CN104848353A - 太阳能生活热水加热循环供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了太阳能生活热水加热循环供应系统主要由太阳能集热器、集热贮热水箱、太阳能循环泵、供热循环泵、变频热水泵、盘管换热器、负压消除器、容积式换热器和控制柜组成，集热贮热水箱出水与供热供水管连接，供热供水管与盘管换热器连接，且供热供水管上装有供热循环泵，在盘管换热器顶部装设有负压消除器，盘管换热器底部设有进水管与冷水供水管连接，且进水管伸入到盘管换热器内的上部，盘管换热器下部设有出水管与容积式换热器连接，容积式换热器出水与热水供水管连接。本发明的有益效果是，本发明具有节能、安全、经济和智能化控制等优点，而且保护功能齐全，热水供应的压力稳定，使用效果好，适应性强。

Description

太阳能生活热水加热循环供应系统

技术领域

本发明涉及太阳能热水技术领域，具体地说是一种太阳能生活热水加热循环供应系统。

背景技术

近年来，利用太阳能制备生活热水系统发展迅速，但较大型或大型太阳能生活热水加热循环供应系统并不多见，这主要是因为太阳能热源与常规热源相比具有低密度性、不稳定性和不可控性的特点，低密度性是指太阳能单位时间内提供的热量很低，很难与常规热源一样能将冷水一次性加热到使用温度；不稳定性是指太阳能一年四季变化，而且或有或无；不可控性是指太阳能集热时很难控制，因而带来不用热水或用热水量少时，太阳能集热的过热处理问题。由于太阳能是一种资源丰富、可再生利用的清洁能源，随着世界能源危机和国家积极推行节能减排、发展低碳经济的新形势下，太阳能热水作为一种节能、经济和环保的新型热水供应方式开始被逐步推广与应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能、经济、安全和使用效果好的太阳能生活热水加热循环供应系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：太阳能生活热水加热循环供应系统主要由太阳能集热器、集热贮热水箱、太阳能循环泵、供热循环泵、变频热水泵、盘管换热器、负压消除器、容积式换热器和控制柜组成，太阳能集热器进水与太阳能供水管连接，太阳能供水管与设置的集热贮热水箱连接，太阳能供水管上装有太阳能循环泵，太阳能集热器出水与太阳能回水管连接，太阳能回水管与集热贮热水箱连接，在太阳能集热器出水连接太阳能回水管之前设有温度传感器一，集热贮热水箱内设有水位传感器及温度传感器二，集热贮热水箱连接有补水管，且在补水管装有电磁阀二控制进水，补水管在电磁阀二之后设有软化水装置，集热贮热水箱出水与供热供水管连接，供热供水管与盘管换热器连接，盘管换热器与供热回水管连接，供热回水管再与集热贮热水箱连接，且供热供水管上装有供热循环泵，供热供水管与盘管换热器的热源进口连接，盘管换热器的热源出口与供热回水管连接，在盘管换热器上还设有水位变送器，盘管换热器顶部装设有负压消除器，盘管换热器底部设有进水管与冷水供水管连接，且进水管伸入到盘管换热器内的上部，盘管换热器下部设有出水管与容积式换热器连接，容积式换热器出水与热水供水管连接，热水供水管与用水管网连接，用水管网与热水回水管连接，热水回水管再与盘管换热器的进水管连接，在冷水供水管上设有倒流防止器，冷水供水管在倒流防止器之前设有过滤器一，冷水供水管在倒流防止器之后设有电子除垢仪及压力传感器一，冷水供水管用于补充热水回水管的水量不足，在热水回水管上沿水流方向顺次设有过滤器二、膨胀罐、温度传感器四、电磁阀一和止回阀一，盘管换热器的出水管还装有变频热水泵及止回阀二，绕过变频热水泵及止回阀二还设有旁通管，且在旁通管上设有止回阀三，容积式换热器用于辅助补偿加热，容积式换热器由辅热源供水管提供辅助热源，容积式换热器的辅助热源进口与辅热源供水管连接，容积式换热器的辅助热源出口与辅热源回水管连接，容积式换热器上还设有压力表、安全阀及温度传感器五，压力表用于观察容积式换热器压力，安全阀用于容积式换热器超压时泄水泄压，温度传感器五用于检测与控制容积式换热器的出水温度稳定和符合用水要求。

