CN104864470A - 一种太阳能制备生活热水的循环水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能制备生活热水的循环水系统主要由太阳能集热器、集热换热水箱、太阳能循环泵、热水增压稳压泵、太阳能控制箱、银/铜离子发生器、蓄热式容积换热器、热水循环泵、控制柜和用水管网组成，在集热换热水箱内装设有换热盘管，集热换热水箱出水设有水箱出水管与蓄热式容积换热器连接，在水箱出水管上装有热水增压稳压泵，并且水箱出水管伸入集热换热水箱内的换热盘管之中间高于冷水供水管注水水位取水，在太阳能控制箱内装设有GPRS收发模块，在控制柜内装设有GPRS无线终端。本发明的有益效果是，本发明具有节能、节水、安全、卫生、经济和压力稳定等优点，而且智能化无人值守控制，其使用效果好，成本低，便于推广应用。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能热水供应技术领域，具体地说是一种太阳能制备生活热水的循环水系统。
背景技术
[0002] 利用太阳能制备生活热水具有节能、清洁和可持续利用等优点，目前已在住宅、旅馆、办公等领域被广泛应用，但太阳能比较其它能源制备生活热水存在不稳定性的缺点，其供水安全性较低，往往需要增加辅助热源。随着世界能源危机和国家积极推行节能减排、发展低碳经济的形势下，太阳能作为一种清洁、节能和可持续利用的再生能源开始在热水供应系统中被逐步推广与应用。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种节能、安全、卫生和使用效果好的太阳能制备生活热水的循环水系统。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种太阳能制备生活热水的循环水系统主要由太阳能集热器、集热换热水箱、太阳能循环泵、热水增压稳压泵、太阳能控制箱、银/铜离子发生器、蓄热式容积换热器、热水循环泵、控制柜和用水管网组成，太阳能集热器、集热换热水箱、太阳能循环泵、热水增压稳压泵和太阳能控制箱分别设置在高层建筑物的屋顶，银/铜离子发生器、蓄热式容积换热器、热水循环泵和控制柜分别设置在地下室，地下室与屋顶之间布设有用水管网。
[0005] 所述太阳能集热器进水与太阳能循环管连接，太阳能集热器出水与太阳能回水管连接，太阳能循环管和太阳能回水管再分别与集热换热水箱连接，在集热换热水箱内装设有换热盘管，太阳能循环管和太阳能回水管分别与集热换热水箱内换热盘管的出口和进口连接，在太阳能循环管上装有太阳能循环泵，太阳能循环管在太阳能循环泵之前设有压力传感器一，太阳能循环管在太阳能循环泵之后设有充排阀，充排阀用于注水或放空排水，在太阳能集热器出水连接太阳能回水管之前设有温度传感器一，集热换热水箱内设有温度传感器二及水位传感器，集热换热水箱还接有冷水供水管进水，且在冷水供水管上装有电磁阀，冷水供水管伸入集热换热水箱的下部注水，集热换热水箱出水与水箱出水管连接，并且水箱出水管伸入集热换热水箱内的换热盘管之中间高于冷水供水管注水水位取水，水箱出水管在集热换热水箱的外部还装有热水增压稳压泵，水箱出水管在热水增压稳压泵之前装有过滤器一，水箱出水管在热水增压稳压泵之后装有止回阀一，水箱出水管在止回阀一之后设有压力传感器二，水箱出水管经过压力传感器二之后通过重力自流与设置在地下室的蓄热式容积换热器连接进水，且水箱出水管连接在蓄热式容积换热器的底部，所述温度传感器一、温度传感器二、压力传感器一、太阳能循环泵、热水增压稳压泵、压力传感器二、水位传感器和电磁阀分别与太阳能控制箱接线连接，且在太阳能控制箱内装设有GPRS收发模块。
[0006] 所述蓄热式容积换热器主要用于补偿式恒温加热和储备生活热水，蓄热式容积换热器出水与热水供水管连接，热水供水管再与用水管网连接，用水管网回水通过热水回水管接入水箱出水管回流至蓄热式容积换热器形成循环，在热水供水管上装有银/铜离子发生器和压力传感器三，在热水回水管上装有膨胀罐和过滤器二，热水回水管在过滤器二之后装有热水循环泵，热水回水管在热水循环泵之前、过滤器二之后设有温度传感器三和压力传感器四，热水回水管在热水循环泵之后装有止回阀二，在蓄热式容积换热器上还设有温控变送器和安全阀，蓄热式容积换热器还分别与辅热源供水管和辅热源回水管连接，在辅热源供水管上装有温控阀。所述压力传感器三、银/铜离子发生器、温控变送器、温控阀、温度传感器三、压力传感器四和热水循环泵分别与控制柜接线连接，且在控制柜内装设有GPRS无线终端。
