本发明涉及太阳能技术领域，具体的说涉及一种二级蓄热式家用太阳能利用系统。
背景技术：
太阳能作为清洁能源，因为其无污染已获得所以被人们大量采用。太阳能热水器在我国广泛使用，其主要用于供暖和提供生活热水。现有的太阳能热水器包括太阳能集热器和水箱，太阳能集热器将收集到的热量用于加热水箱里的水，实现供暖和提供热水。但现有技术太阳集热器受限与冬夏光照条件的差异，在夏季水温高，冬季水温低甚至会出现在阴雨天气光照不足时无法提供热水的情形，使得整个热水器在在实际使用时不稳定，具有间歇性的缺点。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于：如何提供一种二级蓄热式家用太阳能利用系统，解决太阳能利用系统在使用时不稳定，具有间歇性，无法连续使用问题。
为解决上述问题，本发明提供了如下的技术方案。
一种二级蓄热式家用太阳能利用系统，包括太阳能集热单元与太阳能利用单元，太阳能集热单元包括太阳能集热装置，太阳能集热装置中设置有集热用换热介质管道，太阳能利用单元包括一个第一换热器；集热用换热介质管道与第一换热器相连通，流经集热用换热介质管道的换热介质和第一换热器中的家用水进行换热，还包括二级蓄热单元，二级蓄热单元包括吸热反应器，集热用换热介质管道中部设置有二级蓄热用出口，二级蓄热用出口到集热用换热介质管道入口之间设置有二级循环管路，二级循环管路具有一段位于吸热反应器内并为其供热的部分，吸热反应器的气体出口与精馏塔的反应物入口通过管道连接，精馏塔的回流出口与吸热反应器反应原料入口通过管道连接，精馏塔的精馏出口与第一冷凝器入口通过管道连接，第一冷凝器出口与气液分离器入口通过管道连接，气液分离器的气体出口与氢气存储罐的气体入口通过管道连接，气液分离器的液体出口与液体存储罐中的液体入口通过管道相连，氢气存储罐的气体出口与液体储存罐的液体出口均与放热反应器的反应原料入口通过管道连接，放热反应器内置点火装置，放热反应器的反应物出口通过管道与精馏塔反应物入口相连，集热用换热介质管道的出口与第一换热器相连的管路具有一段位于放热反应器中进行换热的部分。
这样，换热介质可以是水，石蜡，导热油等相变材料，以导热油为例展示该太阳能利用系统的具体工作过程。导热油污储存于换热介质储存罐中，进入集热用换热介质管道，在抛物槽式集热器的作用下，被加热到90℃左右从换热介质管道中段的二级蓄热用出口流出经管路进入吸热反应器，吸热反应器中的异丙醇吸收低温热量后分解为丙酮和氢气，反应产物进入精馏塔，在精馏塔中被分离，分离后得到的异丙醇进入吸热反应器进行循环利用，得到的丙酮和氢气从塔顶进入第一冷凝器进行冷却，冷却后进入气液分离器，进入气液分离器的产物分别将分离后的氢气、丙酮储存于氢气存储罐、液体储存罐中，同时集热用换热介质管道中的导热油在经过整段的换热介质管道被加热到180℃-220℃进入放热反应器进行换热，放热反应器中丙酮和氢气反应生成异丙醇，并放出大量热，导热油出口温度约为200℃，导热油出来后经过第一换热器用于加热第一换热器中水，完成太阳能的利用。放热反应器中设有点火装置，用于加热提供合成异丙醇的初始温度，这样确保遇到阴雨天或太阳能不足时储存于液体储存罐与氢气储存罐中的反应产物进入放热反应器中顺利完成合成反应，进行放热，加热位于其中的管道。该装置通过化学能的方式存储太阳能可以解决太阳能利用的不稳定性，间歇性的缺点。进一步该使用方式以化学储能方式实现太阳能的热能利用，提高太阳能的利用效率。放热反应器的设置可以提高该系统输出的高温热量，使得该系统具有更大的适用范围。需要说明的是，级蓄热用出口在集热用换热介质管道上开设的位置不同，二级循环管路输出的供热温度亦会有所差别，相应的二级蓄热用出口离开入口越远其输出的温度越高。常用的吸热反应器中一般集成有专用的换热管道便于连接使用，这样位于吸热反应器中用于供热的部分管路集成在吸热反应器中，通过接口与二级蓄热用出口和集热用换热介质管道入口相连，同样放热反应器也类似设置。
