專利名稱：一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種熱泵沼氣池，特別涉及一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣 池。適合農(nóng)作物秸稈、廚房生活垃圾、畜禽糞便污水等的綜合利用，屬環(huán)境工程所需設(shè)備裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今能源危機(jī)的形勢下，拓展資源再生利用，促進(jìn)生物質(zhì)能的科學(xué)利用和保護(hù) 生態(tài)環(huán)境，越來越成為當(dāng)今世界發(fā)展的主題。而沼氣就是實現(xiàn)生物質(zhì)能量向清潔能源的轉(zhuǎn) 化。現(xiàn)有傳統(tǒng)沼氣池包括大、中型沼氣工程成本高、效率低，對糞污的處理不徹底、不迅速， 特別是有些沒有增溫、保溫裝置，有些有增溫、保溫裝置，也由于使用煤炭、電力等高品質(zhì)能 源，成本高，不利于北方寒冷地區(qū)推廣。而德國沼氣工程一般采用沼氣發(fā)電的余熱熱水循環(huán) 加熱沼氣池，對于中、小型沼氣池以及沒有發(fā)電的沼氣工程也不實用。空氣能熱泵技術(shù)、地 源熱泵技術(shù)以逆向卡諾循環(huán)原理為基礎(chǔ)，通過輸入少量的電能提取空氣能、地下淺層地?zé)?能源，為建筑物體供暖、制冷及熱水等，是一個利用少量的高品位電能，實現(xiàn)低品位熱能的 轉(zhuǎn)移過程；能量投入少，產(chǎn)出大。太陽能熱水系統(tǒng)也是清潔能源。而將太陽能熱水系統(tǒng)、空 氣能熱泵技術(shù)、地源熱泵技術(shù)應(yīng)用于沼氣工程不僅可以降低沼氣工程運行成本，而且還是 可再生循環(huán)利用的能源，意義深遠(yuǎn)。本實用新型就是解決沼氣池及大、中型沼氣工程易凍、 冬季能源消耗大、運行成本高、產(chǎn)氣率低以及對糞污的處理不徹底、不迅速、效率低等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型涉及一種熱泵沼氣池，特別涉及一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣 池。本實用新型采用的技術(shù)方案為一種熱泵沼氣池，特別涉及一種空氣能、太陽能、地源 熱泵沼氣池，其特征在于它包括厭氧消化系統(tǒng)、隔熱保溫系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、空氣能熱 泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。所述的厭氧消化系統(tǒng)由預(yù)處理池、污泥泵、厭氧消化 池、曝氣池組成；隔熱保溫系統(tǒng)由隔熱保溫板、熱水循環(huán)管、循環(huán)泵、熱水中轉(zhuǎn)箱組成；太陽 能熱水系統(tǒng)由集熱器、水箱、熱水管道、循環(huán)泵組成；空氣能熱泵系統(tǒng)由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、節(jié) 流裝置、氣液型板式換熱器組成；地源熱泵系統(tǒng)由地下?lián)Q熱系統(tǒng)、熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)及末端換 熱設(shè)備組成，其中地下?lián)Q熱系統(tǒng)由地埋管換熱器、循環(huán)水泵、管道組成，熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)由 冷熱源側(cè)換熱器、壓縮機(jī)、換向閥、節(jié)流閥組成。地源熱泵系統(tǒng)末端換熱設(shè)備、太陽能熱水 管道、空氣能熱泵系統(tǒng)通過熱水循環(huán)管與隔熱保溫系統(tǒng)、厭氧消化系統(tǒng)連接，熱水中轉(zhuǎn)箱對 上述熱源系統(tǒng)的熱水進(jìn)行調(diào)節(jié)、平衡。地源熱泵中的地埋管換熱器為豎直式埋管換熱器， 它吸收地表淺層土壤中的熱量，空氣能熱泵系統(tǒng)吸收空氣中的能量，太陽能熱水系統(tǒng)吸收 太陽能，它們將熱量傳遞給水，水通過循環(huán)管加熱厭氧消化池促進(jìn)厭氧消化，熱水變冷后， 再通過地源熱泵系統(tǒng)、空氣能熱泵系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)加熱。