[0007] 本发明的工作原理是，利用太阳能强制间接换热和蓄热式容积换热器补偿加热方式为用水管网提供生活热水，太阳能集热器将太阳光能转换为热能，太阳能集热器温度升高，温度传感器一检测太阳能集热器温度，温度传感器二检测集热换热水箱内的热水温度，当太阳能集热器温度高于集热换热水箱内的热水温度在系统预设的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵启动强制循环，太阳能集热器通过设置在集热换热水箱内的换热盘管换热输出热量，太阳能集热器温度降低，集热换热水箱内的热水温度升高，直至太阳能集热器温度较集热换热水箱内的热水温度在系统预设的停泵温差值以内时，太阳能循环泵停止运行，当太阳能集热器温度高于集热换热水箱内的热水温度在系统预设的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵重新启动，如此反复，实现本发明的太阳能集热器加热、集热换热水箱储热与间接换热的功能，所述系统预设的启泵温差值优选在2°C〜5°C范围，也就是启泵温差值在太阳能集热器温度高于集热换热水箱内的热水温度2°C〜5°C为最优，所述系统预设的停泵温差值优选在0.5°C〜1°C范围，也就是停泵温差值在太阳能集热器温度高于集热换热水箱内的热水温度0.5°C〜1°C为最优；
所述水箱出水管从集热换热水箱内取水，并且经过热水增压稳压泵之后、依靠重力自流进入蓄热式容积换热器，所述热水增压稳压泵主要用于变频增压、稳压，使水箱出水管压力满足用水管网的使用要求，热水增压稳压泵相对于压力传感器二和按照系统预设的出水恒压值进行变频恒压控制，装在集热换热水箱内的水位传感器检测集热换热水箱内的热水水位，当集热换热水箱内的热水水位处于系统预设的低水位点及以下时，装在冷水供水管的电磁阀打开补水，集热换热水箱内的热水水位上升，当集热换热水箱内的热水水位上升至系统预设的高水位点时，电磁阀关闭，冷水供水管切断和停止补水，在热水增压稳压泵运行过程中，当检测到集热换热水箱内的热水水位低于系统预设的缺水位点及以下时，热水增压稳压泵将自动停机、并报警，待集热换热水箱内的热水水位恢复至系统预设的低水位点及以上时，热水增压稳压泵将自动启动和恢复至正常工作状态；集热换热水箱内的热水在进入蓄热式容积换热器之后，首先通过温控变送器检测蓄热式容积换热器的热水温度，当检测到蓄热式容积换热器的热水温度低于系统预设的热水恒温值时，蓄热式容积换热器将通过温控阀打开辅热源供水管提供热源进行补偿加热，此时，温控阀相对于系统预设的热水恒温值自适应地调节开度，直至全开或关闭，使蓄热式容积换热器内的热水温度维持在系统预设的热水恒温值上，当温控变送器检测到蓄热式容积换热器内的热水温度高于系统预设的热水恒温值时，温控阀将自动关闭，蓄热式容积换热器即停止补偿加热； 所述蓄热式容积换热器出水经过银/铜离子发生器杀菌消毒处理之后，再通过热水供水管向用水管网输送压力稳定、且卫生、恒温的生活热水予以24小时供应，而且装在热水回水管上的温度传感器三检测热水回水管温度，装在热水回水管上的压力传感器四检测热水回水管压力，当检测到热水回水管温度低于系统预设的保证温度值时，热水循环泵启动，此时，用水管网内的水将通过热水回水管到热水循环泵加压后回流至蓄热式容积换热器形成循环，热水回水管温度升高，当检测到热水回水管温度高于系统预设的节能温度值时，热水循环泵停机，如此反复运行，即实现本发明的节水、节能效果，所述系统预设的保证温度值优选低于系统预设的热水恒温值4°C〜8°C，所述系统预设的节能温度值优选低于系统预设的热水恒温值2°C〜4°C ;在热水循环泵运行过程中，当检测到热水回水管压力低于系统预设的缺水压力值时，系统将判定热水回水管缺水，热水循环泵停机保护、并报警，所述系统预设的缺水压力值优选在0.10〜0.20MPa范围内，待热水回水管压力恢复到系统预设的正常工作压力范围时，缺水报警自动消除，热水循环泵将恢复为正常状态。
