应用于沼气反应装置的太阳能光伏电相变蓄热式恒温系统的制作方法

本实用新型涉及沼气装置技术领域，具体为一种应用于沼气反应装置的太阳能光伏电相变蓄热式恒温系统。

背景技术：

近年来，环保及清洁能源的利用成为社会各界关注的焦点，新疆地区具有丰富的清洁能源，例如太阳能资源、生物质能源等，但是该地区由于技术相对落后，太阳能资源及生物质资源不能得到充分有效的利用而造成资源浪费，将该地区的太阳能资源及秸秆等生物质资源应用于沼气技术中可以有效解决资源浪费的问题。

随着沼气技术在冬季寒冷地区的推广，人们对沼气池的连续供应状况及产气率的要求越来越高，但因没有相应的技术支持导致了大量沼气池处于闲置而无法有效利用状态。目前，常用的沼气池供热主要由太阳能直接供热或太阳能光伏发电及蓄电池储能系统供热的方式实现，太阳能直接供热方式主要利用太阳能的光热转换技术，但是，该供热方式存在波动较大的问题，其在夜间或阴雨天不能给沼气池提供持续供热，当出现冬季温度过低或昼夜温差较大状况时，太阳能因不能连续供热易导致沼气池产气率降低，甚至沼气池冻裂的状况出现。太阳能光伏发电及蓄电池储能系统供热的方式是利用太阳能的光电转换技术将光能转换为电能存储在蓄电池中，其虽然可以实现持续供热，但是，现有技术中蓄电池储能量具有一定的局限性，蓄电池储能量较小。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种应用于沼气反应装置的太阳能光伏电相变蓄热式恒温系统，其可为沼气池提供持续的能量供应，从而可有效避免沼气池产气率低、沼气池冻裂状况的出现，可有效节约资源，降低成本。

应用于沼气反应装置的太阳能光伏电相变蓄热式恒温系统，其包括太阳能光伏发电及蓄电池储能系统，所述太阳能光伏发电及蓄电池储能系统包括太阳能电池板，所述太阳能电池板的输出端顺次连接有蓄电池、加热装置，所述加热装置分别连接中温水箱、冷水箱，其特征在于，所述加热装置和所述中温水箱之间设有阀门二，所述中温水箱连接有沼气反应罐，所述沼气反应罐的连接循环泵，所述循环泵与所述加热装置之间设有阀门五，所述循环泵与所述冷水箱之间设有阀门六，所述加热装置通过所述阀门五和所述阀门六连接到所述冷水箱，所述冷水箱的出水口与所述加热装置的进水口之间设有阀门四，其还包括相变蓄热水箱，所述加热装置的出水口与所述相变蓄热水箱的进水口之间设有阀门一，所述加热装置的进水口与所述相变蓄热水箱的出水口之间设有阀门三。

其进一步特征在于，所述沼气反应罐内安装有温度传感器和压力计。

其进一步特征在于，所述中温水箱、冷水箱、相变蓄热水箱内分别安装有水位传感器；

所述相变蓄热水箱的外表面覆盖有相变材料；

所述相变材料设置三层，所述相变材料从外层至内层依次为硬质聚氨酯塑料泡沫、石蜡、硬质聚氨酯塑料泡沫；

所述相变蓄热水箱内安装有流量装置，所述流量装置包括流量计和可调速计量自吸泵抽水泵；

所述加热装置为辅助电加热器；

所述辅助电加热器的型号为飞羽 FY-03SS2X-30；

所述温度传感器、水位传感器、流量计的输出端分别连接PLC控制装置的输入端，所述PLC控制装置的型号为S7-200/300，所述PLC控制装置的输出端分别电控连接阀门一、阀门二、阀门三、阀门四、阀门五、阀门六、抽水泵、电加热器。

将本实用新型装置应用于沼气反应装置中，其不仅包括太阳能光伏发电及蓄电池储能系统，还包括相变蓄热水箱系统，太阳能光伏发电及蓄电池储能系统可利用太能能电池板将太阳能的光能转换为电能，并将电能存储于蓄电池中，同时相变蓄热水箱能够实现显热和潜热蓄热的功能，用相变材料在相变过程中温度波动较小的原理，保证相变蓄热水箱内的水保持恒定的温度，从而大大提高了相变蓄热水箱的保温效果，并且相变蓄热水箱具有体积小和重量轻的有点，降低了系统的占用面积，节约了资源，降低了成本。相变蓄热装置的设置，可有效弥补太阳能供电间歇性和不稳定性与沼气反应装置需要连续稳定加热之间的矛盾，为沼气池提供了持续的能量供应，从而有效避免了沼气池产气率低、沼气池冻裂状况的出现。利用温度传感器对沼气反应罐内的温度进行监控，根据沼气反应罐内的温度状况控制阀门一、阀门二、阀门三、阀门四、阀门五、阀门六的通断，实现蓄电池和相变蓄热水箱给沼气反应罐的联合供能，当相变蓄热水箱释放能量不足时，蓄电池夜间也可以继续释放电量加热沼气反应罐，这样不仅克服了太阳能夜间不能提供热量的缺陷，还有效防止因昼夜温差大而在夜间易发生集热管冻裂的现象，从而保障并提高了沼气反应罐的连续产气率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的PLC控制装置连接结构框图；

