一种太阳能热-电转换集成系统及其在供暖系统中的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能电‑热转换集成系统及其在民用、工业供暖系统中的应用，主要利用绿色太阳能电池转化为直流电能存储，再通过逆变器的作用过程将直流电转变为居民可利用的交流电，并入电网使用或离网给民居负荷供电，将交流电输送至发热纸或发热板，通过发热纸或发热板的高效发热为广大居民住所或办公室等供暖。通过上述集成方法，可将太阳能直接转换为供暖的重要途径，达到绿色环保、节能减排等效果。本项发明专利技术新技术将彻底颠覆我国长期以来供暖的传统模式，发展满足绿色能源的采集与利用新模式。该技术方法相比传统的民居供暖方式相比，具有装配简单、成本低、绿色环保、环境友好，无污染特点，电‑热综合利用效率优于传统供暖相关指标。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能热-电转换集成系统及其在供暖系统中的应用
本专利技术涉及一种太阳能热-电转换集成系统领域，特别是涉及一种利用太阳能热-电转换集成给居民室内供暖装置及其相关材料技术。
技术介绍
供热事业的发展对发展经济、提高人民生活水平和改善环境发挥了重要作用。但长期形成的职工家庭用热、职工单位交费的福利供热制度积累的矛盾和问题比较多，尤其是收费难、设施老化、能耗高、浪费大、环境污染严重等，影响了城镇供热事业的健康发展，成为考验当前社会上最大的民生问题，寒冷考验着政府的行政能力。对于供暖城市边缘地区和农村来说，即便是安装了城市集中供暖管网，由于供暖距离所造成的能源损耗也是相当巨大的。虽然目前利用地源热及其泵技术具有绿色环保、节能清洁、控制设备简单等优点，但实际上，地源热泵技术在我国农村的发展十分不理想，同时也增加了供暖成本和能耗浪费。而传统以燃煤为热源的供暖方式已变得越来越不切实际，造成了我国大面积的雾霾空气污染和资源消耗。发展天然气为清洁热源，虽然在替代燃煤改善空气质量方面具有优势，但仍然存在能源浪费和供暖成本高，污染重等劣势。太阳能是一种巨大的、无污染的自然能源，地球每年从太阳获得的能量高达6×1017kW·h，比目前人类年消耗的全部能量还多几万倍，仅我国陆地表面每年接受的太阳能，就相当于700亿tce。太阳能供暖是以太阳辐射为热源，补偿建筑物的耗热损失，以维持室温达到一定标准的一种新型供暖方式，既节约常规能源，又减少环境污染；可以说是一种既节约能源又符合环保要求的绿色供暖方式。空气收集器吸收太阳光加热到45℃的空气，而在水气热传导装置里吸入的空气可以使水的温度升高到约20℃。在太阳收集器里，水温通过太阳照射升高到35℃，然后再以传统的方式将水加热到60℃，以便通过远距离供热管道将热水送到居民住宅。目前太阳能供暖方式主要是通过“水”或“水加热空气”的途径实现对室内供暖，这种方式会大大增加成本或能源浪费，特别是长距离和长时间供暖。因此，寻找一种新的可持续的新能源发展模式，来实现我国居民宅的绿色供暖，具有重大的现实意义和长远意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种太阳能热-电转换集成系统及其在供暖系统中的应用。本专利技术主要利用绿色太阳能转化为直流电能，再通过逆变器的作用过程将直流电转变为居民可利用的交流电，并入电网使用或离网给民居负荷供电，将交流电输送至发热纸或发热板，通过快速发热、传热过程，为广大居民住所或办公室等供暖。通过上述集成方法，可将太阳能直接转换为供暖的重要途径，达到真正的绿色环保、节能减排等效果，解决目前我国大部分地区长期以来依赖燃煤或天然气或地热为供暖的单一需求，为缓解目前我国燃煤供暖或天然气供暖或地热供暖所产生的环境污染问题和能源消耗问题提供优化的解决方案。为解决上述技术问题，本专利技术的目的通过如下技术方案实现：1.将太阳能发电系统与室内发热系统集成起来，为民居室内供暖的集成新技术。主要通过以下措施来进行：（1）将太阳能发电装置配置在民居屋顶或其他建筑室外，用太阳能控制器接受电能，一部分通过逆变器将其直流电转变为交流电，直接交付室内发热供暖系统使用；大部分通过蓄电池储存电能，以备后续供暖使用；（2）通过逆变器将太阳能输出的直流电转变为标准220V或380V的交流电，通过电路输出至硬质发热板或柔性软质发热片或发热纸中，促使其发热为室内供暖，并通过调节电阻器控制室内供暖温度，实现供暖温度的可控；（3）将步骤（2）制备好的硬质发热板或柔性软质发热片或发热纸作为发热供暖的基材，在其印刷或涂布导电材料作为导电电路，并引出导线；（4）将步骤（3）设置好导电电路的硬质发热板或柔性软质发热片或发热纸作为芯层，采用高分子密封膜对其进行两面真空覆膜，并外置线路；（5）将步骤（4）制作好的硬质发热板或柔性软质发热片或发热纸作为壁画或地热板层或室内墙壁内发热层，作为供暖功能层使用；（6）将硬质发热板或柔性软质发热片或发热纸供暖功能层的外置电路与太阳能电池的交流输出端连通，即可为民居供暖。为进一步实现本专利技术目的，优选地，步骤（3）所述的硬质发热板或软质发热片或发热纸的密度为10g-10kg/m2。优选地，步骤（3）所述的硬质发热板或软质发热片或发热纸的含水率低于3%。优选地，步骤（4）所述的高分子密封膜主要包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯膜（PP）、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、天然橡胶、丁苯橡胶、合成橡胶膜其中的一种或二种或多种组合而成。