专利名称：一种室内太阳能和风能联合补热供暖系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种室内太阳能和风能联合补热供暖系统，属于供热技术领域。
背景技术：
目前，室内供暖通常是利用蒸汽锅炉或市电加热电暖装置。电暖装置耗电巨大，热效率不高，多作为室内供暖的辅助手段，因此，冬季供暖主要是利用蒸汽供暖。蒸汽锅炉日常煤炭消耗量大，特别在寒冷的北方地区，宾馆、沐浴、饭店、工厂等燃煤锅炉生产和供暖都需要用煤，每年要消耗大量的不可再生能源——燃煤，而且还要排放大量的一氧化碳、二氧化碳等有害气体，对我们的生存环境和自身健康产生极其不利影响。蒸汽锅炉通常是利用燃煤，将10°c左右的冷水加热到100°c以上转化为蒸汽，由于水在低温状态下热容量大，因而蒸汽锅炉的主要能耗是在加热低温水阶段。目前，节能减排是我国的一项基本国策，也是世界各国追求的目标，若能利用太阳能和风能等清洁能源将冷水预热后再用锅炉加热转化为蒸汽，则不但可以大大节约能耗，而且可以为节能减排做出积极贡献。近年来，利用风能或太阳能供暖的技术已有研究，但多采用单一的能源利用形式，供热效果不理想；或采用复杂的系统，造价偏高，无法推广使用；利用风能和太阳能联合进行室内供暖、系统简单、成本低的技术还较少。
发明内容
本发明的目的是提供一种温室太阳能和风能联合补热供暖系统，通过太阳能和风能联合补热，大大降低煤炭消耗、减少有害气体排放、降低了燃煤锅炉供暖成本。本发明的技术方案是室内太阳能和风能联合补热供暖系统，主要利用太阳能热水系统和风力发电机组向室内补热供暖，由太阳能热水装置、风力发电装置、蒸汽锅炉、电加热管22、室内电加热器12、室内散热装置13和室温控制电路组成；太阳能热水装置的储热水箱3通过热水出水阀4、四通管接头5、锅炉进水阀7和管道与蒸汽锅炉9的进水口连接，蒸汽锅炉9的蒸汽出口经保温蒸汽管10与室内散热装置13连接，风力发电装置的电源输出连接热水箱3中的电加热管22、并同时经接触器常开触点21连接室内电加热器12，室温控制电路经控制器单元15连接接触器线圈16。所述室温控制电路包括置于室内的温度传感器14、控制器单元15、接触器的线圈 16和常开触点21，控制器单元15由电流放大器24、A/D转换器25、单片机26、D/A转换器 27和电压比较器观组成，温度传感器14输出端接电流放大器24输入端，A/D转换器25输入端接电流放大器M输出端、输出端接单片机26输入端，单片机沈输出端经D/A转换器 27和电压比较器观、与接触器的线圈16连接。所述储热水箱3的底部通过管道连接冷水补水箱23，热水出水阀4与锅炉进水阀 7通过四通管接头5、冷水阀8和管道与冷水补水箱23连接，四通管接头5通过用户热水阀 6和管道至用户。本系统太阳能热水装置、风力发电装置、蒸汽锅炉均为普通装置。太阳能热水装置包括太阳能集热器1、上循环管2、储热水箱3、冷水补水箱23、下循环管和热水出水管。风力发电装置包括风力发电机组17、风能控制器18、蓄电池组19和逆变器20。系统所用管接头、阀门、管道、电加热器、电加热管、散热装置、温度传感器、接触器、风力发电机组、风能控制器、蓄电池组、逆变器、电流放大器、A/D转换器、单片机、D/A转换器、电压比较器均为普通市售产品。风力发电机组由多台风力机和发电机组成；逆变器主电路由大功率晶体管构成，采用正弦脉宽调制。单片机可采用80C51，温度传感器可采用工作温度范围为-20°C +100°C的红外温度传感器TS105-10，电加热管22可选择额定电压为60V的电阻式加热管， 电加热器22可选择各种石英、电阻式等加热器。本系统利用太阳能和风能，联合进行室内供暖。