專利名稱：一種室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，屬于供熱技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，室內(nèi)供暖通常是利用蒸汽鍋爐或市電加熱電暖裝置。電暖裝置耗電巨大，熱效率不高，多作為室內(nèi)供暖的輔助手段，因此，冬季供暖主要是利用蒸汽供暖。蒸汽鍋爐日常煤炭消耗量大，特別在寒冷的北方地區(qū)，賓館、沐浴、飯店、工廠等燃煤鍋爐生產(chǎn)和供暖都需要用煤，每年要消耗大量的不可再生能源——燃煤，而且還要排放大量的一氧化碳、二氧化碳等有害氣體，對(duì)我們的生存環(huán)境和自身健康產(chǎn)生極其不利影響。蒸汽鍋爐通常是利用燃煤，將10°c左右的冷水加熱到100°c以上轉(zhuǎn)化為蒸汽，由于水在低溫狀態(tài)下熱容量大，因而蒸汽鍋爐的主要能耗是在加熱低溫水階段。目前，節(jié)能減排是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，也是世界各國(guó)追求的目標(biāo)，若能利用太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源將冷水預(yù)熱后再用鍋爐加熱轉(zhuǎn)化為蒸汽，則不但可以大大節(jié)約能耗，而且可以為節(jié)能減排做出積極貢獻(xiàn)。近年來(lái)，利用風(fēng)能或太陽(yáng)能供暖的技術(shù)已有研究，但多采用單一的能源利用形式，供熱效果不理想；或采用復(fù)雜的系統(tǒng)，造價(jià)偏高，無(wú)法推廣使用；利用風(fēng)能和太陽(yáng)能聯(lián)合進(jìn)行室內(nèi)供暖、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低的技術(shù)還較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種溫室太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，通過(guò)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱，大大降低煤炭消耗、減少有害氣體排放、降低了燃煤鍋爐供暖成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，主要利用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向室內(nèi)補(bǔ)熱供暖，由太陽(yáng)能熱水裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、蒸汽鍋爐、電加熱管22、室內(nèi)電加熱器12、室內(nèi)散熱裝置13和室溫控制電路組成；太陽(yáng)能熱水裝置的儲(chǔ)熱水箱3通過(guò)熱水出水閥4、四通管接頭5、鍋爐進(jìn)水閥7和管道與蒸汽鍋爐9的進(jìn)水口連接，蒸汽鍋爐9的蒸汽出口經(jīng)保溫蒸汽管10與室內(nèi)散熱裝置13連接，風(fēng)力發(fā)電裝置的電源輸出連接熱水箱3中的電加熱管22、并同時(shí)經(jīng)接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)21連接室內(nèi)電加熱器12，室溫控制電路經(jīng)控制器單元15連接接觸器線圈16。所述室溫控制電路包括置于室內(nèi)的溫度傳感器14、控制器單元15、接觸器的線圈 16和常開(kāi)觸點(diǎn)21，控制器單元15由電流放大器24、A/D轉(zhuǎn)換器25、單片機(jī)26、D/A轉(zhuǎn)換器 27和電壓比較器觀組成，溫度傳感器14輸出端接電流放大器24輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器25輸入端接電流放大器M輸出端、輸出端接單片機(jī)26輸入端，單片機(jī)沈輸出端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器 27和電壓比較器觀、與接觸器的線圈16連接。所述儲(chǔ)熱水箱3的底部通過(guò)管道連接冷水補(bǔ)水箱23，熱水出水閥4與鍋爐進(jìn)水閥 7通過(guò)四通管接頭5、冷水閥8和管道與冷水補(bǔ)水箱23連接，四通管接頭5通過(guò)用戶熱水閥 6和管道至用戶。本系統(tǒng)太陽(yáng)能熱水裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、蒸汽鍋爐均為普通裝置。太陽(yáng)能熱水裝置包括太陽(yáng)能集熱器1、上循環(huán)管2、儲(chǔ)熱水箱3、冷水補(bǔ)水箱23、下循環(huán)管和熱水出水管。風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組17、風(fēng)能控制器18、蓄電池組19和逆變器20。系統(tǒng)所用管接頭、閥門、管道、電加熱器、電加熱管、散熱裝置、溫度傳感器、接觸器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能控制器、蓄電池組、逆變器、電流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓比較器均為普通市售產(chǎn)品。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由多臺(tái)風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)組成；逆變器主電路由大功率晶體管構(gòu)成，采用正弦脈寬調(diào)制。單片機(jī)可采用80C51，溫度傳感器可采用工作溫度范圍為-20°C +100°C的紅外溫度傳感器TS105-10，電加熱管22可選擇額定電壓為60V的電阻式加熱管， 電加熱器22可選擇各種石英、電阻式等加熱器。本系統(tǒng)利用太陽(yáng)能和風(fēng)能，聯(lián)合進(jìn)行室內(nèi)供暖。當(dāng)陽(yáng)光照射較好時(shí)，系統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)工作，經(jīng)過(guò)熱水管、將熱水箱中的熱水送入蒸汽鍋爐，在經(jīng)鍋爐進(jìn)一步加熱汽化，送入室內(nèi)散熱裝置進(jìn)行供熱。