一种农庄分布式能源综合利用系统的制作方法

本发明涉及能源综合利用领域，尤其涉及一种农庄分布式能源综合利用系统。

背景技术：

随着乡村旅游业的发展，“农家乐”、“度假村”式的农庄发展既符合国家政策号召，也符合了当今大众的旅游需求，呈现快速增长趋势，但由于地理位置、居民意识等因素限制，农庄的大量生物质资源以及产生的垃圾多以就地填埋、焚烧等方式处理，原来大力推广的沼气系统利用率不高，造成资源浪费和环境污染，目前农庄发展迅速，但大多数农庄并未完全考虑资源的循环和最大化利用，本发明通过对农庄在农庄现有资源和用能系统的深入调研和综合分析，构建一种科学的生态农庄分布式能源综合利用系统，变废为宝，极大提高能源利用效率，不断减轻环境压力，实现农庄能源的循环和梯级利用，并向外界输出多余的能源，实现农庄的清洁、绿色发展。

技术实现要素：

本发明提供一种农庄分布式能源综合利用系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种农庄分布式能源综合利用系统，包括垃圾焚烧系统、沼气能源系统、太阳能光伏发电系统、空气源热泵系统以及废水收集系统；

所述垃圾焚烧系统包括垃圾焚烧锅炉和高温蓄热水箱将所述垃圾焚烧锅炉中焚烧垃圾产生的热量传递至水中，所述垃圾焚烧锅炉与所述高温蓄热水箱连通，高温蓄热水箱中的水用于空气源热泵以及生活热水；

所述沼气能源系统包括拌料池、厌氧发酵罐、集液池、储气罐、沼气灶、沼气热水器以及沼气发电机组，所述拌料池通过管道与所述厌氧发酵罐连通，所述厌氧发酵罐通过管道分别与所述集液池、储气罐连通，所述储气罐通过管道分别与所述沼气灶、沼气热水器、沼气发电机组连通；

所述太阳能光伏发电系统包括太阳能光伏发电板和太阳能集热板，所述太阳能光伏发电板通过角度调节装置进行安装，所述太阳能光伏发电板和所述沼气发电机组为所述垃圾焚烧系统、沼气能源系统、空气源热泵系统、生活用电系统以及废水收集系统供电；

所述空气源热泵系统包括空气源热泵室外机组、室内换热盘管、低温蓄热水箱、回水管路，所述空气源热泵机组通过阀门与所述室内换热盘管和低温蓄热水箱连通，所述低温蓄热水箱连接有地暖盘管，且所述高温蓄热水箱与所述低温蓄热水箱连通。

优选地、所述太阳能光伏发电板的角度调节装置包括底座，所述底座上中部设置有球销套，所述球销套为环状结构，且所述球销套内滑动套设有球珠，所述球珠的上端设置有上支杆，所述球珠下端设置有下支杆，所述太阳能光伏发电板设置于所述上支杆顶端，所述下支杆下端设置有U形卡头，所述卡头一侧设置有电机二，所述卡头内侧设置有齿轮，所述齿轮与电机二的输出轴固定连接，所述底座内底面设置有电机一，所述电机一的输出轴上设置有转架，所述转架呈弧形，所述转架两端设置有堵头，所述卡头的开口侧卡在转架的两侧，且所述转架上弧面的设置有与齿轮啮合的齿牙。

优选地、所述转架上开设有弧形滑槽，所述卡头的开口端固定有销杆，且所述销杆滑动设置于滑槽内，且所述转架的圆心与球珠的球心重合。

优选地、所述电机一与电机二电性连接有控制器，所述控制器电性连接有探测器一和探测器二，所述探测器一呈南北走向设置，所述探测器二呈东西走向设置。

优选地、所述探测器包括马达安装座，所述马达安装座上安装有马达，所述马达的转动杆通过减速器连接有转板，所述转板上设置有光照强度传感器以及倾角传感器一，所述光照强度传感器以及倾角传感器一用于检测转板接收的最高光照强度的最佳倾斜角度，所述控制器用于根据探测器的数据调整太阳能光伏发电板的倾斜角度。

优选地、所述控制器还连接有倾角传感器二，所述倾角传感器二设置于所述太阳能光伏发电板上，所述倾角传感器二用于确定太阳能光伏发电板的倾斜角度。

优选地、所述换热盘管设置于所述厌氧发酵罐中，所述地暖管以及所述低温蓄热水箱通过分流阀一与所述换热盘管连通，所述换热盘管的出水口以及地暖管道的出水口均通过分流阀二与所述低温热水回水管路连通。

优选地、所述废水收集系统包括废水收集池和低温热水回水管路，所述低温热水回水管路与所述垃圾焚烧锅炉以及空气源热泵连通，所述废水收集池用于收集生活废水以及雨水。

优选地、所述集液池通过定量泵向所述厌氧发酵罐中定量回液。

优选地、所述太阳能光伏发电板底面贴设有集热盘管，所述集热盘管与所述低温蓄水箱连通。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