作为优选，太阳能集热装置还包括换热介质储存罐、抛物槽式集热器，换热介质储存罐与集热用换热介质管道和第一换热器通过管道构成一级循环管路，其中换热介质储存罐的出口与集热用换热介质管道的入口通过管道相连，集热用换热介质管道的出口连接与第一换热器的第一换热入口通过管道相连，第一换热器的第一换热出口与换热介质储存罐入口通过管道连接，二级循环管路中伸入吸热反应器中的管道一端连接至二级蓄热用出口，另一端连接换热介质储存罐的入口，完成换热介质的循环，抛物槽式集热器沿着集热用换热介质管道轴向布置，使得抛物槽式集热器能够将反射的太阳光聚焦到所述换热介质管道。
这样，换热介质储存罐，用于贮存换热介质，同时在管路循环时可以弥补换热介质的消耗，抛物槽式太阳能集热器，将低能流密度的太阳能聚集成高能流密度的中低温热能，向换热介质提供热量；集热用换热介质管道，利用吸收的太阳能加热蓄热材料，将太阳能热量贮存到蓄热材料中，并输出不同温度的换热介质。
作为优选，氢气存储罐为金属氢化物反应器。
这样，金属氢化物反应器通过反应的方式存储氢气更安全，预防大量氢气汇集发生爆炸等危险。
作为优选，第一冷凝器与气液分离器之间还设有产物分流装置，第一冷凝器的出口与产物分流装置的入口通过管道相连，产物分流装置的第一出口与气液分离器入口通过管道相连，产物分流装置的第二出口与放热反应器的反应原料入口通过管道相连。
这样，分流装置一部分进入气液分离器，另一部分进入直接送入放热反应器进行放热反应，这样设置主要是用于氢气储存罐和/或液态储存罐装满的情况。分流装置设置可以使得氢气储存罐和液态储存罐装只在储能和放能时参与循环，这样优化了循环结构。
作为优选，还包括第二换热器，产物分流装置的第二出口、氢气存储罐的气体出口和液体储存罐的液体出口均与第二换热器的第一换热入口通过管道相连，第二换热器的第一换热出口与放热反应器的反应原料入口通过管道相连，放热反应器的反应物出口与第二换热器的第二换热入口通过管道相连，第二换热器的第二换热出口与精馏塔的反应物入口通过管道连接。
这样，第二换热器的设置可以预热进入放热反应器的原料，这样充分利用了放热反应的热能，提高了热能利用效率。
作为优选，太阳能利用单元还包括吸收式冷循环单元，吸收式冷循环单包括发生器，集热用换热介质管道的出口与第一换热器之间的管路的一部分伸入发生器中为其供热，伸入发生器供热的一部分管路位于伸入放热反应器中吸热的一部分管理的后端，发生器的水溶液出口连接吸收器的水溶液入口，吸收器的水溶液出口连接溶液泵，溶液泵的出口连接发生器的水溶液入口；发生器的水蒸汽出口连接第二冷凝器的水蒸汽入口，第二冷凝器的中温水出口连接节流阀的入口，节流阀的出口连接蒸发器的入口，蒸发器的水蒸汽出口连接吸收器的水蒸汽入口；循环水冷却塔的出水口连接循环水泵的入口，循环水泵的出口连接第二冷凝器的冷却水入口，第二冷凝器的冷却水出口连接吸收器的冷却水入口，吸收器的冷却水出口连接循环水冷却塔的入水口；蒸发器的冷媒水出口与风机盘管的冷媒水第一入口连接，风机盘管的冷媒水第一出口连接蒸发器的冷媒水入口。
这样，通过吸收式冷循环单元可以提高该利用系统的使用范围，具体的发生器通过导热油接收放热反应器放出的热量，其中的工作介质水溶液被加热，工作介质水溶液中的水不断被汽化为水蒸气，随着水的不断汽化，发生器内工作介质水溶液的浓度不断升高，由发生器的水溶液出口排出，由吸收器的水溶液入口进入吸收器中。上述汽化后水蒸气由发生器的水蒸汽出口排出，由冷凝器的水蒸汽入口进入冷凝器中，与冷凝器中的冷却水进行热交换，被冷凝器中的冷却水降温，凝结为中温水，冷凝器中的中温水由中温水出口排出，经节流阀，由蒸发器的入口进入蒸发器，在蒸发器中急速膨胀而再次被汽化为水蒸气，水蒸气由蒸发器的水蒸汽出口排出，由吸收器的水蒸汽入口进入吸收器，被吸收器中的工作介质水溶液吸收，工作介质水溶液的浓度逐步降低，由吸收器的水溶液出口排出，经由溶液泵，由发生器的水溶液入口送回发生器，完成整个吸收式制冷循环过程。