的高温烟气经高温烟气管路6进入高温烟气板换机组7中，高温燃气板换机组7通过换热对由补水箱二20、补水电动阀二19、补水泵二18进入其中的冷水加热，加热后的高温水经热水管路流进热水箱9中储存，当热水循环泵16运行时，热水箱9中的热水就会通过电动调节阀10、热水循环泵16流入热水用户17中为区域用户提供热水服务。
参见图3，针对第二个子系统，即太阳能热水器系统，其主要包含热水箱9、电动调节阀10、泄水阀11、太阳能热水器12、补水泵一13、补水电动阀一14、补水箱一15、热水循环泵16、热水用户17。该子系统的工作原理是：当光照条件达到要求时，运行补水泵一13、启动太阳能热水器12，冷水就会通过补水箱一15、补水电动阀一14、补水泵一13进入太阳能热水器12中加热，加热后的高温水再经过热水管路流入热水箱9中储存，当热水循环泵16运行时，热水箱9中的热水就会通过电动调节阀10、热水循环泵16流入热水用户17中为区域用户提供热水服务。
参见图4，对于自主发电用电系统，其主要包含电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3、输电线路4、燃气内燃机5、太阳能热水器12、补水泵一13、热水循环泵16、补水泵二18以及整个热水系统中的电动阀门等用电设备。自主发电用电系统的工作原理是：启动燃气泵2及燃气内燃机5，外接燃气就会通过电动调节阀1、燃气泵2、燃气管路3进入燃气内燃机5中燃烧，燃气内燃机5中的发电机组在燃气燃烧产生的高温、高压烟气驱动下发电，通过输电线路4等为整个系统中的太阳能热水器12、补水泵一13、热水循环泵16、补水泵二18等需要用电的部分设备提供电能。
以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。