一种太阳能热柜的制作方法

1.本发明涉及一种有效利用太阳能的供暖设备，尤其为一种能将光伏组件的电能和太阳能集热器的热能一并收集存储利用的太阳能热柜。


背景技术：

2.充分利用太阳能来解决我国北方地区冬季采暖以及长年热水供应，这是一个长期以来不断被人们所探究课题。
3.光伏组件能将太阳能转变为电能，但仅靠光伏组件产生的电能不足以保证低温季节的室内供暖，而太阳能集热器吸收太阳光能量所产生的热水温度会随日照条件发生波动，也无法保证低温季节的室内供暖需求。若能将光伏组件电能与太阳能集热器热能一并收集存储利用，必要时，再附之市电加热，这或将成为一种充分利用太阳能解决我国北方冬季室内采暖难题的技术方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能将光伏组件电能和太阳能集热器热能收集存储利用的太阳能热柜。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种太阳能热柜，其构成包括有集热换热储热装置、散热循环装置、温控装置，其特征在于：所述集热换热储热装置由外壳体、盘管换热器、中低温相变储热材料、内壳体、高温热介质、电加热器构成，所述内壳体位于外壳体内的中心位置，所述中低温相变储热材料充填在外壳体与内壳体之间，所述盘管换热器置于中低温相变储热材料之中，所述高温热介质充填在内壳体中，所述电加热器置于高温热介质中，所述散热循环装置由管道、电控三通阀、循环水泵、排气阀、板式换热器构成，所述盘管换热器的管道与所述散热循环装置的管道相连通，所述散热循环装置管道流经板式换热器，室内供暖装置管道也流经该板式换热器。
6.在上述技术方案中，所述电加热器经并网控制器，既与光伏组件电能输出端的逆变器呈电连接，还与市电电网呈电连接。
7.在上述技术方案中，所述散热循环装置与太阳能集热器储热水箱相连通，循环水泵、电控三通阀、排气阀分别接入到该散热循环装置的管道中。
8.在上述技术方案中，所述散热循环装置的管道中设置有管状电加热器。
9.在上述技术方案中，所述高温热介质为导热油或为铝硅合金。
10.本发明的优点有，1. 本发明给出的集热换热储热装置高效地将光伏组件电能和太阳能集热器热能一并收集存储，结构紧凑，体积小巧。2.采用光伏组件电能（必要时采用市电）加热高温热介质，可充分发挥高温热介质的热容量大的优势，既能充分利用光伏组件产生的电能，又能存储更多的热能，从而弥补了晚间或阴天，太阳能集热器输出热能低的不足。3.高温热介质和中低温变相储热材料的组合应用，在气温较高、日照充足季节，将光伏组件产生的电能用于其它方面，如并网售电。
附图说明
11.图1是实施例一，基于本发明太阳能热柜所构建的室内供暖系统示意图。
12.图2是实施例二，基于本发明太阳能热柜组成的室内供暖系统示意图。
13.图3是实施例二中，太阳能热柜结构示意图一。
14.图4是实施例二中，太阳能热柜结构示意图二。
15.图5是实施例二中，太阳能热柜中进出水管结构示意图。
16.以上附图中，1是上盖，2是加料盖，3是外壳上盖，4是盘管换热器，5是外壳体，6是箱体，7是箱体侧板，8是上门板，9是温控机，10是下门板，11是板式换热器，12是控制面板，13是管道，14是tpc管道加热器，15是电控三通阀门，16是静音循环泵，17是万向轮。21是排气阀，22是堵头，23是内丝三通，24是外丝活接，25是可调管支架，26是变径三通，27是防水盲管，28是ptc管道加热器，29是ppr内丝活接，30是流量感应开关，31是循环泵，32是波纹管，33是波纹管，34是板式换热器，35是水箱接头，36是电动球阀三通，37是ppr三通，38是ppr弯头，39是ppr管，40是防水盲管。gd是光电采集单元，101是光伏组件，102是逆变器，gr是光热采集单元，103是太阳能集热器，104是循环水泵ⅱ，105是储热水箱，106是补水箱，107是接自来水，gn是家庭供暖单元，108是用热终端，109是控制阀门，110是循环水泵ⅲ，jhc是集热换热储热单元，111是外壳体，112是中低温相变储热材料，113是内壳体，114是高温热介质，115是电加热器，116是板式换热器，117是电控三通阀ⅰ，118是电控三通阀ⅱ，119是循环水泵ⅰ，120是回水管排气阀，121是出水管排气阀，122是并网控制器。201是控制阀门，202是用热终端，203是循环水泵ⅲ，204是太阳能集热器，205是循环水泵ⅱ，206是储热水箱，207是补水箱，208是接自来水，209是光伏组件，210是逆变器，211是相变热池壳体，212是中低温相变储热材料，213是换热器，214是电控三通阀ⅰ，215是电控三通阀ⅱ，216是循环水泵ⅰ，217是管道电加热器，218是回水管排气阀，219是出水管排气阀，220是并网控制器。
