CN101033891A - 适用于小型建筑太阳能辅助节能型供暖供热水的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明陈述了一种适用于小型低层民居建筑的使用的供暖供热水的热水发生装置，它采用太阳能和电能互补加热的综合控制方式，利用了太阳能，到达了降低小型民用建筑能耗费用的目的；同时还可以一机多用，冬季可以为建筑供暖，夏季可以为住户提供热水，并且一年四季可以为住户提供生活热水，是一种节能型的多用途的适合于小型建筑使用的热水系统，此装置特别适合于农村的散户建筑。

Description

适用于小型建筑太阳能辅助节能型供暖供热水的装置
本发明陈述了一种适用于小型低层民居建筑的使用的供热水供暖的热水发生装置，它采用太阳能和电能互补加热的综合控制方式，利用了太阳能，到达了降低小型民用建筑能耗费用的目的；同时还可以一机多用，冬季可以为建筑供暖，夏季可以为住户提供热水，并且一年四季可以为住户提供生活热水，是一种节能型的多用途的适合于小型建筑使用的热水系统，此装置特别适合于农村的散户建筑。
背景技术
在中国长江以北地区，大部分在农村生活的居民，能源的来源主要依靠燃煤，居民冬季取暖采用炉子烧煤的直接取暖方式，也有用炉子烧水带土暖气方式取暖的。还有一小部分家庭靠电取暖(如电暖气和空调热风)。
目前采暖方式存在的弊端：
直接或间接用烧煤取暖的，由于目前燃煤技术的限制，能源利用率低，对于农村散户来说，废气废烟排放难以控制，产生很多方面的负效应，对资源的浪费、大气的污染、环境的破坏等产生极大的危害。
靠电取暖的，因为目前电费较贵，一个冬季下来，对一个普通型收入的家庭来说，电费是一笔很大的开支，用电取暖在农村受到限制。目前在我国建筑能耗将近占整个国家能耗的40％，能源有限，但能源的需求却越来越大，建立能耗节约型社会，开发新的节能设备，是很紧迫的事情。本发明正是针在农村地区的小型民用建筑日常取暖供热以及日常生活用热水而设计的一套新型供热系统。
本发明的内容和目的
本发明的设计原理采用太阳能和电能联合加热的采暖方式，靠太阳能的辅助加热，解决了单纯用电取暖费用高的弊端，同时此装置还可以一年四季为居民提供生活用热水(此热水也是太阳能和电能联合加热产生)。
另外，本发明用到的电加热器，根据住户的采暖供热面积可以选用加热功率从2.5千瓦到4.0千瓦的不同量级，与取暖负荷相匹配。此外，还可以根据住户的采暖供热面积和实际耗电量的支出情况，进行2到3组太阳能集热器的不同搭配安装。所以，此发明适合于小型民用建筑日常取暖供热，特别适用于农村的散户建筑。
本发明的目的是设计一种新型的适用于小型建筑(特别是农村家庭使用的)日常取暖供热水的热水发生装置。这种装置具有节能性、运转费用低、绿色环保等优点，有很好的社会效益和经济效益。
本发明的技术先进性和优越性
1此装置主要针对民用建筑散户使用。
2此装置能够冬季采暖时充分利用太阳能进行辅助加热，当遇到阴天或者阳光不足，靠电加热补充，并且有智能温控仪监控电加热器的运行与停止。
3此装置可以一年四季地为用户提供洗浴等生活热水，它配有专门的蓄热水箱，特别适合农村家庭使用，可以显著改善农村居民的生活条件。
4此装置有水路自动换向功能。冬季采暖期，当夜间室外气温降低，没有太阳能时，专门采集太阳能热水出口温度的温度传感器通知智能控制器，智能控制器发信号能够自动切换水路流向，使得原本流向室外建筑屋顶的水改为直接流向蓄热水箱，水路走捷径，避免电加热的能源散失到室外。
5此装置设计有自动回水箱。当太阳辐射不足或太阳能控制开关关闭，能自动回收太阳能集热器的存水，当太阳能供热系统重新启动后，此自动回水箱中的水又会自动流回到整个装置的水路中。
