CN103216884A - 用于风塔发电站的太阳能热水利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能利用系统，具体而言，涉及一种用于风塔发电站的太阳能热水利用系统。该系统包括：冷水供应水罐、冷水集热管、太阳能集热器、热水集热管、集热水罐、太阳能热水利用系统补水管道、太阳能热水箱、温度传感器、自动控制阀、太阳能温水箱、太阳能热水利用系统热水输出管道、居民用热水管道、居民用温水管道、回收水管道。

Description

用于风塔发电站的太阳能热水利用系统

技术领域

本发明一般地涉及太阳能利用系统，尤其是，涉及一种用于风塔发电站的太阳能热水利用系统。

背景技术

太阳能是一种巨大的，无污染的能源，它是太阳内部连续不断的核聚变反应释放出的能量，是一种“取之不尽”的能源，相比于现在广泛使用的煤、石油、天然气、核能等，它具有无污染，无危险等优点。

当前中国能源供应严重依赖进口，随着中国经济的高速发展及人民生活水平的不断提高，中国的能源缺口将会越来越大。大力发展太阳能等清洁能源，对保护环境、缓解中国对能源进口的严重依赖等都具有重要作用。

利用太阳能对水进行加热来获得人们需要的热水是人们利用太阳能的重要途径，已经得到了广泛的应用。但是，目前的太阳能热水系统有一个天然的缺陷，即只能在天气晴朗有阳光的时候对水进行加热，虽然目前已经广泛使用保温材料为加热后的热水保温，但是其热量还是不可避免的流失。随着热量的流失，其温度也慢慢降低，特别是在一些地区，气温较低，热水中热量流失的更快，其温度也降低的更快，无法充分满足人们使用的需要；或者在持续阴雨等太阳辐射不足的恶劣天气里，太阳能热水系统无法对水进行加热，保温水箱中的热水经过长时间的热量释放，其温度变得很低，无法满足人们使用的需要。

为了消除这一缺陷，人们采取了各种技术手段来确保太阳能热水系统能够在太阳辐射不足的天气里照常使用。常用的技术手段是使用电加热，但这种方式需要大量的电能，在一些地区，整个冬天太阳辐射强度都不足，这样的话，在漫长的冬天里都要依靠电加热，其消耗的电能是惊人的。

专利号为200810032462.6，名称为“基于直膨式太阳能热泵的太阳能建筑一体化节能热水系统”的中国发明专利公开了一种使太阳能热水系统能够在持续阴雨天、冬季等太阳辐射不足的恶劣天气里正常使用的技术方案，其通过设置于太阳集热板内的制冷剂的节流冷效应，使太阳集热板的工作温度远低于环境温度，在吸收太阳辐射的同时，还可以吸收周围空气中的热量，使太阳能热水系统能够在持续阴雨天、冬季等太阳辐射不足的恶劣天气里正常使用。但是在持续阴雨天、冬季等太阳辐射不足的恶劣天气里，其提供的热水的温度远低于太阳辐射充足的天气里其提供热水的温度，依然不能充分满足人们的需要。

发明内容

为解决上述技术问题，克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种能够全天候提供热水、充分满足人们对热水的需要的风塔发电站的太阳能热水利用系统。

根据本发明的一个方面，提供一种用于风塔发电站的太阳能热水利用系统，其包括冷水供应水罐、冷水集热管、太阳能集热器、热水集热管、集热水罐、太阳能热水利用系统补水管道、太阳能热水箱、温度传感器、自动控制阀、太阳能温水箱、太阳能热水利用系统热水输出管道、居民用热水管道、居民用温水管道、回收水管道。其中，冷水供应水罐经过进水管道连接水源，经过冷水集热管连接太阳能集热器；太阳能集热器经过热水集热管连接集热水罐；集热水罐通过热水输出管道和太阳能热水箱上部或顶部连接；

太阳能热水利用系统补水管道一端与太阳能热水箱上部或顶部连接，另一端与风塔发电站中的空压机/空压机热水输出管道连接，通过太阳能热水利用系统补水管道，能够将经过升温后的空压机冷却水输送到太阳能热水箱中；

