一种基于相变储能的太阳能耦合生物质村镇建筑供能系统

1.本发明属于能源与环境领域，具体是一种基于相变储能的太阳能耦合生物质村镇建筑供能系统。


背景技术：

2.现代供热主要以不可再生的矿物燃料为能源，随着矿物能源的不断减少和环境污染问题不断加剧，人们的环保意识也日益增强，因此，可再生能源和绿色能源的使用成为当代能源的重要研究方向。
3.太阳能作为世界上最丰富的永久能源，具有普遍、无害、巨大、长久的优点。粗略计算，地球获得的能量可达173,000tw，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为1.465
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j。但同时太阳能具有不稳定的缺点，当遇见多云、阴雨天气或者夜晚，其能流密度变得很低，不利于收集使用。目前太阳能利用手段有两种：光伏和光热。光伏是利用发电装置将太阳能转换为电能，其优点是电能品位高，缺点是转换效率低；光热是利用集热装置将太阳能转换为热能，其优点是转换效率相对较高，缺点是热能品位低。
4.生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量，这些植物以生物质作为媒介储存太阳能，属再生能源。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气的居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。据计算，生物质储存的能量比目前世界能源消费总量大2倍。因此，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。目前，生物质能源的利用有三种手段：直接燃烧、热化学转换和生物化学转换。农村作为产出大量生物质原材料的地区，生物质能的合理运用能够有效地为农村提供清洁、便宜、舒适的供热环境。甚至，在生物质能源大量使用时，生物质原材料的加工和产业化，也很有可能带动农村经济发展。
5.相变储能是一种以相变储能材料为基础的储能技术，主要分为热化学储热、显热储热和相变储热。蓄热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在太阳能利用、电力“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景。相变蓄热是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华以及其他形式的相变过程中，都要吸收或放出相变潜热的原理来进行能量储存的技术，具有蓄热量大、放热温度恒定的优势。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于相变储能的太阳能耦合生物质村镇建筑供能系统。
7.本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于相变储能的太阳能耦合生物质村镇建筑供能系统，其特征在于，该供能系统包括太阳能集热器、生物质燃烧炉、相变蓄热装置、用水换热器、采暖换热器、水泵、温度传感器和通断阀；
8.所述相变蓄热装置包括高温蓄热区和低温蓄热区；高温蓄热区中设置有第三温度传感器，用于测量高温蓄热区的温度；低温相变区中设置有第四温度传感器，用于测量低温蓄热区的温度；用户室内设置有第五温度传感器和用户端采暖设备；第五温度传感器用于检测室内温度；
9.太阳能集热器的出口处设置有第一温度传感器，用于测量太阳能集热器出口处的工质温度；太阳能集热器的出口管路上设置有通断阀一且管路末端分为两条支路，一条支路上设置有通断阀七且末端与用水换热器的工质进口相连；另一条支路上设置有通断阀五，支路末端与生物质燃烧炉的出口管路连通且连接点按照流体流动方向位于通断阀二后方；用水换热器的工质出口管路与太阳能集热器的进口管路连通；太阳能集热器的进口管路上设置有第一水泵；
10.生物质燃烧炉的出口处设置有第二温度传感器，用于测量生物质燃烧炉出口处的工质温度；生物质燃烧炉的出口管路上设置有通断阀二且管路末端分为两条支路，一条支路上设置有通断阀八且末端与采暖换热器的工质进口相连，另一条支路上设置有通断阀六且末端与高温蓄热区的第一工质进口相连；
11.采暖换热器的工质出口管路分为两条一级支路，一条一级支路上设置有第四水泵且末端与高温蓄热区的第二工质进口相连，另一条一级支路上设置有通断阀九且末端分为两条二级支路，一条二级支路上设置有通断阀四且末端与低温蓄热区的工质进口相连，另一条二级支路上设置有通断阀三且末端分为两条三级支路，一条三级支路末端与太阳能集热器的进口管路连通，另一条三级支路末端与生物质燃烧炉的进口管路连通；生物质燃烧炉的进口管路上设置有第二水泵；
