家用沼气装置建造方法与流程

1.本发明属于沼气制备技术领域，更具体地说，是涉及家用沼气装置建造方法。


背景技术：

2.在诸多新能源中，沼气作为一种清洁、绿色的能源被广泛应用，而利用太阳能联合沼气对外进行供能，解决冬季沼气产气效率低的问题，将具有广阔的市场和发展空间。但是在实际应用时发现，当外界温度较低并且光照强度较弱时，太阳能热水器并不能够产生足够的热水，同时沼气池内由于温度较低，沼气的产生量也不能够满足生活的需求。而当外界温度适宜之后，太阳能热水器热量产生的量以及沼气产生的量均有剩余，造成一定资源的浪费。因此，如何在温度较低的天气情况下保证沼气的产生量，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供家用沼气装置建造方法，旨在解决在温度较低的天气情况下保证沼气内温度较低使得沼气产生较低的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供家用沼气装置建造方法，包括：
5.在屋顶上间隔安装沼气膜和太阳能热水器；
6.沿所述沼气膜长度方向上铺设多个用于加热的供热管；
7.在所述供热管一端与所述太阳能热水器之间连通蓄水罐，在所述供热管另一端通过循环管与所述太阳能热水器连通；所述太阳能热水器、所述蓄水罐、所述供热管和所述循环管组成保温管路，所述太阳能热水器用于加热所述保温管路内的水；
8.将所述沼气膜的出气口连通燃烧器，所述燃烧器通过燃烧所述沼气膜内的沼气用于加热所述蓄水罐；
9.在所述沼气膜的外侧扣设顶棚。
10.在一种可能的实现方式中，所述蓄水罐和所述供热管之间安装有动力泵，所述动力泵用于使水循环流经所述供热管、所述太阳能热水器和所述蓄水罐。
11.在一种可能的实现方式中，所述蓄水罐通过回水管与所述太阳能热水器连通，所述太阳能热水器、所述蓄水罐和所述回水管组成加热管路；所述蓄水罐通过回液管与所述供热管连通，所述蓄水罐、所述供热管和所述回液管组成供热管路；所述供热管路和所述循环管上分别安装有第一阀门和第二阀门。
12.在一种可能的实现方式中，所述沼气膜内安装有第一温度计，所述蓄水罐内安装有第二温度计，所述太阳能热水器一侧安装有第三温度计，所述第一温度计、所述第二温度计和所述第三温度计均与控制器电连接，且所述控制器分别与所述第一阀门和所述第二阀门电连接用于根据接收到的温度信息控制所述第一阀门和所述第二阀门的开启和关闭。
13.在一种可能的实现方式中，所述沼气膜上连通有用于排出旧料的排料管和用于输入新料的进料管，所述排料管通过回流管与所述进料管连通，所述回流管用于将所述排料管内的部分旧料输送至所述进料管。
14.在一种可能的实现方式中，所述进料管上连接有废水管，所述废水管用于将生活废水通入所述进料管内。
15.在一种可能的实现方式中，所述燃烧器连通有废气管，所述废气管延展至所述沼气膜内用于将所述燃烧器燃烧产生的废气引流至所述沼气膜内。
16.在一种可能的实现方式中，所述沼气膜上连通有排气管，所述排气管延展至处理站，所述处理站用于对所述排气管输入的沼气进行过滤和提纯等处理，所述处理站通过输气管用于输入处理后的沼气。
17.在一种可能的实现方式中，所述蓄水罐固定在所述燃烧器顶部，所述蓄水罐连通有热水管，所述热水管用于将热水引流至建筑内。
18.在一种可能的实现方式中，所述顶棚内与所述沼气膜之间填充有隔热料。
19.本发明提供的家用沼气装置建造方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明家用沼气装置建造方法中在屋顶间隔安装有沼气膜和太阳能热水器，在供热管与太阳能热水器之间连通有蓄水罐，而供热管远离蓄水罐的一端通过循环管与太阳能热水器连通，由太阳能热水器、蓄水罐、供热管和循环管组成保温管路。沼气膜上的出气口连通有燃烧器，在沼气膜的外侧扣设有顶棚。
20.在实际应用时，太阳能热水器能够将光能转换为热能从而对保温管路内的水进行加热，而当沼气膜内部温度适宜之后产生的沼气可以用于燃烧器的燃烧，燃烧器燃烧产生的热量会再次对蓄水罐内的水进行加热，从而保证了热水的供应，由于蓄水罐内储存有热水，因此即便外界温度较低，通过蓄水罐储存的热水也能够保证沼气膜内的温度，保证沼气的产出量。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的家用沼气装置建造方法的流程图；
