CN103954058A - 太阳能热水供应实时调温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了太阳能热水供应实时调温系统，包括太阳能热水箱、长距离输送管、调温水箱和若干阀门等，调温水箱的进口与长距离输送管连接，调温水箱的出口与混合器或者混水阀连接。该系统可以采用自动调节或手动调节两种方式，将放水过程分为三个阶段：初始调温阶段、正常调温阶段和冷水置换热水阶段。本发明通过给出三个阶段各管路的切换关系和流量分配，从而实现了在热水供应过程中，达到即放即热，且可以在一定的温度范围内进行有效地调节，避免了出热水之前的冷水资源排放与等待时间。

Description

太阳能热水供应实时调温系统
技术领域
本发明涉及一种可以实现即放即热，且可以在一定范围内进行温度调节的太阳能热水供应系统。
背景技术
近年来，我国太阳能热水工业得到了迅速发展，太阳能热水供应系统已成为我国太阳能热利用技术应用最广泛、产业化发展最快的领域。然而，在太阳能热水供应过程中，仍存在一些亟需解决的问题，特别是当输送管距离较长时，即便太阳能热水箱内的水温很高，在用户放出热水之前，总有一段等待的时间，不可避免地需要排放一定数量的冷水资源，另外，在放水结束后，长距离输送管中的热水因为换热面积大，在很短的时间内即被冷却，造成了一定的热量损失。
“太阳能热水器快速出热水装置”(公开号：CN2544231Y)通过设置强制循环水路，使长距离输送管中的冷水循环至水箱中，同时太阳能水箱中的热水对输送管进行补充，从而实现快速放出热水的效果。该方法增设了循环水路的同时，还增设了电动循环泵，提高了投资和运行成本。“一种太阳能热水器即开即用热水装置”(公开号：CN203203263U)通过设置第二出水管路，并在内部设置了电加热装置，实现即开即用热水效果。该方法通过电加热丝辅助加热，同样提高了运行成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有太阳能供热系统的技术缺陷，提出一种可实时调温的太阳能热水供应系统。该系统能在热水供应过程中，实现即放即热，且可以在一定的范围内进行温度调节，避免了出热水之前的水资源排放与等待时间。
本发明采用的技术方案如下：
太阳能热水供应实时调温系统，包括：太阳能热水箱、长距离输送管、调温水箱和若干阀门等，可以采用自动调节或手动调节两种方式，调温水箱的进口与长距离输送管连接，调温水箱的出口与混合器或者混水阀连接；实时调温系统的放水过程分为三个阶段：
1)初始调温阶段，利用调温水箱中的热水和长距离输送管中的冷水混合调温，直至长距离输送管中的冷水被太阳能水箱中的热水完全取代；
2)正常调温阶段，利用长距离输送管中流出的热水与自来水进行混合调温；
3)冷水置换热水阶段，利用自来水置换，将长距离输送管道中的热水送入调温水箱，以便下次用热水时进行初始调温。
所述调温水箱设有保温装置，且调温水箱布置在放水点附近。
进一步地，所述调温水箱的容积为长距离输送管容量的5倍，放水温度的调节范围在自来水与调温水箱温差的20％～80％之间。
当所述实时调温系统采用自动调节方式时，每个管路都连接有电磁阀或电动调节阀，调温水箱的出口与混合器连接；所述实时调温系统中设置的太阳能水箱温度检测件、调温水箱温度检测件、自来水温度检测件以及所有阀门都与控制器连接。
当所述实时调温系统采用手动调节方式时，在太阳能热水箱与自来水管之间、调温水箱与长距离输送管之间分别设置有手动调节阀；所述调温水箱的出口与初始调温混水阀连接，自来水管与长距离输送管道之间设有正常调温混水阀。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1)不管太阳能热水供应管道有多远，基本可以实现即放即热，节约了不必要的冷水资源排放。
2)该系统可以采用自动调节或手动调节两种方式。自动调节方式可以实现预先设定好的放水时间、放水温度，进行全自动调节；而手动调节可以采用两个混水阀，根据放水的要求，进行手动调节，从投资成本、系统可靠性来看，具有更有利的应用推广条件。
3)在放水结束后设计了冷水置换热水的过程，避免了长距离输送管道中热水在短时间内被冷却所造成的热量损失。