12.高温蓄热区的第一工质出口管路末端与具有通断阀九的一级支路相连，连接点按照流体流动方向位于通断阀九后方；高温蓄热区的第一工质出口与高温蓄热区的第一工质进口通过设置有通断阀十五的管路连通；低温蓄热区的工质出口管路末端与具有通断阀三的二级支路连通，连接点按照流体流动方向位于通断阀三后方；高温蓄热区的第二工质出口通过管路与采暖换热器的工质进口相连，管路上设置有通断阀十；
13.外接自来水源的管路末端分为两路，一路上设置有第三水泵且末端与低温相变区的进水口相连，另一路与用水换热器的进水口相连；低温相变区的出水口通过管路与用户端生活热水设备相连，管路上设置有通断阀十一；用水换热器的出水口通过管路与用户端生活热水设备相连，管路上设置有通断阀十二；
14.用户端采暖设备的出口通过管路与采暖换热器的采暖流体进口相连，管路上设置有第五水泵；用户端采暖设备的进口通过管路与采暖换热器的采暖流体出口相连，管路上设置有通断阀十四。
15.与现有技术相比，本发明有益效果在于：
16.(1)本发明将太阳能、相变蓄热和生物质能耦合，充分合理利用太阳能，以生物质燃烧炉作为能源补充，供热稳定，原则上优先利用太阳能，其次利用蓄热能，最后考虑生物质能，实现能源的合理调控，实现多种运行策略供热，以保证在全时段向用户端提供热水及采暖。
17.(2)相变蓄热装置中采用不同相变温度的相变材料，实现分区蓄热，使蓄热更合理，不浪费能源。
18.(3)利用低谷电辅助供热，有利于电网稳定及一定程度节省电费，实现热量的高效利用。
19.(4)能源绿色清洁环保，将生物质能变废为宝，同时可以在村镇配套设置生物质颗粒厂，实现经济内循环。
20.(5)相变蓄热装置可置于在地下，不占用地面空间，并且地下具有一定的保温功能。
附图说明
21.图1是本发明的系统整体结构示意图；
22.图2是本发明的相变蓄热装置的结构示意图。
23.图中：1、太阳能集热器；2、生物质燃烧炉；3、相变蓄热装置；4、用水换热器；5、采暖换热器；6、用户端生活热水设备；7、用户端采暖设备；
24.31、高温蓄热区；32、热绝缘层；33、低温蓄热区；
25.81、第一水泵；82、第二水泵；83、第三水泵；84、第四水泵；85、第五水泵；
26.91、第一温度传感器；92、第二温度传感器；93、第三温度传感器；94、第四温度传感器；95、第五温度传感器；
27.101、通断阀一；102、通断阀二；103、通断阀三；104、通断阀四；105、通断阀五；106、通断阀六；107、通断阀七；108、通断阀八；109、通断阀九；110、通断阀十；111、通断阀十一；112、通断阀十二；113、通断阀十三；114、通断阀十四；115、通断阀十五。
具体实施方式
28.下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
29.本发明提供了一种基于相变储能的太阳能耦合生物质村镇建筑供能系统(简称供能系统)，其特征在于，该供能系统包括太阳能集热器1、生物质燃烧炉2、相变蓄热装置3、用水换热器4、采暖换热器5、水泵、温度传感器和通断阀；
30.所述相变蓄热装置3包括高温蓄热区31和低温蓄热区33；高温蓄热区31中设置有第三温度传感器93，用于测量高温蓄热区31的温度t3；低温相变区33中设置有第四温度传感器94，用于测量低温蓄热区33的温度t4；用户室内设置有第五温度传感器95、用户端生活热水设备6和用户端采暖设备7；第五温度传感器95用于监测室内温度t5；
31.太阳能集热器1的出口处设置有第一温度传感器91，用于测量太阳能集热器出口处的工质温度t1；太阳能集热器1的出口管路上设置有通断阀一101且管路末端分为两条支路，一条支路上设置有通断阀七107且末端与用水换热器4的工质进口相连；另一条支路上设置有通断阀五105，支路末端与生物质燃烧炉2的出口管路连通且连接点按照流体流动方向位于通断阀二102后方；用水换热器4的工质出口管路与太阳能集热器1的进口管路连通；太阳能集热器1的进口管路上设置有第一水泵81；
32.生物质燃烧炉2的出口处设置有第二温度传感器92，用于测量生物质燃烧炉出口处的工质温度t2；生物质燃烧炉2的出口管路上设置有通断阀二102且管路末端分为两条支路，一条支路上设置有通断阀八108且末端与采暖换热器5的工质进口相连，另一条支路上
设置有通断阀六106且末端与高温蓄热区31的第一工质进口相连；
