CN201059787Y - 太阳能集热板与微型风电机组储热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能集热板与微型风电机组储热装置，风力发电机组经配电装置一路经电热装置接入风电储热器，另一路接蓄电池；风电储热器置于太阳热能蓄水池中，该储热器还接入热交换器中，热交换器中的热交换管连供热网及供热水管路；太阳能集热板的进水管路一路是自来水管路，另一路是太阳热能蓄水池中接出的管路，其出水管路接入上述的热水调节保温箱及太阳热能蓄水池。本装置以轻便的小型风力发电机组成机组，达到容易起动、便于安装、占地少、发电功率大的目的。将风能转变为热能储存备用，克服风能的间断性和不稳定缺陷；将太阳热能积聚储存，并与风电热能互补供热，从而得到不受时间和环境影响的稳定高温热能。
Description
技术领域
本实用新型涉及两种再生能源的互补储热技术，一是将夏季的太阳能集热后储存于热水中，用于冬季供热；二是将风力电能转变为热能储存后，与太阳热能互补储热供热。
背景技术
目前我国对风能的利用，仍以风力发电后并入电网的方式，解决用电供求在时间上不匹配的矛盾。大部分技术设备又是从荷兰或日本引进，价格昂贵，投资巨大，致使每度电成本高达1-1.4元，且须规模化集中建造，不利普及，还要占用大面积土地。单机型小规模的风力发电，又需配套蓄电池，存在使用寿命短、不易维修、供电不稳定、成本高等问题，限制了风能利用工程的迅速发展。致于太阳能的利用，由于太阳能电池板发电技术，需要巨大的投资，仍然不易普及。就是普及千家万户的太阳能热水器，也因环境温度的影响，冬季水温过低，限制了应用范围。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种太阳能集热板与微型风电机组储热装置，它可充分利用自然的风力及太阳能转化的热能，提供日常的供暖、供水。
本实用新型的技术方案如下：
本装置由风力发电机组、风电储热器、热交换器、太阳能集热板、热水调节保温箱、太阳热能蓄水池、自动控温装置组成；风电储热器与太阳热能蓄水池共同构成风能太阳能互补储热池，风力发电机组经配电装置一路经电热装置接入风电储热器，另一路接蓄电池；上述的风电储热器置于上述的太阳热能蓄水池中，风电储热器有热交换管、及相变材料，该储热器的热交换管的出水口经泵、管路接入上述热交换器中，热交换器中的热交换管连供热网及供热水管路；热交换器下部的水经阀接入太阳热能蓄水池中；太阳能集热板的进水管路一路是自来水管路，另一路是太阳热能蓄水池中接出的管路，其出水管路接入上述的热水调节保温箱及太阳热能蓄水池，该保温箱的出水管路一路接太阳热能蓄水池，另一路与太阳能集热板进水管连接，第三路接用水管路。
上述的风电储热器是由配电装置引出的电源经开关连电热管，电热管均匀分布在有导热储热功能的相变材料中，风电储热器中的螺旋热交换管的水经泵、管路接入上述热交换器中，储热器中有温度传感器，该传感器连自动控温装置。
上述的太阳热能蓄水池是由里至外有池壁、保温层、钢筋混凝土池壁、防冻层、围墙组成，其上有保温的池盖。
上述的太阳能集热板是墙壁集热板及楼窗集热板，太阳能集热板是由三片周边密封的中空玻璃板构成，内层中空为充水薄层，外层中空为保温层，整板背面镀有一层热反射膜，只允许可见光透过集热板，却不允许远红外光透过，从而将大部分太阳能积聚于薄水层中，并使高温热水汇聚于出水干管；集热板薄水层的入水口和出水口是用可弯曲的伸缩水管与干管连接的，并且隐蔽安装于组装墙体的夹层中，因此可以随阳光入射角的变化，调正集热板的倾斜角。
本实用新型的优点在于：1、以轻便的小型风力发电机组成机组，取代笨重的大功率单体风机，达到容易起动、便于安装、占地少、发电功率大的目的。2、将风能转变为热能储存备用，克服风能的间断性和不稳定缺陷。3、将太阳热能积聚储存，并与风电热能互补供热，从而得到不受时间和环境影响的稳定高温热能；4、开辟成本低廉的太阳能利用新途径。
附图说明