循环水冷却塔中的冷却水由出水口排出，经循环泵，由冷凝器的冷却水入口进入冷凝器，作为吸收式制冷循环过程中冷凝器所需的冷凝水，经过与来自发生器的水蒸气热交换后温度升高，由冷凝器的冷却水出口排出，由吸收器的冷却水入口进入吸收器，吸收器的冷却水出口将冷却水排出后返回循环水冷却塔中冷却并循环利用。风机盘管的冷媒水由其冷媒水出口排出进入蒸发器，由蒸发器的冷媒水入口进入蒸发器中，蒸发器中的中温水在急速膨胀而再次被汽化为水蒸气时，会大量吸收冷媒水的热量，使冷媒水的温度降低，冷能以温度降低后的冷媒水为载体，由蒸发器的冷媒水出口排出，由风机盘管的冷媒水入口返回至风机盘管中，在风机盘管与室内空气进行热交换，从而降低建筑物室内温度。
作为优选，风机盘管上还设有冷媒水第二入口与冷媒水第二出口，风机盘管的冷媒水第二出口与第一换热器第二换热入口通过管道相连，第一换热器的第二换热出口与风机盘管的冷媒水第二入口通过管道相连；蒸发器的冷媒水出口与风机盘管的冷媒水第一入口连接的管路、风机盘管的冷媒水第一出口与连接蒸发器的冷媒水入口连接的管路、风机盘管的冷媒水第二出口与第一换热器第二换热入口相连的管路、第一换热器的第二换热出口与风机盘管的冷媒水第二入口相连的管路上均设有开关阀。
这样，通过开关阀的控制，可以使得风机盘管完成制冷或供热的功能转换。具体的关闭蒸发器的冷媒水出口与风机盘管的冷媒水第一入口连接的管路、风机盘管的冷媒水第一出口与连接蒸发器的冷媒水入口连接的管路，开启风机盘管的冷媒水第二出口与第一换热器第二换热入口相连的管路和第一换热器的第二换热出口与风机盘管的冷媒水第二入口相连的管路即可完成供热，相反的即可完成制冷。通过一个风机盘管即可完成家用所需，这样可以节约安装空间。
附图说明
图1为本发明实施例所公开的一种二级蓄热式家用太阳能利用系统的结构示意图。
其中，1为热介质储存罐、2为抛物槽式集热器、3为集热用换热介质管道、4为吸热反应器、5为精馏塔、6为第一冷凝器、7为产物分流装置、8为气液分离器、9为第二换热器、10为液体储存罐、11为氢气存储罐、12为放热反应器、13为发生器、14为吸收器，15为蒸发器、16为节流阀、17为第二冷凝器、18为循环水泵，19为冷却塔，20为风机盘管、21为三通分流阀、22为第一换热器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
请参与图1，图1为本实用新型实施例所公开的一种二级蓄热式家用太阳能利用系统的结构示意图。
本实施例公开了一种二级蓄热式家用太阳能利用系统，包括太阳能集热单元与太阳能利用单元，太阳能集热单元包括太阳能集热装置，太阳能集热装置中设置有集热用换热介质管道3，太阳能利用单元包括一个第一换热器22；集热用换热介质管道3与第一换热器22相连通，流经集热用换热介质管道3的换热介质和第一换热器22中的家用水进行换热，其特征在于，还包括二级蓄热单元，二级蓄热单元包括吸热反应器4，集热用换热介质管道3中部设置有二级蓄热用出口，二级蓄热用出口到集热用换热介质管道3入口之间设置有二级循环管路，二级循环管路具有一段位于吸热反应器4内并为其供热的部分，吸热反应器4的气体出口与精馏塔5的反应物入口通过管道连接，精馏塔5的回流出口与吸热反应器4反应原料入口通过管道连接，精馏塔5的精馏出口与第一冷凝器6入口通过管道连接，第一冷凝器6出口与气液分离器8入口通过管道连接，气液分离器8的气体出口与氢气存储罐11的气体入口通过管道连接，气液分离器8的液体出口与液体存储罐10中的液体入口通过管道相连，氢气存储罐11的气体出口与液体储存罐10的液体出口均与放热反应器12的反应原料入口通过管道连接，放热反应器12内置点火装置，放热反应器12的反应物出口通过管道与精馏塔5反应物入口相连，集热用换热介质管道3的出口与第一换热器22相连的管路具有一段位于放热反应器12中进行换热的部分。