[0008] 所述太阳能控制箱依据温度传感器一、温度传感器二、压力传感器一、压力传感器二和水位传感器检测到的信号，对太阳能循环泵、热水增压稳压泵及电磁阀进行自动控制，并且将检测到的信号以及太阳能循环泵、热水增压稳压泵、电磁阀的状态信号一起打包和实时发送给GPRS收发模块，再由GPRS收发模块以GPRS方式传送给设置在地下室的控制柜，所述控制柜将通过设置的GPRS无线终端及时接收太阳能控制箱发来的信息，同时，控制柜还可以通过GPRS无线终端向太阳能控制箱实时发送有关控制信息，从而实现本发明的无线通讯与集散监测、监控功能。
[0009] 本发明的有益效果是，本发明具有节能、节水、安全、卫生、经济和压力稳定等优点，而且智能化无人值守控制，其使用效果好，成本低，便于推广应用。
附图说明
[0010] 附图1为本发明的结构示意图。
[0011] 图中，1、太阳能集热器，2、温度传感器一，3、太阳能回水管，4、集热换热水箱，5、换热盘管，6、温度传感器二，7、太阳能循环管，8、压力传感器一，9、太阳能循环泵，10、充排阀，
11、水箱出水管，12、过滤器一，13、热水增压稳压泵，14、止回阀一，15、压力传感器二，16、水位传感器，17、冷水供水管、18、电磁阀，19、GPRS收发模块，20、太阳能控制箱，21、热水供水管，22、压力传感器三，23、银/铜离子发生器，24、安全阀，25、温控变送器，26、蓄热式容积换热器，27、用水管网，28、膨胀罐，29、辅热源供水管，30、温控阀，31、辅热源回水管，32、控制柜，33、GPRS无线终端，34、热水回水管，35、过滤器二，36、温度传感器三，37、压力传感器四，38、热水循环泵，39、止回阀二。
具体实施方式
[0012] 下面就附图1对本发明的一种太阳能制备生活热水的循环水系统作以下详细地说明。
[0013] 如附图1所示，本发明的一种太阳能制备生活热水的循环水系统主要由太阳能集热器1、集热换热水箱4、太阳能循环泵9、热水增压稳压泵13、太阳能控制箱20、银/铜离子发生器23、蓄热式容积换热器26、热水循环泵38、控制柜32和用水管网27组成，太阳能集热器1、集热换热水箱4、太阳能循环泵9、热水增压稳压泵13和太阳能控制箱20分别设置在高层建筑物的屋顶，银/铜离子发生器23、蓄热式容积换热器26、热水循环泵38和控制柜32分别设置在地下室，地下室与屋顶之间布设有用水管网27。
[0014] 所述太阳能集热器I进水与太阳能循环管7连接，太阳能集热器I出水与太阳能回水管3连接，太阳能循环管7和太阳能回水管3再分别与集热换热水箱4连接，在集热换热水箱4内装设有换热盘管5，太阳能循环管7和太阳能回水管3分别与集热换热水箱4内换热盘管5的出口和进口连接，在太阳能循环管7上装有太阳能循环泵9，太阳能循环管7在太阳能循环泵9之前设有压力传感器一 8，太阳能循环管7在太阳能循环泵9之后设有充排阀10，充排阀10用于注水或放空排水，在太阳能集热器I出水连接太阳能回水管3之前设有温度传感器一 2，集热换热水箱4内设有温度传感器二 6及水位传感器16，集热换热水箱4还接有冷水供水管17进水，且在冷水供水管17上装有电磁阀18，冷水供水管17伸入集热换热水箱4的下部注水，集热换热水箱4出水与水箱出水管11连接，并且水箱出水管11伸入集热换热水箱4内的换热盘管5之中间高于冷水供水管17注水水位取水，水箱出水管11在集热换热水箱4的外部还装有热水增压稳压泵13，水箱出水管11在热水增压稳压泵13之前装有过滤器一 12，水箱出水管11在热水增压稳压泵13之后装有止回阀一14，水箱出水管11在止回阀一 14之后设有压力传感器二 15，水箱出水管11经过压力传感器二 15之后通过重力自流与设置在地下室的蓄热式容积换热器26连接进水，且水箱出水管11连接在蓄热式容积换热器26的底部，所述温度传感器一 2、温度传感器二 6、压力传感器一 8、太阳能循环泵9、热水增压稳压泵13、压力传感器二 15、水位传感器16和电磁阀18分别与太阳能控制箱20接线连接，且在太阳能控制箱20内装设有GPRS收发模块19。