33.采暖换热器5的工质出口管路分为两条一级支路，一条一级支路上设置有第四水泵84且末端与高温蓄热区31的第二工质进口相连，另一条一级支路上设置有通断阀九109且末端分为两条二级支路，一条二级支路上设置有通断阀四104且末端与低温蓄热区33的工质进口相连，另一条二级支路上设置有通断阀三103且末端分为两条三级支路，一条三级支路末端与太阳能集热器1的进口管路连通，另一条三级支路末端与生物质燃烧炉2的进口管路连通；生物质燃烧炉2的进口管路上设置有第二水泵82；
34.高温蓄热区31的第一工质出口管路与具有通断阀九109的一级支路相连，连接点按照流体流动方向位于通断阀九109后方；高温蓄热区31的第一工质出口与高温蓄热区31的第一工质进口通过设置有通断阀十五115的管路连通；低温蓄热区33的工质出口管路末端与具有通断阀三103的二级支路连通，连接点按照流体流动方向位于通断阀三103后方；高温蓄热区31的第二工质出口通过管路与采暖换热器5的工质进口相连，管路上设置有通断阀十110；
35.外接自来水源的管路末端分为两路，一路上设置有第三水泵83且末端与低温相变区33的进水口相连，另一路与用水换热器4的进水口相连；低温相变区33的出水口通过管路与用户端生活热水设备6相连，管路上设置有通断阀十一111；用水换热器4的出水口通过管路与用户端生活热水设备6相连，管路上设置有通断阀十二112；
36.用户端采暖设备7的出口通过管路与采暖换热器5的采暖流体进口相连，管路上设置有第五水泵85；用户端采暖设备7的进口通过管路与采暖换热器5的采暖流体出口相连，管路上设置有通断阀十四114。
37.优选地，所述相变蓄热装置3还包括热绝缘层32；将高温蓄热区31和低温蓄热区33集成为整体结构，中间用热绝缘层32隔开以避免高温蓄热区31和低温蓄热区33的热交换，整体外侧用隔热层进行保温封装；隔热层由保温材料构成以减少散热损失；
38.相变蓄热装置3的隔热层的内侧设置有耐蚀壳体，外侧设置有防水层；所述耐蚀壳体由耐高温不锈钢焊接而成，防水层由防水材料构成以防止潮湿。
39.所述太阳能集热器1采用清华紫光qh58
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1800
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50；生物质燃烧炉2采用鑫城阳光生物质颗粒取暖炉300；用水换热器4采用鲁本斯钎焊板式换热器；高温相变区31中的相变材料的相变温度范围为45℃～65℃；低温相变区33中的相变材料的相变温度范围为35℃～45℃；采暖换热器5采用鲁本斯钎焊板式换热器；水泵参考恒格尔orsxx
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16g；温度传感器参考asmik wzp
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pt100；所有通断阀采用san ye三叶2w
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040
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10电磁阀；
40.所述热绝缘层32采取抽真空技术或填充热绝缘材料以避免高温相变区31与低温相变区33产生热交换；
41.优选地，第一温度传感器91、第二温度传感器92、第三温度传感器93、第四温度传感器94和第五温度传感器95连接自动控制系统输入端，输入端信号通过中央处理器至自动控制系统输出端，自动控制系统输出端连接生物质燃烧炉2、第一水泵81、第二水泵82、第三水泵83、第四水泵84、第五水泵85、通断阀一101、通断阀二102、通断阀三103、通断阀四104、通断阀五105、通断阀六106、通断阀七107、通断阀八108、通断阀九109、通断阀十110、通断阀十一111、通断阀十二112、通断阀十三113、通断阀十四114通断阀十五115。
42.本发明的工作原理和工作流程是：供热包括用户热水供应和用户供暖；
43.原理是：工作时，工质依次流经太阳能集热器1的出口、第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀七107、用水换热器4、第一水泵81和太阳能集热器1的进口，完成直接热工质循环；
44.工质依次流经太阳能集热器1的出口、第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀六106、高温蓄热区31、通断阀四104、低温蓄热区33、第一水泵81和太阳能集热器1的进口，完成太阳能