这样，换热介质可以是水，石蜡，导热油等相变材料，以导热油为例展示该太阳能利用系统的具体工作过程。导热油污储存于换热介质储存罐中，进入集热用换热介质管道，在抛物槽式集热器的作用下，被加热到90℃左右从换热介质管道中段的二级蓄热用出口流出经管路进入吸热反应器，吸热反应器中的异丙醇吸收低温热量后分解为丙酮和氢气，反应产物进入精馏塔，在精馏塔中被分离，分离后得到的异丙醇进入吸热反应器进行循环利用，得到的丙酮和氢气从塔顶进入第一冷凝器进行冷却，冷却后进入气液分离器，进入气液分离器的产物分别将分离后的氢气、丙酮储存于氢气存储罐、液体储存罐中，同时集热用换热介质管道中的导热油在经过整段的换热介质管道被加热到180℃-220℃进入放热反应器进行换热，放热反应器中丙酮和氢气反应生成异丙醇，并放出大量热，导热油出口温度约为200℃，导热油出来后经过第一换热器用于加热第一换热器中水，完成太阳能的利用。放热反应器中设有点火装置，用于加热提供合成异丙醇的初始温度，这样确保遇到阴雨天或太阳能不足时储存于液体储存罐与氢气储存罐中的反应产物进入放热反应器中顺利完成合成反应，进行放热，加热伸入其中的管道。该装置通过化学能的方式存储太阳能可以解决太阳能利用的不稳定性，间歇性的缺点。进一步该使用方式以化学储能方式实现太阳能的热能利用，提高太阳能的利用效率。放热反应器的设置可以提高该系统输出的高温热量，使得该系统具有更大的适用范围。需要说明的是，级蓄热用出口在集热用换热介质管道上开设的位置不同，二级循环管路输出的供热温度亦会有所差别，相应的二级蓄热用出口离开入口越远其输出的温度越高。常用的吸热反应器中一般集成有专用的换热管道便于连接使用，这样位于吸热反应器中用于供热的部分管路集成在吸热反应器中，通过接口与二级蓄热用出口和集热用换热介质管道入口相连，同样放热反应器也类似设置。
在本实施例中，太阳能集热装置还包括换热介质储存罐1、抛物槽式集热器2，换热介质储存罐1与集热用换热介质管道3和第一换热器22通过管道构成一级循环管路，其中换热介质储存罐1的出口与集热用换热介质管道3的入口通过管道相连，集热用换热介质管道3的出口连接与第一换热器22的第一换热入口通过管道相连，第一换热器22的第一换热出口与换热介质储存罐1入口通过管道连接，二级循环管路中伸入吸热反应器4中的管道一端连接至二级蓄热用出口，另一端连接换热介质储存罐1的入口，完成换热介质的循环，抛物槽式集热器2沿着集热用换热介质管道3轴向布置，使得抛物槽式集热器2能够将反射的太阳光聚焦到所述换热介质管道3。
这样，换热介质储存罐，用于贮存换热介质，同时在管路循环时可以弥补换热介质的消耗，抛物槽式太阳能集热器，将低能流密度的太阳能聚集成高能流密度的中低温热能，向换热介质提供热量；集热用换热介质管道，利用吸收的太阳能加热蓄热材料，将太阳能热量贮存到蓄热材料中，并输出不同温度的换热介质。
在本实施例中，氢气存储罐11为金属氢化物反应器。
这样，金属氢化物反应器通过反应的方式存储氢气更安全，预防大量氢气汇集发生爆炸等危险。
在本实施例中，第一冷凝器6与气液分离器8之间还设有产物分流装置7，第一冷凝器6的出口与产物分流装置7的入口通过管道相连，产物分流装置7的第一出口与气液分离器8入口通过管道相连，产物分流装置7的第二出口与放热反应器12的反应原料入口通过管道相连。
这样，分流装置一部分进入气液分离器，另一部分进入直接送入放热反应器进行放热反应，这样设置主要是用于氢气储存罐和/或液态储存罐装满的情况。分流装置设置可以使得氢气储存罐和液态储存罐装只在储能和放能时参与循环，这样优化了循环结构。
在本实施例中，还包括第二换热器9，产物分流装置7的第二出口、氢气存储罐11的气体出口和液体储存罐10的液体出口均与第二换热器9的第一换热入口通过管道相连，第二换热器9的第一换热出口与放热反应器12的反应原料入口通过管道相连，放热反应器12的反应物出口与第二换热器9的第二换热入口通过管道相连，第二换热器9的第二换热出口与精馏塔5的反应物入口通过管道连接。
这样，第二换热器的设置可以预热进入放热反应器的原料，这样充分利用了放热反应的热能，提高了热能利用效率。
