CN101482290B - 集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统 - Google Patents

集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统 Download PDF

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Abstract

本发明为一种集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其包括:一热水供应单元,其利用太阳能产生热水;至少一用户单元,其发出指定的需求信息,从所述的热水供应单元获取合乎需求信息的热水供应;一排空蓄水单元,用以回收所述用户单元未用完的热水和获取外接水源的补给,并提供给所述的热水供应单元;一控制单元,用以监测所述的热水供应单元、用户单元以及排空蓄水单元的运行信息和控制各部件相应的动作。

Description

集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种太阳能热水供应系统,特别涉及的是一种能够根据用户需求 定制输出的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统。
背景技术
[0002] 随着社会的发展,能源成为制约社会进步的一大要素,传统能源的不断减少,在能 源紧张和能源价格不断上涨的背景下,国家大力推行可持续发展战略,推进可再能源技术 及产品广泛利用等到广大人民群众的拥护。为此人们不断的把目光投向新能源的开发,特 别是环保能源,如核能、水能风能和太阳能;由于成本低技术复杂度小,不受环境限制等优 点,使太阳能成为最受欢迎的首选能源。目前,太阳能热水器已逐渐成为城市和农村家庭购 买家电的首选产品。
[0003] 如中国发明专利申请200410091116. 7,名称为城市型太阳能热水器及其系统运行 方法,其是由“排列串联组合模块型太阳能加热体”部分、“输水、储水、用水及其控制系统装 置”部分和只有在寒带型产品中才设置的“防冻回水系统装置”三大功能结构相互融合构 成;通过由扁平凹形保温模块体与在其中设置的Z形玻璃储水晒管和其上设置的中空保温 玻璃结合构成的模块化、美观型太阳能加热体的大面积、规律化安装,可使该热水器同时起 到装点美化城市楼顶、保护楼顶建筑体结构、为楼顶层居民进行冬季保暖、夏季蔽热的多重 作用,还可实现由温度、时间的设定实现的自动控制。但是其仍然存在如下的缺陷,这些缺 陷实际上也反映出了目前太阳能热水器系统的一般性缺陷:
[0004] 如节能节水与排空、即开即热等技术不能共存的矛盾,多用户特别是几十户乃至 几百户用户共同使用时无法获得实时水温水位的问题和工程施工线路和管道连接复杂的 问题,排空的热水无法自动回收利用的问题,物业管理复杂不便问题,等等都影响太阳能利 用技术的推广和应用。
[0005] 鉴于上述缺陷,本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。 发明内容
[0006] 本发明的目的在于,提供一种集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,用以 克服上述缺陷。
[0007] 为实现上述目的,本发明采用的技术方案在于,提供一种集群式建筑一体化太阳 能热水智能供应系统,其包括:
[0008] 一热水供应单元,其利用太阳能产生热水;
[0009] 至少一用户单元,其发出指定的需求信息,从所述的热水供应单元获取合乎需求 信息的热水供应;
[0010] 一排空蓄水单元,用以回收所述用户单元未用完的热水和获取外接水源的补给, 并提供给所述的热水供应单元;
[0011] 一控制单元,用以监测所述的热水供应单元、用户单元以及排空蓄水单元的运行信息和控制各部件相应的动作。
[0012] 其中,所述的热水供应单元包括:
[0013] 太阳能集热板,用以获取太阳能能量;
[0014] 太阳能热水器水箱,其内部储有加热后的热水,并与所述的太阳能集热板通过循 环管道组成热循环结构;
[0015] 所述的太阳能热水器水箱上设置有一进水口,通过一上水管与所述的排空蓄水单 元相连接,实现对所述的太阳能热水器水箱的供水;
[0016] 所述的太阳能热水器水箱设置有复数个热水供水管,每一所述的热水供水管依次 经过所述的用户单元最终与所述的排空蓄水单元相连接。
[0017] 较佳的,还包括:一电辅助加热设备置于所述的太阳能热水器水箱内部,用以利用 电能对所述太阳能热水器水箱中的水进行辅助加热。
[0018] 其中,所述的用户单元其包括:
[0019] 一外接水源管,用以引入非热水;