太阳能热水箱下部或底部和太阳能温水箱下部或底部设有连接通道，在该连接通道上设有自动控制阀，该连接通道附近设有温度传感器；

太阳能热水箱连接有太阳能热水利用系统热水输出管道和居民用热水管道；

太阳能温水箱连接有居民用温水管道。

优选的是，在风塔的至少1个塔层上设有太阳能热水箱和太阳能温水箱，每个设有太阳能热水箱和太阳能温水箱的塔层上至少设有1个太阳能热水箱和1个太阳能温水箱。

优选的是，在连接水源和冷水供应水罐的进水管道上沿水流方向上依次设有过滤器、单向阀和输送泵；其中,过滤器用于过滤从水源中输出的水中的杂质，单向阀用于控制冷水从水源向冷水供应水罐方向单向流动，输送泵用于从水源中抽取冷水输送给冷水供应水罐。

优选的是，在冷水集热管上设有控制阀，其用于控制向太阳能集热器中输送冷水的流量。

优选的是，在太阳能热水利用系统补水管道上沿水流方向依次设有单向阀、抽水泵和控制阀；其中单向阀用于控制热水从空压机/空压机热水输出管道向太阳能热水箱方向单向流动，抽水泵用于从空压机或空压机热水输出管道抽取热水输往太阳能热水箱，控制阀用于根据太阳能热水箱对水流量的需求来控制向太阳能热水箱输送热水的流量。

优选的是，在太阳能热水利用系统热水输出管道沿水流方向上依次设有单向阀和控制阀；其中，单向阀用于控制热水向热水腔方向单向流动，控制阀用于控制向热水腔输送热水的流量和温度。

优选的是，在居民用热水管道上设有控制阀，其用于控制输送给居民使用热水的流量和温度。

优选的是，在回收水管道上沿水流方向依次设有控制阀和单向阀；其中，控制阀用于控制回收温水的流量和温度，以确保优先满足居民对温水的需求，单向阀用于控制温水向空压机方向单向流动。

根据本发明的另一个方面，提供一种风塔发电站的太阳能热水利用方法，其包括以下步骤：

ⅰ.来自水源的冷水依次通过设定在进水管道上的过滤器、单向阀、输送泵进入冷水供应水罐中；

ⅱ.冷水供应水罐中的冷水经过设定在冷水集热管上的控制阀进入到太阳能集热器中，在太阳能集热器中利用太阳能对冷水进行加热，冷水升温，成为热水；

ⅲ.经过太阳能集热器加热后的热水经过热水集热管进入到集热水罐中；

ⅳ.集热水罐中的热水通过热水输出管道进入到太阳能热水箱中；从空压机中输出的热水依次经过设定在太阳能热水利用系统补水管道上的单向阀、抽水泵和控制阀进入到太阳能热水箱中；

ⅴ.太阳能热水箱内上层的热水一方面经过太阳能热水利用系统热水输出管道、单向阀、控制阀输送到低层热水腔中 ；另一方面，经过控制阀、居民用热水管道输送给居民使用；并且，当温度传感器监测到太阳能热水箱下部的水的温度处于设定的温水的温度范围内时，自动控制阀打开，温水通过太阳能热水箱和太阳能温水箱之间的连接通道进入到太阳能温水箱中；

ⅵ.太阳能温水箱中的温水通过居民用温水管道输送给居民使用；在优先满足居民使用后，剩余的温水经过设定在回收水管道上的控制阀、单向阀输送到空压机。

采用了本发明的风塔发电站的太阳能热水利用系统及方法的风塔发电站，在太阳辐射不足的天气下，能够通过空压机冷却水向居民提供热水，能够不受天气条件的限制，向人们全天候地提供热水，充分满足人们对热水的需求。