[0015] 所述蓄热式容积换热器26主要用于补偿式恒温加热和储备生活热水，蓄热式容积换热器26出水与热水供水管21连接，热水供水管21再与用水管网27连接，用水管网27回水通过热水回水管34接入水箱出水管11回流至蓄热式容积换热器26形成循环，在热水供水管21上装有银/铜离子发生器23和压力传感器三22，在热水回水管34上装有膨胀罐28和过滤器二 35，热水回水管34在过滤器二 35之后装有热水循环泵38，热水回水管34在热水循环泵38之前、过滤器二 35之后设有温度传感器三36和压力传感器四37，热水回水管34在热水循环泵38之后装有止回阀二 39，在蓄热式容积换热器26上还设有温控变送器25和安全阀24，蓄热式容积换热器26还分别与辅热源供水管29和辅热源回水管31连接，在辅热源供水管29上装有温控阀30。所述压力传感器三22、银/铜离子发生器23、温控变送器25、温控阀30、温度传感器三36、压力传感器四37和热水循环泵38分别与控制柜32接线连接，且在控制柜32内装设有GPRS无线终端33。
[0016] 本发明的工作原理是，利用太阳能强制间接换热和蓄热式容积换热器26补偿加热方式为用水管网27提供生活热水，太阳能集热器I将太阳光能转换为热能，太阳能集热器I温度升高，温度传感器一 2检测太阳能集热器I温度，温度传感器二 6检测集热换热水箱4内的热水温度，当太阳能集热器I温度高于集热换热水箱4内的热水温度在系统预设的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵9启动强制循环，太阳能集热器I通过设置在集热换热水箱4内的换热盘管5换热输出热量，太阳能集热器I温度降低，集热换热水箱4内的热水温度升高，直至太阳能集热器I温度较集热换热水箱4内的热水温度在系统预设的停泵温差值以内时，太阳能循环泵9停止运行，当太阳能集热器I温度高于集热换热水箱4内的热水温度在系统预设的启泵温差值及以下时，太阳能循环泵9重新启动，如此反复，实现本发明的太阳能集热器I加热、集热换热水箱4储热与间接换热的功能，所述系统预设的启泵温差值优选在2°C〜5°C范围，也就是启泵温差值在太阳能集热器I温度高于集热换热水箱4内的热水温度2°C〜5°C为最优，所述系统预设的停泵温差值优选在0.5°C〜1°C范围，也就是停泵温差值在太阳能集热器I温度高于集热换热水箱4内的热水温度0.5°C〜IV为最优；
所述水箱出水管11从集热换热水箱4内取水，并且经过热水增压稳压泵13之后、依靠重力自流进入蓄热式容积换热器26，所述热水增压稳压泵13主要用于变频增压、稳压，使水箱出水管11压力满足用水管网27的使用要求，热水增压稳压泵13相对于压力传感器二15和按照系统预设的出水恒压值进行变频恒压控制，装在集热换热水箱4内的水位传感器16检测集热换热水箱4内的热水水位，当集热换热水箱4内的热水水位处于系统预设的低水位点及以下时，装在冷水供水管17的电磁阀18打开补水，集热换热水箱14内的热水水位上升，当集热换热水箱14内的热水水位上升至系统预设的高水位点时，电磁阀18关闭，冷水供水管17切断和停止补水，在热水增压稳压泵13运行过程中，当检测到集热换热水箱4内的热水水位低于系统预设的缺水位点及以下时，热水增压稳压泵13将自动停机、并报警，待集热换热水箱4内的热水水位恢复至系统预设的低水位点及以上时，热水增压稳压泵13将自动启动和恢复至正常工作状态；集热换热水箱4内的热水在进入蓄热式容积换热器26之后，首先通过温控变送器25检测蓄热式容积换热器26的热水温度，当检测到蓄热式容积换热器26的热水温度低于系统预设的热水恒温值时，蓄热式容积换热器26将通过温控阀30打开辅热源供水管29提供热源进行补偿加热，此时，温控阀30相对于系统预设的热水恒温值自适应地调节开度，直至全开或关闭，使蓄热式容积换热器26内的热水温度维持在系统预设的热水恒温值上，当温控变送器25检测到蓄热式容积换热器26内的热水温度高于系统预设的热水恒温值时，温控阀30将自动关闭，蓄热式容积换热器26即停止补偿加热；