4)该系统不需要附加热源和动力源，利用自来水压头、太阳能水箱压头、调温水箱压头以及大气压之间的关系即可实现。
附图说明
图1是本发明的自动调节系统图。
图2是自动调节系统的控制流程图。
图3是本发明的手动调节系统图。
附图1至附图3中主要标号：1太阳能水箱；2长距离输送管；3上水电磁阀；4自来水管道；5调温水箱入口电磁阀；6调温水箱；7调温水箱出口电动调节阀；8、9混合器；10长距离输送管出口电动调节阀；11自来水电动调节阀；12初始调温混水阀；13正常调温混水阀；14、15手动调节阀。
具体实施方式
结合附图1至图3，对本发明具体实施方式进行说明。
附图1为本发明专利的自动调节系统图。本设计在传统太阳能热水供应系统的基础上加以改进，在放水点附近增设了一个具有保温功能的调温水箱，调温水箱的进出口分别与长距离输送管、混合器连接，在各支路上设置了电磁阀或电动调节阀。太阳能水箱温度检测件、调温水箱温度检测件、自来水温度检测件、电磁阀3、电磁阀5、电动调节阀7、电动调节阀10、电动调节阀11都与控制器连接。
调温水箱的容积选取为长距离输送管容量的5倍，放水温度的调节范围要求在自来水与调温水箱温差的20％～80％之间，(例如自来水温度为10℃，调温水箱温度为60℃，则放水温度的调节范围为20℃～50℃。)
附图2为自动调节系统的控制流程图，控制器植入自编程序，该程序可根据用户所设定的放水温度、放水时间以及各温度检测件的信号，自动将放水过程分为三个阶段，并计算出三个阶段中各管路中阀门的切换关系和流量分配，通过执行机构对电磁阀和电动调节阀进行准确地控制。
第一阶段为初始调温阶段，其它阀门关闭，开启并调整电动调节阀7和10，利用调温水箱中的热水和长距离输送管中的冷水混合调温，基于冷热水混合的热量平衡，确定阀门7和阀门10的流量系数；基于长距离输送管中的冷水被太阳能水箱中的热水完全取代，确定第一阶段的时间；
第二阶段为正常调温阶段，其它阀门关闭，开启并调整电动调节阀10和11，利用长距离输送管中流出的热水与自来水进行混合调温，基于冷热水混合的热量平衡，确定阀门10和阀门11的流量系数；基于用户设定的放水时间，减去第一阶段的时间，即为第二阶段的时间
第三阶段为冷水置换热水阶段，其它阀门关闭，开启电磁阀3和5，利用冷水置换长距离输送管中的热水，并将热水充满至调温水箱，以便下次用户放热水时进行初始调温。需要注意的是：当长距离输送管中的热水不足以充满调温水箱时，在置换前开启阀门5预先用太阳能水箱中的热水进行适当补充。
附图3为本发明专利的手动调节系统图。采用初始调温混水阀12和正常调温混水阀13取代了电动控制阀7、10和11。在初始调温阶段，通过手动调节混水阀12，将调温水箱中的热水和长距离输送管中的冷水进行混合调温；在正常调温阶段，通过手动调节混水阀13，将长距离输送管中流出的热水与自来水进行混合调温；在第三阶段手动开启阀门14和阀门15，实现冷水置换长距离输送管中的热水，并将热水充满至调温水箱。
本发明的自动调节方式可以通过预先设定好的放水时间、放水温度，进行精确地调节；而手动调节方式从投资成本、系统可靠性来看，具有更有利的应用推广条件。
本发明的使用实例：
采用该发明的自动调节系统，长距离输送管为10米，输送管直径为15毫米，放水流量为6升/分钟，需要在放水点附近设置一个容积为9升的保温水箱。假定太阳能热水器温度为80℃，调温水箱的温度为80℃，环境温度为20℃，那么用户可以调节放水温度的范围为32℃～68℃，当用户设定的放水温度为50℃，放水时间为2分钟，根据该发明控制系统的程序计算：1)在初始调温阶段，自动开启并调整电动调节阀7和10，流量系数均为50％，该阶段持续36秒；2)在正常调温阶段，自动开启并调整电动调节阀10和11，流量系数均为50％，该阶段持续84秒；3)在冷水置换热水阶段，开启电磁阀3和5，利用冷水置换长距离输送管中的热水，并将热水补充至调温水箱，以便下次用热水时进行初始调温，该阶段持续时间18秒。由此可见，在以上参数条件下，该实时调温系统相对于常规太阳能热水供应系统，每用一次水可缩短热水排放时间约36秒，减少冷水资源排放量约1.8升，减少停用水后输送管中热水热量损失约452千焦，在日常生活中可以产生极大的节能减排效益。

