一種太陽能助熱式地上沼氣裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，它包括沼氣罐（1）、太陽能集熱器（2）、空氣源熱泵熱水機(jī)組（3）、循環(huán)水箱（4）、供熱水箱（5）和換熱盤管（6），換熱盤管（6）設(shè)置于沼氣罐（1）內(nèi)，在太陽輻射比較強(qiáng)時(shí)，利用太陽能集熱器（2）收集太陽能，通過換熱盤管（6）維持沼氣罐（1）中溫度穩(wěn)定，在太陽輻射較小或無太陽輻射時(shí)，利用空氣源熱泵熱水機(jī)組（3）生產(chǎn)熱水維持沼氣罐（1）中溫度穩(wěn)定。本實(shí)用新型的有益效果是：提供一種將空氣源熱泵熱水裝置與太陽能熱水集熱器聯(lián)合運(yùn)行的裝置，能高效維持沼氣發(fā)酵溫度，使沼氣發(fā)酵溫度維持在較高的范圍，從而解決太陽能集熱負(fù)荷變化帶來發(fā)酵溫度波動(dòng)的問題，運(yùn)行可靠。
【專利說明】一種太陽能助熱式地上沼氣裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種太陽能助熱式地上沼氣裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)能是可再生能源的重要組成部分，且是唯一可以儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?，一直以來都受到國家的高度重視。特別是在能源枯竭和環(huán)境污染嚴(yán)重的當(dāng)今時(shí)期，國家更是投入大量的資金和技術(shù)，加快生物質(zhì)能的發(fā)展和建設(shè)。而在眾多的生物質(zhì)能開發(fā)和利用技術(shù)中，沼氣作為一種清潔、高效、低成本的能源，在我國農(nóng)村得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]沼氣是有機(jī)物質(zhì)在一定的溫度、水分、酸堿度和厭氧條件下，經(jīng)過多種微生物分解發(fā)酵產(chǎn)生的以甲烷為主的混合可燃?xì)怏w，一般可利用人畜糞便、農(nóng)作物秸桿、生活中的廢棄物以及污水污泥等作為原料。因此，沼氣的發(fā)展能夠有效實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活的循環(huán)發(fā)展，極大的節(jié)約農(nóng)村能源，是解決我國農(nóng)村能源問題和減少節(jié)約型新農(nóng)村的重要途徑。
[0004]沼氣的產(chǎn)量與發(fā)酵溫度密切相關(guān)。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在10°C飛(TC范圍內(nèi)，沼氣均能正常發(fā)酵產(chǎn)氣，一般溫度越高，微生物活動(dòng)越旺盛，產(chǎn)氣量也越高。而我國農(nóng)村沼氣工程，因受條件限制，一般采用常溫發(fā)酵，存在產(chǎn)氣率低、產(chǎn)氣量不足等問題，特別是在冬春室外空氣溫度較低的情況。現(xiàn)在一般的解決方案是將太陽能熱水集熱器與沼氣發(fā)酵裝置聯(lián)合使用，以提高沼氣發(fā)酵溫度。但由于太陽能本身的不穩(wěn)定，太陽能熱水集熱器變化使得沼液溫度波動(dòng)較大，產(chǎn)氣率仍然不高。
[0005]因此提高沼氣的發(fā)酵溫度是解決產(chǎn)氣率低、產(chǎn)氣量不足等問題的方法，具有非常重要的意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種運(yùn)行可靠、維持沼氣罐中溫度穩(wěn)定的太陽能助熱式地上沼氣裝置。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，它包括沼氣罐、太陽能集熱器、空氣源熱泵熱水機(jī)組、循環(huán)水箱、供熱水箱和換熱盤管，換熱盤管設(shè)置于沼氣罐內(nèi)，循環(huán)水箱設(shè)置有出水管A、進(jìn)水管A、進(jìn)水管B和出水管B，供熱水箱設(shè)置有出水管C、出水管D、出水管E、水管C、進(jìn)水管D和進(jìn)水管E，循環(huán)水箱的出水管A通過溫差循環(huán)水泵連接太陽能集熱器的冷水進(jìn)水管，太陽能集熱器的熱水出水管連接循環(huán)水箱的進(jìn)水管B，循環(huán)水箱的出水管B通過管路連接供熱水箱的進(jìn)水管C，供熱水箱的出水管C通過水箱循環(huán)水泵連接循環(huán)水箱的進(jìn)水管A，供熱水箱的出水管E通過熱泵循環(huán)水泵連接空氣源熱泵熱水機(jī)組的冷水進(jìn)水管，空氣源熱泵熱水機(jī)組的熱水出水管連接供熱水箱的進(jìn)水管D，供熱水箱的出水管D通過管道循環(huán)水泵連接換熱盤管的進(jìn)水口，換熱盤管的出水口連接供熱水箱的進(jìn)水管E。
