一种分布式光伏多能互补供热装置及其方法

1.本发明涉及供热技术领域，具体为一种分布式光伏多能互补供热装置及其方法。


背景技术：

2.随着生活水平的提高，在日常冬季生活中，需要进行日常供热，其中包括地暖供热和生活用水供热，其中生活用水供热装置通常设置有燃气加热供热设备和电加热供热设备，其中燃气加热供热设备在需要使用热水时，自来水管道先向燃气加热设备供水，当水箱出水口检测水流时，燃气阀打开，同时高压气泵泵入空气，打火机构进行打火，对水箱进行加热，然后水箱通过管路输出热水，方便人们使用。
3.写字楼等公共建筑的供热系统通常包括燃气供热和光伏系统供热，在夏天给写字楼大厦进行电力补充和热水箱供给，冬天阳光不足时写字楼大厦采用燃气供热装置，现有的燃气供热装置在使用时，其外部管路水流进入加热水箱时，往往仅通过铜制管路在加热水箱绕制2-3圈，然后直接输入加热水箱，因此对加热水箱的进水预热形成短，导致热回收率较低，且对出烟管和热废水的热量缺乏有效回收利用，导致产生一定的能量浪费；在燃气供热过程中，燃气供热系统与光伏系统相互独立，燃气供热系统仅通过燃气进行供热又会产生巨大的能量损耗，缺少外在能量的补充。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种分布式光伏多能互补供热装置及其方法，具备热电回收再利用，减少能源浪费，提高能量利用率的优点。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分布式光伏多能互补供热装置，包括燃气加热器、一级加热单元、分布式光伏发电系统和供水单元，燃气加热器、一级加热单元、分布式光伏发电系统和供水单元通过管道连接，管道设置有控制阀，一级加热单元和分布式光伏发电系统之间连接有混合器，一级加热单元和分布式光伏发电系统内部水流在混合器内部混流后输入燃气加热器，燃气加热器的出水管和供水单元连接，供水单元的废水排水口设置三通阀，三通阀的外部设置有换向控制器。
6.进一步优选地，所述一级加热单元的外部连接有外进水口和主出水口，外进水口和主出水口之间连接有一级受热片，一级受热片为中空涡状螺旋片状连接在一级加热单元的内部，所述一级加热单元的顶部和底部分别设置有热废水进口和热废水出口，主出水口连通燃气加热器的水腔进水口，所述热废水进口和三通阀连通，所述热废水出口和排水管连通。
7.进一步优选地，所述热废水进口位于涡状的一级受热片的中心顶部位置，热废水出口位于涡状的一级受热片侧边位置。外部水流由四周向中心流动汇集，热废水由中心向外侧边流动流出，从而保证中心温度高于边侧温度，则保证主出水口位于高温位置，从而由外侧向内侧逐步加热，提高对水流的预热效果，提高该装置热回收率。
8.进一步优选地，所述燃气加热器包括出烟管，出烟管位置设置有二级加热管，二级
加热管位于出烟管的内部设置有螺旋状的受热螺旋管，二级加热管连通在主出水口和燃气加热器之间。
9.进一步优选地，所述混合器连接在二级加热管的出水端，外部供水经过一级加热单元和二级加热管输入混合器，在混合器内部和分布式光伏发电系统热水混合后输入燃气加热器。
10.进一步优选地，所述混合器和燃气加热器之间设置有三级加热管，三级加热管贴合在燃气加热器的水腔外壁，三级加热管的出水端和燃气加热器的水腔进水口连通，三级加热管设置为扁平状，三级加热管环绕贴合在燃气加热器的水腔外壁。
11.进一步优选地，所述三级加热管的内部设置有内压板，内压板和三级加热管之间设置有内压弹簧。
12.进一步优选地，所述内压板密封滑动连接在三级加热管的内部，内压板将三级加热管分成两个腔室，包括承压腔室和流水腔室，流水腔室贴合燃气加热器的水腔壁，内压弹簧设置在承压腔室内，承压腔室开设有与外部连通的泄压孔。内压板使三级加热管内部水流紧贴燃气加热器的水腔壁，保证水流的三级加热效果，且通过内压弹簧，保证整体使用安全性，避免热胀冷缩造成管道损伤，保证使用寿命。
13.进一步优选地，所述换向控制器设置有温度检测组件，温度检测组件位于废水出水管内，换向控制器设置有温度阈值，在温度检测组件检测水温达到预设温度阈值时，换向控制器控制三通阀和一级加热单元连通，若温度检测组件检测水温未达到预设温度阈值时，则换向控制器控制三通阀和排水管直接连通。
14.一种分布式光伏多能互补供热方法，根据上述的一种分布式光伏多能互补供热装置实现，其步骤包括：