[0020] 至少一自动混水阀,其分别与所述的外接水源管和所述的热水供水管相连接,用 以产生符合用户温度要求的热水;
[0021] 一排空截止阀,设置所述的热水供水管上,并位于所述的用户单元和所述的排空 蓄水单元之间。
[0022] 其中,所述的排空蓄水单元包括:
[0023] 一排空蓄水池,其位于所述的热水供水管的末端,并与一外接水源管相连接,分别 用以回收所述用户单元未用完的热水和获取外接水源的补给;
[0024] 一水泵,其连接所述的上水管和所述的排空蓄水池,用以向所述的太阳能热水器 水箱供水。
[0025] 其中,所述的控制单元包括:
[0026] 一热水供应控制子单元,用以对所述的热水供应单元的各项参数进行监测,并对 其内部各部件动作进行控制;
[0027] —用户请求子单元,用以向所述的热水供应控制子单元发送用户需求信息;
[0028] 一排空管理子单元,用以对所述的排空蓄水单元的各项参数进行监测,并对其内 部各部件动作进行控制;
[0029] 其中,所述的热水供应控制子单元包括:
[0030] 水温水位传感器,其设置在所述的太阳能热水器水箱内,用以检测内部热水温度 和体积;
[0031] 至少一供水截止阀,其中,每一所述的供水截止阀设置在一根热水供水管上,用以 根据需要切断对每一所述的用户单元的热水供应;
[0032] 至少一数字式电表,其中,每一所述的数字式电表设置在一根热水供水管上,用以 获取每一所述用户单元的热水用量信息;
[0033] 至少一排空阀,其中,每一所述的排空阀设置在一根热水供水管上;
[0034] 一上水电磁阀,其设置在所述的上水管上,用以允许/阻止所述的排空蓄水单元 的对所述的太阳能热水器水箱中水的供应;
[0035] 一主处理机,其分别与所述的水温水位传感器、数字式电表、供水截止阀、排空阀以及电辅助加热设备的控制端相连接,实现对监测参数的分析,对各部件的动作控制。
[0036] 其中,所述的排空管理子单元包括:
[0037] —上水截止阀,其设置在所述的外接水源管上,用以允许/阻止所述的外接水源 向所述的排空蓄水池的供水;
[0038] 一换向阀,其设置在所述的外接水源管和所述的上水管之间,用以切换水的流 向;
[0039] 一水位传感器,其设置在所述的排空蓄水池内,用以监测其内部水的体积;
[0040] 至少一排空电磁阀,其中,每一所述的排空阀电磁阀设置在一根热水供水管上,用 以实现对多余热水的收集;
[0041] 一分处理机,其分别与所述的水位传感器、换向阀以及排空电磁阀的控制端相连 接,实现对监测参数的分析,对各部件的动作控制,其与所述的主处理机进行数据通信。
[0042] 较佳的,还包括:一远程控制子单元,其与所述的主处理机进行数据的交互,用以 实现远程的控制和数据读取。
[0043] 其中,所述的远程控制子单元包括:
[0044] —计算机,其通过一无线通信板卡与所述的主处理机进行数据的交互;
[0045] 一显示器,用以显示数据和监控结果;
[0046] —打印机,用以进行数据的打印输出。
[0047] 与现有技术比较本发明的有益效果在于,
[0048] 首先,对多用户热水需求的温度、水量、时间点进行分析,根据吸收太阳能的情况 进行数据处理,自动生成既满足用户需求又减少辅助能源使用的智能运行方案,并采用回 收且优先使用排空热水的技术方法,达到最大限度节能节水的目的;
[0049] 其次采用无线通信、数字式水表和远程管理相结合的技术,解决多用户的线路连 接复杂和无法获得实时水温水位的问题,实现远程的系统运行状态实时监测和自动计费功 能,不仅方便管理和使用,且降低系统运行成本;
[0050] 最后采用上水与排空管道分立控制的方法和自动混水原理,同时实现自动上水、 管道防冻、出水即开即热、出水能自动调节到用户预设的温度、避免用户烫伤的功能。
附图说明
[0051] 图1为本发明集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统的功能框图;
[0052] 图2为本发明集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统较佳实施例的结构示 意图。
具体实施方式
[0053] 以下结合附图,对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0054] 请参阅图1所示,其为本发明集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统的功能 框图;所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统包括:一热水供应单元1,其利用 太阳能产生热水,作为热水源;至少一用户单元2,其发出指定的需求信息,从所述的热水 供应单元1获取合乎需求信息的热水供应,由于本发明的集群式概念,因此对应的用户必 然是多家,这里采用“至少一”的描述是为了表示,即使仅有一个用户也能实现本发明的目
