利用太阳能风能的独立采暖供热装置.pdf

利用太阳能风能的独立采暖供热装置属于房屋采暖、供热设备技术领域。在已知技术中，由于使用常规能源，主要是化石燃料，不仅消耗大量的不可再生的资源，还污染和破坏环境。本发明采用风能和太阳能为常备能源，采用常规能源包括电力和燃料为辅助能源，只有在常备能源供给不足时，辅助能源才开始工作。本发明的用热端包括散热器和载热媒体放出口两部分，前者实现本发明的采暖作用，即给房屋内的空气加热，后者实现本发明的供热作用，即提供热水。本发明主要应用于太阳能、风能丰富的北方平原地区农牧户以及城市单元住宅的独立采暖和供热。

1、  一种利用太阳能风能的独立采暖供热装置，其特征在于，该装置以中央容器为中心，在其周围连有常备能源部分、辅助能源部分、载热媒体源和用热端，在中央容器、载热媒体源和用热端中装有载热媒体，常备能源部分由风能能源和太阳能能源两部分组成，分别与中央容器相连，辅助能源部分由市电和燃烧器两部分组成，分别与中央容器相连，用热端由散热器和载热媒体放出口两部分组成，分别与中央容器相连。

2、  根据权利要求1所述的采暖供热装置，其特征在于，载热媒体既可以是水，也可以是导热性能好、热容大、粘度小的变压器油。

3、  根据权利要求1所述的采暖供热装置，其特征在于，风能能源部分主要由风力发电机、蓄电池和直流电热器组成，风力发电机接蓄电池，蓄电池接直流电热器，直流电热器被安放在中央容器内。

4、  根据权利要求1所述的采暖供热装置，其特征在于，太阳能能源部分主要由一组太阳能真空采集管构成，由排入管将其与载热媒体源相连，由排出管将其与中央容器相连，安装在中央容器内的液位控制器控制载热媒体源向太阳能真空采集管排入载热媒体。

5、  根据权利要求1、3或者4所述的采暖供热装置，其特征在于，常备能源部分始终处于接通状态，只要有风力和阳光，它就向中央容器提供能量。

6、  根据权利要求1所述的采暖供热装置，其特征在于，在中央容器内靠近用热端一侧装有温度传感器，它与安装在辅助能源中的辅助能源控制器相连，当中央容器的出水温度低于或者高于某一值时，温度传感器将这一信号送至辅助能源控制器，开启或者关闭市电或者燃烧器。

7、  根据权利要求1所述的采暖供热装置，其特征在于，散热器有进水管和出水管，分别与中央容器出水一侧的上部和下部相连。

8、  根据权利要求5所述的采暖供热装置，其特征在于，当中央容器内的载热媒体的液面因使用而下降，而此时太阳能能源部分又处于暂停工作时，液位控制器控制载热媒体源直接通过连接它与中央容器的管道向中央容器补充载热媒体。

