CN101131243B - 一种采暖热水两用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采暖热水两用装置，包括储水罐，其中安装有采暖炉换热器，该换热器管路进口与出口分别与采暖炉加热管的出口和进口通过管路连接，形成采暖炉换热回路，储水罐还具有太阳能换热器，该换热器管路的进口与出口分别与太阳能集热器加热管的出口和进口通过管路连接，形成太阳能换热回路，该回路上安装有外置循环水泵；所述采暖炉的加热管的进口和出口还分别连接散热器的出口和进口，形成采暖回路，采暖炉的加热管管路上安装有内置循环水泵；上述回路在中央控制单元的控制下工作。本装置具有燃气和太阳能两种加热方式，根据用户选择的工作模式和温度传感器的检测结果，选择合适的加热和采暖方式，节约能源并获得稳定的热水和采暖供应。

Description

一种采暖热水两用装置

技术领域

本发明涉及一种加热装置，具体地说涉及一种采暖热水两用装置。

背景技术

目前，采暖和热水供应装置已经是家庭必备的装置。由于两者有许多共同点，现有技术下已经有多种同时提供家庭采暖和供应热水的两用装置。

现有技术的采暖和热水两用装置大多采用燃气、燃油或者电能作为能源，对能源的消耗很大。使采暖、热水所消耗的能量占家庭耗能的很大比重，在气候寒冷的地区，采暖、热水的耗能更多。

现有技术下，也有采用太阳能的采暖、热水两用装置，这种装置可以节约大量能源，是一种值得推广的方式。但是，太阳能本身具有不稳定性，经常不能提供稳定的能源供采暖和加热热水之用。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种采暖热水两用装置，该装置能够充分利用太阳能进行采暖、加热热水，从而达到节能的目的，同时，该装置还能够解决太阳能的不稳定性带来的问题，实现稳定的供暖和提供热水。

本发明提供的采暖热水两用装置，包括储水罐，储水罐中安装有采暖炉换热器，该换热器管路的进口与出口分别与采暖炉的加热管的出口和进口通过管路连接，形成采暖炉换热回路，所述储水罐中还具有太阳能换热器，该换热器管路的进口与出口分别与太阳能集热器的加热管的出口和进口通过管路连接，形成太阳能换热回路，该回路上安装有外置循环水泵；所述采暖炉的加热管的进口和出口还分别连接散热器的出口和进口，形成采暖回路，采暖炉的加热管管路上安装有内置循环水泵；上述回路在该装置的中央控制单元的控制下工作。

优选地，所述采暖炉加热管出口与所述采暖炉换热器进口连接的管路通过三通阀连接通向散热器进口的管路；所述三通阀用于切换采暖炉加热回路和采暖回路。

优选地，所述储水罐顶部安装有膨胀水箱和热水出水管；储水罐底部安装有自来水入口水管。

优选地，所述储水罐顶部安装有检测热水温度的第一感温探头；储水罐底部安装有检测储水罐进水温度的第二感温探头；靠近所述太阳能集热器加热管管口的管路位置上，安装有第三感温探头；上述感温探头测量获得的温度值传送到所述中央控制单元，用于控制该装置的工作。

优选地，当选择太阳能优先时，所述中央控制单元首先判断所述第一感温探头测得的温度值是否达到热水的设定温度，若未达到，则进一步判断第三感温探头测得的温度与第二感温探头测得的温度的差值是否高于10℃，若是，则所述中央控制单元控制所述外置循环水泵工作；当选择采暖炉加热优先时，所述中央控制单元首先判断所述第一感温探头测得的温度值是否达到热水的设定温度，若未达到，则所述中央控制单元控制所述采暖炉开始加热，并控制内置循环水泵工作。