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高温
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低温蓄热循环；
45.工质依次流经太阳能集热器1的出口、第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀八108、采暖换热器5、通断阀九109、通断阀四104、低温蓄热区33、第一水泵81和太阳能集热器1的进口，完成太阳能
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采暖
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低温蓄热循环；
46.工质依次流经太阳能集热器1的出口、第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀十五115、通断阀四104、低温蓄热区33、第一水泵81和太阳能集热器1的进口，完成太阳能
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低温蓄热循环；
47.工质依次流经生物质燃烧炉2的出口、第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀八108、采暖换热器5、通断阀九109、通断阀四104、低温蓄热区33、第二水泵82和生物质燃烧炉2的进口，完成生物质
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采暖
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低温蓄热循环；
48.工质依次流经高温蓄热区31的第一工质出口、通断阀四104、低温蓄热区33、第二水泵82、生物质燃烧炉2、第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀六106和高温蓄热区31的第一工质进口，完成高温
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低温蓄热循环；
49.工质依次流经生物质燃烧炉2的出口、第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀八108、采暖换热器5、通断阀九109、通断阀三103、第二水泵82和生物质燃烧炉2的进口，完成生物质采暖循环；
50.工质依次流经生物质燃烧炉2的出口、第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀十五115、通断阀四104、低温相变区33、第二水泵82和生物质燃烧炉2的进口，完成生物质
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低温蓄热循环；
51.水流依次流经通断阀十三113、用水换热器4和通断阀十二112至用户端生活热水设备6，完成直接热水供应；
52.水流依次流经通断阀十三113、第三水泵83、低温相变区33和通断阀十一111至用户端生活热水设备6，完成蓄热热水供应；
53.工质依次流经高温相变区31的第二工质出口、通断阀十110、采暖换热器5、第四水泵84和高温相变区31的第二工质进口，完成蓄热采暖循环；
54.工质流经用户端采暖设备7的出口、第五水泵85、采暖换热器5、通断阀十四114至用户端采暖设备7的进口，完成用户采暖供应。
55.工作流程是：
56.工况一、供暖季(一般为11月15日到次年3月15日)：供能系统同时支持用户热水供应和供暖，能源利用顺序是太阳能
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蓄热输出
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生物质；此时，通断阀一101、通断阀十三113、通断阀十四114和第五水泵85常开；第一温度传感器91、第二温度传感器92、第三温度传感器93、第四温度传感器94和第五温度传感器95常开；生物质燃烧炉2默认关闭，若开启，则在峰谷电的峰段(8:00
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22:00)采用低功率运行，谷段(22:00