厭氧消化池發(fā)酵生產(chǎn)沼氣， 沼氣可以用來發(fā)電，發(fā)電產(chǎn)生的余熱也可以打入上述系統(tǒng)的熱水循環(huán)管中對厭氧消化池進(jìn) 行加熱。所述的熱水循環(huán)管既可以放置于厭氧消化池內(nèi)部也可以放置于厭氧消化池外部。本實用新型的主要目標(biāo)為(1)可處理畜禽糞便污水、秸稈、廚房生活垃圾等，可以使原料 發(fā)酵充分，提高發(fā)酵效率和產(chǎn)氣率；(2)系統(tǒng)中設(shè)置有空氣能熱泵、地源熱泵、太陽能熱水 系統(tǒng)可以為厭氧發(fā)酵提供適宜的溫度同時降低了加熱成本；(3)空氣能熱泵、地源熱泵系 統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)提供的能源為可再生能源，它高效節(jié)能、運行費用低，發(fā)酵溫度穩(wěn)定，節(jié) 約能源顯著。本實用新型的有益效果1、系統(tǒng)設(shè)計了空氣能熱泵、地源熱泵裝置、太陽能熱 水系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，可控制厭氧發(fā)酵溫度，進(jìn)而實現(xiàn)恒溫高效生產(chǎn)；2、系統(tǒng)中有循環(huán)加溫、 保溫裝置、熱水中轉(zhuǎn)箱，可保證各種能源的平衡合理利用，保障厭氧發(fā)酵穩(wěn)定運行；3、空氣 能熱泵、地源熱泵是節(jié)能設(shè)備，它能消耗較少的能源提供大量的能源，是利用逆卡諾循環(huán)原 理，從低溫環(huán)境吸熱并向高溫環(huán)境放熱達(dá)到為物體供熱的目的，它是可再生能源，可實現(xiàn)高 效率低能耗，節(jié)能效果明顯；4、沼氣池的產(chǎn)品沼氣主要用來發(fā)電和生活燃料，而發(fā)電的余熱 又可以利用來加熱厭氧消化池，實現(xiàn)循環(huán)利用；5、空氣能熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)在提供熱 量的同時也可以提供冷氣，而本實用新型同時也可以提供熱水、沼氣燃料及電力。本實用新 型結(jié)構(gòu)合理，運行高效，適合西北地區(qū)及新農(nóng)村建設(shè)推廣使用。

附圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖中虛線為料液液面，管道箭頭方向為 傳輸方向；圖中1.地埋管換熱器，2. 土壤，3.循環(huán)水泵，4.地源熱泵熱水循環(huán)管，5.冷熱 源側(cè)換熱器，6.節(jié)流閥，7.壓縮機(jī)，8.換向閥，9.畜禽糞便預(yù)處理池，10.帶污泥泵的傳輸 管道，11.厭氧消化池，12.沼氣輸送管道，13.隔熱保溫板，14.攪拌裝置，15.熱水循環(huán)盤 管，16.循環(huán)水中轉(zhuǎn)箱，17.熱水循環(huán)管，18.曝氣池，19.太陽能熱水系統(tǒng)，20.空氣能熱泵系 統(tǒng)。
具體實施方式
具體實施方式
一一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征在于它包括厭 氧消化系統(tǒng)、隔熱保溫系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、空氣能熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組 成。所述的厭氧消化系統(tǒng)由預(yù)處理池(9)、污泥泵、厭氧消化池(11)、曝氣池(18)組成；隔熱 保溫系統(tǒng)由隔熱保溫板(13)、熱水循環(huán)管(15)、循環(huán)泵(3)、熱水中轉(zhuǎn)箱(16)組成；太陽能 熱水系統(tǒng)由集熱器、水箱、熱水管道、循環(huán)泵組成；空氣能熱泵系統(tǒng)由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、節(jié)流 裝置、氣液型板式換熱器組成；地源熱泵系統(tǒng)由地下?lián)Q熱系統(tǒng)、熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)及末端換熱 設(shè)備組成，其中地下?lián)Q熱系統(tǒng)由地埋管換熱器(1)、循環(huán)水泵(3)、管道(4)組成，熱泵主輔 機(jī)系統(tǒng)由冷熱源側(cè)換熱器(5)、壓縮機(jī)(7)、換向閥(8)、節(jié)流閥(6)組成。地源熱泵系統(tǒng)末 端換熱設(shè)備、太陽能熱水管道、空氣能熱泵系統(tǒng)通過熱水循環(huán)管與隔熱保溫系統(tǒng)、厭氧消化 系統(tǒng)連接，熱水中轉(zhuǎn)箱(16)對上述熱源系統(tǒng)的熱水進(jìn)行調(diào)節(jié)、平衡。