23.图2为本发明实施例提供的家用沼气装置建造方法的排布示意图。
24.图中：1、太阳能热水器；2、沼气膜；3、蓄水罐；4、燃烧器；5、第二阀门；6、第一阀门；7、循环管；8、回水管；9、供热管；10、动力泵；11、废气管；12、回液管。
具体实施方式
25.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.请一并参阅图1至图2，现对本发明提供的家用沼气装置建造方法进行说明。家用沼气装置建造方法，包括：
27.在屋顶上间隔安装沼气膜2和太阳能热水器1。
28.沿沼气膜2长度方向上铺设多个用于加热的供热管9。
29.在供热管9一端与太阳能热水器1之间连通蓄水罐3，在供热管9另一端通过循环管7与太阳能热水器1连通；太阳能热水器1、蓄水罐3、供热管9和循环管7组成保温管路，太阳能热水器1用于加热保温管路内的水。
30.将沼气膜2的出气口连通燃烧器4，燃烧器4通过燃烧沼气膜2内的沼气用于加热蓄水罐3。
31.在沼气膜2的外侧扣设顶棚。
32.本发明提供的家用沼气装置建造方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明家用沼气装置建造方法中在屋顶间隔安装有沼气膜2和太阳能热水器1，在供热管9与太阳能热水器1之间连通有蓄水罐3，而供热管9远离蓄水罐3的一端通过循环管7与太阳能热水器1连通，由太阳能热水器1、蓄水罐3、供热管9和循环管7组成保温管路。沼气膜2上的出气口连通有燃烧器4，在沼气膜2的外侧扣设有顶棚。
33.在实际应用时，太阳能热水器1能够将光能转换为热能从而对保温管路内的水进行加热，而当沼气膜2内部温度适宜之后产生的沼气可以用于燃烧器4的燃烧，燃烧器4燃烧产生的热量会再次对蓄水罐3内的水进行加热，从而保证了热水的供应，由于蓄水罐3内储存有热水，因此即便外界温度较低，通过蓄水罐3储存的热水也能够保证沼气膜2内的温度，保证沼气的产出量。
34.在农村等一些地区，会在屋顶安装太阳能热水器1，太阳能热水器1具有一定的体积，因此在夏季可以提供温度较高的热水，但是当到冬季，由于外界温度较低加之光照强度较弱，因此太阳能热水器1的使用效果将大大折扣。并且由于冬季温度较低，使得沼气膜2内沼气的产生量降低，在夜晚沼气膜2内产生的沼气甚至不能达到燃烧的标准。现有的为了提高沼气膜2在温度较低环境下的出气量，通常在沼气膜2内设置加热装置以保证沼气膜2内的温度，但是由于沼气膜2自身的隔热性能较差，为了将沼气膜2维持在适宜的温度所耗费的能源较多，导致经济性较差。
35.本技术中提供的方法，旨在冬季等温度较低的环境下通过太阳能热水器1以及沼气膜2的配合，保证热水的供应，并且极大的减少能源的消耗，达到保护环境的目的。
36.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，蓄水罐3和供热管9之间安装有动力泵10，动力泵10用于使水循环流经供热管9、太阳能热水器1和蓄水罐3。通过使太阳能热水器1内的水流动，从而提高了太阳能热水器1可加热水的量，并且通过控制动力泵10的功率，当沼气膜2内温度较高时可降低动力泵10的功率，当沼气膜2内温度较低时，可提高动力泵10的功率提高水流动的速度。
37.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，蓄水罐3通过回水管8与太阳能热水器1连通，太阳能热水器1、蓄水罐3和回水管8组成加热管路；蓄水罐3通过回液管12与供热管9连通，蓄水罐3、供热管9和回液管12组成供热管9路；供热管9路和循环管7上分别安装有第一阀门6和第二阀门5。太阳能热水器1本身有用于储水的装置，当某天温度较高在太阳能热水器1内会储存一定量的热水，但是当太阳能热水器1内的水温达到一定值之后温度不再上升，同时当太阳能热水器1内水量充足之后无法再汇入冷水，导致一天的大部分时间，太阳能热水器1只能反复的对高温水进行加热，而当温度降低加之外界光照较弱，热水无法及时补充，因此极易出现无热水可用的情况。
38.本技术中，在太阳能热水器1上连通有蓄水罐3，蓄水罐3用于储存热水，蓄水罐3内
