一種帶儲熱的光伏高頻無線傳能加熱供熱系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及一種家庭獨(dú)立或小團(tuán)體太陽能供熱系統(tǒng)，特別是一種帶儲熱的光伏高頻無線傳能加熱供熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大氣環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，特別是東中部地區(qū)頻繁出現(xiàn)罕見霧霾，范圍廣、強(qiáng)度大、時間長，給公眾生產(chǎn)生活及身心健康造成了嚴(yán)重危害。治理霧霾最根本的出路是能源發(fā)展轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)是降低煤炭消費(fèi)比重，大力發(fā)展清潔能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和布局。天然氣是一種高效、低碳、清潔的優(yōu)質(zhì)能源，但同時面臨著需求在增加、價格上漲等問題。而推進(jìn)電能替代，轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式，實(shí)現(xiàn)中國能源從以化石能源為主、清潔能源為輔，向以清潔能源為主、化石能源為輔的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，無非是最好的選擇。

太陽能光伏發(fā)電作為新能源發(fā)電的代表，已經(jīng)正式應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。光伏電源不同于傳統(tǒng)電源，它的輸出功率隨著光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的改變而劇烈變化，而且具有不可控性。

隨著電力輸送技術(shù)的發(fā)展，有線電傳輸具有輸送電阻高、不穩(wěn)定、危險性高等缺點(diǎn)，采用新型的電力輸送技術(shù)迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種帶儲熱的光伏高頻無線傳能加熱供熱系統(tǒng)，其采用了高頻無線傳能加熱技術(shù)，加熱速度快、能耗低、安全穩(wěn)定，可滿足家庭或小團(tuán)體的供熱需求，同時還能消耗低谷電、提供無間斷的恒溫?zé)崴?。且加入了相變儲熱技術(shù)，克服了熱水出口溫度波動大的缺點(diǎn)，集高頻無線傳能加熱技術(shù)和相變儲熱技術(shù)于一身，同時本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝占用空間小，集成化程度高，維護(hù)簡單，操作智能化，使用安全可靠。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種帶儲熱的光伏高頻無線傳能加熱供熱系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)，還包括高頻無線傳能加熱系統(tǒng)及儲熱供熱系統(tǒng)；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括相互連接的光伏組件陣列及逆變器，所述高頻無線傳能加熱系統(tǒng)包括電磁發(fā)射源、電磁接收源及與之相連的加熱器，所述儲熱供熱系統(tǒng)包括通過循環(huán)管路相互連接的儲熱罐及熱用戶供熱設(shè)施；所述逆變器的電能輸出端與電磁發(fā)射源的輸入端相連，所述加熱器設(shè)置在儲熱罐內(nèi)。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述逆變器的電能輸出端還通過第一開關(guān)及電表與供電網(wǎng)相連。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述逆變器及電磁發(fā)射源之間設(shè)有雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)，逆變器的電能輸出端及市低谷電的輸出端分別與雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)輸入端相連，雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出端電磁發(fā)射源的輸入端相連。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述加熱器為分別與電磁接收源相連的用于低溫狀態(tài)加熱的加熱管和用于高溫狀態(tài)加熱的加熱管。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述高頻無線傳能加熱系統(tǒng)為相互并聯(lián)的第一高頻無線傳能加熱系統(tǒng)和第二高頻無線傳能加熱系統(tǒng)，其并聯(lián)的線路上分別設(shè)有第二開關(guān)和第三開關(guān)；所述儲熱罐包括分別與第一高頻無線傳能加熱系統(tǒng)和第二高頻無線傳能加熱系統(tǒng)相連的相變儲熱罐和熱水儲熱罐，所述相變儲熱罐內(nèi)設(shè)有相變儲熱材料。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述相變儲熱罐及熱水儲熱罐上分別設(shè)有與所述雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)相連的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述熱水儲熱罐內(nèi)還設(shè)有與之相連的水體軟化功能材料。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述循環(huán)管路包括循環(huán)進(jìn)水管路和循環(huán)出水管路，所述相變儲熱罐及熱水儲熱罐的熱水出口通過循環(huán)進(jìn)水管路與熱用戶供熱設(shè)施的進(jìn)水端相連，所述相變儲熱罐及熱水儲熱罐的冷水進(jìn)口通過循環(huán)出水管路與熱用戶供熱設(shè)施的出水端相連，所述循環(huán)出水管路上設(shè)有循環(huán)水泵。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述熱用戶供熱設(shè)施的進(jìn)水端設(shè)有與相變儲熱罐和熱水儲熱罐相連的第三溫度傳感器。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方案，所述相變儲熱罐的冷水進(jìn)口端的循環(huán)出水管路上設(shè)有第一電動閥門，熱水出口端的循環(huán)進(jìn)水管路上設(shè)有第四溫度傳感器，所述第一電動閥門與第四溫度傳感器相連；所述熱水儲熱罐的冷水進(jìn)口端的循環(huán)出水管路上設(shè)有第二電動閥門，熱水出口端的循環(huán)進(jìn)水管路上設(shè)有第五溫度傳感器，所述第二電動閥門與第五溫度傳感器相連。