‑
次日8:00)采用高功率运行；
57.情况一、当室内温度低于冬季室内设计温度即t5＜18℃时，此时供能系统需要同
时向用户端供生活热水和供暖：
58.1、当日照良好太阳能充足即t1＞55℃时，太阳能集热器1独立向用户端供生活热水和供暖，同时向高温蓄热区31和低温蓄热区33蓄热；此时，通断阀四104、通断阀五105、通断阀六106、通断阀七107、通断阀八108、通断阀九109、通断阀十二112和第一水泵81开启；通断阀二102、通断阀三103、通断阀十110、通断阀十一111、通断阀十五115、第二水泵82、第三水泵83和第四水泵84关闭；
59.热流体工质携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀七107至用水换热器4输出热量，换热后的冷流体工质经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成直接热工质循环；自来水经过通断阀十三113进入用水换热器4进行取热，从用水换热器4流出的热水经过通断阀十二112送入用户端生活热水设备6完成直接热水供应；流体携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀六106至高温蓄热区31进行换热，换热后的流体经通断阀四104至低温蓄热区33进行换热，换热后的低温流体经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成太阳能
‑
高温
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低温蓄热循环；流体携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀八108至采暖换热器5换热，换热后的流体经通断阀九109、通断阀四104至低温蓄热区33进行换热，换热后的低温流体经第一水泵81回至太阳能集热器1完成太阳能
‑
采暖
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低温蓄热循环；此时用户端采暖工质通过第五水泵85从采暖换热器5取热经通断阀十四114送至用户端采暖设备7完成用户采暖供应；
60.2、当阴雨天或夜晚太阳能不足即45℃＜t1＜55℃时，太阳能集热器1独立向用户端供生活热水，同时向低温蓄热区33蓄热；此时，通断阀四104、通断阀五105、通断阀七107、通断阀十一111、通断阀十二112、通断阀十五115和第一水泵81开启；通断阀三103通断阀六106和第三水泵83关闭；
61.热流体工质携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀七107至用水换热器4输出热量，换热后的冷流体工质经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成直接热工质循环；自来水经过通断阀十三113进入用水换热器4进行取热，从用水换热器4流出的热水经过通断阀十二112送入用户端生活热水设备6完成直接热水供应；流体携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀十五115、通断阀四104至低温蓄热区33进行换热，换热后的低温流体经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成太阳能
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低温蓄热循环；
62.(1)当t3＞55℃时，高温蓄热区31向用户端采暖设备7供暖；此时，通断阀十110和第四水泵84开启，通断阀二102、通断阀八108、通断阀九109和第二水泵82关闭；
63.流体从采暖换热器5经第四水泵84至高温蓄热区31取热，换热后的流体经通断阀十110至采暖换热器5进行换热完成蓄热采暖循环；此时用户端采暖工质通过用户端采暖设备7出口经第五水泵85从采暖换热器5取热经通断阀十四114送至用户端采暖设备7进口完成用户采暖供应；
64.(2)当t3＜55℃时，此时生物质燃烧炉2运行，通断阀二102、通断阀八108、通断阀九109和第二水泵82开启；通断阀十110和第四水泵84关闭；
65.流体携带热量自生物质燃烧炉2的出口经第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀八108至采暖换热器5换热后经通断阀九109、通断阀四104至低温蓄热区33换热经第二水
