[發明專利]太陽能熱泵厭氧消化池加熱系統與運行控制方法

無效

• 申請號: 201210096826.3
• 申請日: 2012-04-05
• 公開（公告）號: CN102635978A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 石惠嫻;朱洪光;尚昱霖;胡美琴;黃超
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24J2/00;F25B49/00;C12M1/107;C12Q3/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.一種太陽能熱泵厭氧消化池加熱系統，由太陽能集熱系統、熱泵低位熱源系統和厭氧消化池熱泵加熱系統組成，其特征在于：

太陽能集熱系統由全玻璃太陽能真空管集熱器（9）、太陽能集熱器熱水循環泵（10）和蓄熱水箱（6）組成；蓄熱水箱第一出水口（6c）通過太陽能集熱器熱水循環泵（10）和管道連接全玻璃太陽能真空管集熱器（9）的進水口，全玻璃太陽能真空管集熱器（9）的出水口連接蓄熱水箱第一進水口（6a），構成太陽能集熱水環路；

熱泵低位熱源系統由蓄熱水箱（6）、熱泵機組蒸發器側循環泵（11）、板式換熱器（8）、板式換熱器循環泵（14）和熱泵機組蒸發器（5）組成；蓄熱水箱第二出水口（6b）通過板式換熱器循環泵（14）和管道連接板式換熱器熱端入口（8a），板式換熱器熱端出口（8c）連接蓄熱水箱第二進水口（6d），構成板換循環環路；板式換熱器冷端出口（8d）通過第一電磁閥（15）、熱泵機組蒸發器側循環泵（11）和管道連接熱泵機組蒸發器（5）的入口，熱泵機組蒸發器（5）的出口連接板式換熱器冷端入口（8b），構成熱泵低位熱源環路；

厭氧消化池熱泵加熱系統包括厭氧消化池（1）、位于厭氧消化池（1）內的盤管換熱器（2）、熱泵機組（3）、蓄熱水箱（6）、熱泵機組冷凝器側循環泵（12）和厭氧消化池加熱循環泵（13）；厭氧消化池加熱系統包括兩個加熱環路，第一個加熱環路水流方向：板式換熱器冷端出口（8d）通過第三電磁閥（17）、太陽能直供泵（13）、盤管換熱器（2）、第四電磁閥（18）和管道連接板式換熱器冷端入口（8b）；第二個加熱環路水流方向：熱泵機組冷凝器（4）出口依次通過盤管換熱器（2）、第二電磁閥（16）、熱泵機組冷凝器側循環泵（12）和管道連接熱泵機組冷凝器（4）進口。

2.根據權利要求1所述的太陽能熱泵厭氧消化池加熱系統，其特征在于：所述全玻璃太陽能集熱器（9）由若干組集熱器模塊組成；位于全玻璃太陽能集熱器（9）末端的聯集箱內安裝有第一溫度傳感器（21），用以測量太陽能集熱器內瞬時溫度；蓄熱水箱（6）中部裝有第二溫度傳感器（22），用以測量蓄熱水箱內的瞬時溫度；厭氧消化池（1）中部裝有第三溫度傳感器（23），用以測量發酵池內的瞬時溫度；在發酵池附近外界環境中設有第四溫度傳感器（24），用以測量環境溫度。

3.根據權利要求1所述的太陽能熱泵厭氧消化池加熱系統，其特征在于：蓄熱水箱（6）底部連接有排污管和截止閥（20），蓄熱水箱（6）通過頂部浮球閥（19）自動控制系統補水。

4.根據權利要求1所述的太陽能熱泵厭氧消化池加熱系統，其特征在于：厭氧消化池（1）和蓄熱水箱（6）外均設有保溫材料，保證每天即使不加熱，發酵池和蓄熱水箱內溫度下降不會超過3℃。

5.根據權利要求1所述的太陽能熱泵厭氧消化加熱系統，其特征在于：厭氧消化池（1）內的盤管換熱器（2）管材為耐腐蝕性強，導熱性能好的PE管。

6.一種如權利要求1所述的太陽能熱泵厭氧消化池加熱系統的運行控制方法，其特征在于所述太陽能集熱系統的運行采用溫差控制法，當第一溫度傳感器（21）與第二溫度傳感器（22）的溫差大于5℃時，太陽能集熱器熱水循環泵（10）開啟，當第一溫度傳感器（26）與第二溫度傳感器（27）的溫差小于2℃時，太陽能集熱器熱水循環泵（10）停止；根據第二溫度傳感器（22）、第三溫度傳感器（23）和第四溫度傳感器（24）的溫度值，控制2種不同的加熱模式，其中：

（1）太陽能直接加熱模式

當蓄熱水箱（6）中的第二溫度傳感器（22）溫度大于35℃，且與厭氧消化池（1）中的第三溫度傳感器（23）溫差大于8℃，系統按照太陽能直接加熱模式運行；此時，第三電磁閥（17）和第四電磁閥（18）開啟，其余電磁閥關閉；太陽能集熱器熱水循環泵（10）和太陽能直供泵（13）開啟；其余設備全關閉；當蓄熱水箱（6）中的第二溫度傳感器（22）溫度低于30℃，或者與厭氧消化池（1）中的第三溫度傳感器（23）溫差小于5℃，該加熱模式停止運行；

（2）太陽能熱泵加熱模式

當蓄熱水箱（6）中的第二溫度傳感器（22）溫度高于15℃，低于30℃，且設定的發酵溫度，中溫發酵為35℃，與厭氧消化池（1）中的第四溫度傳感器（23）的溫差高于2℃開啟太陽能熱泵加熱模式；此時，第一電磁閥（15）、第二電磁閥（16），太陽能集熱器熱水循環泵（10）、板式換熱器循環泵（14）、熱泵機組冷凝器側循環泵（12）、熱泵機組蒸發器側循環泵（11）和熱泵機組（3）開啟，其他設備都關閉；當蓄熱水箱（6）中的第二溫度傳感器（22）低于10℃，或者厭氧消化池（1）中的第四溫度傳感器（23）的溫度與設定的發酵溫度的溫差高于2℃，此加熱模式停止運行。