6的;一排空蓄水单元3,用以回收所述用户单元2未用完的热水和获取外接水源的补给,并 提供给所述的热水供应单元1 ;一控制单元4,用以监测所述的热水供应单元1、用户单元2 以及排空蓄水单元3的运行信息和控制各单元内部各部件相应的动作。其中,所述的用户 单元2从所述的热水供应单元1中获取的是热水,其可以通过外接水源52来调节水的温 度;所述的控制单元4针对上述三种实体单元分别对应为一热水供应控制子单元41,用以 对所述的热水供应单元1的各项参数进行监测,并对其内部各部件动作进行控制;一用户 请求子单元42,用以向所述的热水供应控制子单元41发送用户请求信息,这里所述的请求 信息为热水的温度、水量、时间点的需求以及其他的控制请求信息,对应的请求数据可以是 一组,也可以是多组;一排空管理子单元43,用以对所述的排空蓄水单元3的各项参数进行 监测,并对其内部各部件动作进行控制,需要说明的是,所述的热水供应控制子单元41分 别于所述的排空管理子单元43以及用户请求子单元42之间进行数据的通信,这种通信方 式可以是无线的也可以是有线的,根据现场的实际情况确定。
[0055] 请参阅图2所示,其为本发明集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统较佳实 施例的结构示意图。实际上是对上述功能框图的细节展开,并且为了实现方便快捷的物业 远程管理,本较佳实施例还增加了一远程控制子单元,其与所述的热水供应控制子单元41 进行数据的交互,用以实现远程的控制和数据读取,其中,所述的热水供应单元包括:一太 阳能集热板11,其通常设置在建筑物的顶端,用以获取太阳能能量,并将其转化为热能;太 阳能热水器水箱12,其内部储有加热后的热水,并与所述的太阳能集热板11通过循环管道 131、132组成热水循环结构;所述的太阳能热水器水箱12上设置有一进水口,通过一上水 管16与所述的排空蓄水单元3相连接,实现对所述的太阳能热水器水箱12的供水,以保证 其中的水位处于合理高度;所述的太阳能热水器水箱12设置有复数个热水供水管15,每一 所述的热水供水管15与一对应的用户单元2相连接,并且所述的热水供应管15的末端与 所述的排空蓄水单元3相连接。为了防止在太阳光强不足,或是太阳能热水器水箱12中的 水温达不到用户需求的高度,为此所述的热水供应单元1还包括:一电辅助加热设备14,其 置于所述的太阳能热水器水箱12内部,用以利用电能对所述太阳能热水器水箱12中的水 进行辅助加热。
[0056] 所述的用户单元2,其包括:一外接水源管,用以引入外接水源52,通常对于建筑 物内部而言所述的外接水源52 —般为自来水;至少一自动混水阀21,其分别与所述的外 接水源管和所述的热水供水管15相连接,由于本发明中的太阳能热水器水箱12在使用中 可以仅一个热水箱,在满足所有用户的需求的前提下,水温必然高于某些用户的需求值,用 户可以通过所述的自动混水阀21 (当然也可以选择手动混水阀)在所述的热水供水管15 中的水温偏高时,将所述的自来水中的非热水与热水混合产生符合用户温度要求的热水, 因此使太阳能热水器水箱12中的水温高于一般用水的温度是热水器减少自身容量降低成 本、节能节水的必然选择,用户通过所述自动混水阀21可以很好的满足自身的需求,而且 可以避免老人小孩使用手动混水阀容易导致烫伤的缺陷;至少一排空截止阀22,其设置所 述的热水供水管15上,并位于所述的用户单元2和所述的排空蓄水单元3之间,所述的排 空截止阀22实质上是用户决定是否选用所述的排空蓄水单元3自动回收热水功能的开关, 当所述的排空截止阀打开后,用户可以不用理会所述的热水供水管15内情况,本发明集群 式建筑一体化太阳能热水智能供应系统会将管道内的热水自动排空到所述的排空蓄水单元3内;当所述的排空截止阀22关闭后,用户在室内用容器接收所述热水供水管15内的热 水,自己回收利用;所述的排空截止阀22 —般是不需要频繁开关的,所以一般情况下,可以 采用手动方式实现,当然也可以与所述的控制单元4相连,实现自动方式。
[0057] 所述的排空蓄水单元3包括:一排空蓄水池31,其位于复数个所述的热水供水管 15的末端,并与一外接水源管51相连接,分别用以回收所述用户单元2未用完的从所述的 热水供水管15中流出的热水和获取外接水源提供的水补给;一水泵32,其连接所述的上水 管16和所述的排空蓄水池31,用以向所述的太阳能热水器水箱12供水。