图1是本实用新型整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本装置由风力发电机组44、风电储热器35、热交换器48、51、太阳能集热板14、18、热水调节保温箱20、太阳热能蓄水池30、自动控温装置组成；风电储热器与太阳热能蓄水池共同构成风能太阳能互补储热池，风力发电机组经配电装置46一路经电热装置38接入风电储热器，另一路接蓄电池47；上述的风电储热器35置于上述的太阳热能蓄水池30中，风电储热器有热交换管36、及相变材料37，该储热器的热交换管的出水口经泵41、管路接入上述热交换器48、51中，热交换器中的热交换管49连供热网50及供热水管路；热交换器下部的水经电磁阀9、11接入太阳热能蓄水池中；太阳能集热板的进水管路一路是自来水管路55，经电磁阀1接入，另一路是太阳热能蓄水池经泵29、电磁阀6接入，其出水管路19接入上述的热水调节保温箱20及太阳热能蓄水池30，该保温箱的出水管路一路接太阳热能蓄水池，另一路经电磁阀4接集热板进水管，第三路经阀53、54接用水管路，52为淋浴器，图中序号1-12为电磁阀。
上述热水调节保温箱中有水位传感器22，温度传感器23，21为排气溢流管。
每套微型风力发电机组44，是由8-10台功率为50-80w的永磁式风力发电机，安装于机组框架中，共用尾翼也固定于机组框架上，框架之下装有回转体和支撑立柱及其拉索。每台风力发电机都单独为储热器的一组电热陶瓷管38供电。风电机组为风电储热器供电储热至设定的温度后，转而为蓄电池47充电或为低压电器供电；45是导线。
上述的风电储热器35是有一塑料外壳，由配电装置引出的电源经开关43、导线42连多组电热陶瓷管38，电热陶瓷管均匀分布在有导热储热功能的相变材料37中，螺旋热交换管36的出水口经泵41、管路接入上述热交换器48、51中，螺旋热交换管的入水口与太阳热能蓄水池30连通，风电储热器中有温度传感器40，该传感器连自动控温装置。选用的相变材料具有储热能力高、释热速度快，价格低廉，原料来源丰富的特点。螺旋管为铝塑管，具有强度高、易加工、导热快、不腐蚀等特点。风力发电机将电能送入电热陶瓷管后，转变为热能透过陶瓷管积聚于相变材料中，同时也将螺旋热交换管中的热水再加温，并以断开电热管电源方式将管中水温控制在98℃内，以免热水汽化。
上述的太阳热能蓄水池是由里至外有硬塑池壁24、珍珠岩保温层25、钢筋混凝土箱形楼基26、珍珠岩防冻层27、砌体围墙28组成，整个池顶以轻体组装楼板为活动盖板39，盖板下部复有热反射膜，盖板上部复盖保温层。太阳能集热板的高温热水由池顶进入池中后，与风电热能储热器进行热交换，逐渐达到相变材料温度与池水温度相平衡。池中31为水位传感器，32为温度传感器，33为溢流管，34为排水阀门；大中型储热池是将两种储热设备组装成一个整体的建筑设施。中型蓄水池安装于轻体组装楼房的无顶盖箱形基础之中，成为楼基的组成部分；大型蓄水池则是建造在庭院温室地下或鱼池、泳池的池底下。中型蓄水池储热能力为1500-2000万kJ，蓄水能力为20-40m3。
上述的太阳能集热板是由三片周边密封的中空玻璃板构成，内层中空为充水薄层，外层中空为保温层，整板背面镀有一层热反射膜，只允许可见光透过集热板，却不允许远红外光透过，从而将大部分太阳能积聚于薄水层中，并使高温热水汇聚于出水干管。对于只聚热不透光的集热板，可安装于墙体外壁上，形成彩色玻璃外装修。集热板薄水层的入水口和出水口是用可弯曲的伸缩水管与干管连接的，并且隐蔽安装于组装墙体的夹层中，因此可以随阳光入射角的变化，调正集热板的倾斜角，可通过支杆人工调正或通过伺服电动机控制简易卷筒调正。墙壁集热板14及楼窗集热板18，各扇太阳能集热板，既是楼窗，也可以构成外墙装修的装饰板。13是上水干管，15是出水干管，16是排气阀，17是上水干管。
装置各部分安装部位与建筑的关系：整个储热装置，既是“再生能源轻体组装低层楼房”建筑结构的一部分，也是楼房的外装修，又是为楼房采暖、供热、储热的设施。安装微型风电机组的钢立柱，也是轻体组装楼房轻钢框架的立柱，钢柱拉索也成为轻钢框架的斜拉钢筋；小型太阳热能蓄水池也是太阳能热水调节箱，安装于封闭阳台顶棚中，小型风电储热器安装于地下室；微型风电机组安装于楼顶或庭院设施顶部。
构造与功能：
太阳能热水调节保温箱的作用，一是为供给生活热水，二是防止低温热水进入太阳热能蓄水池，三是上水时可缓解对集热板的水压。热交换器也是保温箱，腔内装有吸热管网，吸热管网进出水管与采暖热网连接成封闭的热水循环系统，不致污染腔内热水；专为洗浴设施供热的热交换器，腔内管网是封闭的，但在交换器外是开口供水。
储热装置控制程序：太阳能集热板储热系统与风力发电储热系统，都由自动控温仪按设定的程序完成聚热、储热、供热的控制。
其中，聚热储热工作程序如下：
(1)首先将自来水管道55阀门手动开启，然后手按控温仪“上水”键，开启单向电磁阀1、2、3、4，为系统充水，当充水至最高水位时，水位传感器22发信号至控温仪，将电磁阀1关闭，停止上水。此时太阳能集热板系统就会吸收太阳热能而形成
