CN106051887A - 太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置 - Google Patents

太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，它采用用于吸收太阳光热量的第一集热回路，并将该回路中的热量换给第二换热回路，针对经过第二换热回路中换热的水采用加热补偿回路，以便达到预设的温度，并将预设温度的水通过供暖回路用于供暖或供应热水。通过第一集热回路的吸收热量和第二换热回路的换取能热量形成一定温度的水并且采用加热补偿回路进行加热补偿，从而使得预热时间短，通常指需要十几分钟，相对现有设备中四十到六十分钟，本发明为设计合理和即采即热型。因此，本发明可以广泛用于太阳能制暖领域。

Description

太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置
技术领域
本发明涉及太阳能制暖领域，特别是关于一种太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置。
背景技术
冬日里人们为了抵御严寒采用各种各样的供暖设备。例如，在统一的供热站燃煤产生热量并由供热介质通过长距离的管道输入各家各户，但是在这种长距离的传输中造成了大量的热能损耗，同时若传输管道发生损坏也不易发现，造成热能的严重浪费，并且农村地区普遍没有实现集中供暖的配套设备；针对没有相应供暖的配套设备，通常利用煤的燃烧极大程度地污染了空气，不利于环保。因此，从节能环保的角度考虑出现采用太阳能进行供暖。
现有的利用太阳能进行供暖的设备中，一般包括太阳能吸热部分和加热补偿部分。由于太阳辐射的不稳定及集热不足，因此需要加热补偿部分，通常加热补偿部分采用电阻式加热，电阻式补偿加热采用导体加热形式，而导体加热制热能量低下，通常只有65-70％，由于加热制热能量低下，因此加热到预定的温度需要更长的时间，通常升温速度慢需要40-60分钟，从而浪费更多的电量造成加热运行费用高。电阻直接接触加热水，水电不分离，结合长期使用过程中冷热变化铁皮漏边老化，从而容易漏电等不安全行为。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，该装置设计合理、热效率高、性能稳定、水电分离、安全可靠，具有全天候不间断供暖和加热生活热水的采暖加热装置。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：它包括循环集热机构、换热器、储热器、磁涡流加热互补机构和控制机构；其中，所述循环集热机构包括槽式太阳能聚光板、集热管、第一循环泵和传动器；所述槽式太阳能聚光板的上面两端设置有所述集热管，所述集热管的一端出口通过管路连通所述换热器的第一入口，所述集热管的另一端出口通过管路连通所述换热器的第一出口，且所述集热管和所述换热器之间的管路充满循环液，所述集热管和所述换热器的第一出口之间的管路上设置有所述第一循环泵；所述槽式太阳能聚光板的下面设置有所述传动器；所述换热器的第二入口通过管路连接所述储热器的第一入口，所述换热器的第二出口通过管道连接所述储热器的第一出口，且管路中充满水，所述换热器和所述储热器之间的管路上设置有第二循环泵；所述磁涡流加热互补机构包括第三循环泵、磁感应线圈、变频器和第四循环泵；所述储热器的第二入口通过管路连接所述第三循环泵连通回所述储热器的第二出口，且管路上套设有所述磁感应线圈，所述磁感应线圈电连接所述变频器；所述控制机构包括太阳能时控跟踪模块、控制模块、第一温度传感器、压力传感器、第一补液开关、第二温度传感器、室温自动控制器、室内温度传感器、液位传感器、第三温度传感器和第二补液开关；其中，所述太阳能时控跟踪模块通过电线连接所述传动器；所述控制模块分别通过电线连接所述第一循环泵、所述第一温度传感器、所述压力传感器、所述第一补液开关、所述第二温度传感器和所述第二循环泵，且所述控制模块内预先设定所述集热管的温度最低值，也预先设定管道承受压力值，还预先设定的所述换热器温度最低值；所述第一温度传感器设置在所述集热管上；所述压力传感器设置在所述集热管与所述换热器的第一出口之间的管路上，该管路上还设置有所述第一补液开关；所述第二温度传感器设置在所述换热器上；所述室温自动控制器通过电线分别连接所述第三循环泵、所述变频器、所述室内温度传感器、所述液位传感器、所述第三温度传感器和所述第二补液开关；且所述室温自动控制器内预先设定室内温暖的最低值、也预先设置管路温度最高值、还预先设置储热器内水位的最低值和最高值。