通过利用垃圾焚烧系统、沼气能源系统、太阳能光伏发电系统、空气源热泵系统以及废水收集系统，实现农庄及周边环境中各废弃资源源的循环和能源的梯级利用，提高可再生资源在农庄能源消耗中使用，优化能源生产和消费结构，减少污染物排放，提高能源综合利用效率，保护环境。

附图说明

图1为本发明垃圾焚烧系统、沼气能源系统、太阳能光伏发电系统、空气源热泵系统关系示意图；

图2为本发明角度调节装置结构示意图一；

图3为本发明角度调节装置结构示意图二；

图4位本发明转架、销杆、滑槽以及齿轮关系截面图；

图5为本发明探测器一与探测器二的结构示意图。

附图标记：1-底座；2-球销套；3-球珠；4-上支杆；5-太阳能光伏发电板；6-下支杆；7-卡头；8-齿轮；9-销杆；10-转架；11-滑槽；12-堵头；14-电机一；15-电机二；16-马达；17-减速器；18-转板；19-光照强度传感器；20-倾角传感器一；21-马达安装座。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1-5所示，一种农庄分布式能源综合利用系统，包括垃圾焚烧系统、沼气能源系统、太阳能光伏发电系统、空气源热泵系统以及废水收集系统；

所述垃圾焚烧系统包括垃圾焚烧锅炉、高温蓄热水箱、低温蓄热水箱，可将收集的垃圾与生物质能源共同送入垃圾焚烧锅炉中进行高温焚烧，为避免燃烧过程因温度等因素燃烧不充分，可将沼气能源系统产出的沼气提纯加入垃圾焚烧锅炉中辅助燃烧，使其燃烧充分，减少污染，所述垃圾焚烧锅炉将垃圾焚烧产生的热量传递至水中，所述垃圾焚烧锅炉与所述高温蓄热水箱连通，高温蓄水箱和低温蓄水箱相连通，高温蓄热水箱中的水用于空气源热泵系统室内换热盘管换热以及生活热水，所述低温蓄热水箱与地暖管道以及厌氧发酵罐换热盘管连通。

所述沼气能源系统包括拌料池、厌氧发酵罐、集液池、储气罐、沼气灶、沼气热水器以及沼气发电机组，所述拌料池通过管道与所述厌氧发酵罐连通，将禽畜粪污等原料搅拌进入所述厌氧发酵罐内，且厌氧发酵罐通过管道分别将沼液通入集液池中，将沼气通入储气罐中，而储气罐中的沼气通入沼气灶、沼气热水器、沼气发电机组进行使用；沼气中发酵温度46℃~60℃称为高温发酵，28℃~38℃称为中温发酵，10℃~26℃称为常温发酵，其中温发酵为最经济的发酵温度，而当发酵温度在8℃以下时，仅能产生微量的沼气，例如设计建设地埋式厌氧发酵池600m³，沼气池进料量约为30t/d，干物质约为5.5%，水力负荷约0.05，水力停留时间约20d。采用恒温发酵温度为30℃，PH值调节在6.8~7.4，碳氮比维持在25~30：1，才能获得持久均衡的沼气。秸秆碳素含量很高，碳氮比在60：1以上，需掺入粪污等碳氮比较低的原料以加快启动速度，提高产气量。通过使用空气源热泵系统生成热水汇入低温蓄热水箱中，低温蓄热水箱中的温度在45℃左右，再将低温蓄热蓄水箱中的水通入地暖管道中，而从地暖管道中出来的水的水温仍可以达到40℃左右，然后再根据厌氧发酵罐（罐中设置有温度传感器）内的温度变化，对换热盘管间歇性供应热水，维持厌氧发酵罐内持续中温发酵，所述厌氧发酵罐内设置有换热盘管。所述地暖盘管以及所述低温蓄热水箱通过分流阀一与所述换热盘管连通，通过分流阀一根据季节（地暖在夏季无需使用，因此可直接由低温蓄热水箱进行供水）以及实际情况给换热盘管进行间歇性供应，同时在低温蓄热水箱温度过低或水量不够时可直接从高温蓄热水箱中调水，既维持换热盘管供水温度恒定，又稳定了地暖持续供热效果，而在太阳能光伏发电板底面贴有集热盘管，高效利用太阳能光伏发电板底面的余热，集热盘管中加热的水通入低温蓄热水箱中，以实现对太阳能的进一步利用。

所述太阳能光伏发电系统包括太阳能光伏发电板，所述太阳能光伏发电板5通过角度调节装置进行安装，所述太阳能光伏发电系统与所述沼气发电机组共同为垃圾焚烧系统、沼气能源系统、太阳能光伏发电系统、空气源热泵系统以及废水收集系统供电，用于启动各系统或者维持各系统正常运行，如用于给垃圾焚烧锅炉的点火，空气源热泵系统供电，给分流阀一、分流阀二、控制器、电机一14、电机二15、马达16以及各类传感器供电等，而余下的电能则可以用作生活用电，也可以并入国家电网获得部分收益。