本發(fā)明的積極效果：本發(fā)明的光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能既能并網(wǎng)出售也能供熱。供熱加熱用電來自光伏未并網(wǎng)多余電和低谷電，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)化。高頻無線傳能加熱技術(shù)優(yōu)化了加熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了快速加熱、低能耗、安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。儲能系統(tǒng)采用傳統(tǒng)熱水和高比熱容相變材料同時儲熱，實(shí)現(xiàn)連續(xù)無間斷穩(wěn)定供熱?？傊?，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝占用空間小，集成化程度高，維護(hù)簡單，操作智能化，使用安全可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所述帶儲熱的光伏高頻無線傳能加熱供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所述第一高頻無線傳能加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所述第二高頻無線傳能加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1.光伏組件陣列，2.逆變器，3.市低谷電，4.第一開關(guān)，5.電表，6.電網(wǎng)，7.雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)，8.第二開關(guān)，9.電磁發(fā)射源，10.相變儲熱罐，11.第四溫度傳感器，12.第三溫度傳感器，13.熱用戶供熱設(shè)施，14.第一溫度傳感器，15.第一電動閥門，16.第三開關(guān)，17.熱水儲熱罐，18.第二溫度傳感器，19.第二電動閥門，20.第五溫度傳感器，21.循環(huán)水泵，22.逆變電能發(fā)射機(jī)柜，23.人機(jī)界面可編程綜合電能表，24.調(diào)功旋鈕，25.急停按鈕，26.溫控器，27.電磁源發(fā)射線圈28.陶晶玻璃，29.電磁源無線接收線圈，30.相變儲熱材料，31.黃金加熱管32.熱水出口，33.冷水進(jìn)口，34.金圭加熱管，35.熱水，36.鎂棒

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照圖1至圖3，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例提供一種帶儲熱的光伏高頻無線傳能加熱供熱系統(tǒng)，包括光伏發(fā)電系統(tǒng)，還包括高頻無線傳能加熱系統(tǒng)及儲熱供熱系統(tǒng)；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括相互連接的光伏組件陣列1及逆變器2，所述高頻無線傳能加熱系統(tǒng)包括電磁發(fā)射源9、電磁接收源及與之相連的加熱器，所述儲熱供熱系統(tǒng)包括通過循環(huán)管路相互連接的儲熱罐及熱用戶供熱設(shè)施13；所述逆變器2的電能輸出端與電磁發(fā)射源的9輸入端相連，所述加熱器設(shè)置在儲熱罐內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述逆變器2的電能輸出端還通過第一開關(guān)4及電表5與供電網(wǎng)6相連。

進(jìn)一步的，所述逆變器2及電磁發(fā)射源9之間設(shè)有雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)7，逆變器2的電能輸出端及市低谷電3的輸出端分別與雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)7輸入端相連，雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)7輸出端電磁發(fā)射源9的輸入端相連。