[0008]所述的出水管A與進(jìn)水管A對(duì)稱分設(shè)在循環(huán)水箱下部側(cè)壁的兩側(cè)，進(jìn)水管B設(shè)置在循環(huán)水箱的頂端，出水管B設(shè)置在循環(huán)水箱的上部側(cè)壁，出水管C和出水管D對(duì)稱分設(shè)在供熱水箱下部側(cè)壁的兩側(cè)，出水管E設(shè)置在供熱水箱的中部側(cè)壁，進(jìn)水管C和進(jìn)水管D對(duì)稱分設(shè)在供熱水箱上部側(cè)壁的兩側(cè)，進(jìn)水管E設(shè)置在供熱水箱的底部，且進(jìn)水管E靠近出水管C0
[0009]它包括兩個(gè)太陽能集熱器，溫差循環(huán)水泵的出水口通過兩個(gè)支路分別連接兩個(gè)太陽能集熱器的冷水進(jìn)水管，兩個(gè)太陽能集熱器的熱水出水管匯合后連接循環(huán)水箱的進(jìn)水管B0
[0010]所述的太陽能集熱器的熱水出水管上設(shè)置有溫度傳感器A，太陽能集熱器的冷水進(jìn)水管上設(shè)置有溫度傳感器B，循環(huán)水箱內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器C，供熱水箱內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器D，連接換熱盤管的出水口與供熱水箱的進(jìn)水管E的管路上設(shè)置有溫度傳感器E，所述的太陽能助熱式地上沼氣裝置還包括控制器和顯示屏，溫度傳感器A、溫度傳感器B、溫度傳感器C、溫度傳感器D、溫度傳感器E和顯示屏均與控制器電連接，控制器還通過線路連接空氣源熱泵熱水機(jī)組、熱泵循環(huán)水泵、管道循環(huán)水泵、水箱循環(huán)水泵和溫差循環(huán)水泵。
[0011]所述的沼氣罐設(shè)有進(jìn)料口和出料口，沼氣罐的外壁設(shè)有一層保溫層。
[0012]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0013]針對(duì)當(dāng)前太陽加熱制取沼氣裝置普遍存在沼氣發(fā)酵溫度不穩(wěn)定造成產(chǎn)氣率低和產(chǎn)氣量不足等問題，提供一種將空氣源熱泵熱水裝置與太陽能熱水集熱器聯(lián)合運(yùn)行的裝置，能高效維持沼氣發(fā)酵溫度，使沼氣發(fā)酵溫度維持在較高的范圍，從而解決太陽能集熱負(fù)荷變化帶來發(fā)酵溫度波動(dòng)的問題，運(yùn)行可靠。
[0014]在白天太陽輻射比較強(qiáng)時(shí)，利用太陽能集熱器收集太陽能，借助熱水循環(huán)管路，通過換熱盤管，將熱量傳遞到沼氣池中，以維持沼氣發(fā)酵溫度在較高的水平；而在夜間無太陽輻射或在白天太陽能輻射比較弱時(shí)，利用空氣源熱泵熱水機(jī)組生產(chǎn)熱水，借助熱水循環(huán)管路，通過換熱盤管，將熱量傳遞到沼氣池中，以維持沼氣發(fā)酵溫度在較高的水平。從而保證沼氣裝置，在陰雨天或室外氣溫較低時(shí)，產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣率能維持在較高的水平。從而實(shí)現(xiàn)不僅能夠在太陽輻射比較強(qiáng)時(shí)，利用太陽能集熱器收集太陽能，通過換熱盤管維持沼氣罐中溫度穩(wěn)定，而且能夠在太陽輻射較小或無太陽輻射時(shí)，利用空氣源熱泵熱水機(jī)組生產(chǎn)熱水，以維持沼氣罐中溫度穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖中，1-沼氣罐，2-太陽能集熱器，3-空氣源熱泵熱水機(jī)組，4-循環(huán)水箱，5-供熱水箱，6-換熱盤管，7-出水管A，8-進(jìn)水管A，9-進(jìn)水管B，10-出水管B，11-出水管C，12-出水管D，13-出水管E，14-進(jìn)水管C，15-進(jìn)水管D，16-進(jìn)水管E，17-溫度傳感器A，18-溫度傳感器B，19-溫度傳感器C，20-溫度傳感器D，21-溫度傳感器E，22-溫差循環(huán)水泵，23-水箱循環(huán)水泵，24-熱泵循環(huán)水泵，25-管道循環(huán)水泵，26-進(jìn)料口，27-出料口，28-保溫層。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述:
[0018]如圖1所示，一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，它包括沼氣罐1、太陽能集熱器2、空氣源熱泵熱水機(jī)組3、循環(huán)水箱4、供熱水箱5和換熱盤管6，換熱盤管6設(shè)置于沼氣罐I內(nèi)，循環(huán)水箱4的下部側(cè)壁設(shè)置有出水管A7和進(jìn)水管AS，優(yōu)選的，出水管A7與進(jìn)水管AS對(duì)稱分設(shè)在循環(huán)水箱4的兩側(cè)，循環(huán)水箱4的頂端設(shè)置有進(jìn)水管B9，循環(huán)水箱4的上部側(cè)壁設(shè)置有出水管B10，供熱水箱5的下部側(cè)壁設(shè)置有出水管Cll和出水管D12，優(yōu)選的，出水管Cll和出水管D12對(duì)稱分設(shè)在供熱水箱5的兩側(cè)，供熱水箱5的中部側(cè)壁設(shè)置有出水管E13，供熱水箱5的上部側(cè)壁設(shè)置有進(jìn)水管C14和進(jìn)水管D15，優(yōu)選的，進(jìn)水管C14和進(jìn)水管D15對(duì)稱分設(shè)在供熱水箱5的兩側(cè)，供熱水箱5的底部設(shè)置有進(jìn)水管E16，且進(jìn)水管E16靠近出水管C11，循環(huán)水箱4的出水管A7通過溫差循環(huán)水泵22連接太陽能集熱器2的冷水進(jìn)水管，太陽能集熱器2的熱水出水管連接循環(huán)水箱4的進(jìn)水管B9，循環(huán)水箱4的出水管BlO通過管路連接供熱水箱5的進(jìn)水管C14，供熱水箱5的出水管Cll通過水箱循環(huán)水泵23連接循環(huán)水箱4的進(jìn)水管AS，供熱水箱5的出水管E13通過熱泵循環(huán)水泵24連接空氣源熱泵熱水機(jī)組3的冷水進(jìn)水管，空氣源熱泵熱水機(jī)組3的熱水出水管連接供熱水箱5的進(jìn)水管D15,供熱水箱5的出水管D12通過管道循環(huán)水泵25連接換熱盤管6的進(jìn)水口，換熱盤管6的出水口連接供熱水箱5的進(jìn)水管E16。
[0019]它包括兩個(gè)太陽能集熱器2，溫差循環(huán)水泵22的出水口通過兩個(gè)支路分別連接兩個(gè)太陽能集熱器2的冷水進(jìn)水管，兩個(gè)太陽能集熱器2的熱水出水管匯合后連接循環(huán)水箱4的進(jìn)水管B9。
[0020]所述的太陽能集熱器2的熱水出水管上設(shè)置有溫度傳感器A17，太陽能集熱器2的冷水進(jìn)水管上設(shè)置有溫度傳感器B18，循環(huán)水箱4內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器C19，供熱水箱5內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器D20，連接換熱盤管6的出水口與供熱水箱5的進(jìn)水管E16的管路上設(shè)置有溫度傳感器E21，所述的太陽能助熱式地上沼氣裝置還包括控制器和顯示屏，溫度傳感器A17、溫度傳感器B18、溫度傳感器C19、溫度傳感器D20、溫度傳感器E21和顯示屏均與控制器電連接，控制器還通過線路連接空氣源熱泵熱水機(jī)組3、熱泵循環(huán)水泵24、管道循環(huán)水泵25、水箱循環(huán)水泵23和溫差循環(huán)水泵22，通過顯示屏能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)裝置各個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，當(dāng)日照充足時(shí)，溫度傳感器A17測(cè)得的溫度較高，從而控制器通過降低空氣源熱泵熱水機(jī)組3功率，甚至停止空氣源熱泵熱水機(jī)組3的工作，同時(shí)提高水箱循環(huán)水泵23、溫差循環(huán)水泵22的轉(zhuǎn)速，從而主要由太陽能集熱器2為換熱盤管6提供熱水；當(dāng)日照不充足時(shí)，溫度傳感器A17測(cè)得的溫度較低，從而控制器通過提高空氣源熱泵熱水機(jī)組3功率、提高熱泵循環(huán)水泵24的轉(zhuǎn)速，從而主要由空氣源熱泵熱水機(jī)組3為換熱盤管6提供熱水。從而達(dá)到了不僅能夠在太陽輻射比較強(qiáng)時(shí)，利用太陽能集熱器2收集太陽能，通過換熱盤管6維持沼氣罐I中溫度穩(wěn)定，而且能夠在太陽輻射較小或無太陽輻射時(shí)，利用空氣源熱泵熱水機(jī)組3生產(chǎn)熱水，以維持沼氣罐I中發(fā)酵溫度穩(wěn)定。