15.s1、燃气加热器对供水单元进行提供热水时，燃气加热器的进水包括外部管道供水和分布式光伏发电系统的水箱供水；
16.s2、在供水单元的热水使用后进行排水，换向控制器检测废水排水口的温度，若温度检测组件检测水温未达到预设温度阈值时，则换向控制器控制三通阀和排水管直接连通，废水直接排出，若温度检测组件检测水温达到预设温度阈值时，换向控制器控制三通阀和一级加热单元连通，执行s3；
17.s3、热废水通过热废水进口进入一级加热单元，在一级受热片之间螺旋状向外旋转排出，然后通过热废水出口排出，同时外部供水通过外进水口、一级受热片的内部空腔和主出水口流出；
18.s4、进行一级受热的供水进行初步加热，然后经过二级加热管，二级加热管在出烟管内部受到热空气的二级加热，通过二级加热管的二级加热后将热水输入混合器；
19.s5、分布式光伏发电系统测定内部温度，当分布式光伏发电系统水箱温度达到预设温度阈值时，混合器接收分布式光伏发电系统的热水，分布式光伏发电系统的热水和二级加热管的二级加热水在混合器内部混合后向燃气加热器供水，若分布式光伏发电系统水箱温度未达到预设温度阈值时，分布式光伏发电系统关闭向混合器供水，由二级加热管向燃气加热器单独供水；
20.s6、混合器向燃气加热器的水箱供水时经过三级加热管，经过三级加热管对进水进行三级加热，燃气加热器的水箱接收三级加热水，然后通过燃气对水箱水流进行加热，水
箱出水口检测出水温度，根据实际设定温度和水箱出水温度进行供气量调定，燃气加热器将加热水输出至供水单元进行生活用水输出。
21.有益效果：
22.1、该分布式光伏多能互补供热装置及其方法，通过一级加热单元、二级加热管和三级加热管的配合使用，对输出能量进行有效的热量回收，且不影响输出热水的正常利用，通过对逸散热量进行多级热量回收，同时利用太阳能供热互补，不仅有效保证热量的回收效果和回收效率，有效提高燃气加热器的初始水温，且利用分布式光伏发电系统进行热量补充，进而降低加热水流的能量消耗，减少能量浪费。
23.2、该分布式光伏多能互补供热装置及其方法，通过外进水口流入一级加热单元，在一级加热单元的内部由四周向中心流动汇集，然后通过主出水口流出，使热废水和燃气加热器的供水进行充分接触，达到回收热废水的热量，提高燃气加热器的供水的初始问题，进而降低将供水加热至预设温度的能耗，提高该装置的使用效果，同时由于热废水的排出为中心温度高于边侧温度，则保证主出水口位于高温位置，从而由外侧向内侧逐步加热，提高对水流的预热效果，提高该装置热回收率。
24.3、该分布式光伏多能互补供热装置及其方法，通过换向控制器检测废水排水口的温度，若温度检测组件检测水温未达到预设温度阈值时，则换向控制器控制三通阀和排水管直接连通，废水直接排出，若温度检测组件检测水温达到预设温度阈值时，换向控制器控制三通阀和一级加热单元连通，通过一级加热单元进行一级预热，然后输向燃气加热器，达到自动控制一级加热单元进行热量回收，有效保证该装置的智能性和自动化程度。
25.4、该分布式光伏多能互补供热装置及其方法，通过分布式光伏发电系统测定内部温度，当分布式光伏发电系统水箱温度达到预设温度阈值时，混合器接收分布式光伏发电系统的热水，分布式光伏发电系统的热水和二级加热管的二级加热水在混合器内部混合后向燃气加热器供水，若分布式光伏发电系统水箱温度未达到预设温度阈值时，分布式光伏发电系统关闭向混合器供水，由二级加热管向燃气加热器单独供水，达到太阳能热量互补，进一步降低燃气消耗，减少能源浪费，提高能量利用率。
26.5、该分布式光伏多能互补供热装置及其方法，通过在混合器内部热水通过管路输入燃气加热器时，经过环绕贴合在内部水箱的三级加热管，通过三级加热管吸收加热水箱时的逸散热量，进一步提高对热量的回收效果，减少能量浪费，且三级加热管整体贴合包覆在水箱的部分，进而有保证对水箱的逸散热量吸收，与现有的管路绕接相比，具备更加高效的热量吸收，进一步减少能源浪费，提高能量利用率。
附图说明
27.图1为本发明结构整体供热装置设备及管路连接示意图；
28.图2为本发明结构一级加热单元部分示意图；
29.图3为本发明结构一级加热单元剖视示意图；
30.图4为本发明结构外进水口、主出水口和一级受热片连接示意图；
31.图5为本发明结构二级加热管和出烟管连接示意图；
32.图6为本发明结构三级加热管示意图。
33.图中：1、燃气加热器；11、三级加热管；12、内压板；13、内压弹簧；14、出烟管；15、二
