CN102235715A - 双水箱太阳能热水系统 - Google Patents

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余克志
俞渊
封金章
何世钧
甘世红
何培民
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Abstract

本发明公开了一种双水箱太阳能热水系统，包括太阳能储热水箱、用来加热太阳能储水箱中水的集热器阵、把太阳能储热水箱中水泵给集热器阵的太阳能循环泵、可在太阳能储热水箱中水不热时加热水的辅助加热设备、把太阳能储热水箱中泵给辅助加热设备的循环加热泵和使用太阳能储热水箱中水的终端用户，辅助加热设备的进出水管、终端用户的供水管，还包括辅助加热水箱，太阳能储热水箱通过驱动阀门连接辅助加热水箱，该辅助加热设备的进水管和出水管连接辅助加热水箱，辅助加热水箱通过终端用户的供水管连接终端用户。本发明实现系统加热水量和用户需求量相匹配，并且整个太阳能热水系统能耗低，控制设计简单。

Description

双水箱太阳能热水系统
技术领域
本发明涉及的是一种双水箱太阳能热水系统，属于热能利用专业领域。
背景技术
全球范围内能源危机与环境的日益恶化，以石油、煤炭为主的城市集中供热系统带来的建筑能耗和环境污染等问题，已经倍受人们关注。目前，建筑用能约消耗全球1/3的能源。在建筑用能的同时，还向大气排放大量的污染物，如TSP、SO2和NOX等。据有关部门测算，建筑用能排放的CO2几乎占全球总排放量的1/3，数量十分惊人。
在能源危机和环境污染的双重压力下，太阳能以其取之不尽、廉价、安全、无需运输、清洁无污染等特点受到人们的重视，已成为当前国际能源开发利用领域中的新热点。太阳能热水器在太阳能热利用领域中，技术最成熟，应用最广泛，产业化进程最迅速。但太阳辐射热量存在季节、昼夜的变化，同时还受天气变化等随机因素的强烈影响，具有很大的不稳定性，因此太阳能热水器极易随气候变化的影响，不能全年有效运行。
为了保证太阳能热水器全年的正常工作，实际的太阳能热水系统往往附加有辅助加热设备，如燃气加热、电加热或者空气源热泵等，如图1所示，这种太阳能热水系统的工作原理是这样的：首先在夜间通过水池9给太阳能储热水箱1加满冷水，整个储热水箱的容积根据终端用户的用水量确定。其次在某一固定时刻(如上午9:00)开始给太阳能储热水箱1里的冷水加热。其加热控制方法是：在集热器阵4和太阳能储热水箱1里面各设置一个温度测点，当集热器阵4的温度高于太阳能储热水箱1时即开启太阳能循环泵6使太阳能储热水箱1的水不断加热，否则即关闭太阳能循环泵6。最后当终端用户11开始用水前30分钟，判断太阳能储热水箱1的水温是否达到某一设定值(如60℃)，如未达到设定值即开启循环加热泵13，通过辅助加热设备14给热水加热到设定值，供给终端用户11。
这种太阳能热水系统虽然结构简单，控制方便，运行可靠，但却存在辅助加热能源浪费的弊端。因为在实际设计过程中，为保证热水量的充足，太阳能储热水箱容积往往设计很大以满足夏季淋浴的热水量。而在春秋冬季，特别是冬季，室外气温低，太阳辐射小，通过太阳辐射加热的水温距离设定值有较大差距，需要辅助加热设备消耗更多的能量以加热太阳能储热水箱里的水，然而此时终端用户的用热水量往往很低，造成“大马拉小车”的后果，徒然消耗太多的能量。虽然可以根据季节变化调节太阳能储热水箱的储水量来应对这种情况，但控制设计会显得很复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种双水箱太阳能热水系统，为应对传统太阳能热水系统在冬季能耗过大，节能效果差的弊端而设计，其供热方案的确定能够降低太阳能热水系统的能耗。
为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案如下：
一种双水箱太阳能热水系统，包括太阳能储热水箱、用来加热太阳能储水箱中水的集热器阵、把太阳能储水箱中水泵给集热器阵的太阳能循环泵、可在太阳能储热水箱中水不热时加热水的辅助加热设备、把太阳能储热水箱中泵给辅助加热设备的循环加热泵和使用太阳能储热水箱中水的终端用户，辅助加热设备的进出水管、终端用户的供水管，其特征在于，还包括辅助加热水箱，太阳能储热水箱通过驱动阀门连接辅助加热水箱，该辅助加热设备的进出水管连接辅助加热水箱，辅助加热水箱通过终端用户的供水管连接终端用户。