所述集热管与所述换热器的第一入口之间的管路上设置第一压力表。
所述集热管与所述换热器的第一出口之间的管路上设置有第一过滤器。
所述换热器和所述储热器之间的管路上设置第二过滤器。
所述储热器的第二入口和第二出口之间的管路上设置有第三过滤器。
所述第一补液开关和所述第二补液开关采用电磁阀。
所述液位传感器采用激光液位传感器或超声波液位传感器。
所述控制模块和所述室温自动控制器采用单片机。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用用于吸收太阳光热量的第一集热回路，并将该回路中的热量换给第二换热回路，针对经过第二换热回路中换热的水采用加热补偿回路，以便达到预设的温度，并将预设温度的水通过供暖回路用于供暖或供应热水。通过第一集热回路的吸收热量和第二换热回路的换取能热量形成一定温度的水并且采用加热补偿回路进行加热补偿，从而使得预热时间短，通常指需要十几分钟，相对现有设备中四十到六十分钟，本发明为设计合理和即采即热型。2、本发明在第一集热回路、第二换热回路、加热补偿回路和供暖回路中设置有过滤器和排污阀，以便清除管道内容易造成阻塞的杂质。这些回路中还设置有若干维修阀门，通过这些维修阀门针对损坏的部件进行维修，以避免一处损坏，大面积拆除维修的状况发生。3、本发明采用在储热器的第二入口通过管路连接第三循环泵后连通回储热器的第二出口，且管路上套设有磁感应线圈，磁感应线圈电连接变频器，通过变频器控制为磁感应线圈为管路加热，形成变频磁涡流节能加热补偿回路，此种形式为水电分离形式进行补偿加热，因此安全系数较高且能效较高。4、本发明在集热管和换热器上对应设置有温度传感器，待达到一定的温度值之后再启动相应管路上的循环泵，采用此种形式避免在太阳光热度较低时就开始启动循环泵造成的电能浪费，从而提高电能转换能效，本发明的电能转换成热能能效能够达到98％。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于太阳能制暖领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的控制机构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1和图2所示，本发明包括循环集热机构100、换热器200、储热器300、磁涡流加热互补机构400和控制机构500。
其中，循环集热机构100包括槽式太阳能聚光板101、集热管102、第一循环泵103和传动器104。
槽式太阳能聚光板101的上面两端设置有集热管102，集热管102的一端出口通过管路连通换热器200的第一入口201，集热管102的另一端出口通过管路连通换热器200的第一出口202，且集热管102和换热器200之间的管路充满循环液，集热管102和换热器200的第一出口202之间的管路上设置有用于实现循环液在所有管路中流动的第一循环泵103。槽式太阳能聚光板101的下面设置有传动器104，实现通过传动器104的转动带动与槽式太阳能聚光板101同步运动。
上述实施例中，集热管102与换热器200的第一入口201之间的管路上还设置有维修阀门105和设置在维修阀门105上的管路上的第一压力表106，以便在循环液吸收到热量流动之后形成的压力可以通过第一压力表106自身具有的泄压孔进行卸压。集热管102与换热器200的第一入口201之间的管路上还可以设置活接107，以便进行管路的维修。
上述实施例中，集热管102与换热器200的第一出口202之间的管路上还设置有第一过滤器108，以便实现通过第一过滤器108将循环液进行过滤，以防循环液长期使用形成杂质，从而造成循环集热机构100内部件的阻塞。为了方便后期的维修，在第一循环泵103和第一过滤器108所在管路两端分别设置有一个维修阀门109。
上述实施例中，循环集热机构100的内部充满循环液，该循环液可以采用包括但不限于导热油和冷冻液等，便于即使严寒地区也能使用循环液进行热量循环。
换热器200的第二入口203通过管路连通储热器300的第一入口301，换热器200的第二出口204通过管道连通储热器300的第一出口302，且管路中充满水，换热器200和储热器300之间的管路上设置有用于促使管路内水流动的第二循环泵205，形成二次储热。