[0021]所述的沼氣罐I設(shè)有進(jìn)料口 26和出料口 27，沼氣罐I的外壁設(shè)有一層保溫層28。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，其特征在于:它包括沼氣罐(I)、太陽能集熱器(2)、空氣源熱泵熱水機(jī)組(3)、循環(huán)水箱(4)、供熱水箱(5)和換熱盤管(6)，換熱盤管(6)設(shè)置于沼氣罐(I)內(nèi)，循環(huán)水箱(4)設(shè)置有出水管A (7)、進(jìn)水管A (8)、進(jìn)水管B (9)和出水管B (10)，供熱水箱(5)設(shè)置有出水管C (11)、出水管D (12)、出水管E (13)、水管C、進(jìn)水管D (15)和進(jìn)水管E (16)，循環(huán)水箱(4)的出水管A (7)通過溫差循環(huán)水泵(22)連接太陽能集熱器(2)的冷水進(jìn)水管，太陽能集熱器(2)的熱水出水管連接循環(huán)水箱(4)的進(jìn)水管B (9),循環(huán)水箱(4)的出水管B (10)通過管路連接供熱水箱(5)的進(jìn)水管C (14),供熱水箱(5)的出水管C (11)通過水箱循環(huán)水泵(23)連接循環(huán)水箱(4)的進(jìn)水管A (8)，供熱水箱(5)的出水管E (13)通過熱泵循環(huán)水泵(24)連接空氣源熱泵熱水機(jī)組(3)的冷水進(jìn)水管，空氣源熱泵熱水機(jī)組(3)的熱水出水管連接供熱水箱(5)的進(jìn)水管D (15)，供熱水箱(5)的出水管D (12)通過管道循環(huán)水泵(25)連接換熱盤管(6)的進(jìn)水口，換熱盤管(6)的出水口連接供熱水箱(5)的進(jìn)水管E (16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，其特征在于:所述的出水管A (7)與進(jìn)水管A (8)對(duì)稱分設(shè)在循環(huán)水箱(4)下部側(cè)壁的兩側(cè)，進(jìn)水管B (9)設(shè)置在循環(huán)水箱(4)的頂端，出水管B (10)設(shè)置在循環(huán)水箱(4)的上部側(cè)壁，出水管C (11)和出水管D (12)對(duì)稱分設(shè)在供熱水箱(5)下部側(cè)壁的兩側(cè)，出水管E (13)設(shè)置在供熱水箱(5)的中部側(cè)壁，進(jìn)水管C (14)和進(jìn)水管D (15)對(duì)稱分設(shè)在供熱水箱(5)上部側(cè)壁的兩側(cè)，進(jìn)水管E (16)設(shè)置在供熱水箱(5)的底部，且進(jìn)水管E (16)靠近出水管C (11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，其特征在于:它包括兩個(gè)太陽能集熱器(2 )，溫差循環(huán)水泵(22 )的出水口通過兩個(gè)支路分別連接兩個(gè)太陽能集熱器(2)的冷水進(jìn)水管，兩個(gè)太陽能集熱器(2)的熱水出水管匯合后連接循環(huán)水箱(4)的進(jìn)水管B (9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，其特征在于:所述的太陽能集熱器(2)的熱水出水管上設(shè)置有溫度傳感器A (17)，太陽能集熱器(2)的冷水進(jìn)水管上設(shè)置有溫度傳感器B (18)，循環(huán)水箱(4)內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器C (19)，供熱水箱(5)內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器D (20)，連接換熱盤管(6)的出水口與供熱水箱(5)的進(jìn)水管E (16)的管路上設(shè)置有溫度傳感器E(21)，所述的太陽能助熱式地上沼氣裝置還包括控制器和顯示屏，溫度傳感器A (17)、溫度傳感器B (18)、溫度傳感器C (19)、溫度傳感器D (20)、溫度傳感器E (21)和顯示屏均與控制器電連接，控制器還通過線路連接空氣源熱泵熱水機(jī)組(3)、熱泵循環(huán)水泵(24 )、管道循環(huán)水泵(25 )、水箱循環(huán)水泵(23 )和溫差循環(huán)水泵(22 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能助熱式地上沼氣裝置，其特征在于:所述的沼氣罐(I)設(shè)有進(jìn)料口( 26 )和出料口( 27 )，沼氣罐(I)的外壁設(shè)有一層保溫層(28 )。
【文檔編號(hào)】C12M1/38GK203976806SQ201420395838
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】張麗麗, 曹迎, 趙曉云, 費(fèi)崇洲 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)