优选地，当需要采暖时，所述中央控制单元控制所述三通阀切换到所述采暖回路，并控制所述采暖炉和内置循环水泵工作；此时，如果用户选择采暖炉加热优先，并且所述第一感温探头测得温度低于热水的设定温度时，则中央控制单元切换三通阀到采暖炉加热回路，使用采暖炉加热回路加热储水罐的存水，直到温度达到设定温度后，再控制三通阀切换到采暖回路。

优选地，所述太阳能加热回路上安装有水压开关，该水压开关检测太阳能加热回路中换热介质的压力值，若该压力值过低时，则所述中央控制单元控制太阳能加热回路停止工作；所述太阳能加热回路上安装有压力表，该压力表用于指示太阳能加热回路的管路压力。

优选地，在靠近所述太阳能集热器加热管管口的管路上，安装有自动排气阀。

优选地，所述太阳能加热回路采用水作为换热介质；靠近所述太阳能换热器进口的管路与所述自来水入口的水管之间，通过装有注水阀的管路相连，该注水阀一般处于关闭状态，当需要向太阳能加热回路中注水时，将注水阀打开向太阳能加热回路注水。

优选地，所述采暖炉加热回路所采用的采暖炉为燃气采暖炉或者电采暖炉；所述太阳能集热器为平板式太阳能集热器。

本发明提供的装置，具有燃气和太阳能两种加热方式。中央控制单元根据用户选择的工作模式和温度传感器的检测结果，可以采用两种加热方式加热储水罐中的热水，从而节约能源并获得稳定的热水供应。由于该装置充分利用了太阳能，因此，能够大幅减少能量消耗。同时，在太阳能不足时，由采暖炉提供能量，保证满足使用者热水的使用需求。

由于该装置采用两个独立的换热器回路实现储水罐中热量的循环交换，能够较好的实现两种换热循环的独立运行，使整个控制过程较为简单。

附图说明

图1是本发明第一实施例的装置原理图。

具体实施方式

请参看图1，为本发明第一实施例的装置原理图。

该实施例提供的采暖热水两用装置包括太阳能加热回路、采暖炉加热回路、采暖回路等三个管路回路，其中太阳能加热回路、采暖炉加热回路用于加热储水罐17的储水，采暖回路用于在采暖季节提供采暖。所述太阳能加热回路包括太阳能集热器8中的加热管22、储水罐17中的太阳能换热管15以及连接两者的管路；所述采暖炉加热回路包括采暖炉1中的加热管21和储水罐17中的采暖炉换热管16、以及连接两者的管路。采暖回路包括采暖炉1中的加热管21、散热器4以及连接两者的管路。

图1示出，该取暖热水两用装置具有储水罐17，该储水罐采用双层结构，外壳和内胆之间有保温材料，用于隔热保温，储存热水。

该储水罐17中安装有采暖炉加热回路的采暖炉换热器16和太阳能加热回路的太阳能换热器15。两种换热器均采用盘管结构，盘管管道内部充满用于换热的换热介质。考虑到换热介质的成本，本实施例中直接使用水作为换热介质。也可以采用其他具有更加传热效果的换热介质。

储水罐17顶部安装有膨胀水箱18，该膨胀水箱18用于保护储水罐17不被损坏。当储水罐17中的水加热到较高温度如70℃时，其中储存的热水体积增大，压力增高，该膨胀水箱18可存储多余体积的水，平衡一定的压力。

储水罐17的顶部安装有热水龙头11，用于取用储水罐17中热水。

储水罐17的下部安装有自来水入口7，用于连接自来水管，向储水罐17注水。

该储水罐17还安装有两个感温探头。其中感温探头5安装在储水罐17的底部，用于感测储水罐17底部的水温。感温探头19安装在储水罐17的顶部，用于感测储水罐17顶部的水温，感温探头19测得的水温是用户从储水罐17中取水时的热水水温，根据该感温探头19的测量值可以确定储水罐17的水温是否达到设定值。

