一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置的制作方法

本发明涉及一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置。

背景技术

随着科技水平的进步，以及人们对于新能源的开发和多元利用方面认知越来越深入。在新能源多元利用方面，现今普遍应用的能源为太阳能和地热能。而现有技术中并没有一种能够将太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，导致使用过程中太阳能和地热能的能量损耗极高，无法实现能源的充分利用，远远无法达到使用要求。同时太阳能发电设备在工作中存在易受到多变天气的影响的问题，使得太阳能发电设备工作不稳定且故障率较高，进而会影响电能的生产，实用性较低。现在太阳能发电系统与地热能系统各自独立，两者没有有效的结合起来，导致设备繁杂冗余和浪费。

技术实现要素：

一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置，包括：太阳能屋顶，其中太阳能屋顶包括光伏面板，水存储结构和吸热层；第一水箱；第二水箱；第三水箱；地热井；地热转换机组。其中所述太阳能屋顶水存储结构包括一个进水孔和一个出水口，进水口通过管路与第一水箱第一出水口连接，出水口通过管路与第二水箱第二入水口连接；所述第一水箱入水口通过管路与水泵连接，第二出水口通过管路和第一电控阀门与第二水箱第一入水口连接，所述第二水箱第一出水口通过管路和第二电控阀门连接至地热井，第二出水口通过管路和第三电控阀门与第三水箱入水口连接；所述第三水箱第一出水口通过管路连接至地热井，第二出水口通过管路与外部连接；所述水泵位于地热井中；太阳能屋顶内部包括第一温度传感器，第二水箱内部还包括第二温度传感器、水位传感器。第三水箱内部包括第三温度传感器及加热器。加热器与地热转换机组相连接。所述水泵、加热器、地热转换机组、温度传感器、电控阀门、水位传感器连接一温度控制器，温度控制器控制加热器、地热转换机组、电控阀门、水泵。地热转换机组作为备用供电源。

太阳能屋顶的内部设有光伏逆变器，光伏逆变器与光伏面板连接，光逆变器内部设有霍尔电流传感器和信号发射器。

光伏逆变器分别与霍尔电流传感器和电网连接，电流传感器与无线信号发射器相连接，无线信号发射器信号连接移动设备终端。

温度控制器内设有无线信号发射器，无线信号发射器信号连接移动设备终端。

所述水存储结构可以是蜿蜒形水管，或蜿蜒形水槽。

所述第一水箱为圆台形，其中入水口位于圆台下底面，第一出水口和第二出水口位于圆台上底面。

所述第一水箱内部通过过滤板分割成若干仓室，网格间隙大的过滤板靠近圆台下底面，其余过滤板依据网格间隙由大到小依次向上排列，过滤板直径与过滤板在水箱内安装位置横截面积直径一致。

所述太阳能光伏面板还包括电流转换器，连接温度控制器、水泵电机及加热器。

所述地热转换机组还包括电流转换器，连接温度控制器及水泵电机。

所述第二水箱为圆柱形，其中第一入水口及第二入水口位于水箱上平面，第一出水口及第二出水口位于水箱下平面。

所述第二水箱内部通过过滤板分割成两个仓室，仓室之间通过过滤板分开，过滤板位于第二水箱内部靠近上底面位置，过滤板直径与第二水箱圆柱形横截面积直径一致，水位传感器及温度传感器分布安装于过滤板下部仓室。

所述第一水箱内过滤板可以是细密的网状结构。

所述第二水箱内过滤板可以是细密的网状结构，其过滤性能应高于第一水箱内部过滤板。

所述第三水箱第一出水口位于水箱上平面，第二出水口位于水箱下平面，加热器安装于第三水箱下底部，第三温度传感器安装于水箱内部。

一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置；当温度传感器检测太阳能光伏面板温度升高至预设值时，温度控制器控制水泵开启，水泵通过管路将地热井水泵入第一水箱中；第一温度传感器检测水存储装置入水口第一温度，出水口第二温度，此时通过温度控制器可设定第三水箱第二出水口出水温度处于低于第二温度，高于第一温度的温度区间任意水温。水经过第一水箱内部过滤板逐层过滤后，进入屋顶水存储结构，经加热后通过管路经第二水箱第二入水口流入第二水箱；第二水箱内水位传感器检测到水位达到设定值时，温度控制器控制第一电控阀门开启，水自第一水箱第二出水口通过管道经第二水箱第一入水口流入第二水箱；通过第一温度传感器检测太阳能屋顶内水存储结构出水口温度、第二温度传感器检测第二水箱下部仓室水温，水位传感器检测第二水箱水位，输出信号至温度控制器，当传输信号符合设定值时，温度控制器开启第二电控阀门，并控制第二电控阀门出水量，将水泄入地热井中；当第二水箱下部仓室内水温达到所设定温度时，温度控制器控制第一电控阀门及第二电控阀门关闭，第三电控阀门开启，第二水箱下部仓室内存储水通过管路经第三水箱入水口流入第三水箱中；第三温度传感器检测第三水箱温度，当由于水经管路流动或水箱长期不排水导致温度达不到设定温度值时，温度控制器控制第三水箱内部加热器启动，当水温到达设定温度时加热器关闭；当第三水箱水位高于第三水箱第一出水口所处平面时，第三水箱第一出水口通过管路将水排入地热井中。符合设定温度的净化水通过第三水箱第二出水口流出。