地源熱泵中的地埋管 換熱器為豎直式埋管換熱器，它吸收地表淺層土壤中的熱量，空氣能熱泵系統(tǒng)吸收空氣中 的能量，太陽能熱水系統(tǒng)吸收太陽能，它們將熱量傳遞給水，水通過循環(huán)管加熱厭氧消化池 促進(jìn)厭氧消化，熱水變冷后，再通過地源熱泵系統(tǒng)、空氣能熱泵系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)加熱。 厭氧消化池發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，沼氣可以用來發(fā)電，發(fā)電產(chǎn)生的余熱也可以打入上述系統(tǒng)的熱 水循環(huán)管中對厭氧消化池進(jìn)行加熱。所述的熱水循環(huán)管既可以放置于厭氧消化池內(nèi)部也可 以放置于厭氧消化池外部。運行時沼氣池預(yù)處理池(9)放入調(diào)好濃度的畜禽糞便污水，處理好后原料經(jīng)污泥泵(10)打入?yún)捬跸?11)。厭氧消化池(11)采取隔熱保溫(13)處 理，熱水循環(huán)管(15)對它加熱，熱水的熱源來自地源熱泵系統(tǒng)、空氣能熱泵系統(tǒng)、太陽能， 厭氧消化池的料液經(jīng)過熱水循環(huán)管加熱充分發(fā)酵后打入曝氣池(18)，料液經(jīng)曝氣處理達(dá)標(biāo) 后排放，生產(chǎn)的沼氣提供給客戶。在冬季時地源熱泵系統(tǒng)通過熱泵系統(tǒng)把地下的熱量吸收 出來，經(jīng)過熱泵進(jìn)一步換熱后為厭氧消化池加熱，同時將冷能傳輸?shù)降叵?；在夏季，把地?的冷能放出來，經(jīng)過熱泵進(jìn)一步制冷后，通過換向閥向房間提供冷氣，同時將熱能釋放到循 環(huán)水中為厭氧消化池(11)加熱。
具體實施方式
二 本實施方式是在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上將厭氧消化池由鋼結(jié)構(gòu)材料改為膜式 沼氣池，材料為PVC復(fù)合材料，熱傳導(dǎo)效率高，熱水循環(huán)管內(nèi)的介質(zhì)為水，也可為其它熱量 交換介質(zhì)。厭氧消化池的材質(zhì)為混凝土，也可為鋼鐵、玻璃鋼、搪瓷、PVC復(fù)合材料、塑料、橡 膠、磚混結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
三本實施方式是在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上將熱泵中的能量傳導(dǎo)介質(zhì)由水改為空 氣，或者為乙二醇、甲醇、或氯化鈣水溶液。
具體實施方式
四本實施方式是在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上將地源熱泵中的埋地?fù)Q熱器的敷設(shè)方 式由豎直式改為水平式埋管換熱器。
具體實施方式
五本實施方式是在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上將地源熱泵改為地下水地源熱泵，熱量 的提取對象為地下水，形成開式地下水熱泵系統(tǒng)，它將地下水經(jīng)處理后直接供給并聯(lián)連接 的熱泵，與熱泵中的循環(huán)水進(jìn)行熱交換，從而加熱厭氧消化池，熱水冷卻后打入地下回灌以 保持地下水位。
具體實施方式
六本實施方式是在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上將地源熱泵改為地表水源熱泵，熱量的 提取對象為地表水，形成開式地表水熱泵系統(tǒng)，它直接將地表水處理后引入熱泵，與熱泵中 的循環(huán)水進(jìn)行熱交換，從而加熱厭氧消化池，熱水冷卻后排回原水體中。
具體實施方式
七本實施方式是在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上將空氣能熱泵系統(tǒng)增加一個蒸發(fā)器、換 向閥、電磁閥，這樣既可以為厭氧消化池提供熱量，夏季時也可以為客戶提供冷氣，同時方 便維護(hù)。
具體實施方式
八本實施方式是在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上將增加太陽能水箱、熱水管道、冷氣管 道及沼氣發(fā)電機(jī)組，從而實現(xiàn)發(fā)電、沼氣、熱水、冷氣的供給。