所述太阳能加热回路是由太阳能集热器8为中心形成的加热回路。该加热回路中，太阳能集热器8安装在室外阳光照射条件良好的地方，用于采集太阳能。太阳能集热器8可以采用多种形式，较好的选择是采用平板式太阳能集热器。太阳能集热器8中具有加热管，该加热管中充满换热介质，该换热介质可以吸收太阳能集热器8获得的太阳能，存储热能。

所述太阳能集热器加热管的进口和出口分别与安装在储水罐17中的太阳能换热器15出口和进口连接，形成闭合的太阳能加热回路。

该太阳能加热回路中安装有外置循环水泵14，该外置循环水泵14用于为该太阳能加热回路中作为换热介质的水提供循环动力。本实施例中，该外置循环水泵14安装在靠近所述太阳能换热器15出口的位置。

为了防止太阳能加热回路中的换热介质由于损耗减少，造成该回路的压力过低而损坏该太阳能换热回路，该太阳能加热回路上还安装有压力表12和水压开关13。所述压力表12安装在所述外置循环水泵14的高压侧，用于显示太阳能加热回路的管路压力，当压力低于一定的数值时，用户应当加注换热介质。所述水压开关13同样用于保护该太阳能加热回路不被损坏。当回路压力低于一定的数值时，该水压开关13动作，将回路压力过低的情况发送给中央控制单元，中央控制单元可以据此作出处理。具体的处理方式包括停止水泵14的动作，以及发出警报，提醒用户向回路中注水等。

为了便于向该太阳能加热回路中注水，靠近所述太阳能换热器15进口的管路与所述自来水入口7的水管之间通过管路相连，该管路上装有注水阀6。该注水阀6一般处于关闭状态，当需要向太阳能加热回路中注水时，可以将注水阀6打开，以便向太阳能加热回路注水。

在靠近所述平板式太阳能集热器8加热管管口的管路上，还安装有自动排气阀9。当太阳能加热回路中的换热介质因温度过高达到汽化时，该自动排气阀9可自动排除气体，达到减压和防止外置循环水泵14的抱死不工作的目的。

在靠近所述太阳能集热器8加热管管口的管路位置上，还安装有感温探头10，该感温探头10用于检测太阳能集热器8的管路水温，以确定太阳能集热器8的管路水温是否足够高，是否可以启动外置循环水泵14进行太阳能换热循环。

采暖炉加热回路主要包括采暖炉1中的加热管21、以及所述安装在储水罐17中的采暖炉换热器16。

所述采暖炉1采用燃气采暖炉或者电采暖炉等常规能源提供加热的能量，该采暖炉1可以对流经该采暖炉1的加热管管路中的换热介质迅速加热。所述采暖炉1的换热管的进口和出口分别通过管路连接所述采暖炉换热器16的出口和进口，形成闭合的采暖炉加热回路。该回路的管路中充满用于进行热交换的换热介质。

所述采暖回路包括所述采暖炉1中的加热管21、散热器4以及连接两者的管路。

所述采暖炉1的换热管21的出口与所述采暖炉换热器16进口连接的管路上，安装有三通阀3，通过该三通阀3连接通向散热器4进口的管路。所述散热器4的出口通过管路连接所述加热管21的进口。所述三通阀3可以通过得失电控制导通的管路，使采暖炉加热回路和采暖回路相互切换。

在所述采暖炉1的加热管21上，安装有内置循环水泵2，该内置循环水泵2为所述采暖炉加热回路和采暖回路提供换热介质循环的动力。

为了实现对该采暖热水两用装置的控制，该装置具有中央控制单元20。该中央控制单元20安装在所述采暖炉1上，用于接收各个感温探头所采集的温度信息，以及用户选择的使用模式、取用热水的设定温度等，并根据上述信息对该采暖热水两用装置进行控制。

