沼氣、風(fēng)能、太陽能一體化生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及綠色清潔能源循環(huán)利用領(lǐng)域，具體涉及沼氣、風(fēng)能、太陽能一體化生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國青藏高原等高寒草原牧區(qū)，由于海拔高，氣候十分嚴(yán)寒。因此，牧民大多采用焚燒牦牛等牲畜糞便、木材和煤炭等三種可燃物煮飯、燒奶和取暖。
[0003]焚燒的牦牛等牲畜糞便，是牧區(qū)婦女用手撿拾，并抹敷在草地或墻壁上曬干，然后收集堆存，用時(shí)又用手撿拾干糞，放入爐子焚燒。不但婦女勞動強(qiáng)度大，而且由于牧區(qū)條件有限，牧區(qū)婦女經(jīng)常是用剛撿了牛羊糞的手又去拿碗、切菜和煮飯，這樣既不衛(wèi)生，又極易因與牛羊糞接觸多而感染寄生蟲和孢子等微生物和寄生蟲病。更為重要的是，牛糞的熱效率和熱利用率都較低，煮飯、燒奶、取暖需要大量的牦牛等牲畜糞便，因此，草原牧區(qū)牧民在草原上大量撿拾牦牛糞便，并隨著牧區(qū)人口和家庭的增長，牦牛糞便消耗量越來越大，現(xiàn)已造成草原土壤肥力嚴(yán)重下降，牧草產(chǎn)量逐年降低，牲畜因缺草大量掉膘和死亡，給牧民帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，草原退化、沙化形勢十分嚴(yán)重，草原涵養(yǎng)水源、防風(fēng)固沙的生態(tài)功能逐年降低。
[0004]焚燒木材又增加了森林的砍伐量，破壞了牧區(qū)森林生態(tài)環(huán)境。而焚燒煤炭等化石燃料，既增大了牧民購煤、運(yùn)煤的經(jīng)濟(jì)支出，又增加了 co2、SO2等溫室氣體的排放，污染了空氣環(huán)境。同時(shí)，焚燒牛糞、木材、煤炭還會產(chǎn)生大量的煙塵和有害氣體，不利于牧民身心健康。
[0005]同時(shí)，長期以來，因高寒草原牧區(qū)冬季溫度低，沼氣池沒有保溫和增溫措施，沼氣產(chǎn)量少，所以牧區(qū)很少利用牛糞生產(chǎn)沼氣這一清潔的生物質(zhì)能源。而且草原牧區(qū)缺少廁所和沼氣池，人的糞尿到處排放，未經(jīng)處理，嚴(yán)重影響了周圍環(huán)境衛(wèi)生。
[0006]另外，牧區(qū)氣候寒冷，牲畜長期放養(yǎng)在露天草地，冬季溫度低，牲畜掉膘和死亡十分嚴(yán)重。同時(shí)，不能直接種植蔬菜，加之牧區(qū)交通不便，特別是冬季大雪后，牧民想吃蔬菜但根本無法買，影響了牧民維生素的攝入和身體健康，牧民生活水平難以提高。
[0007]特別是我國的青藏高原等高寒草原牧區(qū)，既是我國長江、黃河等江河的重要源頭，又是重要的水源涵養(yǎng)地，因此，焚燒牛糞、木材、煤炭直接影響到了高寒牧區(qū)草原、森林生態(tài)環(huán)境，危及到了牧民身心健康、生產(chǎn)生活環(huán)境條件改善、經(jīng)濟(jì)收入和區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
[0008]目前，國內(nèi)外已有大量研宄試圖借助分布式能量系統(tǒng)所具有的高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可靠性高等特點(diǎn)，解決可持續(xù)發(fā)展與能源緊缺以及環(huán)境污染之間的矛盾，并取得了卓有成效的進(jìn)展。環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、可靠性高是以“減量化、再利用、資源化”為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征的一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心。但是，到目前為止，還沒有一種針對青藏高原等高寒草原牧區(qū)的能源利用和資源保護(hù)難題，進(jìn)行資源循環(huán)利用，并提高牧民生活水平、改善環(huán)境衛(wèi)生和有效保護(hù)草原生態(tài)環(huán)境的專利和技術(shù)，極大地影響了高寒草原牧區(qū)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一)解決的技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明要解決的是低溫高寒草原牧區(qū)缺少清潔能源循環(huán)系統(tǒng)、焚燒牛糞、木材、煤炭影響高寒牧區(qū)草原和森林生態(tài)環(huán)境、牧區(qū)環(huán)境衛(wèi)生差的問題。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0013]一種沼氣、風(fēng)能、太陽能一體化生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:主要由風(fēng)能和太陽光伏復(fù)合電力發(fā)生單元及蓄電單元、沼氣發(fā)生單元、沼氣和太陽光熱復(fù)合利用單元、沼液加熱裝置、牲畜陽光暖棚、冷暖空氣循環(huán)交換單元組成，所述沼氣和太陽光熱復(fù)合利用單元主要為應(yīng)用能源的房間及各種耗能裝置；所述風(fēng)能和太陽能復(fù)合動力發(fā)生單元輸出電能并輸送至沼液加熱裝置和蓄電單元，沼液加熱裝置可以對沼氣發(fā)生單元的沼液進(jìn)行加熱，提升沼液達(dá)到最佳的發(fā)酵溫度，增加沼氣產(chǎn)量。