權(quán)利要求1.一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征是它是由厭氧消化系統(tǒng)、隔熱保溫 系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、空氣能熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成；所述的厭氧消化系 統(tǒng)由預(yù)處理池、污泥泵、厭氧消化池、曝氣池組成；隔熱保溫系統(tǒng)由隔熱保溫板、熱水循環(huán) 管、循環(huán)泵、熱水中轉(zhuǎn)箱組成；太陽能熱水系統(tǒng)由集熱器、水箱、熱水管道、循環(huán)泵組成；空 氣能熱泵系統(tǒng)由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、節(jié)流裝置、氣液型板式換熱器組成；地源熱泵系統(tǒng)由地下 換熱系統(tǒng)、熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)及末端換熱設(shè)備組成，其中地下?lián)Q熱系統(tǒng)由地埋管換熱器、循環(huán) 水泵、管道組成，熱泵主輔機(jī)系統(tǒng)由冷熱源側(cè)換熱器、壓縮機(jī)、換向閥、節(jié)流閥組成；地源熱 泵系統(tǒng)末端換熱設(shè)備、太陽能熱水管道、空氣能熱泵系統(tǒng)通過熱水循環(huán)管與隔熱保溫系統(tǒng)、 厭氧消化系統(tǒng)連接；地源熱泵中的地埋管換熱器為豎直式埋管換熱器，水通過循環(huán)管加熱 厭氧消化池促進(jìn)厭氧消化，熱水變冷后，再通過地源熱泵系統(tǒng)、空氣能熱泵系統(tǒng)、太陽能熱 水系統(tǒng)加熱；所述的熱水循環(huán)管既可以放置于厭氧消化池內(nèi)部也可以放置于厭氧消化池外 部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征是熱水循環(huán) 管的介質(zhì)為水，也可以為其它熱量交換介質(zhì)；熱泵中的能量傳導(dǎo)介質(zhì)為水，或者為空氣、乙 二醇、甲醇、或氯化鈣水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征是地源熱泵 中的埋地?fù)Q熱器的敷設(shè)方式為豎直式，也可以為水平式埋管換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征是地源熱泵 的熱量提取對象是土壤，也可以是地下水、地表水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征是將空氣能 熱泵系統(tǒng)中增加一個蒸發(fā)器、換向閥、電磁閥，方便維護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征是增加太陽 能水箱、熱水管道、冷氣管道及沼氣發(fā)電機(jī)組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，其特征是厭氧消化 池的材質(zhì)為混凝土，也可為鋼鐵、玻璃鋼、搪瓷、PVC復(fù)合材料、塑料、橡膠、磚混結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種熱泵沼氣池，特別涉及一種空氣能、太陽能、地源熱泵沼氣池，屬環(huán)境工程設(shè)備。它是由厭氧消化系統(tǒng)、隔熱保溫系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、空氣能熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。地源熱泵系統(tǒng)末端換熱設(shè)備、太陽能熱水管道、空氣能熱泵系統(tǒng)通過熱水循環(huán)管與隔熱保溫系統(tǒng)、厭氧消化系統(tǒng)連接，保溫系統(tǒng)中的熱水中轉(zhuǎn)箱對上述熱源系統(tǒng)的熱水進(jìn)行調(diào)節(jié)、平衡，熱水通過循環(huán)管加熱厭氧消化池促進(jìn)厭氧消化；熱水循環(huán)管既可以置于厭氧消化池內(nèi)部也可以置于外部。本沼氣池在生產(chǎn)沼氣的同時也可以提供熱水、冷氣。本實用新型可解決沼氣工程冬季生產(chǎn)成本高、能耗大等問題，易于推廣。
文檔編號C02F11/04GK201864721SQ201020121960
公開日2011年6月15日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者劉軍林 申請人:劉軍林