具体实施方式
17.实施例一，本实施例为一种双温储热的太阳能室内供暖系统，如附图1所示。
18.该供暖系统中，集热换热储热单元jhc的所有功能由本发明太阳能热柜实现。该太阳能热柜由集热换热储热装置、散热循环装置和温控装置组成，其外形结构如附图3和附图4所示。本实施例中，集热换热储热装置由外壳体、盘管换热器、中低温相变储热材料、内壳体、高温热介质、电加热器构成。内壳体（图3中未绘出）位于外壳体5内的中心位置，中低温相变储热材料（图3中未绘出）充填在外壳体5与内壳体之间，盘管换热器4置于中低温相变储热材料之中，高温热介质（图3中未绘出）充填在内壳体中，电加热器（图3中未绘出）置于高温热介质中。本实施例中，散热循环装置构成包括管道、板式换热器116、电控三通阀117及118、循环水泵119、排气阀120及121。盘管换热器的管道与散热循环装置的管道相连通，散热循环装置的管道流经板式换热器116，室内供暖装置管道也流经该板式换热器116，从而将盘管换热器中介质热量传递给室内供暖装置管道中介质。
19.该供暖系统中，如附图1所示，集热换热储热单元jhc中的电加热器115经并网控制器122，既与光伏组件101电能输出端的逆变器102呈可控电连接，还与220伏交流市电电网呈可控电连接。并网控制器122具备以下控制功能，其一， 能控制光电采集单元gd逆变器
102输出的电能并入交流市电电网，实现售电；其二，能控制光电采集单元gd中逆变器102输出电能作为电加热器115的电能来源；其三，能控制将220伏交流市电电能作为电加热器115的电能来源。当不需要电加热器115加热高温热介质114时，光电采集单元gd产生的电能被并入市网出售；当需要电加热器115加热高温热介质114时，优先使用光电采集单元gd产生的电能为电加热器115加热；当冬季、夜晚或遇阴雨天，光电采集单元gd没有充足电能提供给电加热器115时，就转由交流220伏市电为电加热器115提供电能来源。
20.该供暖系统中，光热采集单元gr的太阳能集热器103水介质吸收阳光，形成的热水，该热水在循环水泵（ⅱ）104作用下，源源不断地经储热水箱105进入到集热换热储热单元jhc中的盘管换热器中，而该盘管换热器是放置在中低温相变储热材料112中的，当盘管换热器中的水温高于中低温相变储热材料112的温度时，中低温相变储热材料112会不断地吸收盘管换热器中热水的热量，由固态改变为液态，进而将热量储存起来，通常所选择的中低温相变储热材料112相变温度为60至70度，而太阳能集热器所形成热水的上限温度则接近该相变储热材料的相变温度。若此时太阳能集热器输出的水温低于相变温度，相变储热材料则会向盘管换热器释放热量，使盘管换热器中水温提升。用户只需在集热换热储热单元jhc的控制面板上设定和调节家庭供暖单元gn所需要温度，控制面板中央处理器根据用户设定的温度以及实时采集到的各温度传感器的温度信息，及时地控制电控三通阀关和闭，以满足用户之实际需要。
21.夏季，气温相对较高，阳光充足，太阳能集热器103白天所产生的热水能量储存在相变储热材料中，到夜晚或阴雨天，相变储热材料中储存的热量释放传递给盘管换热器，从而加热流经盘管换热器中的水来满足用户需要。同时，光伏组件101将太阳能转变为直流电能，经逆变器102成为交流电，或并网售电，或为电加热器115提供电能。如果相变储热材料中储存热量的释放还不能满足用户需要，并网控制器122会自动开启电加热器115，加热高温热介质114，通常高温热介质选择导热油，导热油的最高温度可达300摄氏度，高温导热油会将热量传递给内壳体113外围的相变储热材料112，进而维持相变储热材料112对盘管换热器的热量传递。
22.本实施例采用了双温储热，用光伏组件所产生电能或市电电能来加热高温导热油114，从而将高温导热油中储存的热量与中低温相变储热材料112所储存热量叠加合并利用，提高了本实施例太阳能热柜集热储热换热性能。在冬季严寒气候条件下，220伏市电为电加热器115辅助供电，可成为本实施例正常供暖的保障。
23.实施例二，本实施例为一种单温储热辅助电加热的太阳能室内供暖系统，如附图2所示。
24.本实施例中，光电采集单元、光热采集单元、家庭供暖单元与实施例一相同。
25.本实施例二与实施例一的区别在于，在集热换热储热单元中，仅采用中低温相变储热材料212储热，并通过管道电加热器217对流经散热循环管道中的水介质进行加热，参见附图5。为管道电加热器217提供电能的是光电采集单元，必要时，并网控制器220也可以自动切换到220伏市电为管道电加热器217供电，从而弥补光伏组件供电之不足。