所述温度传感器一、水位传感器、温度传感器二、太阳能循环泵、电子除垢仪、供热循环泵、压力传感器一、温度传感器三、电磁阀一、温度传感器四、变频热水泵、水位变送器、软化水装置、压力传感器二、温度传感器五和电磁阀二各自敷设电缆线与控制柜连接，控制柜内还另设有通讯接口，所述通讯接口用于远程监控连接，也可与上位机通讯连接。

所述温度传感器一和温度传感器二分别用于检测太能能集热器温度和集热贮热水箱温度，并设有启泵温差值和停泵温差值两个控制点，且启泵温差值优选在2℃～5℃范围，停泵温差值优选在0.5～1℃范围，启泵温差值用于控制太阳能循环泵启动，停泵温差值用于控制太阳能循环泵停止运行。

所述水位传感器用于检测集热贮热水箱水位，并设有高水位点、低水位点和缺水水位点共三个控制点，高水位点用于控制集热贮热水箱停止进水，电磁阀关闭，软化水装置失电停机；低水位点用于集热贮热水箱补水，电磁阀打开，软化水装置得电开关；缺水水位点用于控制运行中的太阳能循环泵及供热循环泵停机保护、并报警，当集热贮热水箱水位恢复到低水位点及以上时，报警消除和系统恢复正常。

所述软化水装置用于对集热贮热水箱的补水管进水进行软化，以降低Ca²⁺、Mg²⁺硬度。

本发明的工作原理是，利用太阳能间接加热和容积式换热器补偿加热方式制备生活热水，太阳能集热器将太阳光能转换为热能，太阳能集热器温度升高，温度传感器一检测太阳能集热器温度，温度传感器二检测集热贮热水箱温度，当太阳能集热器温度高于集热贮热水箱温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵启动，集热贮热水箱的水经过太阳能循环泵加压、太阳能供水管输送至太阳能集热器置换，同时太阳能集热器内的水由太阳能回水管回流至集热贮热水箱，太阳能集热器温度降低，集热贮热水箱温度升高，直至太阳能集热器温度较集热贮热水箱温度在设定的停泵温差值时，太阳能循环泵停止运行，太阳能集热器温度开始升高，当太阳能集热器温度高于集热贮热水箱温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵重新启动，如此反复，达到太阳能集热器加热、集热贮热水箱储热效果；

在制备热水时，由冷水供水管提供水源，水源通过冷水供水管、过滤器一、倒流防止器和电子除垢仪之后由进水管流经盘管换热器间接换热加热，供热循环泵从集热贮热水箱中取水、经加压后输送至盘管换热器输出热量，盘管换热器再将吸收的热量转换给水源水加热成热水，然后再由出水管经过变频热水泵加压、恒压进入容积式换热器，热水在容积式换热器内首先由温度传感器五检测温度，当温度传感器五检测到热水温度低于热水供应设定的出水温度值时，容积式换热器将由辅热源供水管提供热源进行补偿加热，使热水温度维持在热水供应设定的出水温度值上、并为用水管网提供热水，当温度传感器五检测到热水温度高于热水供应设定的出水温度值时，容积式换热器将自动停止补偿加热；热水回水由热水回水管经过滤器二清除污垢、电磁阀一、止回阀一之后从进水管回流至盘管换热器，冷水供水管补充热水回水量的不足，温度传感器四检测热水回水管温度，当温度传感器四检测到热水回水管温度低于热水供应设定的出水温度值小于5℃时，电磁阀一关闭，当温度传感器四检测到热水回水管温度低于热水供应设定的出水温度值大于等于5℃时，电磁阀一打开循环；

