一种带储热的光伏高频无线传能加热供热系统的制作方法

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一种带储热的光伏高频无线传能加热供热系统的制造方法与工艺

本发明涉及一种家庭独立或小团体太阳能供热系统,特别是一种带储热的光伏高频无线传能加热供热系统。



背景技术:

随着我国经济的发展,大气环境污染问题日益严峻,特别是东中部地区频繁出现罕见雾霾,范围广、强度大、时间长,给公众生产生活及身心健康造成了严重危害。治理雾霾最根本的出路是能源发展转方式、调结构,重点是降低煤炭消费比重,大力发展清洁能源,优化能源结构和布局。天然气是一种高效、低碳、清洁的优质能源,但同时面临着需求在增加、价格上涨等问题。而推进电能替代,转变能源发展方式,实现中国能源从以化石能源为主、清洁能源为辅,向以清洁能源为主、化石能源为辅的战略转型,无非是最好的选择。

太阳能光伏发电作为新能源发电的代表,已经正式应用于生产实际中。光伏电源不同于传统电源,它的输出功率随着光照强度、温度等环境因素的改变而剧烈变化,而且具有不可控性。

随着电力输送技术的发展,有线电传输具有输送电阻高、不稳定、危险性高等缺点,采用新型的电力输送技术迫在眉睫。



技术实现要素:

为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种带储热的光伏高频无线传能加热供热系统,其采用了高频无线传能加热技术,加热速度快、能耗低、安全稳定,可满足家庭或小团体的供热需求,同时还能消耗低谷电、提供无间断的恒温热水。且加入了相变储热技术,克服了热水出口温度波动大的缺点,集高频无线传能加热技术和相变储热技术于一身,同时本发明结构简单紧凑,安装占用空间小,集成化程度高,维护简单,操作智能化,使用安全可靠。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种带储热的光伏高频无线传能加热供热系统,包括光伏发电系统,还包括高频无线传能加热系统及储热供热系统;所述光伏发电系统包括相互连接的光伏组件阵列及逆变器,所述高频无线传能加热系统包括电磁发射源、电磁接收源及与之相连的加热器,所述储热供热系统包括通过循环管路相互连接的储热罐及热用户供热设施;所述逆变器的电能输出端与电磁发射源的输入端相连,所述加热器设置在储热罐内。

作为进一步的优选实施方案,所述逆变器的电能输出端还通过第一开关及电表与供电网相连。

作为进一步的优选实施方案,所述逆变器及电磁发射源之间设有双极转换开关,逆变器的电能输出端及市低谷电的输出端分别与双极转换开关输入端相连,双极转换开关输出端电磁发射源的输入端相连。

作为进一步的优选实施方案,所述加热器为分别与电磁接收源相连的用于低温状态加热的加热管和用于高温状态加热的加热管。

作为进一步的优选实施方案,所述高频无线传能加热系统为相互并联的第一高频无线传能加热系统和第二高频无线传能加热系统,其并联的线路上分别设有第二开关和第三开关;所述储热罐包括分别与第一高频无线传能加热系统和第二高频无线传能加热系统相连的相变储热罐和热水储热罐,所述相变储热罐内设有相变储热材料。

作为进一步的优选实施方案,所述相变储热罐及热水储热罐上分别设有与所述双极转换开关相连的第一温度传感器和第二温度传感器。

作为进一步的优选实施方案,所述热水储热罐内还设有与之相连的水体软化功能材料。

作为进一步的优选实施方案,所述循环管路包括循环进水管路和循环出水管路,所述相变储热罐及热水储热罐的热水出口通过循环进水管路与热用户供热设施的进水端相连,所述相变储热罐及热水储热罐的冷水进口通过循环出水管路与热用户供热设施的出水端相连,所述循环出水管路上设有循环水泵。

作为进一步的优选实施方案,所述热用户供热设施的进水端设有与相变储热罐和热水储热罐相连的第三温度传感器。

作为进一步的优选实施方案,所述相变储热罐的冷水进口端的循环出水管路上设有第一电动阀门,热水出口端的循环进水管路上设有第四温度传感器,所述第一电动阀门与第四温度传感器相连;所述热水储热罐的冷水进口端的循环出水管路上设有第二电动阀门,热水出口端的循环进水管路上设有第五温度传感器,所述第二电动阀门与第五温度传感器相连。