在本实施例中，太阳能利用单元还包括吸收式冷循环单元，吸收式冷循环单包括发生器13，集热用换热介质管道3的出口与第一换热器22之间的管路的一部分伸入发生器13中为其供热，伸入发生器13供热的一部分管路位于伸入放热反应器12中吸热的一部分管理的后端，发生器13的水溶液出口连接吸收器14的水溶液入口，吸收器14的水溶液出口连接溶液泵，溶液泵的出口连接发生器13的水溶液入口；发生器13的水蒸汽出口连接第二冷凝器17的水蒸汽入口，第二冷凝器17的中温水出口连接节流阀16的入口，节流阀16的出口连接蒸发器15的入口，蒸发器15的水蒸汽出口连接吸收器14的水蒸汽入口；循环水冷却塔19的出水口连接循环水泵18的入口，循环水泵18的出口连接第二冷凝器17的冷却水入口，第二冷凝器17的冷却水出口连接吸收器14的冷却水入口，吸收器14的冷却水出口连接循环水冷却塔19的入水口；蒸发器15的冷媒水出口与风机盘管20的冷媒水第一入口连接，风机盘管20的冷媒水第一出口连接蒸发器15的冷媒水入口。
这样，通过吸收式冷循环单元可以提高该利用系统的使用范围，具体的发生器通过导热油接收放热反应器放出的热量，其中的工作介质水溶液被加热，工作介质水溶液中的水不断被汽化为水蒸气，随着水的不断汽化，发生器内工作介质水溶液的浓度不断升高，由发生器的水溶液出口排出，由吸收器的水溶液入口进入吸收器中。上述汽化后水蒸气由发生器的水蒸汽出口排出，由冷凝器的水蒸汽入口进入冷凝器中，与冷凝器中的冷却水进行热交换，被冷凝器中的冷却水降温，凝结为中温水，冷凝器中的中温水由中温水出口排出，经节流阀，由蒸发器的入口进入蒸发器，在蒸发器中急速膨胀而再次被汽化为水蒸气，水蒸气由蒸发器的水蒸汽出口排出，由吸收器的水蒸汽入口进入吸收器，被吸收器中的工作介质水溶液吸收，工作介质水溶液的浓度逐步降低，由吸收器的水溶液出口排出，经由溶液泵，由发生器的水溶液入口送回发生器，完成整个吸收式制冷循环过程。循环水冷却塔中的冷却水由出水口排出，经循环泵，由冷凝器的冷却水入口进入冷凝器，作为吸收式制冷循环过程中冷凝器所需的冷凝水，经过与来自发生器的水蒸气热交换后温度升高，由冷凝器的冷却水出口排出，由吸收器的冷却水入口进入吸收器，吸收器的冷却水出口将冷却水排出后返回循环水冷却塔中冷却并循环利用。风机盘管的冷媒水由其冷媒水出口排出进入蒸发器，由蒸发器的冷媒水入口进入蒸发器中，蒸发器中的中温水在急速膨胀而再次被汽化为水蒸气时，会大量吸收冷媒水的热量，使冷媒水的温度降低，冷能以温度降低后的冷媒水为载体，由蒸发器的冷媒水出口排出，由风机盘管的冷媒水入口返回至风机盘管中，在风机盘管与室内空气进行热交换，从而降低建筑物室内温度。
在本实施例中，风机盘管20上还设有冷媒水第二入口与冷媒水第二出口，风机盘管20的冷媒水第二出口与第一换热器22第二换热入口通过管道相连，第一换热器22的第二换热出口与风机盘管20的冷媒水第二入口通过管道相连；蒸发器15的冷媒水出口与风机盘管20的冷媒水第一入口连接的管路、风机盘管20的冷媒水第一出口与连接蒸发器15的冷媒水入口连接的管路、风机盘管20的冷媒水第二出口与第一换热器22第二换热入口相连的管路、第一换热器22的第二换热出口与风机盘管20的冷媒水第二入口相连的管路上均设有开关阀。
这样，通过开关阀的控制，可以使得风机盘管完成制冷或供热的功能转换。具体的关闭蒸发器的冷媒水出口与风机盘管的冷媒水第一入口连接的管路、风机盘管的冷媒水第一出口与连接蒸发器的冷媒水入口连接的管路，开启风机盘管的冷媒水第二出口与第一换热器第二换热入口相连的管路和第一换热器的第二换热出口与风机盘管的冷媒水第二入口相连的管路即可完成供热，相反的即可完成制冷。通过一个风机盘管即可完成家用所需，这样可以节约安装空间。
进一步的，第一换热器22的第二换热出口与风机盘管20的冷媒水第二入口连接的管道上还设置有三通分流阀21，三通分流阀21的作用是使被第一换热器22加热后的热水分为两路，一路提供卫生热水，另一路进入风机盘管供暖。