專利名稱：嚴寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用水作為換熱介質(zhì)的太陽能沼氣池防凍系統(tǒng)。
背景技術：
我國農(nóng)村人口數(shù)量大，農(nóng)村所處的特殊環(huán)境，在農(nóng)村發(fā)展沼氣項目具有 得天獨厚的優(yōu)勢，國家"十一五"規(guī)劃大力鼓勵農(nóng)村開發(fā)沼氣項目。沼氣作 為可再生能源，不僅可以解決農(nóng)村生活用能源問題，還可以保護和改善生態(tài) 環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，從而增加農(nóng)民經(jīng)濟效益，所以發(fā)展沼氣是實現(xiàn)農(nóng)村 經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的途徑之一。
但是沼氣發(fā)酵受溫度條件限制，當沼氣池溫度低于零上l(TC時幾乎不再
產(chǎn)氣。根據(jù)實驗結果，北方地區(qū)(哈爾濱及周邊縣市等)如果不對地下沼氣
池加熱或采取特殊措施，低溫季節(jié)池內(nèi)溫度將達到o'c以下。此時不但不會 產(chǎn)氣；還會凍裂沼氣池。目前已經(jīng)出現(xiàn)了利用燃池給沼氣池增溫的方法，即 在沼氣池壁外造煙道，燃燒鋸末等加熱沼氣池，但是這種方法施工和管理起 來都很麻煩。而目前研究最為廣泛的是用太陽能給沼氣池加熱，但是太陽能 沼氣池系統(tǒng)依然存在初投資較大、節(jié)能效果較差等缺點；在寒冷地區(qū)，存在
太陽能系統(tǒng)上凍問題。常見的解決措施一般有兩種 一種是用防凍液作為系 統(tǒng)換熱介質(zhì)，但是就目前的市場價格，乙二醇每噸的市場價格在8500-9000
元之間，對于戶用沼氣池加熱所需的太陽能系統(tǒng)，至少得投資數(shù)千元，而且
防凍液比熱小，與水相比換熱效果差；另外一種方法是在集熱器處設置伴熱 帶，用電加熱方式防凍，根據(jù)實驗測試，即使在天氣晴朗時，每天也只有上 午九時至下午四時之間的時間能夠利用太陽能加熱沼氣池，而在很長一段時 間內(nèi)，卻只是利用電熱防止系統(tǒng)上凍，導致巨大的電能損耗，增加運行費用， 不利于在農(nóng)村地區(qū)推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有太陽能沼氣池的太陽能防凍系統(tǒng)存在的價格較昂 貴、換熱效果較差、能耗較高、不利于在農(nóng)村地區(qū)推廣的問題，提供一種嚴 寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)。本發(fā)明包括太陽能集熱器、自動排氣閥、加熱盤管、循環(huán)水泵、水止回閥、泄水泵、儲水箱、導氣管和補水泵，自動 排氣閥設置在太陽能集熱器出水口處的水循環(huán)管路上，導氣管設置在儲水箱 上，循環(huán)水泵的出水口與太陽能集熱器的入水口連接，水止回閥設置在循環(huán) 水泵的出水口與太陽能集熱器的入水口之間的水循環(huán)管路上，太陽能集熱器 的出水口和補水泵的出水口都與加熱盤管的入水口連接，循環(huán)水泵的入水口 和泄水泵的入水口都與加熱盤管的出水口連接，補水泵的入水口與儲水箱的 出水口連接，泄水泵的出水口與儲水箱的入水口連接。
有益效果本發(fā)明采用水循環(huán)系統(tǒng)作為換熱介質(zhì)，與采用防凍液的系統(tǒng) 相比，具有換熱效果較好、系統(tǒng)成本較低的優(yōu)點；與用伴熱帶防凍的太陽能 系統(tǒng)相比，具有能耗較低的優(yōu)點，利于在農(nóng)村地區(qū)推廣使用。


圖1是本發(fā)明的裝置結構示意圖；圖2是具體實施方式
三的結構示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一參見圖l，本實施方式由太陽能集熱器l、自動排氣閥 2、加熱盤管4、循環(huán)水泵7、水止回閥8、泄水泵9、儲水箱IO、導氣管ll 和補水泵12組成，自動排氣閥2設置在太陽能集熱器1出水口處的水循環(huán)管 路上，加熱盤管4設置在沼氣池18中，導氣管11設置在儲水箱10上，循環(huán) 水泵7的出水口與太陽能集熱器1的入水口連接，水止回閥8設置在循環(huán)水 泵7的出水口與太陽能集熱器1的入水口之間的水循環(huán)管路上，太陽能集熱 器1的出水口和補水泵12的出水口都與加熱盤管4的入水口連接，循環(huán)水泵 7的入水口和泄水泵9的入水口都與加熱盤管4的出水口連接，補水泵12的 入水口與儲水箱10的出水口連接，泄水泵9的出水口與儲水箱10的入水口 連接。