正常状态下，盘管换热器为全密闭承压容器，变频热水泵从盘管换热器内取水、并通过盘管换热器利用冷水供水管及热水回水管压力，变频热水泵相对于压力传感器二进行补压、恒压输出热水到容积式换热器至用水管网供应，装设在盘管换热器出水管的压力传感器二检测出水管压力、并与设定的出水恒压值进行比较，当压力传感器二检测到出水管压力低于设定的出水恒压值时，变频热水泵将提高运行频率，出水管压力升高，当压力传感器二检测到出水管压力高于设定的出水恒压值时，变频热水泵降低运行频率，出水管压力下降，变频热水泵对出水管进行变频恒压控制，并使出水管压力始终保持在设定的出水恒压值上；在变频热水泵运行过程中，当盘管换热器的进水量不足、冷水供水管补水量及热水回水管循环量之和小于盘管换热器出水管的出水量时，盘管换热器水位将下降，负压消除器自动打开补入空气，消除盘管换热器负压，变频热水泵仍继续运行，当盘管换热器水位下降至水位变送器设定的缺水水位时，变频热水泵停机保护，当盘管换热器水位恢复、并满水时，负压消除器自动关闭，盘管换热器恢复正常，在盘管换热器水位恢复、满水、且压力传感器一检测进水管压力高于设定的最低限压值以上时，变频热水泵启动和恢复正常运行。

本发明的有益效果是，本发明具有节能、安全、经济和智能化控制等优点，而且保护功能齐全，热水供应的压力稳定，使用效果好，适应性强。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

图中，1、太阳能集热器，2、温度传感器一，3、太阳能回水管，4、集热贮热水箱，5、水位传感器，6、温度传感器二，7、太阳能供水管，8、太阳能循环泵，9、冷水供水管，10、过滤器一，11、倒流防止器，12、供热循环管，13、电子除垢仪，14、供热循环泵，15、压力传感器一，16、进水管，17、止回阀一，18、温度传感器三，19、电磁阀一，20、温度传感器四，21、变频热水泵，22、膨胀罐，23、过滤器二，24、热水回水管，25、盘管换热器，26、水位变送器，27、供热回水管，28、负压消除器，29、软化水装置，30、出水管，31、止回阀二，32、止回阀三，33、旁通管，34、压力传感器二，35、辅热源回水管，36、用水管网，37、辅热源供水管，38、容积式换热器，39、压力表，40、热水供水管，41、安全阀，42、温度传感器五，43、补水管，44、电磁阀二，45、控制柜，46、通讯接口，47、电缆线。

具体实施方式

下面就附图1对本发明的太阳能生活热水加热循环供应系统作以下详细地说明。

如附图1所示，本发明的太阳能生活热水加热循环供应系统主要由太阳能集热器1、集热贮热水箱4、太阳能循环泵8、供热循环泵14、变频热水泵21、盘管换热器25、负压消除器28、容积式换热器38和控制柜45组成，太阳能集热器1进水与太阳能供水管7连接，太阳能供水管7与设置的集热贮热水箱4连接，太阳能供水管7上装有太阳能循环泵8，太阳能集热器1出水与太阳能回水管3连接，太阳能回水管3与集热贮热水箱4连接，在太阳能集热器1出水连接太阳能回水管3之前设有温度传感器一2，集热贮热水箱4内设有水位传感器5及温度传感器二6，集热贮热水箱4连接有补水管43，且在补水管43装有电磁阀二44控制进水，补水管43在电磁阀二44之后设有软化水装置29，集热贮热水箱4出水与供热供水管12连接，供热供水管12与盘管换热器25连接，盘管换热器25与供热回水管27连接，供热回水管27再与集热贮热水箱4连接，且供热供水管12上装有供热循环泵14，供热供水管12与盘管换热器25的热源进口连接，盘管换热器25的热源出口与供热回水管27连接，在盘管换热器25上还设有水位变送器26，盘管换热器25顶部装设有负压消除器28，盘管换热器25底部设有进水管16与冷水供水管9连接，且进水管16伸入到盘管换热器25内的上部，盘管换热器25下部设有出水管30与容积式换热器38连接，容积式换热器38出水与热水供水管40连接，热水供水管40与用水管网36连接，用水管网36与热水回水管24连接，热水回水管24再与盘管换热器25的进水管16连接，在冷水供水管9上设有倒流防止器11，冷水供水管9在倒流防止器11之前设有过滤器一10，冷水供水管9在倒流防止器11之后设有电子除垢仪13及压力传感器一15，冷水供水管9用于补充热水回水管24的水量不足，在热水回水管24上沿水流方向顺次设有过滤器二23、膨胀罐22、温度传感器四20、电磁阀一19和止回阀一17，盘管换热器25的出水管30还装有变频热水泵21及止回阀二31，绕过变频热水泵21及止回阀二31还设有旁通管33，且在旁通管33上设有止回阀三32，容积式换热器38用于辅助补偿加热，容积式换热器38由辅热源供水管37提供辅助热源，容积式换热器38的辅助热源进口与辅热源供水管37连接，容积式换热器38的辅助热源出口与辅热源回水管35连接，容积式换热器38上还设有压力表39、安全阀41及温度传感器五42，压力表39用于观察容积式换热器38压力，安全阀41用于容积式换热器38超压时泄水泄压，温度传感器五42用于检测与控制容积式换热器38的出水温度稳定和符合用水要求。