[0058] 所述的控制单元4中的热水供应控制子单元41包括:水温水位传感器411,其设 置在所述的太阳能热水器水箱12内,用以检测内部热水温度和体积;至少一供水截止阀 416,其中,每一所述的供水截止阀416设置在一根热水供水管15上,用以根据需要切断对 每一所述的用户单元2的热水供应;至少一数字式电表414,其中,每一所述的数字式电表 414设置在一根热水供水管15上,用以获取每一所述用户单元2的热水用量信息,所述的用 户请求子单元42可以查阅用水量;至少一排空阀415,其中,每一所述的排空阀415设置在 一根热水供水管15上;一上水电磁阀413,其设置在所述的上水管16上,用以允许/阻止 所述的排空蓄水单元3对所述的太阳能热水器水箱12中水的供应;一主处理机417,其是 本发明系统控制的核心,其分别与所述的水温水位传感器411、数字式电表414、供水截止 阀416、排空阀415以及电辅助加热设备15的控制端相连接,实现对监测参数的分析,对各 部件的动作控制。所述的主处理机417通过所述的排空阀415控制进入所述热水供应水管 15中热水的排空,用户可以通过所述的用户请求子单元42选择自动排空和手动排空;在选 择自动排空后,所述的主处理机417根据实时用水情况,在预设N分钟内用户无用水时,通 过所述的排空阀415和所述的排空管理子单元43进行自动排空;在选择手动排空后,用户 可以直接通过所述的用户请求子单元42向所述的主处理机417发出指令,实现手动排空。 所述的供水截止阀416和所述的上水截止阀413在系统正常运行时处于常开状态,当出现 特殊或紧急情况需要维修时,起手动截水作用,当然也可以与所述的主处理机417相连接, 实现自动方式。
[0059] 所述的排空管理子单元43包括:一上水截止阀432,其设置在所述的外接水源管 51上,用以允许/阻止所述的外接水源向所述的排空蓄水池31供水;一换向阀433,其设置 在所述的外接水源管51和所述的上水管16之间,用以切换水的流向;一水位传感器434, 其设置在所述的排空蓄水池31内,用以监测其内部水的体积;至少一排空电磁阀435,其 中,每一所述的排空阀电磁阀435设置在一根热水供水管15上,用以实现对多余热水的收 集;一分处理机431,其分别与所述的水位传感器434、换向阀433以及排空电磁阀435的控 制端相连接,实现对监测参数的分析,对各部件的动作控制,其与所述的主处理机417进行 数据通信。所述的分处理机431在得到所述的主处理机417需要排空的指令后,控制所述 的排空电磁阀435进行排空热水收集,通过所述的水位传感器434采集所述排空蓄水池31 水量,在达到预设值时,将控制所述的换向阀433连接所述的排空蓄水池31和上水管16,并 启动所述的水泵32,将所述的排空蓄水池31内的热水回送到所述的太阳能热水器水箱12 进行利用。也就是说:所述的分处理机431在得到所述的主处理机417需要供水的指令后, 通过控制所述的换向阀433优先利用所述的排空蓄水池31的热水,在所述的排空蓄水池31 中处于无水状态下(通过所述的水位传感器434监测得到的)再利用外接水源管51内的水。通过所述的主处理机417控制以上两种情况,使其有机结合在一起,达到最大限度的节 能节水的目的。所述的上水截止阀在出现特殊或紧急情况需要维修时,起手动截水作用。
[0060] 最后对于所述的远程控制子单元包括:一计算机441,其通过一无线通信板卡与 所述的主处理机417进行数据的交互;一显示器442,用以显示数据和监控结果;一打印机 443,用以进行数据的打印输出。物业管理员通过在所述的计算机441上安装无线通信板 卡和远程管理软件即可实现整个系统的远程管理。与所述的主处理机417进行无线数据交 换。远程管理软件为界面友好的可视化嵌入式操纵软件。
[0061] 在一般情况下,本发明集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统是自动运行 的,无需人员值守。如果本发明集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统出现异常就会 通过软件进行报警和显示。管理员可以通过软件了解整个系统的运行状态和远程参数设 置,在需要进行费用结算时,可以通过软件自动生成报表,再通过打印机443进行报表输 出,实现方便快捷的管理。