的水能够输送至供热管9内使沼气膜2内保持适宜的温度，并且通过沼气的燃烧产生的热量能够对蓄水罐3加热。由于蓄水罐3内有热水的补充，因此即便外界温度较低，也能够保证有足够的热水供应，更为重要的是，整个过程输入的能源较少，极大的节约了资源的消耗。
39.为了降低能源的消耗，同时控制沼气膜2内的沼气的产生速度，需要安装阀门来进行控制。为了改变水流的速率，在供热管9路的某处安装第一阀门6，在循环管7上安装有第二阀门5。
40.第一阀门6打开时第二阀门5关闭时，此时为供热管9路，由蓄水罐3向供热管9提供热水，此时多发生在外界温度较低或者光照强度较弱，太阳能热水器1无法正常工作时。第一阀门6关闭第二阀门5打开时，此时为保温管路，循环管7流通，通过太阳能热水器1对蓄水罐3和供热管9进行加热。当第一阀门6和第二阀门5均关闭时，此时为加热管路，太阳能仅对蓄水罐3内的水进行加热。
41.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，沼气膜2内安装有第一温度计，蓄水罐3内安装有第二温度计，太阳能热水器1一侧安装有第三温度计，第一温度计、第二温度计和第三温度计均与控制器电连接，且控制器分别与第一阀门6和第二阀门5电连接用于根据接收到的温度信息控制第一阀门6和第二阀门5的开启和关闭。
42.为了减少人为的干预，提高智能化的水平，需要在沼气膜2内设置第一温度计，在蓄水罐3内设置第二温度计，在室外设置第三温度计。第一温度计、第二温度计和第三温度计均通过控制器与第一阀门6和第二阀门5连接。当需要产生沼气并且第一温度计检测的温度较低同时低于第二温度计和第三温度计时，第一阀门6打开第二阀门5关闭或者第一阀门6关闭第二阀门5打开。当第三温度计检测到外界温度较低时，此时太阳能热水器1失效，因此第一阀门6打开第二阀门5关闭，使水循环流经蓄水罐3和供热管9，保证沼气的正常供应。当第一温度计、第二温度计和第三温度计均较高时，将第一阀门6和第二阀门5均关闭。
43.通过添加蓄水罐3和供热管9能够提高太阳能热水器1加热的水的量，避免了太阳能热水器1重复对热水加热的温度，和蓄水罐3内的水能够满足较长时间的热水的供应。
44.当外界温度较低时，太阳能热水器1无法产生出足够的且温度适宜的热水，这也就使得供热管9内流动的水温度较低从而无法使沼气膜2无法产出足够的沼气，最终导致太阳能热水器1和沼气膜2均无法正常使用。为了解决上述问题，本技术中设置有蓄水罐3，当外界温度较高时，太阳能热水器1通过将光能转换为热能，使得蓄水罐3内储存一定量的热水，蓄水罐3内热水充足之后就能够向供热管9输送热水，最终保证了足够沼气的产生量。当外界温度降低之后，通过蓄水罐3内的热水对沼气膜2进行持续的加热，从而保证了沼气的持续的供应，而沼气产生的量足够之后通过沼气燃烧产生的热量从而提高蓄水罐3内水的温度。
45.为了及时向蓄水罐3内补充热水，本技术中在屋顶设置有燃烧器4，燃烧器4通过燃烧沼气提高蓄水罐3内的水温，从而保证了即便在寒冷的季节也能够持续的热水的供应。
46.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，沼气膜2上连通有用于排出旧料的排料管和用于输入新料的进料管，排料管通过回流管与进料管连通，回流管用于将排料管内的部分旧料输送至进料管。
47.沼气是各种有机物质，在隔绝空气并在适宜的温度和ph值的条件下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体，需要向沼气膜2内持续的供应可供微生物发酵的有机
物，为此在沼气膜2上连通有进料管，同时沼气膜2上连通有用于排出旧料的排料管。但需要特别指出的是，由于微生物很难在短时间内完成迁移，因此分解完成后的旧料上会附着有大量的微生物，而加入的新料内所含的微生物较少，这就需要将新料和旧料进行有效的混合。
48.但是由于屋顶的有效使用面积较少，若在沼气膜2内安装搅拌装置无疑提高了安装的难度，并且搅拌装置需要外界输入能源才能持续的运转，这就对沼气膜2的密闭性提高了很高的要求。为了实现混合的效果，在排料管上连通有回流管，回流管的出料端延展至进料管，回流管排出的旧料与进料管排入的新料混合一并输入至沼气膜2内，从而便于新料中微生物的生长。
49.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，进料管上连接有废水管，废水管用于将生活废水通入进料管内。