所述蓄热式容积换热器26出水经过银/铜离子发生器23杀菌消毒处理之后，再通过热水供水管21向用水管网27输送压力稳定、且卫生、恒温的生活热水予以24小时供应，而且装在热水回水管34上的温度传感器三36检测热水回水管34温度，装在热水回水管34上的压力传感器四37检测热水回水管34压力，当检测到热水回水管34温度低于系统预设的保证温度值时，热水循环泵38启动，此时，用水管网27内的水将通过热水回水管34到热水循环泵38加压后回流至蓄热式容积换热器26形成循环，热水回水管34温度升高，当检测到热水回水管34温度高于系统预设的节能温度值时，热水循环泵38停机，如此反复运行，即实现本发明的节水、节能效果，所述系统预设的保证温度值优选低于系统预设的热水恒温值4°C〜8°C，所述系统预设的节能温度值优选低于系统预设的热水恒温值2°C〜4°C;在热水循环泵38运行过程中，当检测到热水回水管34压力低于系统预设的缺水压力值时，系统将判定热水回水管34缺水，热水循环泵38停机保护、并报警，所述系统预设的缺水压力值优选在0.10〜0.20MPa范围内，待热水回水管34压力恢复到系统预设的正常工作压力范围时，缺水报警自动消除，热水循环泵38将恢复为正常状态。
[0017] 所述太阳能控制箱20依据温度传感器一 2、温度传感器二 6、压力传感器一 8、压力传感器二 15和水位传感器16检测到的信号，对太阳能循环泵9、热水增压稳压泵13及电磁阀18进行自动控制，并且将检测到的信号以及太阳能循环泵9、热水增压稳压泵13、电磁阀18的状态信号一起打包和实时发送给GPRS收发模块19，再由GPRS收发模块19以GPRS方式传送给设置在地下室的控制柜32，所述控制柜32将通过设置的GPRS无线终端33及时接收太阳能控制箱20发来的信息，同时，控制柜32还可以通过GPRS无线终端33向太阳能控制箱20实时发送有关控制信息，从而实现本发明的无线通讯与集散监测、监控功能。
Claims (4)
1.一种太阳能制备生活热水的循环水系统主要由太阳能集热器、集热换热水箱、太阳能循环泵、热水增压稳压泵、太阳能控制箱、银/铜离子发生器、蓄热式容积换热器、热水循环泵、控制柜和用水管网组成，其特征在于，太阳能集热器、集热换热水箱、太阳能循环泵、热水增压稳压泵和太阳能控制箱分别设置在高层建筑物的屋顶，银/铜离子发生器、蓄热式容积换热器、热水循环泵和控制柜分别设置在地下室，地下室与屋顶之间布设有用水管网，在集热换热水箱内装设有换热盘管，集热换热水箱还接有冷水供水管进水，且在冷水供水管上装有电磁阀，冷水供水管伸入集热换热水箱的下部注水，集热换热水箱出水与水箱出水管连接，水箱出水管再与蓄热式容积换热器连接进水，在水箱出水管上装有热水增压稳压泵，并且水箱出水管伸入集热换热水箱内的换热盘管之中间高于冷水供水管注水水位取水，在热水供水管上装有银/铜离子发生器。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能制备生活热水的循环水系统，其特征在于，所述太阳能集热器进水与太阳能循环管连接，太阳能集热器出水与太阳能回水管连接，太阳能循环管和太阳能回水管再分别与与集热换热水箱内换热盘管的出口和进口连接，在太阳能循环管上装有太阳能循环泵，太阳能循环管在太阳能循环泵之前设有压力传感器一，在太阳能集热器出水连接太阳能回水管之前设有温度传感器一。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能制备生活热水的循环水系统，其特征在于，水箱出水管在热水增压稳压泵之前装有过滤器一，水箱出水管在热水增压稳压泵之后装有止回阀一，水箱出水管在止回阀一之后设有压力传感器二。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能制备生活热水的循环水系统，其特征在于，在太阳能控制箱内装设有GPRS收发模块，在控制柜内装设有GPRS无线终端。
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