泵82回流至生物质燃烧炉2完成生物质
‑
采暖
‑
低温蓄热循环；此时用户端采暖工质通过第五水泵85从采暖换热器5取热经通断阀十四114送至用户端采暖设备7完成用户采暖供应；
66.3、当连续阴天即t1＜45℃时，此时通断阀十一111和第三水泵83开启，通断阀五105、通断阀七107、通断阀十二112和第一水泵81关闭；
67.(1)当t3＞55℃时，低温蓄热区33向用户端生活热水设备6供热，高温蓄热区31向用户端采暖设备7供热；此时，通断阀二102、通断阀四104、通断阀六106、通断阀十110、通断阀十一111、第二水泵82和第四水泵84开启，通断阀三103、通断阀八108、通断阀九109和通断阀115关闭；
68.高温流体从高温蓄热区31出来经通断阀四104至低温蓄热区33供热，换热后流出经第二水泵82、生物质燃烧炉2(未燃烧)、第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀六106回到高温蓄热区31完成高温
‑
低温蓄热循环；流体经第四水泵84至高温蓄热区31取热，换热后的流体经通断阀十110至采暖换热器5进行换热完成蓄热采暖循环；此时用户端采暖工质通过第五水泵85从采暖换热器5取热经通断阀十四114送至用户端采暖设备7完成用户采暖供应；自来水经过通断阀十三113和第三水泵83进入低温蓄热区33进行取热，从低温蓄热区33出来的热水经过通断阀十一111送入用户端生活热水设备6完成蓄热热水供应；
69.(2)当t3＜55℃时，此时生物质燃烧炉2运行，通断阀二102、通断阀八108、通断阀九109、通断阀十一111、第二水泵82和第三水泵83开启，通断阀六106、通断阀十110、通断阀十五115和第四水泵84关闭；
70.①
当t4＞45℃时，通断阀四104关闭，通断阀三103开启；
71.流体携带热量自生物质燃烧炉2的出口经第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀八108至采暖换热器5换热后经通断阀九109、通断阀三103、第二水泵82回流至生物质燃烧炉2完成生物质采暖循环；此时用户端采暖工质通过第五水泵85从采暖换热器5取热经通断阀十四114送至用户端采暖设备7完成用户采暖供应；自来水经过通断阀十三113和第三水泵83进入低温蓄热区33进行取热，从低温蓄热区33出来的热水经过通断阀十一111送入用户端生活热水设备6完成蓄热热水供应；
72.②
当t4＜45℃时，通断阀三103关闭，通断阀四104开启；
73.流体携带热量自生物质燃烧炉2的出口经第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀八108至采暖换热器5换热后经通断阀九109、通断阀四104至低温蓄热区33换热，换热后经第二水泵82回流至生物质燃烧炉2完成生物质
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采暖
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低温蓄热循环；此时用户端采暖工质通过第五水泵85从采暖换热器5取热经通断阀十四114送至用户端采暖设备7完成用户采暖供应；自来水经过通断阀十三113和第三水泵83进入低温蓄热区33进行取热，从低温蓄热区33出来的热水经过通断阀十一111送入用户端生活热水设备6完成蓄热热水供应；
74.情况二、当室内温度过高即t5＞25℃时，不需要向用户端采暖设备7额外供热，此时通断阀八108、通断阀九109、通断阀十110和第四水泵84关闭；
75.1、当日照良好太阳能充足即t1＞55℃时，太阳能集热器1独立向用户端供生活热水，同时向高温蓄热区31和低温蓄热区33蓄热；此时，通断阀四104、通断阀五105、通断阀六106、通断阀七107、通断阀十二112和第一水泵81开启；通断阀二102、通断阀三103、通断阀十一111、通断阀十五115、第二水泵82和第三水泵83关闭；
76.热流体工质携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一
101、通断阀七107至用水换热器4输出热量，换热后的冷流体工质经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成直接热工质循环；自来水经过通断阀十三113进入用水换热器4进行取热，从用水换热器4流出的热水经过通断阀十二112送入用户端生活热水设备6完成直接热水供应；流体携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀六106至高温蓄热区31进行换热，换热后的流体经通断阀四104至低温蓄热区33进行换热，换热后的低温流体经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成太阳能