上述实施例中，换热器200和储热器300之间的管路上还设置第二过滤器206，以便实现通过第二过滤器206将水进行过滤，以防水长期使用形成杂质，从而造成阻塞换热器200和储热器300之间的管路堵塞。为了方便后期维修，在第二循环泵205和第二过滤器206所在管路两端分别设置有一个维修阀门207。
磁涡流加热互补机构400包括第三循环泵401、磁感应线圈402、变频器403和第四循环泵406。
其中，储热器300的第二入口303通过管路连接第三循环泵401后连通回储热器300的第二出口304，且管路上套设有磁感应线圈402，磁感应线圈402电连接变频器403，通过变频器403控制为磁感应线圈402为管路加热，形成变频磁涡流节能加热补偿回路。
上述实施例中，在储热器300的第二入口303和第二出口304之间的管路上还设置有第三过滤器404，以便实现通过第三过滤器404将水进行过滤，以防水长期使用形成杂质，从而造成阻塞。为了方便后期的维修，还可以设施一些有一个维修阀门。
储热器300的第三入口305通过管路连通室内供暖设备405、第四循环泵406和第三出口306连通回储热器300，形成第三回路，且该回路上还设置有用于过滤水的第四过滤器407和用于维修的维修阀门。上述供暖设备405为常用的暖气片等，在此不做限定。
如图2所示，控制机构500包括太阳能时控跟踪模块501、控制模块502、第一温度传感器503、压力传感器504、第一补液开关505、第二温度传感器506、室温自动控制器507、室内温度传感器508、液位传感器509、第三温度传感器510和第二补液开关511。
其中，太阳能时控跟踪模块501通过电线连接传动器104，并通过控制传动器104的运动带动其上连接的槽式太阳能聚光板101和集热管102的运动，从而保证太阳光垂直照射集热管102，形成自动跟踪太阳。上述太阳能时控跟踪模块501可以采用现有技术当中的双轴跟踪系统等保证太阳光实时照射集热管102的设备，在此不做详述。
控制模块502分别通过电线连接第一循环泵103、第一温度传感器503、压力传感器504、第一补液开关505、第二温度传感器506和第二循环泵205，且控制模块502内预先设定集热管102的温度最低值，控制模块502内还预先设定管道承受压力值，控制模块502还预先设定换热器200温度最低值。
第一温度传感器503设置在集热管102上，用于采集集热管102的温度，并将该温度值传送给控制模块502，当该温度值大于控制模块502内预设的温度最低值时，开始启动第一循环泵103，第一循环泵103控制循环液的流动，以免吸收的太阳光热度较低时就开始启动第一循环泵103的浪费电能的情况，从而节约电能。
压力传感器504设置在集热管102与换热器200的第一出口202之间的管路上，用于检测循环集热机构100内管路压力，该管路上还设置有第一补液开关505。压力传感器504将检测的压力值传送给控制模块502，当压力传感器504检测的压力值小于控制模块502内预先设定管道承受压力值，则控制模块502控制第一补液开关505开启，为循环集热机构100补液。当压力传感器504检测的压力值不小于控制模块502内预先设定管道承受压力值，则控制模块502控制第一补液开关505关闭，不为循环集热机构100补液。
第二温度传感器506设置在换热器200上，用于检测换热器200的温度，第二温度传感器506将检测的温度值传送给控制模块502，控制模块502其内预先设定的换热器200温度最低值，第二温度传感器506将检测到的温度值传送给控制模块502进行比较，当检测的温度值大于其内预先设定的温度值时，则控制模块502发送控制命令给第二循环泵205启动，第二循环泵205启动使得管道内水的流动吸热过程。通过采用第二温度传感器506先测量温度再进行启动的过程，能够解决一直启动第二循环泵205做无用功造成的电量浪费，从而节约电能。
室温自动控制器507通过电线分别连接第三循环泵401、变频器403、用于测量室内温度的室内温度传感器508、用于测量储热器300内液位高度的液位传感器509、用于保护管路温度过高的管路的第三温度传感器510和用于为储热器300补液的第二补液开关511。
室温自动控制器507内预先设定室内温暖的最低值，当室内温度传感器508检测到的室内温度最小值小于室温自动控制器507内预先设置的室内温度最低值，则启动第三循环泵401和变频器403，通过第三循环泵401使得储热器300的第二回路中水的流动，变频器403控制磁感应线圈402产生高频交变磁场，使得其中的磁感应线圈402产生热量，加热管路中的水，并在第三循环泵401的带动下将水循环回储热器300。