本发明的积极效果:本发明的光伏发电系统产生的电能既能并网出售也能供热。供热加热用电来自光伏未并网多余电和低谷电,实现资源最优化。高频无线传能加热技术优化了加热系统,实现了快速加热、低能耗、安全稳定运行的目的。储能系统采用传统热水和高比热容相变材料同时储热,实现连续无间断稳定供热。总之,本发明结构简单紧凑,安装占用空间小,集成化程度高,维护简单,操作智能化,使用安全可靠。

附图说明

图1是本发明优选实施例所述带储热的光伏高频无线传能加热供热系统的结构示意图;

图2是本发明优选实施例所述第一高频无线传能加热系统的结构示意图;

图3是本发明优选实施例所述第二高频无线传能加热系统的结构示意图;

图中,1.光伏组件阵列,2.逆变器,3.市低谷电,4.第一开关,5.电表,6.电网,7.双极转换开关,8.第二开关,9.电磁发射源,10.相变储热罐,11.第四温度传感器,12.第三温度传感器,13.热用户供热设施,14.第一温度传感器,15.第一电动阀门,16.第三开关,17.热水储热罐,18.第二温度传感器,19.第二电动阀门,20.第五温度传感器,21.循环水泵,22.逆变电能发射机柜,23.人机界面可编程综合电能表,24.调功旋钮,25.急停按钮,26.温控器,27.电磁源发射线圈28.陶晶玻璃,29.电磁源无线接收线圈,30.相变储热材料,31.黄金加热管32.热水出口,33.冷水进口,34.金圭加热管,35.热水,36.镁棒

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

参照图1至图3,本发明优选实施例提供一种带储热的光伏高频无线传能加热供热系统,包括光伏发电系统,还包括高频无线传能加热系统及储热供热系统;所述光伏发电系统包括相互连接的光伏组件阵列1及逆变器2,所述高频无线传能加热系统包括电磁发射源9、电磁接收源及与之相连的加热器,所述储热供热系统包括通过循环管路相互连接的储热罐及热用户供热设施13;所述逆变器2的电能输出端与电磁发射源的9输入端相连,所述加热器设置在储热罐内。

进一步的,所述逆变器2的电能输出端还通过第一开关4及电表5与供电网6相连。

进一步的,所述逆变器2及电磁发射源9之间设有双极转换开关7,逆变器2的电能输出端及市低谷电3的输出端分别与双极转换开关7输入端相连,双极转换开关7输出端电磁发射源9的输入端相连。

进一步的,所述加热器为分别与电磁接收源相连的用于低温状态加热的加热管和用于高温状态加热的加热管。其中,所述用于低温状态加热的加热管优选但不限于黄金加热管31,所述用于高温状态加热的加热管优选但不限于金圭加热管34。

进一步的,所述高频无线传能加热系统为相互并联的第一高频无线传能加热系统(如图2所示)和第二高频无线传能加热系统(如图3所示),其并联的线路上分别设有第二开关8和第三开关16;所述储热罐包括分别与第一高频无线传能加热系统和第二高频无线传能加热系统相连的相变储热罐10和热水储热罐17,所述相变储热罐17内设有高比热容的相变储热材料30。

进一步的,电磁发射源为带有电磁源发射线圈27的逆变电能发射机柜22,所述电磁接收源为电磁源无线接收线圈29,所述电磁源发射线圈27及电磁源无线接收线圈29均设置在陶晶玻璃壳28内部。所述逆变电能发射机柜22上还设有人机界面可编程综合电能表23、调功旋钮24、急停按钮25及温控器26。本发明所述的高频无线传能加热系统是基于电磁感应原理,利用发射端和接收端之间高频交变磁场实现电能传输,其具体过程为:首先通过整流逆变环节将工频交流电转换为高频交流电,在系统进行原边电能变换后,在较好距离间将高频交流电注入发射线圈,并在发射线圈周围产生高频交变磁场;处于该磁场中的接收线圈会捕捉到部分交变磁场,从而产生高频感应电压,然后通过无线线圈电子变换装置将电能转为无功耗发热器件(集热器)上,无功耗发热器件使容罐中的介质(相变储热材料或水)升温,完成整个无线电能高频加热传输过程。

