一种风电驱动的太阳能供暖系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种风电驱动的太阳能供暖系统，该系统包括太阳能供热和风能发电系统，主要由平板型太阳能集热器、热交换器、蓄热水箱、风力发电机组、整流器、蓄电池、逆变器、电锅炉等组成。太阳能供热和风能发电分别为蓄热水箱提供热量以满足供热系统末端的热量需求。本实用新型专利充分利用太阳能与风能相结合的方式，节能环保，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。
【专利说明】
一种风电驱动的太阳能供暖系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及供暖系统技术领域，尤其是涉及一种风电驱动的太阳能供暖系统。【背景技术】
[0002]随着社会的发展与进步，国际能源需求量逐渐增加，对煤炭、石油、天然气等常规能源的大量开采造成了能源紧缺的现象，在这种情况下，寻找和使用清洁能源成为一种新的发展趋势。
[0003]我国具有非常丰富的太阳能和风能，是人类用之不竭、取之不尽的可再生能源，不需要采挖和输送，不会排放出二氧化碳等大气污染物，具有普遍、安全、清洁、无害等优点， 二者都具有一定的波动性，并且二者具有很好的互补性。[〇〇〇4]现如今，燃煤锅炉采暖是我国较为常见的采暖方式，这种采暖方式不仅热效率低、 浪费化石能源还对环境造成了严重的污染。为了响应国家政策的号召，主动式太阳能采暖系统应运而生，但因为太阳辐射能受环境的影响，单纯的依靠太阳能供热采暖并不能满足供热用户的需求。
[0005]申请号为201210040484.3，公开号为CN102538053，专利名称为“一种主动式太阳能和风能联合供暖系统”的发明专利，将太阳能和风能结合起来为供暖系统供热，但该技术还存在下述问题:第一、该系统只能用于采暖季供暖，非采暖季闲置，导致非采暖季太阳辐射能多时无法利用，系统利用率不高;第二、该技术并没有充分利用风能发电储存的电能， 风能发电系统利用率低。【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于:提供一种风电驱动的太阳能供暖系统，它将太阳能和风能两种可再生能源结合起来，能有效解决环境污染、非采暖季闲置和风能发电系统利用率低的问题。
[0007]本实用新型专利采用的技术方案如下:一种风电驱动的太阳能供暖系统，该系统包括太阳能供热系统和风能发电系统；
[0008]所述太阳能供热系统包括平板型太阳能集热器、蓄热水箱、温度计、止回阀、换热器一、第一阀门和水栗，由管路依次连接上述各组成部分，并通过换热器一向蓄热水箱提供热量；
[0009]所述风能发电系统包括风力发电机组、整流器、蓄电池和逆变器，所述风力发电机组与整流器的入口端相连，整流器的出口端分别与蓄电池和逆变器的入口端相连，逆变器的出口端和电锅炉相连，电锅炉既可以直接加热供水管中的水，也可以通过换热器二与蓄热水箱中的防冻液进行换热为蓄热水箱提供热量。[〇〇1〇]所述蓄热水箱中的水用于末端散热设备；
[0011]所述末端散热设备为地盘管；
[0012]所述蓄热水箱为相变蓄热水箱，以石蜡为相变材料封装成球形均匀分布在内部， 蓄热球体外壳与相变蓄热水箱之间的空隙充有水；
[0013]所述蓄热水箱底部还包括一条补水管道；
[0014]所述换热器一直接浸没于蓄热水箱内部，换热器二为板式换热器。
[0015]所述风能发电系统产生的电能优先通过逆变器供给电锅炉，当风力发电机组产生的电能供大于求时，多余的电能储存于蓄电池中；
[0016]所述蓄电池中的电能可以在风力发电机组产生的电能供不应求时通过逆变器供给电锅炉，还可以供给系统中的水栗用电。
[0017]上述风电驱动的太阳能供暖系统的应用:采暖季该系统只用于供暖:太阳能供热系统制取的热量满足用户需求时，多余的热量储存于蓄热水箱中，风能发电系统制取的电能储存于蓄电池中；太阳能供热系统制取的热量仅能满足用户需求时，电锅炉通过换热器二为蓄热水箱提供热量，多余的电能储存于蓄电池中；太阳能供热系统制取的热量不能满足用户需求时，电锅炉直接加热供水管中的热水供给用户，若此时风能充足，多余的能量与换热器二进行热交换，若此时风能不足，则由蓄电池为电锅炉提供电能;非采暖季供生活热水:关闭第三阀门和第四阀门，把蓄热水箱内用于供暖的水排空，加入生活用水由太阳能集热系统和电锅炉加热。