级加热管；16、受热螺旋管；2、混合器；3、一级加热单元；31、外进水口；32、主出水口；33、一级受热片；34、热废水进口；35、热废水出口；4、供水单元；5、排水管；6、分布式光伏发电系统；7、三通阀；71、换向控制器。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
35.实施例一
36.请参阅图1-4，一种分布式光伏多能互补供热装置，包括燃气加热器1、一级加热单元3、分布式光伏发电系统6和供水单元4，燃气加热器1、一级加热单元3、分布式光伏发电系统6和供水单元4通过管道连接，管道设置有控制阀，一级加热单元3和分布式光伏发电系统6之间连接有混合器2，一级加热单元3和分布式光伏发电系统6内部水流在混合器2内部混流后输入燃气加热器1，燃气加热器1的出水管和供水单元4连接，供水单元4的废水排水口设置三通阀7，三通阀7的外部设置有换向控制器71。
37.在需要加热的生活用水时，通过供水单元4进行热水输出，供水单元4和燃气加热器1连接，燃气加热器1预设置加热温度，燃气加热器1根据预设温度对其内部水箱进行加热，将加热的水流通过管路输出至供水单元4，通过供水单元4进行热水输出。
38.对燃气加热器1的供水包括外部自来水管路供水和分布式光伏发电系统6的辅助供水，其中外部自来水管路供水由一级加热单元3进行预热，通过一级加热单元3对排出的热废水进行热量回收，提高热量利用率，减少能量浪费。
39.一级加热单元3的外部连接有外进水口31和主出水口32，外进水口31和主出水口32之间连接有一级受热片33，一级受热片33为中空涡状螺旋片状连接在一级加热单元3的内部，一级加热单元3的顶部和底部分别设置有热废水进口34和热废水出口35，主出水口32连通燃气加热器1的水腔进水口，热废水进口34和三通阀7连通，热废水出口35和排水管5连通。
40.其中，一级加热单元3对热废水的热量回收为，热废水通过热废水进口34进入一级加热单元3，热废水进口34位于涡状的一级受热片33的中心顶部位置，热废水出口35位于涡状的一级受热片33侧边位置，热废水进入一级加热单元3的内部时，热废水由中心向外侧边流动流出。对燃气加热器1的供水行为包括，由外进水口31流入一级加热单元3，在一级加热单元3的内部由四周向中心流动汇集，然后通过主出水口32流出，使热废水和燃气加热器1的供水进行充分接触，达到回收热废水的热量，提高燃气加热器1的供水的初始问题，进而降低将供水加热至预设温度的能耗，提高该装置的使用效果，同时由于热废水的排出为中心温度高于边侧温度，则保证主出水口32位于高温位置，从而由外侧向内侧逐步加热，提高对水流的预热效果，提高该装置热回收率。
41.其中，换向控制器71设置有温度检测组件，温度检测组件位于废水出水管内，换向控制器71设置有温度阈值，在温度检测组件检测水温达到预设温度阈值时，换向控制器71控制三通阀7和一级加热单元3连通，若温度检测组件检测水温未达到预设温度阈值时，则换向控制器71控制三通阀7和排水管5直接连通。
42.在供水单元4的热水使用后进行排水，换向控制器71检测废水排水口的温度，若温
度检测组件检测水温未达到预设温度阈值时，则换向控制器71控制三通阀7和排水管5直接连通，废水直接排出，若温度检测组件检测水温达到预设温度阈值时，换向控制器71控制三通阀7和一级加热单元3连通，通过一级加热单元3进行一级预热，然后输向燃气加热器1。
43.实施例二
44.请参阅图5，一种分布式光伏多能互补供热装置，包括燃气加热器1、一级加热单元3、分布式光伏发电系统6和供水单元4，燃气加热器1、一级加热单元3、分布式光伏发电系统6和供水单元4通过管道连接，管道设置有控制阀，一级加热单元3和分布式光伏发电系统6之间连接有混合器2，一级加热单元3和分布式光伏发电系统6内部水流在混合器2内部混流后输入燃气加热器1，燃气加热器1的出水管和供水单元4连接，供水单元4的废水排水口设置三通阀7，三通阀7的外部设置有换向控制器71。燃气加热器1包括出烟管14，出烟管14位置设置有二级加热管15，二级加热管15位于出烟管14的内部设置有螺旋状的受热螺旋管16，二级加热管15连通在主出水口32和燃气加热器1之间。
45.燃气加热器1的水腔进水端管路包括二级加热管15，二级加热管15位于出烟管14的位置，水流通过二级加热管15经过出烟管14后流出，则水流吸收出烟管14内部逸散温度，达到回收出烟管14热量的效果，完成对出烟管14的热量回收利用，进行整体装置的二级热量回收利用，提高热量回收利用效率。