在氣溫較高的季節(jié)，不存在系統(tǒng)上凍問題，而且夏季日照時間長，光照 充足，因此不需對系統(tǒng)實施泄水排空操作，將泄氷泵9停止運行并且前后閥 門都關閉，水止回閥8的前閘閥也關閉。
在氣溫較低的季節(jié)，需要泄水泵9和補水泵12完成水循環(huán)防凍系統(tǒng)的運 行，此時止回閥8的前閘閥呈常開狀態(tài)。在水循環(huán)防凍系統(tǒng)運行前，先將儲 水箱10內(nèi)加滿水；當太陽光照強度升高至一定程度時，啟動補水泵12為水循環(huán)系統(tǒng)補水，補水過程中水循環(huán)系統(tǒng)中上部的空氣通過自動排氣閥2排空， 下部的空氣通過分水器3和集水器5自帶的排氣闊排空；補水完畢后，關閉 補水泵12并同時啟動循環(huán)水泵7，此時通過太陽能集熱器1給水循環(huán)系統(tǒng)中 的水加熱，循環(huán)水將熱量傳至沼氣池18;當太陽光照強度減弱至一定程度時， 關閉循環(huán)水泵7并同時啟動泄水泵9，將水循環(huán)系統(tǒng)中的水排至儲水箱10中，
儲水箱10中的空氣通過導氣管11排出；在排空水循環(huán)系統(tǒng)中水的過程中， 空氣通過水止回閥8進入系水循環(huán)統(tǒng)，使水循環(huán)系統(tǒng)中不存留水，在低溫狀 態(tài)下不會上凍。
具體實施方式
二參見圖1，本實施方式在具體實施方式
一的基礎上增 加了泄水定時器15和補水定時器17，泄水定時器15設置在泄水泵9的供電 回路上，補水定時器17設置在補水泵12的供電回路上。使用本實施方式的 裝置一段時間后，可根據(jù)記錄的當?shù)貧庀筚Y料為泄水定時器15和補水定時器 17設定工作時間，以實現(xiàn)自動化控制。
具體實施方式
三參見圖2，本實施方式在具體實施方式
一的基礎上增 加了控制器13、溫度傳感器14和光強傳感器16，溫度傳感器14設置在太陽 能集熱器1出水口處的管路上，光強傳感器16設置在太陽能集熱器1的太陽 能采集面上，溫度傳感器14的信號輸出端與控制器13的溫度信號輸入端連 接，光強傳感器16的信號輸出端與控制器13的光照信號輸入端連接，循環(huán) 水泵7的控制輸入端與控制器13的循環(huán)控制輸出端連接，泄水泵9的控制輸 入端與控制器13的泄水控制輸出端連接，補水泵12的控制輸入端與控制器 13的補水控制輸出端連接。
在水循環(huán)防凍系統(tǒng)運行前，先將儲水箱10內(nèi)加滿水；設置在太陽能集熱 器1上的光強傳感器16將太陽光照信號傳遞給控制器13，當太陽光照強度 高于設定值時，控制器13啟動補水泵12為水循環(huán)系統(tǒng)補水，補水完畢后控 制器'13關閉補水泵12;設置在太陽能集熱器1出水口處的管路上的溫度傳 感器14將溫度信號傳遞給控制器13，當溫度高于設定值時，控制器13啟動 循環(huán)水泵7，此時通過太陽能集熱器1給水循環(huán)系統(tǒng)中的水加熱，循環(huán)水將 熱量傳導至沼氣池18;當太陽能集熱器l出水口處的水溫低于設定值時，控 制器13關閉循環(huán)水泵7并同時啟動泄水泵9，將水循環(huán)系統(tǒng)中的水排至儲水
5箱io中。
具體實施方式
四參見圖1或圖2，本實施方式在具體實施方式
一或三 的基礎上增加了分水器3和集水器5，分水器3設置在加熱盤管4的入水口 處的水循環(huán)管路上，集水器5設置在加熱盤管4的出水口處的水循環(huán)管路上。 分水器3和集水器5用于控制沼氣池內(nèi)加熱盤管開啟路數(shù)，分水器3和集水 器5上自帶的排氣閥具有排出空氣的作用。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一或三的不同點在于所述 儲水箱10為保溫水箱。在夜間或陰雪天氣，水循環(huán)系統(tǒng)中的換熱介質(zhì)存放在 保溫水箱內(nèi)，很大程度地降低了熱損失，而且減少了系統(tǒng)防凍需要增加的其 它投資。根據(jù)實驗測試，在哈爾濱地區(qū)低溫季節(jié)早晨，室外太陽能系統(tǒng)管內(nèi) 溫度為-12"左右，不用伴熱帶的情況下，需要4個小時左右的時間照曬系統(tǒng)， 系統(tǒng)方能運行，減少了系統(tǒng)運行時間。在本實施方式中，保溫水箱置于室內(nèi)、 牛棚或溫室大棚內(nèi)(根據(jù)測試結果，低溫季節(jié)牛棚的溫度在5-10。C以上)， 能夠維持較理想的初始溫度；當太陽達到光照強度時即可運行系統(tǒng)，延長了 運行時間，增強了加熱效果。