室温自动控制器507内预先设置管路温度最高值，当第三温度传感器510检测到管路的温度值传送给室温自动控制器507，室温自动控制器507将该值与室温自动控制器507内预先设置管路温度最高值相比较，当检测值大于最高值，则室温自动控制器507控制变频器403停止工作，从而为管路提供过热保护。
室温自动控制器507内预先设置储热器300内水位的最低值和最高值，液位传感器509将检测的水位值传送给室温自动控制器507，当该值小于储热器300内水位的最低值，则室温自动控制器507控制第二补液开关511开启，开始为储热器300补水；当检测的水位值到室温自动控制器507内预先设置储热器300内水位的最高值时，则室温自动控制器507控制第二补液开关511关闭，停止为储热器300补水。
上述实施例中，第一补液开关505和第二补液开关511可以采用包括但不限于电磁阀。
上述实施例中，室温自动控制器507设置有外部按钮，用户可以根据用户的需求自行设定室内温度最低值是多少时，开始供热，此为本领域常用的技术顾不再详述。
上述实施例中，液位传感器509可以采用包括但不限于激光液位传感器、超声波液位传感器等液位传感器在此不做限定。
上述实施例中，控制模块502和室温自动控制器507可以采用但不限于单片机等，在此不做限定。
本发明工作时：
1)太阳能时控跟踪模块501根据其内设置的太阳的经纬度信息控制传动器104，以保证传动器104和其上设置的槽式太阳能聚光板101和集热管102同步运动，且太阳光实时垂直照射集热管102；
2)槽式太阳能聚光板101上设置的集热管102内的循环液吸收太阳的热量，集热管102上的第一温度传感器503将采集的集热管102的温度值传送给控制模块502；控制模块502将该值与其内预设的温度最低值相比较，当该值大于最低值时，控制模块502控制与其连接的第一循环泵103启动，实现循环液的流动从而进行集热，上述整个过程构成太阳能自动跟踪第一集热回路，以避免由于温度较低就开始启动第一循环泵103进行集热造成的电能浪费；
3)设置在换热器200上的第二温度传感器506将采集的温度值传送给控制模块502，控制模块502将该值与其内预设的温度最低值相比较，当检测的温度值大于其内预先设定的温度值时，则控制模块502发送控制命令给第二循环泵205启动，从而使得换热器200、储热器300以及之间的管路中的水流动进行换热，上述过程构成第二换热回路，以避免由于温度较低就开始启动第二循环泵205进行集热造成的电能浪费；完成本步骤之后储热器300内的水具有一定的温度；
4)室内温度传感器508实时采集室内温度值，并将该温度值传送给室温自动控制器507，室温自动控制器507将该值与其内预先设定的室内温度最低值相比较，若该值小于室内最低值，则启动第三循环泵401和变频器403，通过第三循环泵401使得储热器300的第二回路中水的流动，变频器403控制磁感应线圈402产生高频交变磁场，使得其中的磁感应线圈402产生热量，加热管路中的水，并在第三循环泵401的带动下将水循环回储热器300，形成利用高频磁感应原理对水进行加热补偿回路。
5)经过加热补偿回路的水通过储热器300的第三回路在第四循环泵406的带动下完成供暖或者热水的提供，从而形成供暖回路。
上述实施例中，第一集热回路、第二换热回路、加热补偿回路和供暖回路中设置有过滤器和排污阀，以便清除管道内容易造成阻塞的杂质。这些回路中还设置有若干维修阀门，通过这些维修阀门针对损坏的部件进行维修，以避免一处损坏，大面积拆除维修的状况发生。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：它包括循环集热机构(100)、换热器(200)、储热器(300)、磁涡流加热互补机构(400)和控制机构(500)；
其中，所述循环集热机构(100)包括槽式太阳能聚光板(101)、集热管(102)、第一循环泵(103)和传动器(104)；所述槽式太阳能聚光板(101)的上面两端设置有所述集热管(102)，所述集热管(102)的一端出口通过管路连通所述换热器(200)的第一入口，所述集热管(102)的另一端出口通过管路连通所述换热器(200)的第一出口，且所述集热管(102)和所述换热器(200)之间的管路充满循环液，所述集热管(102)和所述换热器(200)的第一出口之间的管路上设置有所述第一循环泵(103)；所述槽式太阳能聚光板(101)的下面设置有所述传动器(104)；