附图说明

图1为根据本发明的用于风塔发电站的太阳能热水利用系统的优选实施例的示意图。

具体实施方式

    下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

请参看图1，图1为根据本发明的用于风塔发电站的太阳能热水利用系统的优选实施例的示意图。如图1所示，风塔发电站的太阳能热水利用系统包括冷水供应水罐45、冷水集热管31、太阳能集热器32、热水集热管33、集热水罐34、太阳能热水利用系统补水管道105、太阳能热水箱36、温度传感器37、自动控制阀38、太阳能温水箱39、太阳能热水利用系统热水输出管道205、居民用热水管道43、居民用温水管道41和回收水管道112。其中，冷水供应水罐45经过进水管道30连接水源28，经过冷水集热管31连接到太阳能集热器32。太阳能集热器32经过热水集热管33和集热水罐34连接，集热水罐34通过热水输出管道35和太阳能热水箱36顶部连接。

太阳能热水利用系统补水管道105的一端与太阳能热水箱36顶部连接，另一端与风塔发电站中的空压机热水输出管道（未示出）连接。通过太阳能热水利用系统补水管道105，能够将经过升温后的空压机冷却水输送到太阳能热水箱36中。

太阳能热水箱36下部和太阳能温水箱39下部设有连接通道，在该连接通道上设有自动控制阀38。太阳能热水箱36内、连接通道附近设有温度传感器37，该温度传感器37实时监测连接通道附近水的温度，当温度传感器37监测到水的温度属于设定的温水的温度范围内时，自动控制阀38开启，温度传感器37附近的温水经过连接通道输出到太阳能温水箱39中；当温度传感器37监测到水的温度不属于设定的温水的温度范围内时，自动控制阀38关闭，将太阳能热水箱36和太阳能温水箱39隔离开来。

太阳能热水箱36一方面经过太阳能热水利用系统热水输出管道205、单向阀9和控制阀10连接到热水腔（未示出）的下部，另一方面经过居民用热水管道43向居民供应热水，并且太阳能热水利用系统热水输出管道205和居民用热水管道43延伸到太阳能热水箱36内。

太阳能温水箱39经过居民用温水管道41向居民供应温水，通过回收水管道112和空压机（未示出）连接。通过回收水管道112，能够将太阳能温水箱39中的温水经过处理后，输送到空压机（未示出）。

在连接水源28和冷水供应水罐45的进水管道30上沿水流方向上依次设有过滤器29、单向阀和输送泵。其中，过滤器29用于过滤从水源28中输出的水中的杂质，单向阀用于控制冷水从水源28向冷水供应水罐45方向单向流动，输送泵用于从水源中抽取冷水输送给冷水供应水罐45。

在冷水集热管31上设有控制阀46，用于控制向太阳能集热器32中输送冷水的流量。

在太阳能热水利用系统补水管道105上沿水流方向依次设有单向阀、抽水泵311和控制阀321。其中，单向阀用于控制热水从空压机热水输出管道（未示出）向太阳能热水箱36方向单向流动，抽水泵311用于从空压机热水输出管道（未示出）抽取热水输往太阳能热水箱36，控制阀321用于根据太阳能热水箱36对水流量的需求来控制向太阳能热水箱36输送热水的流量。

冷水供应水罐45中的冷水经过控制阀46、冷水集热管31向太阳能集热器32中输送冷水，太阳能集热器32利用太阳能对输入太阳能集热器32中的冷水进行加热，冷水经过加热，升温变为热水。热水经过热水集热管33进入到集热水罐34中，进入到集热水罐34中的热水经过热水输出管道35输入到太阳能热水箱36中。同时，来自风塔发电站的空压机冷却水循环利用系统（未示出）的热水依次通过单向阀、抽水泵311、太阳能热水利用系统补水管道105和控制阀321进入到太阳能热水箱36中。

