[發明專利]一種基于相變儲能的太陽能耦合生物質村鎮建筑供能系統

有效

• 申請號: 202110271071.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112923425B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 楊賓;侯宇田;齊耀;張淞屹;趙藝茵
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: F24D12/02
• 分類號: F24D12/02;F24D11/00;F24D19/10
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發明公開了一種基于相變儲能的太陽能耦合生物質村鎮建筑供能系統，包括太陽能集熱器、生物質燃燒爐、相變蓄熱裝置、用水換熱器、采暖換熱器、水泵、溫度傳感器和通斷閥。本發明將太陽能、相變蓄熱和生物質能耦合，充分合理利用太陽能，以生物質燃燒爐作為能源補充，供熱穩定，原則上優先利用太陽能，其次利用蓄熱能，最后考慮生物質能，實現能源的合理調控，實現多種運行策略供熱，以保證在全時段向用戶端提供熱水及采暖。相變蓄熱裝置中采用不同相變溫度的相變材料，實現分區蓄熱，使蓄熱更合理，不浪費能源。

技術領域

本發明屬于能源與環境領域，具體是一種基于相變儲能的太陽能耦合生物質村鎮建筑供能系統。

背景技術

現代供熱主要以不可再生的礦物燃料為能源，隨著礦物能源的不斷減少和環境污染問題不斷加劇，人們的環保意識也日益增強，因此，可再生能源和綠色能源的使用成為當代能源的重要研究方向。

太陽能作為世界上最豐富的永久能源，具有普遍、無害、巨大、長久的優點。粗略計算，地球獲得的能量可達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤，每秒照射到地球的能量則為1.465×10¹⁴J。但同時太陽能具有不穩定的缺點，當遇見多云、陰雨天氣或者夜晚，其能流密度變得很低，不利于收集使用。目前太陽能利用手段有兩種：光伏和光熱。光伏是利用發電裝置將太陽能轉換為電能，其優點是電能品位高，缺點是轉換效率低；光熱是利用集熱裝置將太陽能轉換為熱能，其優點是轉換效率相對較高，缺點是熱能品位低。

生物質能是自然界中有生命的植物提供的能量，這些植物以生物質作為媒介儲存太陽能，屬再生能源。生物質能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣的居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中占有重要地位。據計算，生物質儲存的能量比目前世界能源消費總量大2倍。因此，生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分。目前，生物質能源的利用有三種手段：直接燃燒、熱化學轉換和生物化學轉換。農村作為產出大量生物質原材料的地區，生物質能的合理運用能夠有效地為農村提供清潔、便宜、舒適的供熱環境。甚至，在生物質能源大量使用時，生物質原材料的加工和產業化，也很有可能帶動農村經濟發展。

相變儲能是一種以相變儲能材料為基礎的儲能技術，主要分為熱化學儲熱、顯熱儲熱和相變儲熱。蓄熱技術是提高能源利用效率和保護環境的重要技術，可用于解決熱能供給與需求失配的矛盾，在太陽能利用、電力“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用以及工業與民用建筑和空調的節能等領域具有廣泛的應用前景。相變蓄熱是利用物質在凝固/熔化、凝結/氣化、凝華/升華以及其他形式的相變過程中，都要吸收或放出相變潛熱的原理來進行能量儲存的技術，具有蓄熱量大、放熱溫度恒定的優勢。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種基于相變儲能的太陽能耦合生物質村鎮建筑供能系統。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，提供一種基于相變儲能的太陽能耦合生物質村鎮建筑供能系統，其特征在于，該供能系統包括太陽能集熱器、生物質燃燒爐、相變蓄熱裝置、用水換熱器、采暖換熱器、水泵、溫度傳感器和通斷閥；

所述相變蓄熱裝置包括高溫蓄熱區和低溫蓄熱區；高溫蓄熱區中設置有第三溫度傳感器，用于測量高溫蓄熱區的溫度；低溫相變區中設置有第四溫度傳感器，用于測量低溫蓄熱區的溫度；用戶室內設置有第五溫度傳感器和用戶端采暖設備；第五溫度傳感器用于檢測室內溫度；

太陽能集熱器的出口處設置有第一溫度傳感器，用于測量太陽能集熱器出口處的工質溫度；太陽能集熱器的出口管路上設置有通斷閥一且管路末端分為兩條支路，一條支路上設置有通斷閥七且末端與用水換熱器的工質進口相連；另一條支路上設置有通斷閥五，支路末端與生物質燃燒爐的出口管路連通且連接點按照流體流動方向位于通斷閥二后方；用水換熱器的工質出口管路與太陽能集熱器的進口管路連通；太陽能集熱器的進口管路上設置有第一水泵；