進(jìn)一步的，所述加熱器為分別與電磁接收源相連的用于低溫狀態(tài)加熱的加熱管和用于高溫狀態(tài)加熱的加熱管。其中，所述用于低溫狀態(tài)加熱的加熱管優(yōu)選但不限于黃金加熱管31，所述用于高溫狀態(tài)加熱的加熱管優(yōu)選但不限于金圭加熱管34。

進(jìn)一步的，所述高頻無線傳能加熱系統(tǒng)為相互并聯(lián)的第一高頻無線傳能加熱系統(tǒng)(如圖2所示)和第二高頻無線傳能加熱系統(tǒng)(如圖3所示)，其并聯(lián)的線路上分別設(shè)有第二開關(guān)8和第三開關(guān)16；所述儲熱罐包括分別與第一高頻無線傳能加熱系統(tǒng)和第二高頻無線傳能加熱系統(tǒng)相連的相變儲熱罐10和熱水儲熱罐17，所述相變儲熱罐17內(nèi)設(shè)有高比熱容的相變儲熱材料30。

進(jìn)一步的，電磁發(fā)射源為帶有電磁源發(fā)射線圈27的逆變電能發(fā)射機(jī)柜22，所述電磁接收源為電磁源無線接收線圈29，所述電磁源發(fā)射線圈27及電磁源無線接收線圈29均設(shè)置在陶晶玻璃殼28內(nèi)部。所述逆變電能發(fā)射機(jī)柜22上還設(shè)有人機(jī)界面可編程綜合電能表23、調(diào)功旋鈕24、急停按鈕25及溫控器26。本發(fā)明所述的高頻無線傳能加熱系統(tǒng)是基于電磁感應(yīng)原理，利用發(fā)射端和接收端之間高頻交變磁場實(shí)現(xiàn)電能傳輸，其具體過程為：首先通過整流逆變環(huán)節(jié)將工頻交流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，在系統(tǒng)進(jìn)行原邊電能變換后，在較好距離間將高頻交流電注入發(fā)射線圈，并在發(fā)射線圈周圍產(chǎn)生高頻交變磁場；處于該磁場中的接收線圈會捕捉到部分交變磁場，從而產(chǎn)生高頻感應(yīng)電壓，然后通過無線線圈電子變換裝置將電能轉(zhuǎn)為無功耗發(fā)熱器件(集熱器)上，無功耗發(fā)熱器件使容罐中的介質(zhì)(相變儲熱材料或水)升溫，完成整個無線電能高頻加熱傳輸過程。

進(jìn)一步的，所述相變儲熱罐10及熱水儲熱罐17上分別設(shè)有與所述雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)7相連的第一溫度傳感器14和第二溫度傳感器18。

進(jìn)一步的，所述熱水儲熱罐17內(nèi)還設(shè)有與之相連的水體軟化功能材料，優(yōu)選但不限于大鎂棒36，所述的大鎂棒36凈化水質(zhì)的原理是將鎂棒本身作為負(fù)極，金屬容器壁為正極形成原電池，分解水中水垢，起到軟化作用。

進(jìn)一步的，所述循環(huán)管路包括循環(huán)進(jìn)水管路和循環(huán)出水管路，所述相變儲熱罐10及熱水儲熱罐17的熱水出口32通過循環(huán)進(jìn)水管路與熱用戶供熱設(shè)施13的進(jìn)水端相連，所述相變儲熱罐10及熱水儲熱罐17的冷水進(jìn)口33通過循環(huán)出水管路與熱用戶供熱設(shè)施13的出水端相連，所述循環(huán)出水管路上設(shè)有循環(huán)水泵21。

進(jìn)一步的，所述熱用戶供熱設(shè)施13的進(jìn)水端設(shè)有與相變儲熱罐10和熱水儲熱罐17相連的第三溫度傳感器12。

進(jìn)一步的，所述相變儲熱罐10的冷水進(jìn)口端的循環(huán)出水管路上設(shè)有第一電動閥門15，熱水出口端的循環(huán)進(jìn)水管路上設(shè)有第四溫度傳感器11，所述第一電動閥門15與第四溫度傳感器相連11；所述熱水儲熱罐17的冷水進(jìn)口端的循環(huán)出水管路上設(shè)有第二電動閥門19，熱水出口端的循環(huán)進(jìn)水管路上設(shè)有第五溫度傳感器20，所述第二電動閥門19與第五溫度傳感器20相連。

