專利名稱：基于北方農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池儲熱供暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱能及其利用領(lǐng)域。特別是一種利用太陽能光伏電池儲熱供暖的 節(jié)能減排技術(shù)和一種基于太陽能光伏電池儲熱供暖的利用清潔能源的新型供暖模式。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外供暖方式從供暖設(shè)備設(shè)施劃分主要有以下幾種類型一是集中供熱。 這是比較傳統(tǒng)的供暖方式，主要又分為市政熱力管網(wǎng)和小區(qū)內(nèi)鍋爐集中供熱。二是分散式 采暖方式即每戶獨(dú)立成一個供暖體系。三是變頻空調(diào)，冬季供熱、夏季制冷。四是水源中 央空調(diào)系統(tǒng)，又稱地源熱泵，利用地下20-30米處12°C 35°C左右的地下水資源或各類水 源，夏季提供5°C 7°C的冷水給房間供冷；冬季提供45°C左右的熱水供給房間供暖。上述幾種供暖方式分別存在以下問題①由于許多住宅樓每戶住宅內(nèi)沒有分戶計 量的閥門和熱表，住戶不能根據(jù)自己的需要調(diào)整所需的熱量。②分散式采暖和變頻空調(diào)雖 然可以根據(jù)自己的需要靈活調(diào)整采暖時間和溫度，但是其造價十分昂貴，另外造成空氣污 染也是一個必須面對的重要問題。③水源中央空調(diào)又稱地源熱泵，是一種節(jié)能環(huán)保的供暖 方式，但是受地下水限制十分嚴(yán)重?？傊鲜龉┡绞骄嬖诶脗鹘y(tǒng)能源高碳排放、消 耗大、不節(jié)能等缺陷，不符合國家低碳環(huán)保、節(jié)能減排的政策要求。此外傳統(tǒng)的太陽能供暖系統(tǒng)也存在如多問題，它就是用太陽能集熱器收集太陽輻 射并轉(zhuǎn)化成熱能，以液體作為傳熱介質(zhì)，以水作為儲熱介質(zhì)，熱量經(jīng)由散熱部件送至室內(nèi)進(jìn) 行供暖，一般由太陽能集熱器、儲熱水箱、連接管路、輔助熱源、散熱部件及控制系統(tǒng)組成。 其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，利用水介質(zhì)產(chǎn)生的問題以及使用壽命短，維修麻煩等等。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為農(nóng)村居民提供一種無污染、成本低、應(yīng)用面廣的基于北方 農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池儲熱供暖系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以充分利用太陽能這種無污染可 再生的資源，具有方便節(jié)能環(huán)保的顯著優(yōu)點(diǎn)，符合低碳時代節(jié)能減排的新要求。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于北方農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池 儲熱供暖系統(tǒng)，包括太陽能采集裝置，開關(guān)控制機(jī)構(gòu)和儲熱供暖裝置，其特征在于太陽能 采集裝置為太陽能光伏電池，開關(guān)控制機(jī)構(gòu)為可分別控制交直流供電系統(tǒng)的開關(guān)控制器， 儲熱供暖裝置的結(jié)構(gòu)為包括居民住宅屋內(nèi)吊炕炕面，在吊炕炕面下面依次為卵石層、發(fā)熱 元件和吊炕底板；系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)為太陽能光伏電池將太陽光能轉(zhuǎn)變成電能后作為直流電源連接 開關(guān)控制器，再由開關(guān)控制器連接發(fā)熱元件構(gòu)成回路；由發(fā)熱元件將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮転榫?民住宅屋內(nèi)供暖。本實(shí)用新型的目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)發(fā)熱元件為遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板。開關(guān)控制器還與民用220V交流電源連接。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極的效果1)采用高效采熱的太陽能電池板，使用壽命長，運(yùn)行安全可靠，全年綜合得熱量高?；帽鞠到y(tǒng)無需逆變器等轉(zhuǎn)換裝置和儲能用的 蓄電池，其成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，比傳統(tǒng)太陽能供暖系統(tǒng)利用率高的多。3)太陽能的安裝位 置不受地理位置的限制，實(shí)現(xiàn)太陽能系統(tǒng)與建筑的完美結(jié)合。4)在陰雪等惡劣天氣沒有充 足日照的情況下用戶可以選用電力輔助熱源?；庙憫?yīng)了國家節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的號 召，充分利用了太陽能這種可再生能源。

圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型儲熱供暖裝置部分結(jié)構(gòu)示意圖圖3本實(shí)用新型遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板部分結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
附圖標(biāo)記說明圖中1、太陽能光伏電池；2、開關(guān)控制器；3、交流電源；4、發(fā)熱元件；5、卵石層； 6、吊炕炕面；7、吊炕底板。本實(shí)用新型一種基于北方農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池儲熱供暖系統(tǒng)，包括太 陽能采集裝置，開關(guān)控制機(jī)構(gòu)和儲熱供暖裝置，其特征在于太陽能采集裝置為太陽能光伏 電池1，開關(guān)控制機(jī)構(gòu)為可分別控制交直流供電系統(tǒng)的開關(guān)控制器2，儲熱供暖裝置的結(jié)構(gòu) 為包括居民住宅屋內(nèi)吊炕炕面6，在吊炕炕面6下面依次為卵石層5、發(fā)熱元件4和吊炕底 板7 ；系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)為太陽能光伏電池1將太陽光能轉(zhuǎn)變成電能后作為直流電源連 接開關(guān)控制器2，再由開關(guān)控制器2連接發(fā)熱元件4構(gòu)成回路；由發(fā)熱元件4將電能轉(zhuǎn)變?yōu)?熱能為居民住宅屋內(nèi)供暖。發(fā)熱元件4為遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板。開關(guān)控制器2還與民用 220V交流電源3連接。本系統(tǒng)無需逆變器等轉(zhuǎn)換裝置和儲能用的蓄電池，其成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，比傳統(tǒng) 太陽能供暖系統(tǒng)利用率高的多。逆變器主要是針對太陽能電池板發(fā)電系統(tǒng)而言的，一般情 況下，太陽能電池板應(yīng)用在發(fā)電系統(tǒng)上，同時還包括控制器、蓄電池。因?yàn)樘柲馨l(fā)電系統(tǒng) 輸出的都是直流電，而許多場合需要的是交流電，這就需要用逆變器將直流轉(zhuǎn)變成交流。本 系統(tǒng)發(fā)熱元件采用遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板，可以采用太陽能電池板輸出的直流電，也可以 采用民用的交流電，同樣獲得電能高效轉(zhuǎn)換，所以無需安裝逆變器。由于逆變器樣式繁多， 質(zhì)量也有優(yōu)劣之分，所以不安裝逆變器成本可以節(jié)約500-1000元。另外，逆變器存在一個 轉(zhuǎn)化效率的問題，本系統(tǒng)用的儲熱元件是發(fā)熱軟板，太陽能電池板輸出的直流電可以直接 對其供電，這就提高了轉(zhuǎn)化效率。本系統(tǒng)的發(fā)熱元件4為遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板，主要用于儲熱供暖。卵石層主要 是為了減緩熱量散失，能更有效的儲熱。遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板是由本實(shí)用新型發(fā)明人之一樸在林等人發(fā)明，參見中國 實(shí)用新型專利“一種遠(yuǎn)紅外發(fā)熱軟板”(專利號200620153474. 0)和“一種遠(yuǎn)紅外發(fā)熱網(wǎng) 材”(專利號200620153473. 6)，現(xiàn)已由沈陽韓貝爾科技有限公司定型生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖3 圖所示。公眾可任意按要求規(guī)格要求制定或購買。[0021]遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板具有以下優(yōu)越性，故優(yōu)選其為發(fā)熱元件。①獨(dú)創(chuàng)的網(wǎng)狀發(fā)熱結(jié)構(gòu)，改進(jìn)了傳統(tǒng)電熱產(chǎn)品串聯(lián)結(jié)構(gòu)的缺陷，即使折疊、彎曲、 斷裂或者穿孔均不影響整體發(fā)熱。