新型太阳能与空气能联合供热供暖系统技术方案

本发明专利技术申请涉及清洁能源供热供暖，特别涉及太阳能与空气能联合供热供暖系统，包括：外保温系统、透光系统、集热系统、空气源热泵、蓄热系统、控制系统、供热供暖系统等。建设太阳能集热、空气能热泵和蓄热系统，有太阳光照的时候，外保温系统打开，从天空直射和散射、反光器和地面反射的太阳辐射能被集热系统和蓄热材料吸收，储存在蓄热系统中，在夜晚或没有太阳光照的时候，外保温系统视情况而闭合，最大程度减少集热系统和蓄热系统的热量损失，太阳能不足时辅以空气能。该系统集热蓄热效率高、单位有效供热量投资低、经济社会效益好，全年可为农、工、商领域供热，冬季可为建筑供暖，可以大规模替代化石能源，节能环保。

New solar and air combined heating system

【技术实现步骤摘要】
新型太阳能与空气能联合供热供暖系统
本专利技术申请涉及清洁能源供热供暖，特别涉及太阳能与空气能联合供热供暖系统。
技术介绍
经过多年发展，我国北方采暖地区城镇已基本形成以集中供暖为主，多种供暖方式为补充的格局，但还存在热源供给不足、清洁热源比重偏低、供暖能耗偏高等问题，不利于保障群众的采暖需求和减少污染物排放。目前，国家大力推进清洁供暖，提出推进燃煤清洁化利用、因地制宜推进天然气和电供暖、大力发展可再生能源、有效利用工业余热、全面取消散煤等措施推进城镇清洁供暖。根据有关统计材料，北方地区建筑面积超过200亿平方米，城镇采暖用煤超过2亿吨，农村采暖用散煤、薪柴等约1亿吨，大量采暖用煤是冬季雾霾频发的重要原因之一，北方地区清洁供暖有很大空间。与此同时，长江流域供暖需求和供给矛盾突出，如果采用燃煤或燃气进行供暖，将进一步增加资源环境压力。供热方面，除了民用热水外，农业大棚、造纸、食品、医药、化工、宾馆、酒店、医院、学校等农业、工业、服务业用热水，特别是100℃以下的热水需求快速增长。普通热水(100℃以下)能量品位相对较低，如果使用高品位能源如化学能、电能等直接产生热水(如燃气供热、电热水器等)将带来巨大能源浪费。因此，要采用温度对口、高效、绿色、梯级、循环、低碳利用的原则，合理规划设计供热供暖系统，这对推进能源生产和消费革命，促进污染防治，集约节约利用能源资源，实现绿色、低碳、循环发展，具有十分重要意义。
技术实现思路
我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约50万亿吉焦，折合1.7万亿吨标准煤，约相当于2017年全国能源消费总量的380倍，而我国太阳能开发利用量约1亿吨标准煤，还有很大开发利用空间。空气能，是指空气中所蕴藏的低品位能源，和太阳能等同属于清洁能源，空气能的可开发利用资源非常丰富。目前，太阳能和空气能越来越多地应用于供热供暖，这对减少能源消耗和污染物排放，优化用能结构，降低用能成本发挥了重要作用，但从技术和系统设计情况看，现有联合系统还有很大提升空间，主要是：虽然太阳能集热环节技术比较成熟，集热效率比较高，但集热管(板)和水箱散热量大，除了集热时间散热外，一年中占三分之二时间以上的夜晚、雨雪天气等没有光照以及光照较弱的时候，集热管(板)、水箱和管道均在不断对外散热，导致太阳能热水系统全年效率较低；现有太阳能集热系统和蓄热系统特别是太阳能集热管难以抵御冰雹和风沙的影响，容易损坏，需要不定期维修更换；冬季室外环境温度低，长江流域阴雨天气多，太阳能热水系统难以发挥作用；寒冷地区空气能热泵系统效率也较低，辅助系统较为复杂，运行成本高、回收周期长，影响了太阳能和空气能联合系统推广普及。本专利技术的目的是提供新型太阳能与空气能联合供热供暖系统，进一步合理利用太阳能和空气能资源，以解决目前太阳能利用效率低、受天气和季节影响大、系统可靠性较低、辅助系统装置多作用小等问题，实现春夏秋冬四季蓄能，全年对外供热、冬季供暖等。为实现上述目的，本专利技术提供的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统的关键技术在于：其包括外保温系统、透光系统、集热系统、空气源热泵、蓄热系统、控制系统、供热供暖系统等，并对各个部分进行了一系列创新设计。所述外保温系统在日出时或日出后卷起，在日落时或日落前放下，也可以在室外环境温度较高的时候保持卷起状态；所述透光系统包括上表面和侧面，上表面倾斜或水平放置，倾斜角度根据本专利技术的系统所在地区纬度而确定；优化设计透光面积与蓄热系统容积。