6此装置有自动补水功能。当补水水箱的液位降低后，与自来水管相接的电磁阀会自动打开，向水箱充水。
下面结合附图及其具体实施方案对本发明的运行原理做进一步的说明
图1：适用于小型建筑太阳能辅助节能型供暖供热水的装置控制电路原理图
图2：适用于小型建筑太阳能辅助节能型供暖供热水的装置的水路原理图
将电源插座(图1：件20)通电，并将漏电开关(图1：件19)扳到ON状态。打开总电源开关(图1：件14)，这时智能温控制仪I(图1：件1)和智能温控制仪II(图1：件12)得电并显示当前测量的温度，同时循环水泵开始运转。
1核心控制系统
智能温控制仪I(图1：件1)和智能温控制仪II(图1：件12)是本控制系统的核心，其中智能温控制仪I(图1：件1)负责蓄热水箱(图2：件10)内热水的温度控制，它有一对常闭继电器输出节点，智能温控制仪I对该触点设定为上限报警模式，即当测量出被加热的热水的温度高于设定值(比如90度)，这时该触点报警，触点打开，加热停止。
智能温控制仪II(图1：件12)负责太阳能热水的水路控制，它有一对常开继电器输出节点，智能温控制仪II对该触点设定为下限报警模式，即当测量出太阳能集热器流出的热水的温度低于设定值(比如10度)，这时该触点报警，触点闭合，相应的电磁阀得电，流向太阳能集热器(图2：件13)的水路被切断，转而直接流向蓄热水箱(图2：件10)，同时排出太阳能集热器存水。
2太阳能和电能联合供热
太阳能集热器(图2：件13)按照一定的倾角立着安装在屋顶上，它的构造是平板式，即下部有一根进水总管，上部有一根出水总管，在进水总管和出水总管之间中间焊接竖放的一排吸热水管，入水在从下往上的移动中逐渐被太阳能加热，然后从上部的出水口流出。
在总电源开关(图1：件14)打开通电，太阳能开关(图1：件6)合上，与太阳能相关的各个电磁阀开始受智能温控制仪II(图1：件12)的控制。循环水泵(图2：件1)打水，由于电磁阀III(图2：件6)处于关闭状态，水流经电磁阀I(图2：件4)上升到太阳能集热器(图2：件13)的下部进水口，然后在上升过程中逐步被加热，从上部的出水口流出，向下流经电磁阀II(图2：件5)，水向右流到蓄热水箱(图2：件10)中，如果这时水温达不到蓄热水箱的设定温度，这时电加热器(图2：件17)在智能温控制仪I(图1：件1)的控制下将水加热到设定的温度。被加热的水流向安装在居室中的立式暖气片组(图2：件12)，并且逐步将热能传递给暖气片周围的空气，起到居室采暖的功效；另外被加热的水还可以通过手动开动生活热水阀门(图2：件11)，用于洗浴或其他日常生活用热水。同时，经过立式暖气片出来的冷水重新流回循环水泵(图2：件1)的入水口，水路形成一个循环系统。
3太阳能不足时启动电加热系统
在阳光不充足的白天或夜间不能利用太阳能的情况下，本装置通过电路自动控制，供热系统切换到电加热系统。首先，当安装在太阳能集热器(图2：件13)热水出水口处的温度传感器II(图1：件13)测量到热水出口温度低于智能温控制仪II(图1：件12)设定的太阳能最低工作温度时，智能温控制仪II(图1：件12)的报警触点由常开转变为常闭状态，电磁阀I(图2：件4)和电磁阀II(图2：件5)关闭，同时电磁阀II(图2：件6)打开，从水泵出来的水不在流向太阳能集热器，而是直接流向蓄热水箱(图2：件10)，靠电加热器(图2：件17)对水加热。被加热的水用于居室的采暖或提供生活用热水。同时，经过立式暖气片出来的冷水重新流回循环水泵(图2：件1)的入水口，水路形成一个循环系统。
4蓄热水箱的控温