此外，该采暖热水两用装置还具有若干选择开关、按钮等控制元件，这些元件可以安装在专用控制面板上。

以下介绍对该燃气采暖两用装置的控制方式。具体控制方式和采用的参数可以方便的通过程序更改，此处所介绍的只是一种优选的方案。

该采暖热水两用装置具有供应热水和提供采暖两大功能。在控制过程中，提供热水的功能优先考虑。

在非采暖季节，该采暖热水两用装置只提供热水。此时，该采暖热水两用装置可通过选择按钮选择采用太阳能优先模式还是选择采暖炉优先模式。在任何工作状态下，都应当首先设置储水罐17中热水的设定温度。

一般情况下，为了充分利用太阳能，可以选择太阳能加热模式，在这种模式下的控制过程如下所述。

中央控制单元20首先根据程序的设定，检测感温探头5、10、19的测量温度。感温探头19测得的实际温度等于储水罐17的设定温度时，中央控制单元20控制太阳能加热回路停止工作。当感温探头19测得的实际温度小于储水罐17的设定温度时，中央控制单元20控制太阳能加热回路开始工作。此时中央控制单元20时刻检测感温探头10、5的温度差，当温度差ΔT＝T10-T5≥10℃时，中央控制单元20控制外置循环水泵14启动，太阳能加热回路开始进行加热。此时，太阳能集热器8中的加热管22中作为换热介质的水由于吸收太阳能而具有较高的温度，当所述外置循环水泵14工作时，该加热管中的水流动到所述太阳能换热器15。该太阳能换热器15为盘管结构，在储水罐17该盘管结构中较高温度的水与储水罐17中的水进行热交换，使储水罐17的水温升高。通过上述换热循环，当ΔT＝T10-T5＝0℃时，中央控制单元20控制外置循环水泵14停止工作，直到ΔT＝T10-T5≥10℃时，再进行上述换热循环，直到感温探头19测得储水罐17中的水温等于设定温度时，中央控制单元20控制太阳能加热回路停止工作。

如果上述太阳能加热回路的工作由于天气原因或者处于夜间等原因，无法利用太阳能将水加热到所需的温度时，可以选择采暖炉加热模式，此时，中央控制单元20根据程序的设定，检测感温探头19的实际温度，当感温探头19测得的实际温度等于储水罐17的设定温度时，中央控制单元20控制采暖炉加热回路停止工作；当感温探头19的实际温度小于储水罐17的设定温度时，中央控制单元20控制采暖炉加热回路开始工作，三通阀3将管路切换到采暖炉加热回路导通状态，并且启动采暖炉1加热工作以及内置循环水泵2工作，采暖炉加热回路开始工作，加热储水罐17中的冷水。当中央控制单元20监控检测感温探头19的实际温度等于设定温度时，中央控制单元20控制采暖炉1停止加热，所述内置循环水泵2停止。

处于采暖季节时，该采暖热水两用装置同时用于加热储水罐17的储水以提供生活用热水，还同时通过采暖炉加热回路向散热器4提供采暖热能。由于太阳能获得的能量的功率较低，不适合用作采暖，因此，太阳能加热回路只用于加热储水罐17中的储水，不用于采暖。同时，该采暖热水两用装置的生活热水功能优先。

此时，当选择太阳能加热模式时，中央控制单元20控制太阳能加热回路加热储水罐中的热水。其控制过程与非采暖季节时相同。同时，中央控制单元20控制采暖回路工作。此时，三通阀3切换到采暖回路，所述采暖炉1开始加热，所述内置循环水泵2工作，使采暖回路中换热介质循环。经过采暖炉1加热的环热介质经过散热器4释放热量，达到采暖效果。

当选择采暖炉加热模式时，采暖炉1首先获得感温探头19测得的储水实际温度，如果该温度低于所设定的温度时，则所述电磁阀3切换到采暖炉加热回路，对储水罐中的热水进行加热，直到储水罐17中的水温达到设定要求后，电磁阀3切换到采暖回路，进行供热。