当阳光照射较好时，系统的太阳能热水器系统工作，经过热水管、将热水箱中的热水送入蒸汽锅炉，在经锅炉进一步加热汽化，送入室内散热装置进行供热。由于太阳能热水器对水的预热作用，可大大降低蒸汽锅炉的燃料消耗。当阴天或阳光照射不理想时，系统通过风力发电机发电，控制器单元输出启动电压指令，接触器线圈得电动作闭合其常开触点，使风力发电机组产生的直流电经逆变器DC/AC转换后，向加热器和加热管供电，直接或通过加热热水实现室内补热供暖。风力发电装置在向负载供电的同时，还对蓄电池组进行充电，由蓄电池保证阴天和无风时的电加热。系统的供电电压由风能控制器自动进行监测、控制、调节和转换，当蓄电池组端电压达到设定最高值时，由控制电路进行开关切换，使系统进入稳压闭环控制，既保持对蓄电池组充电，又不致使蓄电池组过充。控制器单元的电流放大器将温度传感器的信号放大，A/D 转换器将放大的模拟信号转换成数字信号，单片机存储数据并对输入的数字信号处理后输出，D/A转换器将单片机的数字信号转换成模拟信号，通过电压比较器对存储的数据(预先设定的温度值)与输入的信号进行对比，然后输出启动电压到接触器线圈，使接触器常开触头闭合。本系统还设置了用户热水阀，通过关闭冷水出水阀和锅炉进水阀就可获得人们需要的热水，通过四通管接头连接的四个阀门，可灵活控制热水冷水的走向。本发明利用现有太阳能集热器配合蒸汽锅炉，对冷水进行预加热和供热，并联合风能发电装置进行电加热，不仅解决了燃煤锅炉进水温度低的问题，使进入燃煤锅炉的水具有较高的温度，降低了燃煤的消耗，节约了锅炉的能源成本，而且同时利用风电对冷水和室内进行电加热，保证了供热的效果。特别是冬季太阳辐射小，太阳能集热器预热不理想时，风能对燃煤锅炉进水预热的同时也对温室进行加热供暖，更加减少了燃煤锅炉的负荷， 减少了更多的能源消耗，而且不排放有害气体。具有结构简单、成本低，可大大降低煤炭消耗，减少有害气体排放等优点。
图1为本发明系统结构示意图2为本发明控制器单元电路原理示意图。图中各标号依次表示1、太阳能集热器，2、上循环管，3、储热水箱，4、热水出水阀， 5、四通管接头，6、用户热水阀，7、锅炉进水阀，8、冷水出水阀，9、燃煤锅炉，10、保温蒸汽管， 11、温室，12、温室电加热器，13、温室散热装置，14、温度传感器，15、控制器单元，16、接触器线圈，17、风力发电机组，18、风能控制器，19、蓄电池组，20、逆变器，21、接触器常开触点， 22、电加热管，23、冷水补水箱，24、电流放大器，25、A/D转换器，沈、单片机，27、D/A转换器，28、电压比较器。
具体实施例方式以下结合附图和实施例，对本发明作进一步阐述，但本发明的保护范围不限于所述内容。参见图1，本室内太阳能和风能联合补热供暖系统，由太阳能热水装置、风力发电装置、蒸汽锅炉、电加热管22、室内电加热器12、室内散热装置13和室温控制电路组成。太阳能热水装置的储热水箱3通过热水出水阀4、四通管接头5、锅炉进水阀7和管道与蒸汽锅炉9的进水口连接，蒸汽锅炉9的蒸汽出口经保温蒸汽管10与室内散热装置13连接；储热水箱3的底部通过管道连接冷水补水箱23，热水出水阀4与锅炉进水阀7通过四通管接头5、冷水阀8和管道与冷水补水箱23连接，四通管接头5通过用户热水阀6和管道至用户；风力发电装置的电源输出连接热水箱3中的电加热管22、并同时经接触器常开触点21 连接室内电加热器12，室温控制电路经控制器单元15连接接触器线圈16。室温控制电路包括置于室内的温度传感器14、控制器单元15、接触器的线圈16和常开触点21，控制器单元 15由电流放大器M、A/D转换器25、单片机沈、D/A转换器27和电压比较器28组成，温度传感器14输出端接电流放大器M输入端，A/D转换器25输入端接电流放大器M输出端、 输出端接单片机26输入端，单片机沈输出端经D/A转换器27和电压比较器观、与接触器的线圈16连接。