其中智能温控制仪I(图1：件1)用于控制蓄热水箱(图1：件10)内热水的温度，温度传感器I(图1：件5)用于测量蓄热水箱(图1：件10)内热水的温度，蓄热水箱的热水温度可以从智能温控制仪I(图1：件1)的按键设定，当热水温度低于设定值时，智能温控制仪I(图1：件1)的报警输出继电器闭合，接触器线圈(图1：件4)得电，接触点触点(图1：件15)闭合，电加热器(图1：件16)接通电源开始加热，同时加热指示灯(图1：件17)通电变亮。反之，当热水温度高于设定值时，智能温控制仪I(图1：件1)的报警输出继电器打开，接触器线圈(图1：件4)失电，接触点触点(图1：件15)打开，电加热器(图1：件16)断开电源，不再加热。
5温度过热保护
另外，温度过热保护器(图1：件2)用于监控蓄热水箱(图1：件10)的温度，当温度过高超过安全限值，温度过热保护器由常闭变为打开状态，接触器线圈(图1：件4)失电，接触点触点(图1：件15)打开，电加热器(图1：件16)断开电源，停止加热。通常蓄热水箱的温度设定为60度。
6自动补水技术和自动回收太阳能集热器存水技术
当补水箱(图2：件2)中的水位降低，液位开关浮子(图2：件3)上的液位开关触点(图1：件3)闭合，与自来水管相接的电磁阀VI打开，自来水流入补水箱，液位开关浮子上升，直到液位开关触点(图1：件3)打开，电磁阀VI关住，停止补水。
另外，当太阳能集热器(图2：件13)流出热水温度太低，电磁阀I(图2：件4)和电磁阀II(图2：件5)全部关闭，电磁阀IV(图2：件7)和电磁阀V(图2：件8)全部打开，太阳能集热器(图2：件13)中留存的余水靠自重流回当补水箱(图2：件2)，同时也做为下次补水的备用水。
7蓄热水箱和立式暖气片
蓄热水箱的容积为90升，它的内胆用厚度为0.6毫米的不锈钢板焊接而成，在上下封头处做翻边处理，能够承受内压。外部包有50毫米厚的聚氨酯保温层，导热系数达到0.021w/m.k，有良好的保温隔热性能。另外，立式暖气片的内部导热喷涂防锈涂层，热传递效率高，不生锈，水流清洁，暖气用水和生活用水可以共用。
8排气装置
当整个装置在加注水过程中，管路中的气体会从放气阀(图2：件14)中排出，加热过程中产生的水蒸气也会从放气阀(图2：件14)中排出。

Claims (6)

1本发明靠太阳能和电能联合互补加热的方式，冬季为小型民用建筑提供取暖，并且一年四季为住户提供洗浴等生活热水。
2本发明配置有蓄热水箱，可以代替传统家用热水器，有一机多能的作用。
3本发明中整个系统为全自动控制，依据室外太阳能效率的高低自动切换被加热的水流路径，可以自动接通或断开太阳有水路，电加热功能作为替补。
4本发明有自动回水功能，可以自动回收太阳能集热器的存水而不浪费。
5本发明有自动补水功能，当系统缺水，电磁阀打开补水，无须人为补水。
6本发明有加热器过热温度自动保护，装置漏电保护功能。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104214941A (zh) * 2014-09-26 2014-12-17 无锡昊瑜节能环保设备有限公司 一种废水热回收供热方法
CN107024004A (zh) * 2017-04-13 2017-08-08 王体会 一种电加热水储能取暖与太阳能水储能取暖互补系统
CN111214095A (zh) * 2018-11-23 2020-06-02 宁波旭磊电子科技有限公司 双模式智能化电锅

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