[0018]所述蓄热水箱内的水温达到70°C时则关闭第一阀门和第二阀门，停止蓄热；当蓄热水箱内的水温降到30°C时则优先打开第一阀门，开始蓄热，若此时光照不足则打开第二阀门和第七阀门，由风力发电系统为蓄热水箱提供热量。
[0019]当供水管中的热水低于35°C时，关闭第六阀门，经电锅炉加热到规定温度。
[0020]综上所述，该实用新型专利有效结合了太阳能和风能两种可再生能源为建筑物供暖，既解决了常规能源的紧缺问题又减少了环境污染，还克服了太阳能和风能的波动带来的不稳定性，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构示意图。[〇〇22]图中标号分别为:1_平板型太阳能集热器;2-蓄热水箱;3-风力发电机组;4-整流器;5-蓄电池;6-逆变器;7-电锅炉;8-换热器一;9-换热器二；10-用户；11-水栗；12-第一阀门；13-第二阀门；14-第二阀门；15-第四阀门；16-第五阀门；17-第六阀门；18-第七阀门； 19-第八阀门；20-止回阀；21-温度计;22-供水管;23-补水管。【具体实施方式】
[0023]下面结合附图以及实施例对本实用新型进行详细的说明，此处所描述的实施例并不能限定此实用新型。
[0024]如图1所示，本实用新型一种风电驱动的太阳能供暖系统，包括太阳能供热和风能发电系统；
[0025]所述太阳能供热系统包括平板型太阳能集热器1、蓄热水箱2、温度计21、止回阀 20、换热器一8、第一阀门12和水栗11;由管路依次连接上述各组成部分，并通过换热器一8 向蓄热水箱2提供热量；
[0026]所述风能发电系统包括风力发电机组3、整流器4、蓄电池5和逆变器6,所述风力发电机组3与整流器4的入口端相连，整流器4的出口端分别与蓄电池5和逆变器6的入口端相连，逆变器6的出口端和电锅炉7相连，电锅炉7既可以直接加热供水管22中的水，也可以通过换热器二9与蓄热水箱2中的防冻液进行换热为蓄热水箱2提供热量；
[0027]所述蓄热水箱2中的水用于末端散热设备；[〇〇28]所述末端散热设备为地盘管；
[0029]所述换热器一 8直接浸没于蓄热水箱内部，换热器二9为板式换热器；
[0030]所述蓄热水箱2为相变蓄热水箱，以石蜡为相变材料封装成球形均匀分布在内部， 蓄热球体外壳与相变蓄热水箱之间的空隙充有水；[0031 ]所述蓄热水箱2底部还包括一条补水管道23;
[0032]所述风能发电系统产生的电能优先通过逆变器6供给电锅炉7,当风力发电机组3 产生的电能供大于求时，多余的电能储存于蓄电池5中。
[0033]所述蓄电池5中的电能可以在风力发电机组3产生的电能供不应求时通过逆变器6 供给电锅炉7,还可以供给系统中的水栗用电。
[0034]所述系统的工作原理为:采暖季该系统只用于供暖:太阳能供热系统制取的热量满足用户需求时，多余的热量储存于蓄热水箱2中，风能发电系统制取的电能储存于蓄电池 5中；太阳能供热系统制取的热量仅能满足用户需求时，电锅炉7通过换热器二9为蓄热水箱 2提供热量，多余的电能储存于蓄电池5中；太阳能供热系统制取的热量不能满足用户需求时，电锅炉7直接加热供水管中的热水供给用户，若此时风能充足，多余的能量与换热器二9 进行热交换，若此时风能不足，则由蓄电池5为电锅炉7提供电能;非采暖季供生活热水:关闭第三阀门14和第四阀门15,把蓄热水箱2内用于供暖的水排空，加入生活用水由太阳能集热系统和电锅炉7加热。
[0035]结合附图1，说明该系统的运行模式:[〇〇36] 采暖季:[〇〇37]蓄热水箱2供热模式:蓄热水箱2的温度达到设定温度70°C时，单纯依靠蓄热水箱2 为用户提供热量，此时第一阀门12、第二阀门13、第五阀门16、第七阀门18和第八阀门19关闭，第三阀门14、第四阀门15和第六阀门17打开；