‑
高温
‑
低温蓄热循环；
77.2、当阴雨天或夜晚太阳能不足即45℃＜t1＜55℃时，太阳能集热器1独立向用户端供生活热水，同时向低温蓄热区33蓄热；此时，通断阀四104、通断阀五105、通断阀七107、通断阀十二112、通断阀十五115和第一水泵81开启；通断阀102、通断阀三103、通断阀六106、通断阀十一111、第二水泵82和第三水泵83关闭；
78.热流体工质携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀七107至用水换热器4输出热量，换热后的冷流体工质经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成直接热工质循环；自来水经过通断阀十三113进入用水换热器4进行取热，从用水换热器4流出的热水经过通断阀十二112送入用户端生活热水设备6完成直接热水供应；流体携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀十五115、通断阀四104至低温蓄热区33进行换热，换热后的低温流体经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成太阳能
‑
低温蓄热循环；
79.3、当连续阴天即t1＜45℃时，此时通断阀十一111和第三水泵83开启，通断阀五105、通断阀七107、通断阀十二112和第一水泵81关闭；
80.(1)当t4＞45℃时，低温蓄热区33向用户端生活热水设备6供热，此时通断阀二102、通断阀三103、通断阀四104、通断阀六106、通断阀十五115和第二水泵82关闭；
81.自来水经过通断阀十三113和第三水泵83进入低温蓄热区33进行取热，从低温蓄热区33出来的热水经过通断阀十一111送入用户端生活热水设备6完成蓄热热水供应；
82.(2)当t4＜45℃时，此时生物质燃烧炉2运行，此时通断阀二102、通断阀四104、通断阀十五115和第二水泵82开启，通断阀三103、通断阀六106和第四水泵84关闭；
83.流体携带热量自生物质燃烧炉2的出口经第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀十五115、通断阀四104至低温蓄热区33蓄热，换热后经第二水泵82回至生物质燃烧炉2完成生物质
‑
低温蓄热循环；自来水经过通断阀十三113和第三水泵83进入低温蓄热区33进行取热，从低温蓄热区33出来的热水经过通断阀十一111送入用户端生活热水设备6完成蓄热热水供应；
84.情况三、当18℃＜t5＜25℃时，供能系统各装置维持目前运行状态。
85.工况二、非供暖季：供能系统支持用户热水供应，能源利用顺序是太阳能
‑
蓄热输出
‑
生物质；此时，通断阀一101和通断阀十三113常开，第一温度传感器91、第二温度传感器92、第三温度传感器93和第四温度传感器94常开，通断阀六106、通断阀八108、通断阀九109、通断阀十110、通断阀十四114、第四水泵84和第五水泵85常闭；生物质燃烧炉2默认关闭，若开启，则在峰谷电的峰段(8:00
‑
22:00)采用低功率运行，谷段(22:00
‑
次日8:00)采用高功率运行；
86.情况一、当日照良好太阳能充足即t1＞45℃时，太阳能集热器1独立向用户端供生
活热水，同时向低温蓄热区33蓄热；此时通断阀四104、通断阀五105、通断阀七107、通断阀十二112、通断阀十五115和第一水泵81开启，通断阀102、通断阀三103、通断阀十一111、第二水泵82和第三水泵83关闭；
87.热流体工质携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀七107至用水换热器4输出热量，换热后的冷流体工质经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成直接热工质循环；自来水经过通断阀十三113进入用水换热器4进行取热，从用水换热器4流出的热水经过通断阀十二112送入用户端生活热水设备6完成直接热水供应；流体携带热量自太阳能集热器1的出口经第一温度传感器91、通断阀一101、通断阀五105、通断阀十五115、通断阀四104至低温蓄热区33进行换热，换热后的低温流体经第一水泵81回至太阳能集热器1的进口完成太阳能