權利要求
1、嚴寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)，它包括太陽能集熱器(1)、自動排氣閥(2)、加熱盤管(4)、循環(huán)水泵(7)、水止回閥(8)、泄水泵(9)、儲水箱(10)、導氣管(11)和補水泵(12)，自動排氣閥(2)設置在太陽能集熱器(1)出水口處的水循環(huán)管路上，導氣管(11)設置在儲水箱(10)上，其特征在于循環(huán)水泵(7)的出水口與太陽能集熱器(1)的入水口連接，水止回閥(8)設置在循環(huán)水泵(7)的出水口與太陽能集熱器(1)的入水口之間的水循環(huán)管路上，太陽能集熱器(1)的出水口和補水泵(12)的出水口都與加熱盤管(4)的入水口連接，循環(huán)水泵(7)的入水口和泄水泵(9)的入水口都與加熱盤管(4)的出水口連接，補水泵(12)的入水口與儲水箱(10)的出水口連接，泄水泵(9)的出水口與儲水箱(10)的入水口連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的嚴寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)，其特征 在于它還包括泄水定時器(15)和補水定時器(17)，泄水定時器(15)設置在泄水泵 (9)的供電回路上，補水定時器(17)設置在補水泵(12)的供電回路上。
3、 根據(jù)權利要求1所述的嚴寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)，其特征 在于它還包括控制器(13)、溫度傳感器(14)和光強傳感器(16)，溫度傳感器(14) 設置在太陽能集熱器(l)出水口處的管路上，光強傳感器(16)設置在太陽能集熱 器(l)的太陽能采集面上，溫度傳感器(14)的信號輸出端與控制器(13)的溫度信 號輸入端連接，光強傳感器(16)的信號輸出端與控制器(13)的光照信號輸入端 連接，循環(huán)水泵(7)的控制輸入端與控制器(13)的循環(huán)控制輸出端連接，泄水泵 (9)的控制輸入端與控制器(13)的泄水控制輸出端連接，補水泵(12)的控制輸入 端與控制器(13)的補水控制輸出端連接。
4、 根據(jù)權利要求1或3所述的嚴寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)，其 特征在于它還包括分水器(3)和集水器(5)，分水器(3)設置在加熱盤管(4)的入水 口處的水循環(huán)管路上，集水器(5)設置在加熱盤管(4)的出水口處的水循環(huán)管路 上。
5、 根據(jù)權利要求1或3所述的嚴寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)，其 特征在于所述儲水箱(10)為保溫水箱。
全文摘要
嚴寒地區(qū)太陽能沼氣池全水防凍系統(tǒng)，它是一種用水作為換熱介質(zhì)的太陽能沼氣池防凍系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有太陽能沼氣池的防凍系統(tǒng)存在的價格昂貴、換熱效果差、能耗高、不利于在農(nóng)村地區(qū)推廣的問題。本發(fā)明的循環(huán)水泵的出水口與太陽能集熱器的入水口連接，水止回閥設置在循環(huán)水泵的出水口與太陽能集熱器的入水口之間的水循環(huán)管路上，太陽能集熱器的出水口和補水泵的出水口都與加熱盤管的入水口連接，循環(huán)水泵的入水口和泄水泵的入水口都與加熱盤管的出水口連接，補水泵的入水口與儲水箱的出水口連接，泄水泵的出水口與儲水箱的入水口連接。本發(fā)明采用水循環(huán)系統(tǒng)作為換熱介質(zhì)，具有換熱效果較好、系統(tǒng)成本較低、能耗較低的優(yōu)點，利于在農(nóng)村地區(qū)推廣使用。
文檔編號C12M1/36GK101294134SQ20081006479
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權日2008年6月23日
發(fā)明者穎 林, 沈德安, 譚羽非 申請人:哈爾濱工業(yè)大學