夜间或遇极端恶劣天气时，太阳能光伏面板不发电，所述温度传感器检测到的水存储结构温度低于安全温度第三温度时，地热转换机组对装置系统供电。所述温度控制器控制水泵启动，第三电控阀门开启，通过管路将地热井水泵入第一水箱中，当水经过第一水箱内部过滤板逐层过滤后，进入太阳能屋顶水存储结构，通过管路经第二水箱第二入水口流入第二水箱，水经过第二水箱第二出水口通过管路流入第三水箱中进行存储。使水存储结构温度在安全温度以上，避免水存储结构损坏。同时温度控制器根据设定出水温度控制加热器启动，获得符合设定温度的水。

通过本发明的一种太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置。可以得到光伏能源，地热能源以及经净化的不同温度可利用的水。同时可以提高光伏设备及地热转换机组的效率，以及系统运行的稳定。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为太阳能发电、地热能、导热介质多元利用的装置的示意图

图2为第一水箱示意图

图3为第二水箱示意图

图4为第三水箱示意图

图5为工作模块图

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1展示了一种能源利用和水净化装置，其中所述水存储结构包括一个进水孔和一个出水口，进水口通过管路与第一水箱的第一出水口连接，出水口通过管路与第二水箱的第二入水口连接；所述第一水箱入水口通过管路与水泵连接，第二出水口通过管路和第一电控阀门与第二水箱第一入水口连接，所述第二水箱第一出水口通过管路和第二电控阀门连接至地热井，第二出水口通过管路和第三电控阀门与第三水箱入水口连接；所述第三水箱第一出水口通过管路连接至地热井，第二出水口通过管路与外部连接；所述水泵位于地热井中；太阳能屋顶内部包括第一温度传感器，第二水箱内部包括第二温度传感器、水位传感器。第三水箱内部包括第三温度传感器及加热器。加热器与地热转换机组相连接，水泵、加热器、地热转换机组、温度传感器、电控阀门、水位传感器连接一温度控制器，温度控制器控制加热器、地热转换机组、电控阀门、水泵。地热转换机组作为备用供电源。

太阳能屋顶的内部设有光伏逆变器，光伏逆变器与光伏面板连接，光逆变器内部设有霍尔电流传感器和信号发射器。

光伏逆变器分别与霍尔电流传感器和电网连接，霍尔电流传感器与无线信号发射相连接，无线信号发射器信号连接移动设备终端。

温度控制器内设有无线信号发射器，无线信号发射器信号连接移动设备终端。

如图5所示，在一个实例中，其基本工作状态为：光伏面板将太阳能转化为电能，通过光伏逆变器传递到电网，霍尔电流传感器将光伏逆变器发电的状况检测出来后，通过信号发射器实时将发电状况传到监测数据库和移动设备终端。同理，在装置运行过程中温度控制器将系统工作状态信号通过信号发射器传输至监测数据库及移动设备终端。

在北方和高海拔地区，日温差以及季节温差较大，由于地热的存在，通常地热井中的水随气温变化的幅度不大，其通常在4-20摄氏度的范围。在白天使用光伏发电需要对屋顶光伏面板进行降温时，可将地热井中的水经泵入到第一水箱中经逐层过滤板过滤稳定后，再输入到屋顶的水存储结构中，以此来为光伏面板降温，经过滤的水能够有效的防止水存储结构堵塞。同时通过温度控制器控制第三水箱的第二出水口获得可设定水温的净化水；在夜间及极端恶劣条件下，光伏设备不工作，导致屋顶水存储结构中残存的水结冰容易破坏水存储结构，当检测到温度低于设定的安全温度时，切换成地热转换机组对系统供电，温度控制器控制水泵及第三电控阀门，将相对温度较高的水泵入到屋顶的水存储结构，再流入第二水箱。通过第二水箱第二出水口，将水排入第三水箱中，同时温度控制器根据设定出水温度控制加热器启动，获得符合设定温度的水。

其中太阳能屋顶与地热井具有一定的高度落差，可以是5米以上，在从地热井中泵水到太阳能屋顶的过程中，由于泵水水流的冲力和各种涡旋的影响，会将杂质颗粒带入到屋顶水管或其他水管中，而通过设置一定的高度落差，可以使一些大颗粒杂质不会上升到屋顶或水箱中。

在一个实施例中，第一水箱可以是圆台形，水箱上底面面积大于下底面面积，其中圆台的面积小的底面通过水管与第一水泵连接，该结构可以增加水过滤的效率。

在另一个实施例中，第一水箱中可以包括或不包括第二水泵，例如在一个实施例中，当第一水箱中设置有一水泵，可以加快水的循环，在某些情况下，例如夏季白天日照和气温都很强时，可以迅速冷却光伏面板的温度，进一步防止了由于温度升高而导致的光伏的能量转换效率的下降。第一和第二水泵都是通过光伏面板的能量驱动的，光伏面板输出的是直流电，根据水泵电机类型可以选择通过电流转换器来驱动水泵的电机。

对于第一水箱，在一个实施例中，图2所示第一水箱可以包括多个仓室，仓室之间通过过滤板分割，过滤板直径与过滤板所处安装位置横截面积直径一致。以四个仓室为例，第一仓室连接入水口，同时第四仓室具有出水口连接到水存储结构及第二水箱进行循环。

对于第二水箱，在一个实施例中，图3所示第二水箱包括两个仓室，仓室之间通过过滤板分割，过滤板位于第二水箱上部，过滤板直径与第二水箱圆柱形横截面积直径一致。第一仓室连接入水口，第二仓室具有出水口连接到第三水箱及地热井。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。