[0062] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,对本发明而言仅仅是说明性的,而非限制性 的。本专业技术人员理解,在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变, 修改,甚至等效,但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1. 一种集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于,其包括: 一热水供应单元,其利用太阳能产生热水;至少一用户单元,其发出指定的需求信息,从所述的热水供应单元获取合乎需求信息 的热水供应;一排空蓄水单元,用以回收所述用户单元未用完的热水和获取外接水源的补给,并提 供给所述的热水供应单元;一控制单元,用以监测所述的热水供应单元、用户单元以及排空蓄水单元的运行信息 和控制各部件相应的动作;其中,所述的热水供应单元包括: 太阳能集热板,用以获取太阳能能量;太阳能热水器水箱,其内部储有加热后的热水,并与所述的太阳能集热板通过循环管 道组成热循环结构;所述的太阳能热水器水箱上设置有一进水口,通过一上水管与所述的排空蓄水单元相 连接,实现对所述的太阳能热水器水箱的供水;所述的太阳能热水器水箱设置有复数个热水供水管,每一所述的热水供水管依次经过 所述的用户单元最终与所述的排空蓄水单元相连接。
2.根据权利要求1所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 还包括:一电辅助加热设备置于所述的太阳能热水器水箱内部,用以利用电能对所述太阳 能热水器水箱中的水进行辅助加热。
3.根据权利要求2所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 所述的用户单元其包括:一外接水源管,用以引入非热水;至少一自动混水阀,其分别与所述的外接水源管和所述的热水供水管相连接,用以产 生符合用户温度要求的热水;一排空截止阀,设置在所述的热水供水管上,并位于所述的用户单元和所述的排空蓄 水单元之间。
4.根据权利要求3所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 所述的排空蓄水单元包括:一排空蓄水池,其位于所述的热水供水管的末端,并与一外接水源管相连接,分别用以 回收所述用户单元未用完的热水和获取外接水源的补给;一水泵,其连接所述的上水管和所述的排空蓄水池,用以向所述的太阳能热水器水箱 供水。
5.根据权利要求4所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 所述的控制单元包括:一热水供应控制子单元,用以对所述的热水供应单元的各项参数进行监测,并对其内 部各部件动作进行控制;一用户请求子单元,用以向所述的热水供应控制子单元发送用户需求信息; 一排空管理子单元,用以对所述的排空蓄水单元的各项参数进行监测,并对其内部各 部件动作进行控制;
6.根据权利要求5所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 所述的热水供应控制子单元包括:水温水位传感器,其设置在所述的太阳能热水器水箱内,用以检测内部热水温度和体积;至少一供水截止阀,其中,每一所述的供水截止阀设置在一根热水供水管上,用以根据 需要切断对每一所述的用户单元的热水供应;至少一数字式电表,其中,每一所述的数字式电表设置在一根热水供水管上,用以获取 每一所述用户单元的热水用量信息;至少一排空阀,其中,每一所述的排空阀设置在一根热水供水管上; 一上水电磁阀,其设置在所述的上水管上,用以允许/阻止所述的排空蓄水单元的对 所述的太阳能热水器水箱中水的供应;一主处理机,其分别与所述的水温水位传感器、数字式电表、供水截止阀、排空阀以及 电辅助加热设备的控制端相连接,实现对监测参数的分析,对各部件的动作控制。
7.根据权利要求6所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 所述的排空管理子单元包括:一上水截止阀,其设置在所述的外接水源管上,用以允许/阻止所述的外接水源向所 述的排空蓄水池的供水;一换向阀,其设置在所述的外接水源管和所述的上水管之间,用以切换水的流向; 一水位传感器,其设置在所述的排空蓄水池内,用以监测其内部水的体积; 至少一排空电磁阀,其中,每一所述的排空阀电磁阀设置在一根热水供水管上,用以实 现对多余热水的收集;一分处理机,其分别与所述的水位传感器、换向阀以及排空电磁阀的控制端相连接,实 现对监测参数的分析,对各部件的动作控制,其与所述的主处理机进行数据通信。
8.根据权利要求7所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 还包括:一远程控制子单元,其与所述的主处理机进行数据的交互,用以实现远程的控制和 数据读取。
9.根据权利要求8所述的集群式建筑一体化太阳能热水智能供应系统,其特征在于, 所述的远程控制子单元包括:一计算机,其通过一无线通信板卡与所述的主处理机进行数据的交互; 一显示器,用以显示数据和监控结果; 一打印机,用以进行数据的打印输出。
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