在有太阳光照时，外保温系统卷起，大部分太阳辐射能被集热系统吸收并储存在蓄热系统中；在夜晚、没有太阳光照或太阳光照强度比较弱的时候，外保温系统视季节和透光系统内温度情况而闭合，在早春、深秋和冬季尽量减少系统内的热量损失；在太阳光照不足时，利用空气能热泵或电加热器进行补充，以达到供热供暖所需的温度要求，尽可能在不利环境条件下降低能源成本。合理设计透光系统，让尽量多的太阳辐射能进入透光系统，同时将透光系统内物体辐射的长波留在透光系统内，对集热系统和蓄热系统起到保温的效果，减少集热系统和蓄热系统的热量损失。蓄热系统中的流体吸收热量，温度提高后，被泵提送至供热、供暖需求端或管网，用于供热、供暖。(1)本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的外保温系统第一种技术方案为：所述外保温系统采用柔性保温材料，外保温系统能够覆盖透光系统外表面，在日出时或日出后卷起，在日落时或日落前放下。外保温系统也可视夜间温度情况保持卷起状态。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的外保温系统第二种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，朝东、朝南和朝西面内表面可分别设置含反光器的可旋转保温墙，增强反光和保温；保温墙可以随太阳高度角变化旋转至合适角度。朝北保温墙可以高于透光系统，其朝南面高出的部分可以安装反光器，提高进入透光系统的太阳辐射能。可旋转保温墙视室外光照、温度、风速等情况而选择闭合或不闭合。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统第三种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案的基础上，在朝北墙上面，设置可旋转反光器，进一步提高进入透光系统的太阳辐射能。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的外保温系统第四种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案或第三种技术方案的基础上，在冬季再设置一层柔性保温系统，减少系统冬季散热量。(2)本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的透光系统第一种技术方案为：在有太阳光照的时候，打开外保温系统，从天空直射和散射的太阳辐射能透过所述透光系统，大部分太阳辐射能被集热系统吸收，一部分太阳辐射能被室内的蓄热系统外表面和蓄热材料吸收。透光系统北面可采用保温玻璃系统，也可利用朝北固定保温墙，透光系统可采用单层玻璃、双层或多层中空玻璃、真空玻璃、有机玻璃、聚碳酸酯、阳光板、凸透镜等，实现良好的透光性能、密闭性能和保温性能，以及夏季室内温度过高时，具有良好的通风性能。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的透光系统第二种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，透光系统上表面倾斜放置，倾斜的角度根据所在地的纬度而确定；透光系统侧面可以竖直放置，也可以倾斜放置，倾斜的角度根据所在地纬度和季节而定。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的透光系统第三种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案的基础上，透光系统上表面随正午太阳高度角变化而调整倾斜角度，以减小太阳入射角，进一步提高透光率。(3)本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的集热系统第一种技术方案为：在透光系统上表面安装集热管(板)，或者集热管(板)与透光系统上表面一体化设计安装，或者将集热管(板)安装在支撑结构和透光系统上表面之间，通过循环工质将集热管聚集的热量储存在蓄热系统中。