一种基于梯级相变储热技术的太阳能和谷电复合供暖供热水系统的制作方法

1.本实用新型涉及新能源和节能技术领域，尤其是涉及一种基于梯级相变储热技术的太阳能和谷电复合供暖供热水系统。


背景技术：

2.我国具有丰富的太阳能资源，其作为一种清洁的可再生能源，在采暖供热等方面受到人们的广泛关注。然而太阳能具有时间和空间上的不均匀性和间歇性，其能量分布与采暖供热之间存在不匹配问题。为了能够持续有效地供暖供热，蓄热技术的应用显得尤为重要。相对于传统的显热储热系统，填充相变材料作为储热介质的潜热储热系统具有储热密度大，相变过程中充放热温度几乎恒定等优点，受到学者们的广泛关注。
3.梯级相变蓄热技术的优势在于热水流经高温蓄热器后温度降低，但其温度仍可供给生活用水所需热量，因此再设计一级低温蓄热器继续蓄热，可提高能量的利用效率。而且梯级相变蓄热技术能保持恒定的热流使相变蓄热材料吸热熔化或者放热凝固，从而提高了相变蓄热材料的吸放热速率。故梯级相变蓄热技术应用在采暖系统上能够进一步减小蓄热过程中所消耗的能量，提高系统的运行效率。
4.供暖系统中的蓄热技术能够合理地利用低谷电量，在用电低谷时期，将廉价的电能转化为热能储存在蓄热材料中，当白天电价高时再将储存在蓄热材料中的热能释放出来，实现电量的“削峰填谷”、平滑用电曲线和节约用户运行成本的目的。蓄热技术既可以缓解电厂高峰时期供电压力，又可以有效的解决用电峰谷差距大的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种基于梯级相变储热技术的太阳能和谷电复合供暖供热水系统，该系统利用太阳能对水进行加热，可以充分有效利用清洁能源。设置梯级蓄热装置，解决了低辐照太阳能未得到充分利用的问题，提高了太阳能利用效率，实现能量的梯级利用，也可以使得系统运行更加稳定。夜晚利用谷电进行加热，解决太阳能的时效问题，还能够“削峰填谷”，平衡电网。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.本实用新型一种基于梯级相变储热技术的太阳能和谷电复合供暖供热水系统，包括太阳能集热系统、谷电加热系统、梯级蓄热系统、用户供热系统和用户供热水系统；
8.所述太阳能集热系统通过太阳辐照来加热太阳能真空管集热器中的水，加热过的水水温达到的一定温度后进入所述梯级蓄热系统；
9.所述梯级蓄热系统至少包括高温蓄热器和低温蓄热器；
10.所述高温蓄热器连接所述用户供热系统，所述低温蓄热器连接所述用户供热水系统；
11.所述谷电加热系统用于无日照时间加热太阳能真空管集热器中的水；
12.所述低温蓄热器还通过循环泵连接所述太阳能真空管集热的回水口。
13.进一步的，所述谷电加热系统包括电连接的电加热板、智能电表和温度传感器。
14.进一步的，所述高温蓄热器和低温蓄热器均采用壳管式蓄热器，在内壁外侧安装若干等间距的翅片。
15.进一步的，所述高温蓄热器设置一级相变材料，所述一级相变材料为石蜡或者与石蜡相变温度近似的材料。
16.进一步的，所述低温蓄热器设置二级相变材料，所述二级相变材料为月桂酸或者与月桂酸相变温度近似的材料。
17.进一步的，所述用户供热系统包括通过高温换热供水管与所述高温蓄热器连接的高温换热器，所述高温换热器通过供暖供水管连接散热器的进水口，所述散热器的出水口通过带供暖循环泵的供暖回水管连接高温换热器的回水进水口，所述高温换热器的回水出水口通过高温换热回水管再连接至高温蓄热器，从而构成一个循环。
18.进一步的，所述用户供热水系统包括通过低温换热供水管与所述低温蓄热器连接的低温换热器，所述低温换热器通过生活用水供水管连接用于储存生活热水的储水水箱；
19.所述低温换热器还连接低温换热回水管和自来水管，所述低温换热回水管又连接至所述低温蓄热器，从而构成一个循环。
20.进一步的，所述储水水箱内壁周侧填涂保温材料。