太阳能热水装置包括太阳能集热器1、上循环管2、储热水箱3、冷水补水箱23、下循环管和热水出水管，风力发电装置包括风力发电机组17、风能控制器18、蓄电池组19和逆变器20。系统所用管接头、阀门、管道、电加热器、电加热管、散热装置、温度传感器、接触器、风力发电机组、风能控制器、蓄电池组、逆变器、电流放大器、A/D转换器、单片机、D/A转换器、电压比较器均为普通市售产品。风力发电机组由2台风力机和发电机组成；逆变器主电路由大功率晶体管构成，采用正弦脉宽调制。单片机采用80C51，温度传感器采用工作温度范围为_20°C +100°C的红外温度传感器TS105-10，电加热管22选择额定电压为60V的电阻式加热管，电加热器22采用普通石英电加热器。本系统可用于建筑物冬季室内供暖，也可用于农作物温室供暖等，可配合传统供暖系统使用，节约能源。
权利要求
1.一种室内太阳能和风能联合补热供暖系统，其特征是由太阳能热水装置、风力发电装置、蒸汽锅炉、电加热管(22)、室内电加热器(12)、室内散热装置(13)和室温控制电路组成；太阳能热水装置的储热水箱(3)通过热水出水阀(4)、四通管接头(5)、锅炉进水阀 (7)和管道与蒸汽锅炉(9)的进水口连接，蒸汽锅炉(9)的蒸汽出口经保温蒸汽管(10)与室内散热装置(13)连接，风力发电装置的电源输出连接热水箱(3)中的电加热管(22)、并同时经接触器常开触点(21)连接室内电加热器(12)，室温控制电路经控制器单元(15)连接接触器线圈(16)。
2.根据权利要求1所述的室内太阳能和风能联合补热供暖系统，其特征是室温控制电路包括置于室内的温度传感器(14)、控制器单元(15)、接触器的线圈(16)和 常开触点 (21)，控制器单元(15)由电流放大器(24)、A/D转换器(25)、单片机(26)、D/A转换器(27) 和电压比较器(28)组成，温度传感器(14)输出端接电流放大器(24)输入端，A/D转换器 (25)输入端接电流放大器(24)输出端、输出端接单片机(26)输入端，单片机(26)输出端经D/A转换器(27)和电压比较器(28)、与接触器的线圈(16)连接。
3.根据权利要求1或2所述的室内太阳能和风能联合补热供暖系统，其特征是储热水箱(3)的底部通过管道连接冷水补水箱(23)，热水出水阀(4)与锅炉进水阀(7)通过四通管接头(5)、冷水阀(8)和管道与冷水补水箱(23)连接，四通管接头(5)通过用户热水阀 (6)和管道至用户。
全文摘要
本发明涉及一种室内太阳能和风能联合补热供暖系统，属供热技术领域。由太阳能热水装置、风力发电装置、蒸汽锅炉、电加装置、室内散热装置和室温控制电路组成，太阳能热水装置的储热水箱通过出水阀、四通管接头、锅炉进水阀和管道与蒸汽锅炉进水口连接，蒸汽锅炉的蒸汽出口经保温蒸汽管与室内散热装置连接，风力发电装置的电源输出连接热水箱中的电加热管、并同时经接触器常开触点连接室内电加热器，室温控制电路的控制器单元连接接触器线圈。采用联合补热供暖的方法，利用太阳能热水系统和风能对进入燃煤锅炉的冷水进行预热，同时利用风能发电直接对温室进行加热供暖。具有结构简单、节能降耗、低成本，可减少燃煤消耗和有害气体排放等优点。
文档编号F24D19/10GK102384516SQ20111029830
公开日2012年3月21日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者罗小林, 罗雅楠, 邓艳, 陈华山 申请人:昆明理工大学