‑
低温蓄热循环；
88.情况二、当太阳能不足即t1＜45℃时，通断阀十一111和第三水泵83开启，通断阀五105、通断阀七107和通断阀十二112关闭；
89.1、当t4＞45℃时，低温蓄热区33向用户端生活热水设备6供热，此时通断阀二102、通断阀三103、通断阀四104、通断阀十五115、第二水泵81和第二水泵82关闭；
90.自来水经过通断阀十三113和第三水泵83进入低温蓄热区33进行取热，从低温蓄热区33出来的热水经过通断阀十一111送入用户端生活热水设备6完成蓄热热水供应；
91.2、当t4＜45℃时，此时生物质燃烧炉2运行，此时通断阀二102、通断阀四104、通断阀十五115和第二水泵82开启，通断阀三103和第二水泵81关闭；
92.流体携带热量自生物质燃烧炉2的出口经第二温度传感器92、通断阀二102、通断阀十五115、通断阀四104至低温蓄热区33蓄热，换热后经第二水泵82回至生物质燃烧炉2完成生物质
‑
低温蓄热循环；自来水经过通断阀十三113和第三水泵83进入低温蓄热区33进行取热，从低温蓄热区33出来的热水经过通断阀十一111送入用户端生活热水设备6完成蓄热热水供应。
93.实施例1
94.本发明的供能系统，利用多种能源耦合供热，相比传统单一的供能系统，带来显著节能效益。
95.假设供暖季为4个月(120天
×
24小时/天＝2880小时)，用户在供暖季每天平均消耗40千瓦时热量，假设太阳能在晴天能供热20千瓦时，需锅炉供热20千瓦时。假设生物质燃料1000元/吨(1元/千克)，其能提供热量5千瓦时/千克，锅炉热效率85％。假设供热季有一半的天气是晴天，总共能集热20
×
60＝1200千瓦时热量。
96.当该用户只利用生物质锅炉供热时，供暖季需要生物质燃料费用40
×
120
÷
(5
×
85％)
×
1＝1129.41元。当利用太阳能耦合供热时，供暖季需要燃料费用20
×
120
÷
(5
×
85％)
×
1＝564.71元。一个供暖季可节省564.71元，假设这些设备使用寿命为10年，则10年可节省供暖季的燃料费用5647元。
97.上述示例保守估计了太阳能的集热量，且没有考虑日常优化的运行策略节省的大量热量及生活热水所需热量，若考虑到该因素，则该基于相变储能的太阳能与生物质能耦合的供能系统能节省更多能源及运行费用。
98.实施例2
99.该基于相变储能的太阳能与生物质能耦合的供能系统，利用错峰低谷电进行蓄
热，相比传统的供热系统，在相同的热量输出情况下，其运行成本降低，且对电网稳定友好。
100.假设供暖季为4个月(120天
×
24小时/天＝2880小时)，用户在供暖季每天平均消耗40千瓦时热量，其中锅炉供热20千瓦时。假设该生物质锅炉每运行一小时需要0.1度电。
101.假设锅炉在8:00到22:00(该时段为高峰电，电价为0.568元/千瓦时)与22：00到次日8:00(该时段为低谷电，电价为0.288元/千瓦时)均衡地消耗能量，则整个供暖季锅炉需要电费[0.568
×
14
×
0.1+0.288
×
10
×
0.1]
×
120＝129.98元。
[0102]
假设锅炉只利用22：00到次日8:00(该时段为低谷电，电价为0.288元/千瓦时)供热和蓄热，则整个供暖季锅炉需要电费0.288
×
0.1
×
2880＝82.94元。
[0103]
假设这些设备使用寿命为10年，则10年可节省供暖季的电费(129.98－82.94)
×
10＝470.4元。
[0104]
上述示例保守估计了太阳能的集热量，且没有考虑日常生活热水所需热量，若考虑到该因素，则本发明供能系统能节省更多运行费用，且该举措积极配合电网调峰需求，对公民响应日趋严重的调峰问题有重要意义。
[0105]
实施例3
[0106]
本发明所述的供能系统，相比传统的供能系统，热舒适性更高。
[0107]
热舒适性是人对周围热环境的主观满意度，是空气调节表征系统好坏的一个重要指标。其综合空气温度、空气湿度、空气流动、平均辐射温度等多种因素，其中室内空气温度是影响热舒适度的主要因素，当室内空气温度变化率过大时，容易给人造成不舒适感，且会影响平均辐射温度及竖向空气温度变化。
[0108]
由于传统单一供热锅炉，当室内温度低时开启加热需消耗热量，且生活热水不能保证随时使用。其不同时间和室外温度环境的条件下室内温度差异较大，热舒适低。而本发明的供能系统，能够利用多种能源连续调温，当室内温度较低时，利用高温蓄热区、低温蓄热区及锅炉三种供能途径供热。
[0109]
本发明未述及之处适用于现有技术。