图3为本实用新型的实施例二的太阳能光伏发电及蓄电池储能系统与相变蓄热水箱联合供热方式流程框图。

具体实施方式

如图1、图2所示，应用于沼气反应装置的太阳能光伏电相变蓄热式恒温系统，其包括太阳能光伏发电及蓄电池储能系统，太阳能光伏发电及蓄电池储能系统包括太阳能电池板1，太阳能电池板1的输出端顺次连接有蓄电池2、加热装置3，加热装置3分别连接中温水箱4、冷水箱5，加热装置3和中温水箱4之间设有阀门二92，中温水箱4连接有沼气反应罐7，沼气反应罐7连接循环泵6，循环泵6与加热装置3之间设有阀门五95，循环泵6与冷水箱5之间设有阀门六96，加热装置3通过阀门五95和阀门六96连接到冷水箱5，冷水箱5的出水口与加热装置3的进水口之间设有阀门四94，其还包括相变蓄热水箱8，相变蓄热水箱8的外表面覆盖有相变材料，相变材料设置三层，从外层至内层依次为硬质聚氨酯塑料泡沫、石蜡、硬质聚氨酯塑料泡沫，其中石蜡所在的中间层为相变保温层，相变蓄热水箱8内安装有流量装置，流量装置包括流量计81和可调速计量自吸泵抽水泵82，可调速计量自吸泵抽水泵用于控制相变蓄热水箱8的出水量；中温水箱4、冷水箱5、相变蓄热水箱8内分别安装有水位传感器83，加热装置3的出水口与相变蓄热水箱8的进水口之间设有阀门一91，加热装置3的进水口与相变蓄热水箱8的出水口之间设有阀门三93，沼气反应罐7内安装有温度传感器71，温度传感器71、压力计72、水位传感器83、流量计81的输出端分别连接PLC控制装置9的输入端，PLC控制装置9的输出端分别连接阀门一91、阀门二92、阀门四94、阀门五95、阀门六96、抽水泵82的输入端，PLC控制装置9的型号为S7-200/300，阀门一91、阀门二92、阀门四94、阀门五95、阀门六96的型号均为Z940H，抽水泵82的型号为JYQW80-50-25-1600-7.5，水位传感器83的型号为TRE1-PT500-601，压力计72的型号为JDYBS-C。

其具体工作原理如下所述：将本实用新型应用于新疆南疆农村地区，本装置以太阳能发电，蓄电池2储能，电加热器3作为热源，用水作为换热热媒进行流动换热，利用温度传感器71对沼气反应罐7内的温度进行监控，水位传感器83判断中温水箱4、冷水箱5、相变蓄热水箱8内的储水程度，构建合理的运行工作方式对加热系统、蓄热系统和循环系统进行控制。本装置可以工作在至少两种工作模式下：例如，太阳能光伏发电及蓄电池储能系统供热方式，太阳能光伏发电及蓄电池储能系统与相变蓄热水箱联合供热方式，根据新疆实际情况，一般冬季里中温发酵具有稳定的产气率。优选工程设计运行温度为35℃，因此，本装置的恒定温度设置为35⁰C，据现有技术资料可知，一般沼气发酵温度不超过10C/d~20C/d。因此设上限为35⁰C，下限为33⁰C。

实施例一，太阳能光伏发电及蓄电池储能系统供热方式，该方式分为两种工作情况：（1）使用温度传感器71测量沼气反应罐7内的温度，当沼气反应罐7实测温度小于恒温系统的温度的下限33⁰C时，太阳能通过蓄电池2给加热装置3加热，并将加热后的水通过阀门二92注入中温水箱4，中温水箱4为沼气反应罐7提供循环水，循环水在循环泵6作用下通过阀门五95流回加热装置3构成回路。其余阀门处于关闭状态。

（2）使用温度传感器71测量沼气反应罐7内的温度，当沼气反应罐7实测温度大于恒温系统的温度的上限35⁰C时，循环泵经阀门六96引冷水箱5中的冷水进入加热装置3，使加热装置3降温，降温后的循环水通过阀门二92再流入中温水箱4，中温水箱4为沼气反应罐7提供循环水，循环水在循环泵6作用下通过阀门五95流回加热装置3构成回路。其余阀门处于关闭状态。

实施例二，如图3所示，太阳能光伏发电及蓄电池储能系统与相变蓄热水箱联合供热方式：首先，进水补充相变蓄热水箱8：阀门一91、阀门四94打开，阀门二92、阀门五95、阀门六96关闭，此时冷水箱5中的冷水经阀门4流入加热装置3，由蓄电池2供能进行高温加热到100⁰C，然后流经阀门1进入相变蓄热水箱8进行存储，采用水位传感器83测量相变蓄热水箱8内的水位，直至相变蓄热水箱8内的水位达到预设定的高度，则阀门一91、阀门四94、阀门六96关闭，阀门二92、阀门五95打开，完成相变蓄热水箱8的储水；

其次，蓄电池2与相变蓄热水箱8联合供热给加热装置3，此时相变蓄热水箱8中的水通过管径较粗的阀门三93流出到加热装置3，然后经阀门二92进入中温水箱4，中温水箱4为沼气反应罐7提供循环水，循环水在循环泵6作用下通过阀门五95流回加热装置3构成回路，其余阀门处于关闭状态。若相变蓄热水箱8流出的水与沼气反应罐7中循环的水在进入加热装置3前的中和温度小于恒定温度35⁰C，可通过给相变蓄热水箱8配备流量装置，流量装置含有流量计81连带的可调速计量自吸泵抽水泵82 ，通过计算可以实现相变蓄热水箱8的出水控制，通过对相变蓄热水箱8出水量的控制，达到调节相变蓄热水箱8流出的水与沼气反应罐7中循环的水在进入加热装置3前的中和温度的作用，使循环水温度达到恒定温度35⁰C。