所述换热器(200)的第二入口通过管路连接所述储热器(300)的第一入口，所述换热器(200)的第二出口通过管道连接所述储热器(300)的第一出口，且管路中充满水，所述换热器(200)和所述储热器(300)之间的管路上设置有第二循环泵(205)；
所述磁涡流加热互补机构(400)包括第三循环泵(401)、磁感应线圈(402)、变频器(403)和第四循环泵(404)；所述储热器(300)的第二入口通过管路连接所述第三循环泵(401)连通回所述储热器(300)的第二出口，且管路上套设有所述磁感应线圈(402)，所述磁感应线圈(402)电连接所述变频器(403)；
所述控制机构(500)包括太阳能时控跟踪模块(501)、控制模块(502)、第一温度传感器(503)、压力传感器(504)、第一补液开关(505)、第二温度传感器(506)、室温自动控制器(507)、室内温度传感器(508)、液位传感器(509)、第三温度传感器(510)和第二补液开关(511)；
其中，所述太阳能时控跟踪模块(501)通过电线连接所述传动器(104)；所述控制模块(502)分别通过电线连接所述第一循环泵(103)、所述第一温度传感器(503)、所述压力传感器(504)、所述第一补液开关(505)、所述第二温度传感器(506)和所述第二循环泵(205)，且所述控制模块(502)内预先设定所述集热管(102)的温度最低值，也预先设定管道承受压力值，还预先设定的所述换热器(200)温度最低值；所述第一温度传感器(503)设置在所述集热管(102)上；所述压力传感器(504)设置在所述集热管(102)与所述换热器(200)的第一出口之间的管路上，该管路上还设置有所述第一补液开关(505)；所述第二温度传感器(506)设置在所述换热器(200)上；所述室温自动控制器(507)通过电线分别连接所述第三循环泵(401)、所述变频器(403)、所述室内温度传感器(508)、所述液位传感器(509)、所述第三温度传感器(510)和所述第二补液开关(511)；且所述室温自动控制器(507)内预先设定室内温暖的最低值、也预先设置管路温度最高值、还预先设置所述储热器(300)内水位的最低值和最高值。
2.如权利要求1所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述集热管(102)与所述换热器(200)的第一入口之间的管路上设置第一压力表(106)。
3.如权利要求1所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述集热管(102)与所述换热器(200)的第一出口之间的管路上设置有第一过滤器(108)。
4.如权利要求2所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述集热管(102)与所述换热器(200)的第一出口之间的管路上设置有第一过滤器(108)。
5.如权利要求1或2或3或4所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述换热器(200)和所述储热器(300)之间的管路上设置第二过滤器(206)。
6.如权利要求1或2或3或4所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述储热器(300)的第二入口和第二出口之间的管路上设置有第三过滤器(404)。
7.如权利要求5所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述储热器(300)的第二入口和第二出口之间的管路上设置有第三过滤器(404)。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述第一补液开关(505)和所述第二补液开关(511)采用电磁阀。
9.如权利要求5所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述液位传感器(509)采用激光液位传感器或超声波液位传感器。
10.如权利要求5所述的太阳能储热、磁涡流加热互补不间断供暖装置，其特征在于：所述控制模块(502)和所述室温自动控制器(507)采用单片机。
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