一种燃气壁挂炉和燃料电池组合采暖供热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气壁挂炉辅助燃料电池提供生活热水的系统，包括燃气壁挂炉、质子交换膜燃料电池、换热水箱、采暖设备、相应的控制装置、相连接的管路和必要的控制阀门、水泵及相关零件；本发明专利技术将家用燃气壁挂炉和燃料电池相结合，满足用户的采暖、生活热水和家庭日常的用电需求；当燃料电池所提供的热量足够时，燃气壁挂炉不加热生活热水，当生活热水温度过低时，燃料壁挂炉对生活热水的加热起到补充作用，可以提高冬季室内取暖供热舒适性，节约能源。

A Combination Heating and Heating System of Gas Wall-hanging Furnace and Fuel Cell

【技术实现步骤摘要】
一种燃气壁挂炉和燃料电池组合采暖供热系统
本专利技术涉及一种采暖供热系统，特别涉及一种燃气壁挂炉和燃料电池组合的采暖供热系统。
技术介绍
燃料电池热电联供系统作为一种清洁的家用发电设备，在供应家庭用电的同时，可以提供家用生活热水，具有很高的综合能源利用效率，但是寒冷地区冬季气温较低，热负荷较大，由于燃料电池的功率等级限制，燃料输出热量远小于用户热量需求，此时水温会发生较大波动，燃料电池不能很好的满足用户的供热舒适性要求。燃气壁挂炉利用燃气壁挂炉单独进行供暖吋，整个采暖期的回水温度在设定的范围内进行波动，整个采暖季可以满足室内舒适性要求，但是因为壁挂炉还要满足室内生活热水的供应，所以选型较大功率高，这也就使得壁挂炉频繁启停，加速设备老化，使壁挂炉的使用寿命大大缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种家用燃气壁挂炉和燃料电池组合的采暖供热系统，实现了燃气壁挂炉系统和燃料电池系统的联动，既解决了冬季室内取暖供热舒适性低、设备使用寿命短的问题，又达到了节约能源的目的，也不会对环境造成破坏，同时燃料电池系统还可以满足燃气炉和家庭日常的用电需求。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种家用燃气壁挂炉和燃料电池组合的采暖供热系统，主要包括：燃气壁挂炉循环部分(1)、(2)、(16)、(17)、(18)和燃料电池循环部分(3)、(4)、(12)、(13)和二者的耦合部分(6)、(4)、(7)。进一步：燃料电池部分包括：PEMFC电池电堆(31)、燃烧室(32)、自热重整反应器(33)、燃烧尾气排放装置(34)、天然气入口(35)、水入口(36)、空气入口(37)、氢气净化装置(38)、混合器(39)、逆变器(310)、蓄电池(311)、用户用电(312)、水泵(313)、冷却水入口(314)、尾气冷却水循环控制阀(315)。进一步：燃气壁挂炉部分包括：风机(101)、余热换热器(102)、主换热器(103)、冷凝水收集盘(104)、燃烧室(105)、燃烧器(106)、板式换热器(107)、燃气控制阀(108)、冷凝水出口(109)。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是。(1)本专利技术在生活热水水箱出口处安装有温度检测装置，当温度低于设置温度时，打开燃气壁挂炉与生活热水之间的阀门，燃料壁挂炉对燃料电池起到补充作用，大大提高了生活的舒适性。(2)当燃料电池所提供的热量足够时，燃气壁挂炉不加热生活热水，且生活用水与采暖用水分开，保证采暖温度的同时提高设备使用效率。(3)燃气智能化控制，可以通过网络对燃气控制装置实现远程控制，如冬天可以在用户下班前预先加热房屋，也可以分时段自主调节供暖温度，如用户不在家时可以调低供热效率，提高能源利用率的同时提升用户体验。附图说明图1是本专利技术采暖供热系统的结构示意图；图2是燃料电池部分系统结构示意图；图3是燃气壁挂炉部分系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，本专利技术提出的是一种燃气壁挂炉和燃料电池组合采暖供热系统，燃料电池3通过控制阀12、控制阀13与生活热水换热水箱相连，通过控制阀15与自来水管道相连，燃气壁挂炉1通过阀门17、阀门18与室内供暖装置相连对室内进行供暖加热，水泵16提供供暖循环的动力，燃气壁挂炉1又通过管道与生活热水水箱4相连，其中由控制阀7控制二者的联通，生活热水水箱4通过管道与生活用水装置相连，由水泵8提供循环的动力，同时生活热水水箱通过控制阀10与自来水管道相连，其中与水箱相连的11是膨胀水箱控制水箱压力平衡。具体地：生活热水所需热量主要由燃料电池部分提供，燃料电池又主要包括燃料处理部分、燃料电池电堆部分、能量利用部分，本文采用PEMFC燃料电池，天然气35与空气37在燃烧器32中进行燃烧，天然气35和水36通入自热重整反应器中进行重整反应，反应所需热量由燃烧室中燃烧反应提供，产生的尾气由34排出，同时通过管路314和阀门315与生活水箱相连对尾气的热量进行余热利用，重整反应产生的氢气通过氢气净化装置38进行净化，再与混合器39中进行混合后的水和天然气一起通入燃料电池电堆31中进行反应产生电能和热能，产生的热能通过管路13与水箱相连为用户提供生活热水5，产生的电能通过逆变器310转换成直流/交流提供给用户用电312或通过蓄电池311进行储存。具体地：生活热水水箱出口处装有温度监测装置6，当所提供热水温度低于45摄氏度时舒适度下降，此时打开生活热水水箱与燃气壁挂炉间的阀门7，通过燃气壁挂炉对生活热水进行加热提高生活热水温度以满足舒适性要求。具体地：采暖所需热量由燃气壁挂炉提供，在壁挂炉待机工作状态下，当壁挂炉感知有采暖需求时，风机101启动，形成燃烧室105负压，空气进入燃烧室105；风压差开关启动，打开燃气电磁阀108，燃气进入燃烧室105与空气预混；循环水泵开始工作；同时点火电极开始放电形成电弧点燃燃气，燃气燃烧后火焰将主换热器和副换热器中的采暖循环用水加热用于热交换，或者与生活热水部分进行热交换循环水泵将热水送出与生活热水水箱4热交换用于洗浴或做饭，燃烧所产生的水由冷凝水收集盘104收集后由109排出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气壁挂炉和燃料电池组合的采暖供热系统，其特征在于：包括自来水管道、燃气壁挂炉、质子交换膜燃料电池、室内采暖装置、生活热水换热水箱、卫浴设备、水温检测装置、数个阀门、水泵、膨胀箱。

【技术特征摘要】
1.一种燃气壁挂炉和燃料电池组合的采暖供热系统，其特征在于：包括自来水管道、燃气壁挂炉、质子交换膜燃料电池、室内采暖装置、生活热水换热水箱、卫浴设备、水温检测装置、数个阀门、水泵、膨胀箱。2.根据权利要求1所述的燃气壁挂炉，夏天处于闲置状态，利用质子...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巨辉，马明，陈纪元，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23