所述温度传感器一2、水位传感器5、温度传感器二6、太阳能循环泵8、电子除垢仪13、供热循环泵14、压力传感器一15、温度传感器三18、电磁阀一19、温度传感器四20、变频热水泵21、水位变送器26、软化水装置29、压力传感器二34、温度传感器五42和电磁阀二44各自敷设电缆线47与控制柜45连接，控制柜45内还另设有通讯接口46，所述通讯接口46用于远程监控连接，也可与上位机通讯连接。

所述温度传感器一2和温度传感器二6分别用于检测太能能集热器1温度和集热贮热水箱4温度，并设有启泵温差值和停泵温差值两个控制点，且启泵温差值优选在2℃～5℃范围，停泵温差值优选在0.5～1℃范围，启泵温差值用于控制太阳能循环泵8启动，停泵温差值用于控制太阳能循环泵8停止运行。

所述水位传感器5用于检测集热贮热水箱4水位，并设有高水位点、低水位点和缺水水位点共三个控制点，高水位点用于控制集热贮热水箱4停止进水，电磁阀44关闭，软化水装置29失电停机；低水位点用于集热贮热水箱4补水，电磁阀44打开，软化水装置29得电开关；缺水水位点用于控制运行中的太阳能循环泵8及供热循环泵14停机保护、并报警，当集热贮热水箱4水位恢复到低水位点及以上时，报警消除和系统恢复正常。

所述软化水装置29用于对集热贮热水箱4的补水管43进水进行软化，以降低Ca²⁺、Mg²⁺硬度。

本发明的工作原理是，利用太阳能间接加热和容积式换热器38补偿加热方式制备生活热水，太阳能集热器1将太阳光能转换为热能，太阳能集热器1温度升高，温度传感器一2检测太阳能集热器1温度，温度传感器二6检测集热贮热水箱4温度，当太阳能集热器1温度高于集热贮热水箱4温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵8启动，集热贮热水箱4的水经过太阳能循环泵8加压、太阳能供水管7输送至太阳能集热器1置换，同时太阳能集热器1内的水由太阳能回水管3回流至集热贮热水箱4，太阳能集热器1温度降低，集热贮热水箱4温度升高，直至太阳能集热器1温度较集热贮热水箱4温度在设定的停泵温差值时，太阳能循环泵8停止运行，太阳能集热器1温度开始升高，当太阳能集热器1温度高于集热贮热水箱4温度在设定的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵8重新启动，如此反复，达到太阳能集热器1加热、集热贮热水箱4储热效果；

在制备热水时，由冷水供水管9提供水源，水源通过冷水供水管9、过滤器一10、倒流防止器11和电子除垢仪13之后由进水管16流经盘管换热器25间接换热加热，供热循环泵14从集热贮热水箱4中取水、经加压后输送至盘管换热器25输出热量，盘管换热器25再将吸收的热量转换给水源水加热成热水，然后再由出水管30经过变频热水泵21加压、恒压进入容积式换热器38，热水在容积式换热器38内首先由温度传感器五42检测温度，当温度传感器五42检测到热水温度低于热水供应设定的出水温度值时，容积式换热器38将由辅热源供水管37提供热源进行补偿加热，使热水温度维持在热水供应设定的出水温度值上、并为用水管网36提供热水，当温度传感器五42检测到热水温度高于热水供应设定的出水温度值时，容积式换热器38将自动停止补偿加热；热水回水由热水回水管24经过滤器二23清除污垢、电磁阀一19、止回阀一17之后从进水管16回流至盘管换热器25，冷水供水管9补充热水回水量的不足，温度传感器四20检测热水回水管24温度，当温度传感器四20检测到热水回水管24温度低于热水供应设定的出水温度值小于5℃时，电磁阀一19关闭，当温度传感器四20检测到热水回水管24温度低于热水供应设定的出水温度值大于等于5℃时，电磁阀一19打开循环；