由于向太阳能热水箱36中输送热水的热水输出管道35和太阳能热水利用系统补水管道105都是和太阳能热水箱36的顶部连接，又由于在向太阳能热水箱36中注入热水的时候注入的热水会随着时间的推移而向外慢慢散发热量，其温度会慢慢降低，而太阳能热水箱36上部始终是刚刚注入的热水，所以在太阳能热水箱36中，从上到下水的温度呈现由高到低的变化。经过一段时间，当太阳能热水箱36中即将注满热水的时候，太阳能热水箱36底部的水经过这一段时间的散热，温度逐步降低，由热水变为温水，此时温度传感器37监测到太阳能热水箱36底部的水的温度进入到设定的温水的温度范围，自动控制阀38开启，太阳能热水箱36底部的温水经过连接通道输入到太阳能温水箱39中。另一方面，由于太阳能热水利用系统热水输出管道205和居民用热水管道43延伸到热水输出管道35和太阳能热水利用系统补水管道105与太阳能热水箱36连接的连接口附近，确保了从太阳能热水箱36中通过太阳能热水利用系统热水输出管道205和居民用热水管道43分别输送到低层热水腔（未示出）和输送给居民使用的始终是热水。

在太阳能热水利用系统热水输出管道205沿水流方向上依次设有单向阀10和控制阀9，其中，单向阀10用于控制热水向热水腔（未示出）方向单向流动，控制阀9用于控制向热水腔（未示出）输送热水的流量和温度。

在居民用热水管道43上设有控制阀40，其用于控制输送给居民使用热水的流量和温度。

在回收水管道112上沿水流方向依次设有控制阀42和单向阀44，其中控制阀42用于控制回收温水的流量和温度，以确保优先满足居民对温水的需求，单向阀44用于控制温水向空压机（未示出）方向单向流动。

输入到太阳能热水箱36中的热水分成三路，第一路通过太阳能热水利用系统热水输出管道205、单向阀10、控制阀9输送到低层热水腔（未示出）；第二路经过控制阀40、居民用热水管道43输送给居民使用；第三路慢慢散热变为温水通过太阳能热水箱36和太阳能温水箱39之间的连接通道输入到太阳能温水箱39中。

输入到太阳能温水箱39中的温水，一部分通过居民用温水管道41输送给居民使用；在优先满足居民使用后，太阳能温水箱39中的温水经过回收水管道112依次通过控制阀42和单向阀44流向空压机（未示出）。

上述具体实施方式示出了只在风塔发电站上设置1个太阳能热水箱和1个太阳能温水箱的情形，需要指出的是，本发明的具体实施方式不限于上述具体实施方式示出的情形，根据实际需要可以在风塔的至少1个塔层上设有太阳能热水箱和太阳能温水箱，每个设有太阳能热水箱和太阳能温水箱的塔层上至少设有1个太阳能热水箱和1个太阳能温水箱。

根据本发明的用于风塔发电站的太阳能热水利用系统，其工作原理如下：

ⅰ. 来自水源28的冷水经过滤器29、进水管道30、单向阀、输送泵进入冷水供应水罐45中；

ⅱ.冷水供应水罐45中的冷水经过控制阀46、冷水集热管31进入到太阳能集热器32中，在太阳能集热器32中利用太阳能进行加热，冷水升温，成为热水；

ⅲ.经过太阳能集热器32加热后的热水经过热水集热管33进入到集热水罐34中；

ⅳ.集热水罐34中的热水通过热水输出管道35进入到太阳能热水箱36中；从空压机（未示出）中输出的热水经过设定在太阳能热水利用系统补水管道105上的单向阀、抽水泵311和控制阀321进入到太阳能热水箱36中；

ⅴ.太阳能热水箱36内上层的热水一方面经过太阳能热水利用系统热水输出管道205、单向阀10、控制阀9输送到低层热水腔（未示出）中 ；另一方面，经过控制阀40、居民用热水管道43输送给居民使用。当温度传感器37监测到太阳能热水箱36下部的水的温度处于设定的温水的温度范围内时，自动控制阀38打开，温水通过太阳能热水箱36和太阳能温水箱39之间的连接通道进入到太阳能温水箱39中；

ⅵ.太阳能温水箱39中的温水通过居民用温水管道41输送给居民使用；在优先满足居民使用后，剩余的温水经过设定在回收水管道112上的控制阀42、单向阀44输送到空压机（未示出）。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种用于风塔发电站的太阳能热水利用系统，包括太阳能集热器、冷水供应水罐、冷水集热管、热水集热管、集热水罐、太阳能热水利用系统补水管道、太阳能热水箱、温度传感器、自动控制阀、太阳能温水箱、太阳能热水利用系统热水输出管道、居民用热水管道、居民用温水管道、回收水管道；其特征在于，