46.其中，混合器2连接在二级加热管15的出水端，外部供水经过一级加热单元3和二级加热管15输入混合器2，在混合器2内部和分布式光伏发电系统6热水混合后输入燃气加热器1。
47.二级加热管15对导入水流进行二级预热，在导入水流进行一级预热和二级预热后输入混合器2。混合器2同步接收分布式光伏发电系统6的存储热水。
48.其中，分布式光伏发电系统6吸收太阳能进行加热，由分布式光伏发电系统6的存储桶存放热水。
49.其中，分布式光伏发电系统6测定内部温度，当分布式光伏发电系统6水箱温度达到预设温度阈值时，混合器2接收分布式光伏发电系统6的热水，分布式光伏发电系统6的热水和二级加热管15的二级加热水在混合器2内部混合后向燃气加热器1供水，若分布式光伏发电系统6水箱温度未达到预设温度阈值时，分布式光伏发电系统6关闭向混合器2供水，由二级加热管15向燃气加热器1单独供水。
50.实施例三
51.请参阅图6，在实施例二的基础上进一步的，混合器2和燃气加热器1之间设置有三级加热管11，三级加热管11贴合在燃气加热器1的水腔外壁，三级加热管11的出水端和燃气加热器1的水腔进水口连通，三级加热管11设置为扁平状，三级加热管11环绕贴合在燃气加热器1的水腔外壁。
52.其中，三级加热管11的内部设置有内压板12，内压板12和三级加热管11之间设置有内压弹簧13。
53.其中，内压板12密封滑动连接在三级加热管11的内部，内压板12将三级加热管11分成两个腔室，包括承压腔室和流水腔室，流水腔室贴合燃气加热器1的水腔壁，内压弹簧13设置在承压腔室内，承压腔室开设有与外部连通的泄压孔。
54.内压板12使三级加热管11内部水流紧贴燃气加热器1的水腔壁，保证水流的三级
加热效果，且通过内压弹簧13，保证整体使用安全性，避免热胀冷缩造成管道损伤，保证使用寿命。
55.在混合器2内部热水通过管路输入燃气加热器1时，经过环绕贴合在内部水箱的三级加热管11，通过三级加热管11吸收加热水箱时的逸散热量，进一步提高对热量的回收效果，减少能量浪费，且三级加热管11整体贴合包覆在水箱的部分，进而有保证对水箱的逸散热量吸收，与现有的管路绕接相比，具备更加高效的热量吸收，进一步减少能源浪费，提高能量利用率。
56.实施例四
57.一种热电再利用的多能互补供热方法，根据上述的一种分布式光伏多能互补供热装置实现，其步骤包括：
58.s1、燃气加热器1对供水单元4进行提供热水时，燃气加热器1的进水包括外部管道供水和分布式光伏发电系统6的水箱供水；
59.s2、在供水单元4的热水使用后进行排水，换向控制器71检测废水排水口的温度，若温度检测组件检测水温未达到预设温度阈值时，则换向控制器71控制三通阀7和排水管5直接连通，废水直接排出，若温度检测组件检测水温达到预设温度阈值时，换向控制器71控制三通阀7和一级加热单元3连通，执行s3；
60.s3、热废水通过热废水进口34进入一级加热单元3，在一级受热片33之间螺旋状向外旋转排出，然后通过热废水出口35排出，同时外部供水通过外进水口31、一级受热片33的内部空腔和主出水口32流出；
61.s4、进行一级受热的供水进行初步加热，然后经过二级加热管15，二级加热管15在出烟管14内部受到热空气的二级加热，通过二级加热管15的二级加热后将热水输入混合器2；
62.s5、分布式光伏发电系统6测定内部温度，当分布式光伏发电系统6水箱温度达到预设温度阈值时，混合器2接收分布式光伏发电系统6的热水，分布式光伏发电系统6的热水和二级加热管15的二级加热水在混合器2内部混合后向燃气加热器1供水，若分布式光伏发电系统6水箱温度未达到预设温度阈值时，分布式光伏发电系统6关闭向混合器2供水，由二级加热管15向燃气加热器1单独供水；
63.s6、混合器2向燃气加热器1的水箱供水时经过三级加热管11，经过三级加热管11对进水进行三级加热，燃气加热器1的水箱接收三级加热水，然后通过燃气对水箱水流进行加热，水箱出水口检测出水温度，根据实际设定温度和水箱出水温度进行供气量调定，燃气加热器1将加热水输出至供水单元4进行生活用水输出。
64.尽管已经示出和描述了本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改和替换，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。