正常状态下，盘管换热器25为全密闭承压容器，变频热水泵21从盘管换热器25内取水、并通过盘管换热器25利用冷水供水管9及热水回水管24压力，变频热水泵21相对于压力传感器二34进行补压、恒压输出热水到容积式换热器38至用水管网36供应，装设在盘管换热器25出水管30的压力传感器二34检测出水管30压力、并与设定的出水恒压值进行比较，当压力传感器二34检测到出水管30压力低于设定的出水恒压值时，变频热水泵21将提高运行频率，出水管30压力升高，当压力传感器二34检测到出水管30压力高于设定的出水恒压值时，变频热水泵21降低运行频率，出水管30压力下降，变频热水泵21对出水管30进行变频恒压控制，并使出水管30压力始终保持在设定的出水恒压值上；在变频热水泵21运行过程中，当盘管换热器25的进水量不足、冷水供水管9补水量及热水回水管24循环量之和小于盘管换热器25出水管30的出水量时，盘管换热器25水位将下降，负压消除器28自动打开补入空气，消除盘管换热器25负压，变频热水泵21仍继续运行，当盘管换热器25水位下降至水位变送器26设定的缺水水位时，变频热水泵21停机保护，当盘管换热器25水位恢复、并满水时，负压消除器28自动关闭，盘管换热器25恢复正常，在盘管换热器25水位恢复、满水、且压力传感器一15检测进水管16压力高于设定的最低限压值以上时，变频热水泵21启动和恢复正常运行。

Claims (8)

1.一种太阳能生活热水加热循环供应系统主要由太阳能集热器、集热贮热水箱、太阳能循环泵、供热循环泵、变频热水泵、盘管换热器、负压消除器、容积式换热器和控制柜组成，其特征在于，集热贮热水箱出水与供热供水管连接，供热供水管与盘管换热器连接，盘管换热器与供热回水管连接，供热回水管再与集热贮热水箱连接，且供热供水管上装有供热循环泵，在盘管换热器上还设有水位变送器，盘管换热器顶部装设有负压消除器，盘管换热器底部设有进水管与冷水供水管连接，且进水管伸入到盘管换热器内的上部，盘管换热器下部设有出水管与容积式换热器连接，容积式换热器出水与热水供水管连接，热水供水管与用水管网连接，用水管网与热水回水管连接，热水回水管再与盘管换热器的进水管连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能生活热水加热循环供应系统，其特征在于，太阳能集热器进水与太阳能供水管连接，太阳能供水管与设置的集热贮热水箱连接，太阳能供水管上装有太阳能循环泵，太阳能集热器出水与太阳能回水管连接，太阳能回水管与集热贮热水箱连接，在太阳能集热器出水连接太阳能回水管之前设有温度传感器一，集热贮热水箱内设有水位传感器及温度传感器二。

3.根据权利要求1所述的太阳能生活热水加热循环供应系统，其特征在于，集热贮热水箱连接有补水管，且在补水管装有电磁阀二，补水管在电磁阀二之后设有软化水装置。

4.根据权利要求1所述的太阳能生活热水加热循环供应系统，其特征在于，供热供水管与盘管换热器的热源进口连接，盘管换热器的热源出口与供热回水管连接。

5.根据权利要求1所述的太阳能生活热水加热循环供应系统，其特征在于，在冷水供水管上设有倒流防止器，冷水供水管在倒流防止器之前设有过滤器一，冷水供水管在倒流防止器之后设有电子除垢仪及压力传感器一。

6.根据权利要求1所述的太阳能生活热水加热循环供应系统，其特征在于，在热水回水管上沿水流方向顺次设有过滤器二、膨胀罐、温度传感器四、电磁阀一和止回阀一。

7.根据权利要求1所述的太阳能生活热水加热循环供应系统，其特征在于，盘管换热器的出水管还装有变频热水泵及止回阀二，绕过变频热水泵及止回阀二还设有旁通管，且在旁通管上设有止回阀三。

8.根据权利要求1所述的太阳能生活热水加热循环供应系统，其特征在于，容积式换热器上还设有压力表、安全阀及温度传感器五。