由于太陽(yáng)能熱水器對(duì)水的預(yù)熱作用，可大大降低蒸汽鍋爐的燃料消耗。當(dāng)陰天或陽(yáng)光照射不理想時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，控制器單元輸出啟動(dòng)電壓指令，接觸器線圈得電動(dòng)作閉合其常開(kāi)觸點(diǎn)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的直流電經(jīng)逆變器DC/AC轉(zhuǎn)換后，向加熱器和加熱管供電，直接或通過(guò)加熱熱水實(shí)現(xiàn)室內(nèi)補(bǔ)熱供暖。風(fēng)力發(fā)電裝置在向負(fù)載供電的同時(shí)，還對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，由蓄電池保證陰天和無(wú)風(fēng)時(shí)的電加熱。系統(tǒng)的供電電壓由風(fēng)能控制器自動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換，當(dāng)蓄電池組端電壓達(dá)到設(shè)定最高值時(shí)，由控制電路進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換，使系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)壓閉環(huán)控制，既保持對(duì)蓄電池組充電，又不致使蓄電池組過(guò)充?？刂破鲉卧碾娏鞣糯笃鲗囟葌鞲衅鞯男盘?hào)放大，A/D 轉(zhuǎn)換器將放大的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)處理后輸出，D/A轉(zhuǎn)換器將單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過(guò)電壓比較器對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(預(yù)先設(shè)定的溫度值)與輸入的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，然后輸出啟動(dòng)電壓到接觸器線圈，使接觸器常開(kāi)觸頭閉合。本系統(tǒng)還設(shè)置了用戶熱水閥，通過(guò)關(guān)閉冷水出水閥和鍋爐進(jìn)水閥就可獲得人們需要的熱水，通過(guò)四通管接頭連接的四個(gè)閥門，可靈活控制熱水冷水的走向。本發(fā)明利用現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器配合蒸汽鍋爐，對(duì)冷水進(jìn)行預(yù)加熱和供熱，并聯(lián)合風(fēng)能發(fā)電裝置進(jìn)行電加熱，不僅解決了燃煤鍋爐進(jìn)水溫度低的問(wèn)題，使進(jìn)入燃煤鍋爐的水具有較高的溫度，降低了燃煤的消耗，節(jié)約了鍋爐的能源成本，而且同時(shí)利用風(fēng)電對(duì)冷水和室內(nèi)進(jìn)行電加熱，保證了供熱的效果。特別是冬季太陽(yáng)輻射小，太陽(yáng)能集熱器預(yù)熱不理想時(shí)，風(fēng)能對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)水預(yù)熱的同時(shí)也對(duì)溫室進(jìn)行加熱供暖，更加減少了燃煤鍋爐的負(fù)荷， 減少了更多的能源消耗，而且不排放有害氣體。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，可大大降低煤炭消耗，減少有害氣體排放等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明控制器單元電路原理示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)依次表示1、太陽(yáng)能集熱器，2、上循環(huán)管，3、儲(chǔ)熱水箱，4、熱水出水閥， 5、四通管接頭，6、用戶熱水閥，7、鍋爐進(jìn)水閥，8、冷水出水閥，9、燃煤鍋爐，10、保溫蒸汽管， 11、溫室，12、溫室電加熱器，13、溫室散熱裝置，14、溫度傳感器，15、控制器單元，16、接觸器線圈，17、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，18、風(fēng)能控制器，19、蓄電池組，20、逆變器，21、接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)， 22、電加熱管，23、冷水補(bǔ)水箱，24、電流放大器，25、A/D轉(zhuǎn)換器，沈、單片機(jī)，27、D/A轉(zhuǎn)換器，28、電壓比較器。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于所述內(nèi)容。參見(jiàn)圖1，本室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，由太陽(yáng)能熱水裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、蒸汽鍋爐、電加熱管22、室內(nèi)電加熱器12、室內(nèi)散熱裝置13和室溫控制電路組成。太陽(yáng)能熱水裝置的儲(chǔ)熱水箱3通過(guò)熱水出水閥4、四通管接頭5、鍋爐進(jìn)水閥7和管道與蒸汽鍋爐9的進(jìn)水口連接，蒸汽鍋爐9的蒸汽出口經(jīng)保溫蒸汽管10與室內(nèi)散熱裝置13連接；儲(chǔ)熱水箱3的底部通過(guò)管道連接冷水補(bǔ)水箱23，熱水出水閥4與鍋爐進(jìn)水閥7通過(guò)四通管接頭5、冷水閥8和管道與冷水補(bǔ)水箱23連接，四通管接頭5通過(guò)用戶熱水閥6和管道至用戶；風(fēng)力發(fā)電裝置的電源輸出連接熱水箱3中的電加熱管22、并同時(shí)經(jīng)接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)21 連接室內(nèi)電加熱器12，室溫控制電路經(jīng)控制器單元15連接接觸器線圈16。