优选地，步骤（3）所述印刷导电材料包括石墨烯、碳纳米管、铜片、纳米铜线、银线、铜铝合金材料其中的一种或二种或多种组合而成。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1.本专利技术一种太阳能热-电转换集成系统及其在供暖系统中的应用具有装配工艺简单、成本低、易安装、安全方便、无污染的优点，最大效率利用太阳能源替代传统地热源、燃煤及天然气源作为热能供暖；2.与传统太阳能供暖主要直接以加热“水”为介质来供暖，具有热耗发大、不易操作、供暖稳定性差等不足相比，本专利技术创造的新技术具有简单易行，易操作、热损耗小、供暖稳定等优势；3.本专利技术制备的硬质发热板或软质发热片或发热纸具有高强度、高发热、耐腐蚀、耐虫蛀、防火、防水、易安装和维护等优势。附图说明图1为太阳能电-热集成与供暖系统。图2发热纸在室内的分布图。具体实施方式为了更加深入理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，需要说明的是，本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例1一种太阳能热-电转换集成系统及其室内供暖的方法，将太阳能发电系统与室内发热系统集成起来，为民居室内供暖的集成新技术。包括如下步骤和工艺条件：（1）将硅太阳能电池阵列1配置在民居屋顶，用太阳能电池控制器2接受电能，一部分电能通过光伏并网逆变器4将其直流电转变为交流电，并网交付室内发热供暖系统5使用；大部分通过蓄电池组3储存电能，以备室内供暖使用；（2）通过逆变器将太阳能输出的直流电转变为标准220V交流电，通过电路输出至密度为1.0kg/m2硬质发热板，促使其发热为室内供暖，并通过调节电阻器实现对发热供暖温度的调节；（3）将步骤（2）制备好的硬质发热板作为发热供暖的基材，在其印刷导电铜材料作为导电电路，并引出导线；（4）将步骤（3）设置好导电电路的硬质发热板作为芯层，采用高分子聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）密封膜对其进行两面真空覆膜，并外置线路；（5）将步骤（4）制作好的硬质发热板作为壁画在房屋室内的发热层使用，作为供暖功能层使用，经过供暖1min内，室内温度可提高5℃，可使供暖温度提升至35℃；使用5年后发热板无任何破损或老化现象，发热效率仅下降2%，发热板功率300W。经过上述步骤的系列处理加工过程，太阳能热-电转换集成系统及其室内供暖可以利用绿色的太阳能发电为热源，采用低功率（300W）的发热板为供暖功能层，相比传统红外线供暖和电能供暖设备相比，其能耗降低近6倍。如附图1所示，利用太阳能发电并产生直流电源，利用控制器收集和蓄电池存储，输出到发热板或发热纸或发热片等供暖功能层，对周围空气进行快速而稳步升温，更加便捷、稳定地给室内环境供暖。与传统利用地热热源、燃煤热源和天然气热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能热‑电转换集成系统及其在供暖系统中的应用，其特征在于将太阳能发电系统与室内发热供暖系统集成，太阳能离网发电系统原理是太阳能控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载，通过室内供暖系统中的发热片或发热纸或发热板通电流后发热和快速加热室内空气，为民居室内供暖提供绿色、低碳的高效途径。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热-电转换集成系统及其在供暖系统中的应用，其特征在于将太阳能发电系统与室内发热供暖系统集成，太阳能离网发电系统原理是太阳能控制器对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载，通过室内供暖系统中的发热片或发热纸或发热板通电流后发热和快速加热室内空气，为民居室内供暖提供绿色、低碳的高效途径。2.一种太阳能热-电转换集成系统及其室内供暖的方法，将太阳能发电系统与室内发热系统集成起来，为民居室内供暖，包括如下步骤和工艺条件：（1）将太阳能电池阵列配置在民居屋顶，用太阳能电池控制器接受电能，一部分电能通过光伏并网逆变器将其直流电转变为交流电，并网交付室内发热供暖系统使用；大部分通过蓄电池组3储存电能，以备后续室内供暖使用；（2）通过逆变器将太阳能输出的直流电转变为标准220V交流电，通过电路输出至发热供暖系统的发热片或发热纸或发热板，通电后产生热量并加热空气，为室内供暖，并通过调节电阻器实现对供暖温度的调节；（3）步骤（2）发热供暖系统中的发热片或发热纸或发热板作为发热供暖的基材，在其表面印刷导电电路并作为芯层，采用阻燃高分子密封膜进行两面真空覆膜，并外置线路；（4）将步骤（3）制作好的发热片或发热纸或发热板作为在房屋室内供暖的发热层使用，可快速加热室内空气和为室内供暖。3.根据权利要求1所述的一种太阳能热-电转换集成系统及其在供暖系统中的应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德礼，
申请(专利权)人：南京新莱尔材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32