Claims (5)

1.太阳能热水供应实时调温系统，包括：太阳能热水箱、长距离输送管、调温水箱和若干阀门等，可以采用自动调节或手动调节两种方式，其特征在于：调温水箱的进口与长距离输送管连接，调温水箱的出口与混合器或者混水阀连接；实时调温系统的放水过程分为三个阶段：
1)初始调温阶段，利用调温水箱中的热水和长距离输送管中的冷水混合调温，直至长距离输送管中的冷水被太阳能水箱中的热水完全取代；
2)正常调温阶段，利用长距离输送管中流出的热水与自来水进行混合调温；
3)冷水置换热水阶段，利用自来水置换，将长距离输送管道中的热水送入调温水箱，以便下次用热水时进行初始调温。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水供应实时调温系统，其特征在于，所述调温水箱设有保温装置，且调温水箱布置在放水点附近。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水供应实时调温系统，其特征在于，所述调温水箱的容积为长距离输送管容量的5倍，放水温度的调节范围在自来水与调温水箱温差的20％～80％之间。
4.根据权利要求1、2或3所述的太阳能热水供应实时调温系统，其特征在于，所述实时调温系统采用自动调节方式时，每个管路都连接有电磁阀或电动调节阀，调温水箱的出口与混合器连接；所述实时调温系统中设置的太阳能水箱温度检测件、调温水箱温度检测件、自来水温度检测件以及所有阀门都与控制器连接。
5.根据权利要求1、2或3所述的太阳能热水供应实时调温系统，其特征在于，所述实时调温系统采用手动调节方式时，在太阳能热水箱与自来水管之间、调温水箱与长距离输送管之间分别设置有手动调节阀；所述调温水箱的出口与初始调温混水阀连接，自来水管与长距离输送管道之间设有正常调温混水阀。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104596113A (zh) * 2015-01-14 2015-05-06 广东万家乐燃气具有限公司 一种恒温燃气热水器
CN106996590A (zh) * 2017-03-23 2017-08-01 南宁远卓新能源科技有限公司 基于燃气热水器的热水供应系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2286300Y (zh) * 1996-10-09 1998-07-15 朱天慎 即热型太阳能热水器
CN2602306Y (zh) * 2003-02-17 2004-02-04 李鹏 一种带高温水箱的热水水温调节装置
CN2720338Y (zh) * 2004-08-26 2005-08-24 吕陆华 子母太阳能热水器
CN201034385Y (zh) * 2007-03-21 2008-03-12 史丛粮 带有调温水水箱的太阳能热水器
JP2012002442A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Rinnai Corp 太陽熱利用給湯システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2286300Y (zh) * 1996-10-09 1998-07-15 朱天慎 即热型太阳能热水器
CN2602306Y (zh) * 2003-02-17 2004-02-04 李鹏 一种带高温水箱的热水水温调节装置
CN2720338Y (zh) * 2004-08-26 2005-08-24 吕陆华 子母太阳能热水器
CN201034385Y (zh) * 2007-03-21 2008-03-12 史丛粮 带有调温水水箱的太阳能热水器
JP2012002442A (ja) * 2010-06-17 2012-01-05 Rinnai Corp 太陽熱利用給湯システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104596113A (zh) * 2015-01-14 2015-05-06 广东万家乐燃气具有限公司 一种恒温燃气热水器
CN104596113B (zh) * 2015-01-14 2018-08-14 广东万家乐燃气具有限公司 一种恒温燃气热水器
CN106996590A (zh) * 2017-03-23 2017-08-01 南宁远卓新能源科技有限公司 基于燃气热水器的热水供应系统

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