室溫控制電路包括置于室內(nèi)的溫度傳感器14、控制器單元15、接觸器的線圈16和常開(kāi)觸點(diǎn)21，控制器單元 15由電流放大器M、A/D轉(zhuǎn)換器25、單片機(jī)沈、D/A轉(zhuǎn)換器27和電壓比較器28組成，溫度傳感器14輸出端接電流放大器M輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器25輸入端接電流放大器M輸出端、 輸出端接單片機(jī)26輸入端，單片機(jī)沈輸出端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器27和電壓比較器觀、與接觸器的線圈16連接。太陽(yáng)能熱水裝置包括太陽(yáng)能集熱器1、上循環(huán)管2、儲(chǔ)熱水箱3、冷水補(bǔ)水箱23、下循環(huán)管和熱水出水管，風(fēng)力發(fā)電裝置包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組17、風(fēng)能控制器18、蓄電池組19和逆變器20。系統(tǒng)所用管接頭、閥門、管道、電加熱器、電加熱管、散熱裝置、溫度傳感器、接觸器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能控制器、蓄電池組、逆變器、電流放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓比較器均為普通市售產(chǎn)品。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由2臺(tái)風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)組成；逆變器主電路由大功率晶體管構(gòu)成，采用正弦脈寬調(diào)制。單片機(jī)采用80C51，溫度傳感器采用工作溫度范圍為_(kāi)20°C +100°C的紅外溫度傳感器TS105-10，電加熱管22選擇額定電壓為60V的電阻式加熱管，電加熱器22采用普通石英電加熱器。本系統(tǒng)可用于建筑物冬季室內(nèi)供暖，也可用于農(nóng)作物溫室供暖等，可配合傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)使用，節(jié)約能源。
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，其特征是由太陽(yáng)能熱水裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、蒸汽鍋爐、電加熱管(22)、室內(nèi)電加熱器(12)、室內(nèi)散熱裝置(13)和室溫控制電路組成；太陽(yáng)能熱水裝置的儲(chǔ)熱水箱(3)通過(guò)熱水出水閥(4)、四通管接頭(5)、鍋爐進(jìn)水閥 (7)和管道與蒸汽鍋爐(9)的進(jìn)水口連接，蒸汽鍋爐(9)的蒸汽出口經(jīng)保溫蒸汽管(10)與室內(nèi)散熱裝置(13)連接，風(fēng)力發(fā)電裝置的電源輸出連接熱水箱(3)中的電加熱管(22)、并同時(shí)經(jīng)接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)(21)連接室內(nèi)電加熱器(12)，室溫控制電路經(jīng)控制器單元(15)連接接觸器線圈(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，其特征是室溫控制電路包括置于室內(nèi)的溫度傳感器(14)、控制器單元(15)、接觸器的線圈(16)和 常開(kāi)觸點(diǎn) (21)，控制器單元(15)由電流放大器(24)、A/D轉(zhuǎn)換器(25)、單片機(jī)(26)、D/A轉(zhuǎn)換器(27) 和電壓比較器(28)組成，溫度傳感器(14)輸出端接電流放大器(24)輸入端，A/D轉(zhuǎn)換器 (25)輸入端接電流放大器(24)輸出端、輸出端接單片機(jī)(26)輸入端，單片機(jī)(26)輸出端經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器(27)和電壓比較器(28)、與接觸器的線圈(16)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，其特征是儲(chǔ)熱水箱(3)的底部通過(guò)管道連接冷水補(bǔ)水箱(23)，熱水出水閥(4)與鍋爐進(jìn)水閥(7)通過(guò)四通管接頭(5)、冷水閥(8)和管道與冷水補(bǔ)水箱(23)連接，四通管接頭(5)通過(guò)用戶熱水閥 (6)和管道至用戶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)太陽(yáng)能和風(fēng)能聯(lián)合補(bǔ)熱供暖系統(tǒng)，屬供熱技術(shù)領(lǐng)域。由太陽(yáng)能熱水裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置、蒸汽鍋爐、電加裝置、室內(nèi)散熱裝置和室溫控制電路組成，太陽(yáng)能熱水裝置的儲(chǔ)熱水箱通過(guò)出水閥、四通管接頭、鍋爐進(jìn)水閥和管道與蒸汽鍋爐進(jìn)水口連接，蒸汽鍋爐的蒸汽出口經(jīng)保溫蒸汽管與室內(nèi)散熱裝置連接，風(fēng)力發(fā)電裝置的電源輸出連接熱水箱中的電加熱管、并同時(shí)經(jīng)接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)連接室內(nèi)電加熱器，室溫控制電路的控制器單元連接接觸器線圈。采用聯(lián)合補(bǔ)熱供暖的方法，利用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和風(fēng)能對(duì)進(jìn)入燃煤鍋爐的冷水進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)利用風(fēng)能發(fā)電直接對(duì)溫室進(jìn)行加熱供暖。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能降耗、低成本，可減少燃煤消耗和有害氣體排放等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24D19/10GK102384516SQ20111029830
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者羅小林, 羅雅楠, 鄧艷, 陳華山 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)