②發(fā)熱體幅寬、單位面積發(fā)熱功率均具有高度可控性。③遠(yuǎn)紅外線采暖類產(chǎn)品中遠(yuǎn)紅外線釋放輻射率最高。④民間采暖類產(chǎn)品均采用寬幅封裝，接線數(shù)量少，減少接點(diǎn)的接觸不良隱患，鋪設(shè) 速度較其他電采暖產(chǎn)品快一倍以上。⑤網(wǎng)狀發(fā)熱結(jié)構(gòu)解決了常規(guī)電采暖地暖類產(chǎn)品表面不能覆蓋重物的問題，使室內(nèi) 家具電器擺放不再具有限制性。⑥產(chǎn)品采用百分之百環(huán)保材料制造，封裝采用食品安全級材料封裝，可以直接接 觸皮膚，對兒童無影響。⑦產(chǎn)品采用強(qiáng)化材料封裝，耐磨耐壓級別同類產(chǎn)品中最高，厚度與重量單位面積 內(nèi)均高于同類產(chǎn)品。提高了耐用性。⑧針對國內(nèi)的地面環(huán)境鋪設(shè)特點(diǎn)進(jìn)行多種材料和規(guī)格的封裝形式，可廣泛適用于 國內(nèi)的多種地面鋪設(shè)環(huán)境，如復(fù)合地板、地轉(zhuǎn)、理石、水泥、塑膠及地板革等。具有地面、墻 裙、壁畫等多種鋪設(shè)解決方案。本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)還在于整個系統(tǒng)只需要太陽能電池板和發(fā)熱軟板以及簡單 的鏈接電路就實(shí)現(xiàn)白天儲熱、夜間放熱從而對住宅供暖的目的。其次，本實(shí)用新型可以交直 流共用，用家用電源作為輔助熱源，在陰雪等惡劣天氣的情況下，保證穩(wěn)定持續(xù)供暖。本實(shí)用新型適用于冬季日照時間較長地區(qū)的農(nóng)村居民住宅，具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)輸 安裝方便，運(yùn)行可靠，使用壽命長等特點(diǎn)，是太陽能與建筑一體化良好的供暖選擇。同時，本 實(shí)用新型也響應(yīng)了國家節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的號召，有效的利用了可再生能源。本實(shí)用新型是一種利用新型清潔型能源的節(jié)能減排供暖系統(tǒng)，目的是為廣大農(nóng)民 提供一種無污染、成本少、應(yīng)用面廣的分布式新型供暖模式，具有十分重要的社會、經(jīng)濟(jì)和 生態(tài)效益。社會效益黨的十六屆五中全會做出了加快社會主義新農(nóng)村建設(shè)的重大決定，提 出了實(shí)施以“生產(chǎn)發(fā)展、生活寬裕、鄉(xiāng)風(fēng)文明、村容整潔、管理民主”為內(nèi)容的新農(nóng)村建設(shè)戰(zhàn) 略。建設(shè)社會主義新農(nóng)村是我國現(xiàn)代化進(jìn)程中的重大歷史任務(wù)，是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展和以工促 農(nóng)、以城帶鄉(xiāng)的基本途徑，是縮小城鄉(xiāng)差距、擴(kuò)大農(nóng)村市場需求的根本出路，是解決“三農(nóng)問 題”、全面建設(shè)小康社會的重大戰(zhàn)略舉措。在農(nóng)村安裝太陽能電池板采熱供暖系統(tǒng)改善了農(nóng) 民的生活水平，符合建設(shè)社會主義新農(nóng)村的基本要求。經(jīng)濟(jì)效益太陽能產(chǎn)業(yè)的市場前景已被愈來愈多的國家、企業(yè)和金融界所認(rèn)識。許 多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)紛紛制定太陽能發(fā)展規(guī)劃。到2010年，美國計劃安裝4. 6GW ；歐盟安裝 3. 7GW ；日本安裝5GW，其他發(fā)展中國家安裝1. 5GW，預(yù)計世界累計安裝14-15GW，銷售收入將 由04年的70億美元增至300億美元。根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2010年，我 國太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)到400麗，2020年達(dá)到2200麗，這意味著國內(nèi)需求也十 分旺盛。本系統(tǒng)與傳統(tǒng)太陽能采熱供暖相比，無需安裝逆變器和用于儲能的蓄電池等，減少 了投資成本，使結(jié)構(gòu)更加簡單，太陽能的利用效率也大大提高，具有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益。生態(tài)效益太陽是萬物之主，是它給了我們光和熱，給了我們的生命和一切。曾幾