牲畜陽光暖棚中建有牲畜舍、廁所和蔬菜園。人畜糞便輸入沼氣發(fā)生單元中，提供沼氣發(fā)生原料，沼氣發(fā)生單元中的產(chǎn)生的沼氣用于牧民煮飯、燒奶、取暖和照明，部分沼渣輸送至蔬菜園中種植蔬菜，解決牧區(qū)道路邊遠(yuǎn)，牧民想吃蔬菜但根本無法買，吃菜難、維生素缺乏、牧民生活水平難以提高等難題，其余沼渣和沼液返施草原，或?qū)⒄釉c牧草種子混合均勻攪拌到包裹狀態(tài)，再撒播到草原，既提高草原肥力，又大幅度增加草原牧草產(chǎn)量，從而減少牧民撿拾草原牲畜糞便和減少木材砍伐，保護(hù)草原、森林生態(tài)環(huán)境。形成能源與資源一體化利用，熱、電、肥料共生的循環(huán)系統(tǒng)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的風(fēng)能和太陽能復(fù)合動力發(fā)生單元為風(fēng)能和太陽光伏復(fù)合電力裝置，主要包括太陽能灶、風(fēng)力發(fā)電裝置和太陽光伏板。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，所述沼氣發(fā)生單元為沼氣池，在所述沼氣池底部及側(cè)壁設(shè)有保溫隔熱層，防止沼液熱量散發(fā)，減少外界低溫氣候?qū)φ託獬氐挠绊憽?br>[0016]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的沼液加熱裝置為設(shè)于沼液中，由風(fēng)能和太陽能復(fù)合動力發(fā)生單元提供能源的加熱器。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，所述沼液加熱裝置還可以為一閉合的熱循環(huán)管，所述熱循環(huán)管分別通過風(fēng)能和太陽能復(fù)合動力發(fā)生單元中的太陽能灶、沼氣發(fā)生單元的沼液以及房間的床/炕，所述太陽能灶在不煮飯、燒奶時(shí)就對傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，并將熱量輸送至沼氣發(fā)生單元和房間內(nèi)的的床/炕。
[0018]為保持沼液產(chǎn)生沼氣所需的適當(dāng)溫度環(huán)境，以及保持房間內(nèi)人體取暖所需合適溫度，根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的加熱裝置中設(shè)置有溫度控制器。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的冷暖空氣循環(huán)交換單元，具體是在牧民居住房屋的向陽面，靠墻安裝一個(gè)封閉的玻璃空間，并在墻壁的上方和下方各開數(shù)個(gè)換氣孔，與房間相通。早上陽光照射到封閉玻璃空間時(shí)，玻璃空間內(nèi)的空氣被加熱，到一定溫度時(shí)，換氣孔自動打開，利用空氣動力學(xué)中熱空氣上升原理，讓熱空氣從上換氣孔進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)冷空氣從下?lián)Q氣孔進(jìn)入玻璃空間加熱，如此循環(huán)，使牧民居住的房間內(nèi)溫度得到提升。當(dāng)太陽降落，玻璃空間內(nèi)溫度降到比室內(nèi)低時(shí)，換氣孔自動關(guān)閉，從而達(dá)到保溫效果。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的沼氣發(fā)生單元產(chǎn)生的沼氣輸送至房間的沼氣灶、沼氣爐、沼氣燈等沼氣應(yīng)用終端。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的蓄電單元儲蓄風(fēng)能和太陽能復(fù)合動力發(fā)生單元收集的能量，為房間內(nèi)的電熱毯、電燈等電器提供電能。
[0022](三)有益效果
[0023]本發(fā)明充分利用低溫、高寒地區(qū)的風(fēng)能和太陽能以及人畜糞便所產(chǎn)生的沼氣清潔能源，大幅減少焚燒糞便、木材、煤炭的量，提高沼氣生產(chǎn)能力，讓更多的人畜糞便返施草地或者蔬菜園，增加草原土壤肥力，進(jìn)而提高牧區(qū)牧民生活質(zhì)量，減少木材砍伐，有效保護(hù)和改善牧區(qū)草原、森林生態(tài)環(huán)境，減少大氣污染排放，實(shí)現(xiàn)綠色清潔能源的可持續(xù)利用。
[0024]具體而言，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
[0025]1、沼氣高效生產(chǎn)和利用:
[0026]將沼氣池建在牲畜陽光暖棚內(nèi)的牲畜圈舍地面下，地面上仍養(yǎng)殖牲畜，不另占土地。并在沼氣池周邊增加保溫隔熱層防止沼液熱量散發(fā)，減少外界低溫氣候?qū)φ託獬氐挠绊?。以牦牛等牲畜糞便充足的優(yōu)勢和牧民的糞便、餐廚剩余物為原料，同時(shí)利用牲畜陽光暖棚的增溫效果，以及以下所述的夜間風(fēng)力發(fā)的富余電力和太陽光能傳熱介質(zhì)，共同對沼氣池沼液加熱，提升沼液溫度到的最佳發(fā)酵溫度，增加沼氣產(chǎn)量來供牧