的热水循环系统。
(2)如因使用生活热水，开启阀门54而使调节箱20中水位低于出水干管19，水位传感器22则发信号至控温仪，使电磁阀1开启，补充上水至最高水位而关闭电磁阀1。
(3)当热水调节箱20中水温上升至设定水温如80℃时，水温传感器23发信号至控温仪，控制电磁阀5开启的同时，关闭电磁阀4，将调节箱中的高温热水注入蓄水池30，直至箱中水位降到设定的最低水位时，水位传感器22发信号至控温仪，关闭电磁阀5的同时开启电磁阀1和4，为调节箱补充上水至最高水位后，关闭电磁阀5不再注水。
(4)蓄水池水温通过水温传感器32显示在控温仪上的水温下降到设定的下限75℃时，控制热水泵29运转的同时开启电磁阀6和7，并关闭电磁阀4，形成
的加热循环。当池水温达到设定的85℃时，水温传感器32发信号至控温仪，使热水泵29停止运转，同时关闭电磁阀6和7，并开启电磁阀4。
(5)在停止向蓄水池注水后，调节箱中水温将会迅速提高，尤其在夏季，当达到95℃时，水温传感器发信号至控温仪，使电磁阀2和3关闭，同时开启阀12，排出墙壁集热板中的存水后，再按键关闭电磁阀12。如果控温仪仍然显示调节箱中水温过高，可再手动关闭部分楼窗集热板的进出水阀门，并开启排汽阀。需要重新起用墙壁集热板时，按键开启电磁阀2和3。
(6)与太阳能集热板聚热储热的同时，在控温仪上按键闭合各台发电机44与电热管的输电开关43，将电能转变为热能储存于相变材料37中。风电储热器与蓄水池热水接触传热而至温度平衡后，两者温度同时上升。当相变材料温度达到98℃时，温度传感器40发信号到控温仪，使输电开关43断开，在93-95℃下保温储热。当相变材料温度低于93℃时，温度传感器40发出信号至控温仪，使输电开关闭合，再为电热管供电。
Claims (4)
1.一种太阳能集热板与微型风电机组储热装置，其特征在于：本装置由风力发电机组(44)、风电储热器(35)、热交换器(48)、(51)、太阳能集热板(14)、(18)、热水调节保温箱(20)、太阳热能蓄水池(30)、自动控温装置组成；风电储热器与太阳热能蓄水池共同构成风能太阳能互补储热池，风力发电机组(44)经配电装置(46)一路经电热装置(38)接入风电储热器(35)，另一路接蓄电池(47)；上述的风电储热器置于上述的太阳热能蓄水池(30)中，风电储热器有热交换管(36)、及相变材料(37)，该储热器的热交换管的出水口经泵(41)、管路接入上述热交换器(48)、(51)中，热交换器中的热交换管(49)连供热网(50)及供热水管路；热交换器下部的水经阀(9)、(11)接入太阳热能蓄水池中；太阳能集热板的进水管路一路是自来水管路(55)，另一路是太阳热能蓄水池中接出的管路，其出水管路(19)接入上述的热水调节保温箱(20)及太阳热能蓄水池，该保温箱的出水管路一路接太阳热能蓄水池，另一路与太阳能集热板进水管连接，第三路接用水管路。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能集热板与微型风电机组储热装置，其特征在于：它的风电储热器(35)是由配电装置(46)引出的电源经开关(43)连电热管(38)，电热管均匀分布在有导热储热功能的相变材料(37)中，风电储热器中的螺旋热交换管(36)的水经泵(41)、管路接入上述热交换器(48)、(51)中，储热器中有温度传感器(40)，该传感器连自动控温装置。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能集热板与微型风电机组储热装置，其特征在于：它的太阳热能蓄水池是由里至外有池壁(24)、保温层(25)、钢筋混凝土池壁(26)、防冻层(27)、围墙(28)组成，其上有保温的池盖(39)。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能集热板与微型风电机组储热装置，其特征在于：它的太阳能集热板是墙壁集热板(14)及楼窗集热板(18)，太阳能集热板是由三片周边密封的中空玻璃板构成，内层中空为充水薄层，外层中空为保温层，整板背面镀有一层热反射膜，集热板薄水层的入水口和出水口是用可弯曲的伸缩水管与干管连接的，并且隐蔽安装于组装墙体的夹层中，因此可以随阳光入射角的变化，调正集热板的倾斜角。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080514 |