[0038]太阳能集热和蓄热水箱2供热:光照充足，且蓄热水箱2内温度降低到最低设定温度时，此时第一阀门12、第三阀门14、第四阀门15和第六阀门17打开，第二阀门13、第五阀门 16、第七阀门18和第八阀门19关闭，平板型太阳能集热器1开始为蓄热水箱2提供热量；
[0039]太阳能集热、蓄热水箱2和电锅炉7同时供热:光照充足，蓄热水箱2内温度降低到最低设定温度且不满足供热条件时，此时第一阀门12、第三阀门14、第四阀门15和第八阀门 19打开，第二阀门13和第五阀门16、第六阀门17和第七阀门18关闭，太阳能集热器1为蓄热水箱2提供热量，蓄热水箱2和电锅炉7同时为用户提供热量；
[0040]蓄热水箱2和电锅炉7同时供热:光照不足或蓄热水箱2温度高于最低设定温度但不满足供热条件时，第一阀门12、第二阀门13、第五阀门16、第六阀门17和第七阀门18关闭， 第三阀门14、第四阀门15和第八阀门19打开，蓄热水箱2和电锅炉7同时为用户提供热量；
[0041]电锅炉7单独供热:光照不足，太阳能集热系统无法为蓄热水箱2提供热量，则单独由电锅炉7直接为用户10提供热量，此时第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14、第四阀门15、第六阀门17和第七阀门18关闭，第五阀门16和第八阀门19打开。
[0042]电锅炉7同时供热和蓄热:光照不足，风量充足，电锅炉7—边加热供水管27中的热水为用户供热，一边通过换热器二9为蓄热水箱2提供热量，此时第二阀门13、第五阀门16、 第七阀门18和第八阀门19打开，第一阀门12、第三阀门14、第四阀门15和第六阀门17关闭。 [〇〇43]非采暖季:
[0044]关闭第三阀门14和第四阀门15和第八阀门19,停止供热，只为用户提供生活用热水。光照充足时，由太阳能集热器1集取热量，此时第一阀门13打开;光照不足时，由电锅炉7 为蓄热水箱2蓄热，此时第二阀门13和第七阀门18打开，当蓄热水箱达到最高设定温度时， 关闭第一阀门12和第二阀门13，达到最低设定温度时优先打开第一阀门12。
[0045]上述提到的实施例仅为本实用新型的其中之一而已，并不能限定此实用新型，凡在本实用新型的原则之内所做的任何修改或同等替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种风电驱动的太阳能供暖系统，其特征在于:包括太阳能供热系统和风能发电系 统;所述太阳能供热系统包括平板型太阳能集热器(1)、蓄热水箱(2)、温度计(21)、止回阀 (20)、换热器一(8)、第一阀门(12)和水栗(11);由管路依次连接上述各组成部分;风能发电 系统包括风力发电机组(3)、整流器(4)、蓄电池(5)和逆变器(6);所述风力发电机组(3)与 整流器(4)的入口端相连，整流器(4)的出口端分别与蓄电池(5)和逆变器(6)的入口端相 连，逆变器(6)的出口端和电锅炉(7)相连；所述电锅炉(7)中热水的入口端分别与供水管(22)和换热器二(9)的出口端相连，所述 出口端与供水管(22)和换热器二(9)的出口端相连；所述供水管(22)的末端连接散热设备；所述蓄热水箱(2)为相变蓄热水箱。2.根据权利要求1所述的一种风电驱动的太阳能供暖系统，其特征在于:所述末端散热 设备为地盘管。3.根据权利要求1所述的一种风电驱动的太阳能供暖系统，其特征在于:换热器一 (8) 直接浸没于蓄热水箱(2)内部，换热器二(9)为板式换热器。4.根据权利要求3所述的一种风电驱动的太阳能供暖系统，其特征在于:所述蓄热水箱 (2)中的相变材料为石蜡，封装成球形均匀分布在内部，蓄热球体外壳与相变蓄热水箱之间 的空隙充有水。5.根据权利要求1所述的一种风电驱动的太阳能供暖系统，其特征在于:还包括一条补 水管道(23)，补水管道(23)位于水箱的底部。
【文档编号】F24D19/00GK205579723SQ201620227517
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】杨先亮, 刘新雨, 秦志明, 田胜楠
【申请人】华北电力大学（保定）