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的集热系统第二种技术方案为：在第一种技术方案的基础上，在透光系统侧面安装集热管(板)，进一步提高系统集热能力。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的集热系统第三种技术方案为：在第一种技术方案或第二种技术方案的基础上，安装太阳跟踪装置，集热管(板)的位置随太阳高度角和太阳方位角的变化而变化。本专利技术的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统中的集热系统第四种技术方案为：在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新型太阳能与空气能联合供热供暖系统，其特征在于，包括：外保温系统、透光系统、集热系统、空气源热泵、蓄热系统、控制系统、供热供暖系统等。

【技术特征摘要】
1.新型太阳能与空气能联合供热供暖系统，其特征在于，包括：外保温系统、透光系统、集热系统、空气源热泵、蓄热系统、控制系统、供热供暖系统等。2.根据权利要求1所述的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统系统，其特征在于：所述外保温系统，包括：柔性保温材料(1)、反光器(15)、朝东可旋转保温墙(14)、朝南可旋转保温墙(13)、朝西可旋转保温墙(12)、朝北固定保温墙(11)；柔性保温材料(1)覆盖透光系统(2)外表面，在日出时或日出后卷起，在日落时或日落前放下；在夜间温度较高时，柔性保温材料(1)也可以保持卷起状态；在有太阳光照射时，所述柔性保温材料(1)卷起，朝东可旋转保温墙(14)、朝南可旋转保温墙(13)、朝西可旋转保温墙(12)分别旋转到一定角度后固定，旋转的角度依据所在地的纬度、季节而定，或安装太阳追踪装置，旋转的角度随太阳高度角、太阳方位角而变化；所述朝东可旋转保温墙(14)、朝南可旋转保温墙(13)、朝西可旋转保温墙(12)内表面可选择铺设反光器；可旋转保温墙视室外光照、温度、风速等情况而选择闭合或不闭合；在环境温度较低时的夜晚、雨雪冰雹天气时，所述柔性保温材料(1)、朝东可旋转保温墙(14)、朝南可旋转保温墙(13)、朝西可旋转保温墙(12)均闭合，与朝北固定保温墙(11)形成封闭的外保温系统；在冬季可以再设置一层柔性保温材料，以减少系统冬季散热量；朝北保温墙可以高于透光系统，其朝南面高出的部分安装反光器，提高进入透光系统的太阳辐射能；在朝北墙上面，设置可旋转反光器，进一步提高进入透光系统的太阳辐射能。3.根据权利要求1所述的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统系统，其特征在于：所述透光系统(2)包括上表面和侧面，上表面倾斜或水平放置，上表面倾斜的角度根据所在地区的纬度而确定；透光系统侧面可以竖直放置，也可以倾斜放置，倾斜的角度根据所在地纬度和季节而定；透光系统上表面随正午太阳高度角变化而调整倾斜角度，以减小太阳入射角，进一步提高透光率。4.根据权利要求1所述的新型太阳能与空气能联合供热供暖系统系统，其特征在于：所述集热系统包括集热管(31)、聚光器(33)、集热器(34)、集热板(35)、管道、泵、过滤器、阀门等；所述集热管(31)或集热板(35)安装在透光系统(2)上表面，或将集热管(31)或集热板(35)安装在支撑结构和透光系统(2)之间，集热管(31)东西方向或南北方向放置，通过换热流体将集热管(31)或集热板(35)聚集的热量储存在蓄热系统(7)中；安装太阳跟踪装置，集热管(31)或集热板(35)的位置随太阳高度角和太阳方位角的变化而变化；同时，在没有光照时，相邻两组集热单元可以两两耦合，形成密闭保温型集热系统；在透光系统(2)上表面安装聚光器(33)，或者聚光器(33)与透光系统(2)上表面一体化设计安装，或将聚光器(33)安装在透光系统(2)内部，聚光器(33)东西方向或南北方向放置，同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴良柏，
申请(专利权)人：吴良柏，
类型：发明
国别省市：北京,11