所述角度调节装置包括底座1，所述底座1上中部设置有球销套2，所述球销套2为环状结构，且所述球销套2内滑动套设有球珠3，所述球珠3的上端设置有上支杆4，所述球珠3下端设置有下支杆，所述太阳能光伏发电板5设置于所述上支杆4顶端，所述下支杆下端设置有U形卡头7，所述卡头7一侧设置有电机二15，所述卡头7内侧设置有齿轮8，所述齿轮8与电机二15的输出轴固定连接，所述底座1内底面设置有电机一14，所述电机一14的输出轴上设置有转架10，所述转架10呈弧形，所述转架10两端设置有堵头12，所述卡头7的开口侧卡在转架10的两侧，且所述转架10上弧面的设置有与齿轮8啮合的齿牙。

所述转架10上开设有弧形滑槽11，所述卡头7的开口端固定有销杆9，且所述销杆9滑动设置于滑槽11内，且所述转架10的圆心与球珠3的球心重合，由此实现太阳能光伏发电板5在电机一14和电机二15的带动下进行任意角度的倾斜，

所述电机一14与电机二15电性连接有控制器，所述控制器电性连接有探测器一和探测器二，探测器一呈南北走向设置，探测器二呈东西走向设置，由此探测出太阳二维平面所在的位置（由于处于非赤道位置，太阳并非处于正上方，太阳也并非完全是东升西落的，会存在一定偏差，且由于赤道夹角的存在，这个偏会随地球公转变化而变化，因此需要南北向的探测器），并将探测器一、探测器二的数据传输给控制器，控制器再控制电机一14以及电机二15使得太阳能光伏发电板5实现对太阳高度角和方位角的追踪，尽可能保证太阳能光伏发电板5与太阳光线垂直(由于探测器一以及探测二的数据传至控制器对太阳能光伏发电板5进行调控时会存在一定的误差，但该误差对发电效率的影响可以忽略)，保证最大的太阳辐射，最高的发电效率，控制器每隔20分钟控制探测器一以及控制器二进行一次扫描并使得太阳能光伏发电板5在20分钟调整一次（足以保证较高发电效率），并无需时刻进行扫描，防止太阳能光伏发电板5的角度时时刻刻进行调整，保证太阳能光伏发电板5能在该时段内接受一定范围的最大辐射即可，避免造成不必要的浪费。

所述探测器一和探测器二均包括马达安装座21，所述马达安装座21上安装有马达16，所述马达16的转动杆通过减速器17连接有转板18，所述转板18上设置有光照强度传感器19以及倾角传感器一20，所述光照强度传感器19以及倾角传感器一20用于检测转板18接收的最高光照强度的最佳倾斜角度，由此通过马达16带动转板18转动，使得光照强度传感器19感受对应倾斜角度（倾角传感器一20用于感应对应光照强度时转板18的倾斜角度）的光照强度，最终通过控制器内的比较器，确定最大光照强度时的倾斜角度，而控制器则根据探测器的数据来控制电机一，电机二的运转调整太阳能光伏发电板5的倾斜角度，

所述控制器还连接有倾角传感器二，所述倾角传感器二设置于所述太阳能光伏发电板5上，所述倾角传感器二用于确定太阳能光伏发电板5的倾斜角度，为太阳能光伏发电板5的倾角调整提供比较位。

所述空气源热泵系统包括空气源热泵室外机组、室内换热盘管、低温蓄热水箱、送回水管路。所述空气源热泵机组通过阀门的有效控制，实现室内盘管的供冷、供热和制备热水。制备的热水送入低温蓄热水箱，所述低温蓄热水箱连接有地暖管道。所述送回水管路将供热回水送至低温蓄热水箱，将热泵系统制冷回水送至空气源热泵机组。

所述废水收集系统包括废水收集池和低温热水回水管路，所述低温热水回水通过管道送入所述垃圾焚烧锅炉以及空气源热泵系统循环加热，所述废水收集池（存在过滤净水功能）用于收集生活废水以及雨水。地暖管道的出水口通过分流阀二与厌氧发酵罐内换热盘管连通，由于换热盘管是根据厌氧发酵罐的情况进行供水，因此其流速并不均匀，为了稳定地暖管道的效果，避免换热盘管的流速影响地暖管道的工作，因此在换热盘管流速较慢的时候，通过分流阀二进行水量调整，将多余部分的水通过回水管路送入焚烧锅炉以及空气源热泵机组，以保证地暖管道中的合适水流量。上述分流阀一、分流阀二均为电磁式分流阀，且分流阀一、分流阀二连接有多个流量传感器以及温度传感器，该流量传感器以及温度传感器设置在对应的各管道上，分流阀一、分流阀二通过各流量传感器以及温度传感器来分配各管道中的水流流向与流量，所述集液池通过定量泵向所述厌氧发酵罐中定量回液。定时定量的向厌氧发酵罐中输送沼液，起到搅拌作用，促进产气。

本发明的创新点在于：本发明通过利用垃圾焚烧系统、沼气能源系统、太阳能光伏发电系统、空气源热泵系统以及废水收集系统，实现农庄及周边环境中各废弃资源源的循环和能源的梯级利用，提高可再生资源在农庄能源消耗中使用，优化能源生产和消费结构，减少污染物排放，提高能源综合利用效率，保护环境。

图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。