21.进一步的，所述供暖回水管上还设置有补给水箱。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：
23.本实用新型通过太阳辐照来加热真空管集热器中的水，实现对太阳能的集热与利用。当夜晚或连续阴天太阳能严重不足时，利用谷电给水进行加热。加热过的水流经高温蓄热器和低温蓄热器后再流回太阳能集热器继续进行加热，高温蓄热器的热量用于用户供热，低温蓄热器的热量用于供给用户生活用水。该系统使得太阳能能够被充分利用，提高太阳能利用率，实现能量的梯级利用。利用谷电加热既可以缓解电厂高峰时期供电压力，又可以有效的解决用电峰谷差距大的问题。本实用新型属于新能源和节能技术的结合，具有很高的经济性和实用性。
附图说明
24.下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。
25.图1为本实用新型的结构示意图。
26.附图标记说明：1
‑
太阳能真空集热器、2
‑
高温蓄热器、3
‑
高温换热器、4
‑
散热器、5
‑
高温换热供水管、6
‑
高温换热回水管、7
‑
供暖供水管、8
‑
供暖回水管、9
‑
补给水箱、10
‑
低温蓄热器、11
‑
低温换热器、12
‑
储水水箱、13
‑
水龙头、14
‑
低温换热供水管、15
‑
低温换热回水管、16
‑
自来水管、17
‑
生活用水供水管、18
‑
循环泵、19
‑
供暖循环泵、20
‑
一级相变材料、21
‑
二级相变材料、22
‑
电加热板、23
‑
智能电表、24
‑
温度传感器。
具体实施方式
27.如图1所示，一种基于梯级相变储热技术的太阳能和谷电复合供暖供热水系统，包括太阳能集热系统、谷电加热系统、梯级蓄热系统、用户供热系统和用户供热水系统。太阳
能集热系统通过太阳辐照来加热太阳能真空管集热器1中的水，加热过的水水温达到的70℃后进入梯级蓄热系统。高温水进入高温蓄热器2，高温蓄热器2中的一级相变材料20进行蓄热。流经高温蓄热器2的水温度降低，水温降低到50℃再进入低温蓄热器10，低温蓄热器10中的二级相变材料21进行蓄热。流出低温蓄热器10的低温水经过循环泵18再次回到太阳能真空集热器1进行加热循环。
28.用户供热系统包括高温换热器3，通过高温换热供水管5和高温换热回水管6向高温蓄热器2进行换热，高温换热器3中的热水通过供暖供水管7流向散热器4，散热器4向用户室内进行供暖，热水温度降低。降低温度的热水经供暖回水管8流回高温换热器3中继续进行换热。供暖回水管8上设置供暖循环泵19，供暖循环泵19可以克服循环系统中的压力降，使环路中的热水循环起来。供暖回水管8上还设置有补给水箱9，当环路中的水量减少时，补给水箱9可以向环路中补给水量，同时补给水箱9还可以排出管路中原有的气体和因加热由水中分离出来的气体、稳定环路中的压力、促使循环畅通。
29.用户供热水系统包括低温换热器11通过低温换热供水管14和低温换热回水管15向低温蓄热器10进行换热，低温换热器11连接自来水管16，自来水经过低温换热器温度达到用户生活用水所需温度，达到温度的热水经生活用水供水管17到储水水箱12中进行储存，储水水箱中12填涂保温材料，可对热水进行长时间保温。生活用水供水管17出口处设置水龙头13，当用户需要生活热水时，打开水龙头17即可取用。
30.谷电加热系统工作流程如下：当温度传感器25检测到水温低于一级相变材料的相变温度时，温度传感器24向智能电表23传递信号，智能电表23利用谷电向电加热板22通电，电加热板22对水直接加热，使得系统正常运行。
31.本发明设计的电路结构及其控制电路的具体结构均为本领域常规技术手段，再次并未赘述。
32.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。