进一步的,所述相变储热罐10及热水储热罐17上分别设有与所述双极转换开关7相连的第一温度传感器14和第二温度传感器18。

进一步的,所述热水储热罐17内还设有与之相连的水体软化功能材料,优选但不限于大镁棒36,所述的大镁棒36净化水质的原理是将镁棒本身作为负极,金属容器壁为正极形成原电池,分解水中水垢,起到软化作用。

进一步的,所述循环管路包括循环进水管路和循环出水管路,所述相变储热罐10及热水储热罐17的热水出口32通过循环进水管路与热用户供热设施13的进水端相连,所述相变储热罐10及热水储热罐17的冷水进口33通过循环出水管路与热用户供热设施13的出水端相连,所述循环出水管路上设有循环水泵21。

进一步的,所述热用户供热设施13的进水端设有与相变储热罐10和热水储热罐17相连的第三温度传感器12。

进一步的,所述相变储热罐10的冷水进口端的循环出水管路上设有第一电动阀门15,热水出口端的循环进水管路上设有第四温度传感器11,所述第一电动阀门15与第四温度传感器相连11;所述热水储热罐17的冷水进口端的循环出水管路上设有第二电动阀门19,热水出口端的循环进水管路上设有第五温度传感器20,所述第二电动阀门19与第五温度传感器20相连。

本发明的工作流程为:热用户供热设施13用热所需要的电来自光伏未并网多余电和市低谷电3,通过第一温度传感器14、第二温度传感器18给出用热信号传送至双极转换开关7实现供电,依次闭合第二开关8实现相变储热材料储热,闭合第三开关16实现热水供热和储热,热用户供热设施13通过第三温度传感器12给相变储热罐10和热水储热罐17发出信号进行供热。热用户供热设施13输出的水由循环水泵21输送给相变储热罐10以进行换热,或者输送至热水储热罐17以进行加热,进而给热用户供热,或同时输送给相变储热罐10和热水储热罐17,以便两个设备同时供热。期间,根据第四温度传感器11的温度信号并通过第一电动阀门15调节进入相变储热罐10的水量;根据第五温度传感器20的温度信号并通过第二电动阀门19调节进入热水储热罐17的水量。

相变储热罐10加热储热过程为:电磁发射源9通电后由电磁源发射线圈27发出电磁波,并由电磁源无线接收线圈29接收电能,传递至黄金加热管31和金圭加热管34,实现相变储热材料30的蓄能。黄金加热管31具有低温热阻低、加热速度快的特点,用于低温状态加热。金圭加热管34具有高温热阻低、加热稳定的特点,用于高温状态加热。

热水储热罐17加热过程为:电磁发射源9通电后由电磁源发射线圈27发出电磁波,并由电磁源无线接收线圈29接收电能,传递至黄金加热管31和金圭加热管34,实现热水35加热和蓄能。黄金加热管31具有低温热阻低、加热速度快的特点,用于低温状态加热。金圭加热管34具有高温热阻低、加热稳定的特点,用于高温状态加热。大镁棒36在水在电加热环境中发出等离子体,对热水35进行净化。

本发明使用高频无线传能加热技术和相变储热技术,由光伏发电系统、高频无线传能加热系统、储热供热系统组成,由于采用了高频无线传能加热技术,加热速度快、能耗低、温度易于控制且容易实现自动化,高频无线传能加热系统的电能除了光伏发电以外(所述的光伏发电既用于并网出售也用于供热),还可以有效利用低谷电。由于采用了相变储热的手段,使储热量增加,供热方式既可以采用相变储热量间接供热,也可以采用热水储热供热,也可同时进行供热,增加了系统的使用时间和使用范围。总之本系统结构简单、紧凑、易实现自动化操作,即可作为家庭独立使用,亦可满足小团体用户需求。

以上所述的仅为本发明的优选实施例,所应理解的是,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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