本發(fā)明的工作流程為：熱用戶供熱設(shè)施13用熱所需要的電來自光伏未并網(wǎng)多余電和市低谷電3，通過第一溫度傳感器14、第二溫度傳感器18給出用熱信號傳送至雙極轉(zhuǎn)換開關(guān)7實(shí)現(xiàn)供電，依次閉合第二開關(guān)8實(shí)現(xiàn)相變儲熱材料儲熱，閉合第三開關(guān)16實(shí)現(xiàn)熱水供熱和儲熱，熱用戶供熱設(shè)施13通過第三溫度傳感器12給相變儲熱罐10和熱水儲熱罐17發(fā)出信號進(jìn)行供熱。熱用戶供熱設(shè)施13輸出的水由循環(huán)水泵21輸送給相變儲熱罐10以進(jìn)行換熱，或者輸送至熱水儲熱罐17以進(jìn)行加熱，進(jìn)而給熱用戶供熱，或同時輸送給相變儲熱罐10和熱水儲熱罐17，以便兩個設(shè)備同時供熱。期間，根據(jù)第四溫度傳感器11的溫度信號并通過第一電動閥門15調(diào)節(jié)進(jìn)入相變儲熱罐10的水量；根據(jù)第五溫度傳感器20的溫度信號并通過第二電動閥門19調(diào)節(jié)進(jìn)入熱水儲熱罐17的水量。

相變儲熱罐10加熱儲熱過程為：電磁發(fā)射源9通電后由電磁源發(fā)射線圈27發(fā)出電磁波，并由電磁源無線接收線圈29接收電能，傳遞至黃金加熱管31和金圭加熱管34，實(shí)現(xiàn)相變儲熱材料30的蓄能。黃金加熱管31具有低溫?zé)嶙璧汀⒓訜崴俣瓤斓奶攸c(diǎn)，用于低溫狀態(tài)加熱。金圭加熱管34具有高溫?zé)嶙璧?、加熱穩(wěn)定的特點(diǎn)，用于高溫狀態(tài)加熱。

熱水儲熱罐17加熱過程為：電磁發(fā)射源9通電后由電磁源發(fā)射線圈27發(fā)出電磁波，并由電磁源無線接收線圈29接收電能，傳遞至黃金加熱管31和金圭加熱管34，實(shí)現(xiàn)熱水35加熱和蓄能。黃金加熱管31具有低溫?zé)嶙璧?、加熱速度快的特點(diǎn)，用于低溫狀態(tài)加熱。金圭加熱管34具有高溫?zé)嶙璧?、加熱穩(wěn)定的特點(diǎn)，用于高溫狀態(tài)加熱。大鎂棒36在水在電加熱環(huán)境中發(fā)出等離子體，對熱水35進(jìn)行凈化。

本發(fā)明使用高頻無線傳能加熱技術(shù)和相變儲熱技術(shù)，由光伏發(fā)電系統(tǒng)、高頻無線傳能加熱系統(tǒng)、儲熱供熱系統(tǒng)組成，由于采用了高頻無線傳能加熱技術(shù)，加熱速度快、能耗低、溫度易于控制且容易實(shí)現(xiàn)自動化，高頻無線傳能加熱系統(tǒng)的電能除了光伏發(fā)電以外(所述的光伏發(fā)電既用于并網(wǎng)出售也用于供熱)，還可以有效利用低谷電。由于采用了相變儲熱的手段，使儲熱量增加，供熱方式既可以采用相變儲熱量間接供熱，也可以采用熱水儲熱供熱，也可同時進(jìn)行供熱，增加了系統(tǒng)的使用時間和使用范圍?？傊鞠到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、易實(shí)現(xiàn)自動化操作，即可作為家庭獨(dú)立使用，亦可滿足小團(tuán)體用戶需求。

以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所應(yīng)理解的是，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的思想和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換等等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。