上述控制方案只是本实施例的优选方案，在实际中，可以根据需要选择其他合适的控制方案，根据水温和采暖的需要，分别使用太阳能加热和采暖炉加热，获得最佳的采暖热水效果，并且充分利用太阳能，以节省能源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采暖热水两用装置，包括储水罐，储水罐中安装有采暖炉换热器，该换热器管路的进口与出口分别与采暖炉的加热管的出口和进口通过管路连接，形成采暖炉加热回路，其特征在于，所述储水罐中还具有太阳能换热器，该换热器管路的进口与出口分别与太阳能集热器的加热管的出口和进口通过管路连接，形成太阳能换热回路，该回路上安装有外置循环水泵；所述采暖炉的加热管的进口和出口还分别连接散热器的出口和进口，形成采暖回路，采暖炉的加热管管路上安装有内置循环水泵；上述回路在该装置的中央控制单元的控制下工作。

2.根据权利要求1所述的采暖热水两用装置，其特征在于，所述采暖炉加热管出口与所述采暖炉换热器进口连接的管路通过三通阀连接通向散热器进口的管路；所述三通阀用于切换采暖炉加热回路和采暖回路。

3.根据权利要求2所述的采暖热水两用装置，其特征在于，所述储水罐顶部安装有膨胀水箱和热水出水管；储水罐底部安装有自来水入口水管。

4.根据权利要求2所述的采暖热水两用装置，其特征在于，所述储水罐顶部安装有检测热水温度的第一感温探头；储水罐底部安装有检测储水罐进水温度的第二感温探头；靠近所述太阳能集热器加热管管口的管路位置上，安装有第三感温探头；上述感温探头测量获得的温度值传送到所述中央控制单元，用于控制该装置的工作。

5.根据权利要求4所述的采暖热水两用装置，其特征在于，当选择太阳能优先时，所述中央控制单元首先判断所述第一感温探头测得的温度值是否达到热水的设定温度，若未达到，则进一步判断第三感温探头测得的温度与第二感温探头测得的温度的差值是否高于10℃，若是，则所述中央控制单元控制所述外置循环水泵工作；当选择采暖炉加热优先时，所述中央控制单元首先判断所述第一感温探头测得的温度值是否达到热水的设定温度，若未达到，则所述中央控制单元控制所述采暖炉开始加热，并控制内置循环水泵工作。

6.根据权利要求4所述的采暖热水两用装置，其特征在于，当需要采暖时，所述中央控制单元控制所述三通阀切换到所述采暖回路，并控制所述采暖 炉和内置循环水泵工作；此时，如果用户选择采暖炉加热优先，并且所述第一感温探头测得温度低于热水的设定温度时，则中央控制单元切换三通阀到采暖炉加热回路，使用采暖炉加热回路加热储水罐的存水，直到温度达到设定温度后，再控制三通阀切换到采暖回路。

7.根据权利要求4所述的采暖热水两用装置，其特征在于，所述太阳能加热回路上安装有水压开关，该水压开关检测太阳能加热回路中换热介质的压力值，若该压力值过低时，则所述中央控制单元控制太阳能加热回路停止工作；所述太阳能加热回路上安装有压力表，该压力表用于指示太阳能加热回路的管路压力。

8.根据权利要求4所述的采暖热水两用装置，其特征在于，在靠近所述太阳能集热器加热管管口的管路上，安装有自动排气阀。

9.根据权利要求4所述的采暖热水两用装置，其特征在于，所述太阳能加热回路采用水作为换热介质；靠近所述太阳能换热器进口的管路与所述自来水入口的水管之间，通过装有注水阀的管路相连，该注水阀一般处于关闭状态，当需要向太阳能加热回路中注水时，将注水阀打开向太阳能加热回路注水。

10.根据权利要求4所述的采暖热水两用装置，其特征在于，所述采暖炉加热回路所采用的采暖炉为燃气采暖炉或者电采暖炉；所述太阳能集热器为平板式太阳能集热器。 

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