50.在日常生活过程中会产生大量的生活污水，传统的做法是直接将生活污水排入污水管道，这里就造成了巨大的资源浪费，并且生活污水中含有大量的可发酵的有机物，为了实现资源的回收，在进料管上连通有废水管，废水管排出的生活污水与新料混合，并在沼气膜2内由微生物进行分解发酵。同时由于沼气膜2内加入了生活污水，从而提高了有机物的流动性，便于旧料的回收。
51.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，燃烧器4连通有废气管11，废气管11延展至沼气膜2内用于将燃烧器4燃烧产生的废气引流至沼气膜2内。
52.用于分解有机物产生沼气的微生物多属于厌氧型，这就需要尽量减少沼气膜2内氧气的含量。现有的做法是向沼气膜2内输入氮气和二氧化碳等惰性气体，但是这些气体都有一定的成本，并且需要设置相应的储罐，同时储罐与沼气膜2之间需要连通降压控速等装置，这在农村等场合较难实现。当沼气膜2内温度较为适宜时，沼气膜2内会产生较多的气体，这些气体会使沼气膜2内产生正压，从而避免了外界气体的进入。因此通常情况下，需要在有机物刚进入沼气膜2时也即有机物刚开始发酵时降低沼气膜2内氧气的含量。
53.为了达到上述的目的，本技术中将燃烧器4燃烧产生的废气通入沼气膜2内，由于沼气燃烧后尾气氧含量较低更多的为二氧化碳，而二氧化碳大于氧气的质量，因此在将燃烧器4的尾气通入沼气膜2内之后，二氧化碳等质量较大的成分会停留在沼气膜2的底部，氧气停留在上方并由沼气膜2顶部，从而保证了微生物发酵时的无氧环境。
54.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，沼气膜2上连通有排气管，排气管延展至处理站，处理站用于对排气管输入的沼气进行过滤和提纯等处理，处理站通过输气管用于输入处理后的沼气。
55.在屋顶沼气膜2内产生的气体成分较为复杂，沼气由50％～80％甲烷、20％～40％二氧化碳、0％～5％氮气、小于1％的氢气、小于0.4％的氧气与0.1％～3％硫化氢等气体组成。虽然沼气的主要成分为甲烷，但是仍然含有部分硫化氢气体，若直接燃烧产生的废气对周围的环境有污染，并且产生的沼气中除了甲烷之外还有较多部分的二氧化碳气体。为了便于沼气的燃烧同时保护环境，在沼气膜2的顶部连通有排气管，多个排气管的出气端共同汇入沼气处理站，在沼气处理站内对沼气进行提纯从而将硫化氢的气体进行集中处理。沼气处理站能够将沼气作为能源进行储备，并且沼气净化站通过输气管将纯净的沼气输送至各家各户，在一定程度上提高了沼气的使用效率和使用效果。
56.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，蓄水罐3固定在燃烧器4顶部，蓄水罐3连通有热水管，热水管用于将热水引流至建筑内。燃烧器4直接对蓄水罐3进行加热，蓄水罐3用于储存居民使用的热水。蓄水罐3也可以供给暖气片等取暖设置，此时需要安装回管从而形成循环流路。
57.在本技术提供的家用沼气装置建造方法的一些实施例中，顶棚内与沼气膜2之间填充有隔热料。
58.太阳能热水器1需要安装在屋顶，同时为了减少占用使用区域减少整个装置的造价，本技术中的沼气膜2同样安装在屋顶。沼气膜2位于太阳能热水器1的一侧，由于需要通过多个供热管9对沼气膜2进行供热，同时避免供热管9的热量散发到周围的空气中，因此通常情况下将多个供热管9铺设在沼气膜2的下方。为了避免供热管9的热量传递至屋顶，因此在屋顶上安装有隔热板，隔热板通过粘胶或者螺栓等方式固定在隔热板上。多个供热管9铺设在隔热板的上方。
59.由于沼气膜2自身的温度大多数情况下会高于周围的环境温度，因此在沼气膜2的外侧架设有顶棚，顶棚可作为屋顶的装饰。顶棚通常由彩钢瓦架设而成，在一些房屋使用过程中，顶棚的内侧与屋顶之间形成中空的空腔。将沼气膜2设置在空腔内，一方面提高了集成化水平避免了开挖沼气坑等造成的空间以及资源的方位，另一方面通过将顶棚罩在沼气膜2上保证了美观度。为了提高保温性能，在顶棚内侧面与沼气膜2之间填充有隔热料，隔热料自身有一定的伸缩性能，使沼气膜2能够在一定程度上膨胀和收缩。
60.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。