利用太阳能风能地独立采暖供热装置
                                技术领域
本发明属于房屋采暖、供热设备技术领域，主要应用于太阳能、风能丰富的北方平原地区农牧户以及城市单元住宅的独立采暖和供热，这里所说的采暖是指给房屋内的空气加热，这里所说的供热是指提供热水。
                                背景技术
与本发明有关的已知技术有以下几项，一是一种通过燃料燃烧加热载热媒体，再通过散热器将热量提供给房屋实现房屋采暖的设备，见图1所示，通常以燃油、燃气甚至燃煤等燃料为能源，在燃烧器中燃烧，给热交换容器中的载热媒体加热，所谓载热媒体通常为水，被加热的载热媒体被送至散热器，由于蒸发、滴漏等原因，需要由载热媒体源时常向热交换容器补充载热媒体。二是一种以太阳能为能源可提供被加热了的载热媒体的设备，也就是市场上销售的所谓太阳能热水器，见图2所示，日光将太阳能真空采集管中的载热媒体加热，之后送至载热媒体容器中暂时储存，使用时通过载热媒体放出口放出，在载热媒体容器中有液位控制器，当因排放使载热媒体容器中的载热媒体液面下降时，液位控制器控制载热媒体源向太阳能真空采集管中补充载热媒体，载热媒体就是水，这种装置提供的是用于洗浴等目的的热水。三是一种风力发电设备，风力驱使螺旋桨转动，带动发电机发电，所发的电由导线送至用电电器，在发电机和用电电器之间还有蓄电装置和蓄电装置的保护装置。四是一种被置于液体媒质中，给液体媒质加热的电热部件，这种电热部件的结构是，电热丝被装在金属管中，管中填充石英砂，其作用一是固定电热丝，二是使电热丝与金属管绝缘，这种电热部件既可使用交流电，也就是市电，也可使用直流电，用来给水加热，供洗浴、洗涤或者饮用等。
                                发明内容
第一种已知技术的缺点主要是大量消耗不可再生的化石燃料，同时因排放粉尘、烟雾和温室气体等污染和破坏环境。而第二种已知技术尚未被用于房屋采暖。第三种已知技术尚未与第一种已知技术结合一同实现采暖和供热。第四种已知技术尚未被用来与第一种已知技术结合实现采暖，也尚未被用来与第三种已知技术结合后，再与第一种已知技术结合实现采暖。为了在一定程度上克服第一种已知技术的缺点，将上述四种已知技术结合起来，同时实现房屋采暖和供热，本发明人发明了一种利用太阳能风能的独立采暖供热装置。
本发明是这样实现的，见图3所示，该装置以中央容器为中心，在其周围连有常备能源部分、辅助能源部分、载热媒体源和用热端，在中央容器、载热媒体源和用热端中装有载热媒体，常备能源部分由风能能源和太阳能能源两部分组成，分别与中央容器相连，辅助能源部分由市电和燃烧器两部分组成，分别与中央容器相连，用热端由散热器和载热媒体放出口两部分组成，分别与中央容器相连。
由于本发明采用了由风能能源和太阳能能源两部分组成的常备能源，常备能源始终处于工作状态，二者同时或者交替工作，风能能源部分为中央容器中的载热媒体提供加热电力，通过已知技术中的电热部件给中央容器中的载热媒体加热，太阳能能源部分通过载热媒体直接向中央容器提供热能，只有在常备能源因自然原因其提供的能源发生短缺或者暂停工作时，由常规能源组成的辅助能源才工作，所以，本发明减少了化石燃料的使用，减轻了环境污染和破坏，同时使得电热部件这一已知技术在本发明中得以应用。用热端包括散热器和载热媒体放出口两部分，是对第一种和第二种已知技术的组合，使得本发明同时实现房屋采暖和供热。另外，散热器连同本发明其他方案实现了风力发电设备以及太阳能热水器用于房屋采暖的目的。在辅助能源部分中引入市电，它通过已知技术中的电热部件给中央容器中的载热媒体加热，这一方案不仅应用了清洁能源，还使得电热部件这一已知技术在本发明中得以应用。
                                附图说明
图1是第一种已知技术所涉及到的采暖设备示意图。图2是第二种已知技术所涉及到的太阳能热水器示意图。图3是本发明之利用太阳能风能的独立采暖供热装置示意图。图4是本发明之利用太阳能风能的独立采暖供热装置具体实施方式示意图。
                              具体实施方式
见图4所示，该装置以中央容器为中心，该容器有170升的容积。在其周围连有常备能源部分、辅助能源部分、载热媒体源和用热端。在中央容器、载热媒体源和用热端中装有载热媒体，载热媒体既可以是水，也可以是油，如导热性能好、热容大、粘度小的变压器油。常备能源部分由风能能源和太阳能能源两部分组成，分别与中央容器相连。风能能源部分主要由风力发电机、蓄电池和直流电热器组成，风力发电机接蓄电池，蓄电池接直流电热器，蓄电池指的是铅酸蓄电池组，直流电热器采用的就是已知技术中的电热部件，它被安放在中央容器内。风力发电机向蓄电池充电，再由蓄电池向直流电热器供电，由直流电热器加热中央容器内的载热媒体。太阳能能源部分主要由一组太阳能真空采集管构成，由排入管将其与载热媒体源相连，由排出管将其与中央容器相连，安装在中央容器内的液位控制器控制载热媒体源向太阳能真空采集管排入载热媒体。太阳能真空采集管吸收太阳能给管中的载热媒体加热，被加热了的载热媒体进入中央容器。当因用热端中的载热媒体放出口放出载热媒体而引起中央容器内的载热媒体液位下降时，液位控制器控制载热媒体源向太阳能真空采集管排入载热媒体，进而向中央容器补充载热媒体。常备能源部分始终处于接通状态，只要有风力和阳光，它就向中央容器提供能量。辅助能源部分由市电和燃烧器两部分组成，分别与中央容器相连。市电是通过安装在中央容器中的交流电热器给载热媒体加热的，交流电热器是一种已知技术中的电热部件。燃烧器就是第一种已知技术所涉及的用来燃烧化石燃料的装置，此时的中央容器就是一种热交换容器，燃烧火焰通过给中央容器的金属壁给载热媒体加热。辅助能源部分同常备能源部分不一样，何时工作由装在中央容器内靠近用热端一侧的温度传感器和与辅助能源中的辅助能源控制器控制，当中央容器的出水温度低于或者高于某一值时，如60℃，温度传感器将这一信号送至辅助能源控制器，开启或者关闭市电或者燃烧器。用热端由散热器和载热媒体放出口两部分组成，分别与中央容器相连。散热器有进水管和出水管，分别与中央容器出水一侧的上部和下部相连。当中央容器内的载热媒体的液面因使用而下降，而此时太阳能能源部分又处于暂停工作时，如在夜间，液位控制器控制载热媒体源直接通过连接它与中央容器的管道向中央容器补充载热媒体。当上述本发明之具体实施方式处于单一采暖工作状态，而常备能源部分又处于正常工作状态时，即使辅助能源停止工作，中央容器内的载热媒体的温度也能够达到60℃，可以基本满足300～400m²的房屋采暖的需要。而启动辅助能源部分使中央容器内的载热媒体的温度达到90℃时，就可以同时实现采暖和供热，与现有技术相比，假如由常备能源部分先将20℃的载热媒体加热到60℃，则可节约常规能源二分之一强。