冷水供应水罐经过进水管道连接水源，经过冷水集热管连接到太阳能集热器；

太阳能集热器经过热水集热管连接集热水罐；

集热水罐通过热水输出管道和太阳能热水箱上部或顶部连接；

太阳能热水利用系统补水管道一端与太阳能热水箱上部或顶部连接，另一端与风塔发电站中的空压机/空压机热水输出管道连接；

太阳能热水箱下部或底部和太阳能温水箱下部或底部设有连接通道，在该连接通道上设有自动控制阀，该连接通道附近设有温度传感器；

太阳能热水箱连接有太阳能热水利用系统热水输出管道和居民用热水管道；

太阳能温水箱连接有居民用温水管道。

2.如权利要求1所述的太阳能热水利用系统，其特征在于，在风塔的至少1个塔层上设有太阳能热水箱和太阳能温水箱，每个设有太阳能热水箱和太阳能温水箱的塔层上至少设有1个太阳能热水箱和1个太阳能温水箱。

3.如权利要求1所述的太阳能热水利用系统，其特征在于，在连接水源和冷水供应水罐的进水管道上沿水流方向上依次设有过滤器、单向阀和输送泵。

4.如权利要求1或3所述的太阳能热水利用系统，其特征在于，在冷水集热管上设有控制阀，用于控制向太阳能集热器中输送冷水的流量。

5.如权利要求1-3中任一项所述的太阳能热水利用系统，其特征在于，太阳能热水利用系统补水管道上沿水流方向依次设有单向阀、抽水泵和控制阀，其中，控制阀用于根据太阳能热水箱对水流量的需求来控制向太阳能热水箱输送热水的流量。

6.如权利要求1-3中任一项所述的太阳能热水利用系统，其特征在于，太阳能热水利用系统热水输出管道沿水流方向上依次设有单向阀和控制阀，并且其中，控制阀用于控制向热水腔输送热水的流量和温度。

7.如权利要求1-3中任一项所述的风塔发电站的太阳能热水利用系统，其特征在于，居民用热水管道上设有控制阀，其用于控制输送给居民使用的热水的流量和温度。

8.如权利要求1-3中任一项所述的风塔发电站的太阳能热水利用系统，其特征在于，回收水管道上沿水流方向依次设有控制阀和单向阀，并且其中，该控制阀用于控制回收温水的流量和温度，以确保优先满足居民对温水的需求。

9.一种风塔发电站的太阳能热水利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

ⅰ.来自水源的冷水依次通过设定在进水管道上的过滤器、单向阀、输送泵进入冷水供应水罐中；

ⅱ.冷水供应水罐中的冷水经过设定在冷水集热管上的控制阀进入到太阳能集热器中，在太阳能集热器中利用太阳能对冷水进行加热，冷水升温，成为热水；

ⅲ.经过太阳能集热器加热后的热水经过热水集热管进入到集热水罐中；

ⅳ.集热水罐中的热水通过热水输出管道进入到太阳能热水箱中；从空压机中输出的热水依次经过设定在太阳能热水利用系统补水管道上的单向阀、抽水泵和控制阀进入到太阳能热水箱中；

ⅴ.太阳能热水箱内上层的热水一方面经过太阳能热水利用系统热水输出管道、单向阀、控制阀输送到低层热水腔中 ；另一方面，经过控制阀、居民用热水管道输送给居民使用；并且，当温度传感器监测到太阳能热水箱下部的水的温度处于设定的温水的温度范围内时，自动控制阀打开，温水通过太阳能热水箱和太阳能温水箱之间的连接通道进入到太阳能温水箱中；

ⅵ.太阳能温水箱中的温水通过居民用温水管道输送给居民使用；在优先满足居民使用后，剩余的温水经过设定在回收水管道上的控制阀、单向阀输送到空压机。