进一步特征为，所述辅助加热水箱体积小，里面的水量满足终端用户的即时需求。
进一步特征为，所述辅助加热水箱的位置低于太阳能储热水箱，并且外设保温层。
本发明的优点为：整个太阳能热水系统能耗低，并且控制设计简单，实现系统加热水量和用户需求量相匹配。
附图说明
图1为现有太阳能热水系统的结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图中标号：1为太阳能储热水箱，2为水箱通大气管，3为集热器上循环管，4为集热器阵，5为集热器下循环管，6为太阳能循环泵，7为水箱排污阀，8为进水过滤器，9为水池给水，10为供热水管，11为终端用户，12为供热回水管，13为循环加热泵，14为辅助加热设备，15为辅助加热水箱，16为连接水管，17为驱动阀门。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图2所示，双水箱太阳能热水系统，由集热器阵4吸收太阳光的能量，加热从太阳能储热水箱1输送的冷水，并把热水再输送回太阳能储热水箱1，太阳能储热水箱1中的冷水是通过太阳能循环泵6向集热器阵4泵给的。太阳能储热水箱1上还设有水箱通大气管2，以平衡水箱内外的大气压。当太阳能储热水箱1中供应的水超出容积时，可通过供热回水管12流回，从设在终端用户11处的供热回水管12的端口流出，以告诉用户水已满可停止供水。太阳能储热水箱1中还设有水箱排污阀7和现有的进水装置，进水装置包括水池给水9和进水过滤器8。本发明中新增加了辅助加热水箱15，外设保温层并也设有通大气管2，安装位置低于太阳能储热水箱1的安装位置。辅助加热水箱15通过一个驱动阀门17与太阳能储热水箱1相连，使太阳能储热水箱1内的热水能够及时流入辅助加热水箱15内。而辅助加热水箱15通过辅助加热设备的进水管18连接辅助加热设备14，辅助加热设备14通过出水管19和循环加热泵13连接辅助加热水箱15，并且终端用户的供水管10不再连接在太阳能储热水箱1上，而是连接在辅助加热水箱15上。
本发明的太阳能热水系统的特点在于，辅助加热设备不再需要对整个太阳能储热水箱1里面的水进行加热，而只需对辅助加热水箱15里面的水进行加热即可。由于辅助加热水箱15里面的热水只要满足终端用户的即时需求即可，可以设计得比较小。当终端用户的需水量大时，可通过开启驱动阀门17从太阳能储热水箱1里放水。这样就实现了辅助加热水量和终端用户需求量的匹配，最大限度的实现了太阳能热水系统的节能目的。
本发明的工作步骤为：
(1)在夜间定时(如深夜12:00)通过水池9给太阳能储热水箱1加满冷水，整个储热水箱的容积根据终端用户的最大用水量确定；
(2)在白天某一固定时刻开始通过温差给太阳能储热水箱1里的冷水加热；
(3)当终端用户11开始用水前30分钟，开启驱动阀门17，将太阳能储热水箱1的热水通过连接水管16注满辅助加热水箱15，判断辅助加热水箱15的水温是否达到某一设定值(如60℃)，如未达到设定值即开启循环加热泵13，通过辅助加热设备14给热水加热到设定值；
(4)在终端用户用水过程中，驱动阀门17可根据终端用户用水量而调节开启大小，而辅助加热设备14也会即时将辅助加热水箱15里的水加热到设定值，保证终端用户的用水量和用水温度；
(5)当终端用户停止用水时，驱动阀门17关闭，辅助加热设备14停止加热以节省能源。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种双水箱太阳能热水系统，包括太阳能储热水箱、用来加热太阳能储水箱中水的集热器阵、把太阳能储热水箱中水泵给集热器阵的太阳能循环泵、可在太阳能储热水箱中水不热时加热水的辅助加热设备、把太阳能储热水箱中泵给辅助加热设备的循环加热泵和使用太阳能储热水箱中水的终端用户、辅助加热设备的进出水管和终端用户的供水管，其特征在于，还包括辅助加热水箱，太阳能储热水箱通过驱动阀门连接辅助加热水箱，该辅助加热设备的进水管和出水管连接辅助加热水箱，辅助加热水箱通过终端用户的供水管连接终端用户。
2.根据权利要求1所述的一种双水箱太阳能热水系统，其特征在于，所述辅助加热水箱的安装位置低于太阳能储热水箱的安装位置。
3.根据权利要求1所述的一种双水箱太阳能热水系统，其特征在于，所述循环加热水箱，外设保温层。
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