5何時，石油、天然氣和煤炭等化石能源，促進(jìn)了工業(yè)革命和人類發(fā)展。但造成的環(huán)境污染、溫 室效應(yīng)甚至戰(zhàn)爭掠奪，常使人類感到困惑不安。隨著人類的不斷發(fā)展，對能源的需求也越來 越大，而化石能源又面臨逐漸枯竭。據(jù)專家預(yù)測，可供人類使用的時間，石油大約50年，天 然氣75年，煤炭200至300年。于是，人們不得不把眼光拋向風(fēng)能、水能、核能和生物質(zhì)等 新能源。但只有太陽能是無休無止、無窮無盡、無私奉獻(xiàn)和無污染、無運(yùn)輸、無成本、無任何 人可以壟斷的！太陽能電池板采熱供暖系統(tǒng)充分利用了太陽能這種新型清潔型能源，響應(yīng) 了國家節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的號召，具有十分重要的生態(tài)效益。 太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，它資源豐富，既可以免費(fèi)使用，又 無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染，是各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。本系統(tǒng)充分利用了 太陽能，具有十分顯著的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，必將成為未來發(fā)展的趨勢，一個太陽能供 暖時代即將到來。
權(quán)利要求1.一種基于北方農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池儲熱供暖系統(tǒng)，包括太陽能采集裝 置，開關(guān)控制機(jī)構(gòu)和儲熱供暖裝置，其特征在于太陽能采集裝置為太陽能光伏電池(1)， 開關(guān)控制機(jī)構(gòu)為可分別控制交直流供電系統(tǒng)的開關(guān)控制器O)，儲熱供暖裝置的結(jié)構(gòu)為 包括居民住宅屋內(nèi)吊炕炕面(6)，在吊炕炕面(6)下面依次為卵石層(5)、發(fā)熱元件(4)和 吊炕底板(7)；系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)為太陽能光伏電池(1)將太陽光能轉(zhuǎn)變成電能后作為直流電源連接 開關(guān)控制器O)，再由開關(guān)控制器⑵連接發(fā)熱元件⑷構(gòu)成回路；由發(fā)熱元件⑷將電能 轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮転榫用褡≌輧?nèi)供暖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北方農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池儲熱供暖系統(tǒng)，其 特征在于發(fā)熱元件(4)為遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱纖維軟板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于北方農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池儲熱供暖系 統(tǒng)，其特征在于開關(guān)控制器(2)還與民用220V交流電源C3)連接。
專利摘要一種基于北方農(nóng)村住宅分布式太陽能光伏電池儲熱供暖系統(tǒng)，包括太陽能采集裝置，開關(guān)控制機(jī)構(gòu)和儲熱供暖裝置，其特征在于太陽能采集裝置為太陽能光伏電池，開關(guān)控制機(jī)構(gòu)為可分別控制交直流供電系統(tǒng)的開關(guān)控制器，儲熱供暖裝置的結(jié)構(gòu)為包括居民住宅屋內(nèi)吊炕炕面，在吊炕炕面下面依次為卵石層、發(fā)熱元件和吊炕底板；系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)為太陽能光伏電池將太陽光能轉(zhuǎn)變成電能后作為直流電源連接開關(guān)控制器，再由開關(guān)控制器連接發(fā)熱元件構(gòu)成回路；由發(fā)熱元件將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮転榫用褡≌輧?nèi)供暖。本實(shí)用新型適用于北方農(nóng)村居民住宅，具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)輸安裝方便，運(yùn)行可靠，使用壽命長等特點(diǎn)，是太陽能與建筑一體化良好的供暖選擇。
文檔編號F24D19/00GK201852190SQ20102059338
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者孫國凱, 樸在林, 李泉海 申請人:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)