CN106196635A - 一种太阳能热力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热力系统，包括集热单元和供热单元；集热单元包括连通的太阳能集热模块和储热模块，供热单元包括并联设置的供暖模块和换热模块；供暖模块和换热模块的入口端连接至储热模块的出口端，供暖模块和换热模块的出口端连接至储热模块的入口端，换热模块上连接有自来水进水管和生活热水出水管。本系统可用于供暖和生活热水供应，制取的生活热水时，自来水通过换热模块加热生产出新鲜热水，可供洗浴、烧水做饭等使用，健康卫生。

Description

一种太阳能热力系统
技术领域
本发明涉及热力系统领域，具体涉及一种太阳能热力系统。
背景技术
传统的太阳能热水系统，主要用于提供生活热水，使用过程中，将生活水直接送入太阳能集热模块中加热后储存在储热水箱中直接提取使用，因太阳能集热模块为一端封闭的管状结构，而且每次用水时，不能将储热水箱中的水全部用完，因此储热水箱中的水会反复加热，食用这样的水，对人体健康有不利影响；
此外，传统太阳能热水系统的储热模块为非封闭结构，与大气直接连通，空气中的杂质、细菌会进入水箱，直接使用时，既不安全、也不卫生；
若将传统太阳能热水系统用于采暖，通常是将供暖模块与储热模块串联，同时又将储热模块中的热水直接用来洗浴、洗漱，不能用来饮用；如此导致储热水箱中的水对人体健康影响极大。
在使用寿命方面，传统封闭或非封闭式太阳能热水系统，生活热水均从储热水箱中直接提取使用；提取生活热水时，会补入大量溶有氧气、氯离子、钙镁离子等成份的自来水，上述成份对储热水箱具有严重的腐蚀和结垢作用，因而大大降低了储热水箱的使用寿命和制造成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能热力系统，以满足未来低碳、低排放、高舒适度生活需求，本发明除可提供采暖，还可提供生活热水，且提供的热水可用于烧饭、饮用等，使用安全、卫生，寿命长，制造成本低。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能热力系统，包括集热单元和供热单元；集热单元包括连通的太阳能集热模块和储热模块，供热单元包括并联设置的供暖模块和换热模块；供暖模块和换热模块的入口端连接至储热模块的出口端，供暖模块和换热模块的出口端连接至储热模块的入口端，换热模块上还连接有自来水进水管和生活热水出水管。
进一步地，集热单元还包括循环模块，循环模块中设置有循环泵和提升泵；储热模块中设有用于和储热介质进行换热的换热装置，太阳能集热模块的出口端与换热装置的入口端相连，换热装置的出口端通过循环泵与太阳能集热模块的入口端相连；供暖模块和换热模块的出口端通过提升泵连接至储热模块的入口端。
进一步地，还包括用于控制循环泵和提升泵启停的控制系统。
进一步地，自来水进水管上设有水流开关。
进一步地，储热模块中设有布水管，布水管的入口端与供暖模块和换热模块的出口端连接，布水管上设有若干布水管出口。
进一步地，集热单元还包括循环模块，循环模块中设置有提升泵，供暖模块和换热模块的出口端通过提升泵连接至储热模块的入口端。
进一步地，还包括用于控制提升泵启停的控制系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的太阳能热力系统由室外的集热单元和室内供热单元构成；集热单元中，太阳能集热模块将太阳能辐照转化成热能，将集热单元中充注的不冻工质加热，不冻工质循环到储热水箱内通过换热装置加热储热水箱内的介质；供暖模块和换热模块并联，然后通过管路与储热模块串联，使用时，将储热模块中的热量输送到供暖模块和换热模块中，供暖时，通过供暖模块将储热模块中的储热介质直接输送到室内进行供暖，制取生活热水时，自来水通过换热模块，将传输至换热模块的储热介质所含热量换出，加热自来水，生产出新鲜热水，可供洗浴、烧水做饭等使用，健康卫生。集热介质具有抗冻功能，供暖和生活热水制取均采用储热介质进行热交换，不需要频繁补充自来水，所以系统稳定，寿命长。
进一步地，在储热模块中设置换热装置，采用流进太阳能集热模块和换热装置的集热介质对储热模块中的储热介质进行加热，利用储热介质的热量直接供暖。
进一步地，通过在储热模块中设置布水管，布水管在高度方向上设有若干个布水管出口。因储热介质温度不同时，其密度不同，在各布水管出口的压力不同，提升泵送回的储热介质会自动根据布水管出口压差大小，自动选择对应出口，实现储热模块内热水有序分层。
附图说明
图1是本发明的运行原理图；
图2是本发明采用传统太阳能时的运行原理图；
其中，1、集热单元；2、供热单元；3、太阳能集热模块；4、储热模块；5、循环模块；6、控制系统；7、补给系统；8、供暖模块；9、换热模块；10、水流开关；11、布水管出口；12、换热装置；13、布水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
参见图1，方案一：一种太阳能热力系统，包括设置在室外的集热单元1和设置在室内的供热单元2；集热单元1包括连通的太阳能集热模块3和储热模块4，供热单元2包括并联设置的供暖模块8和换热模块9，集热单元1还包括循环模块5，所述循环模块5也可独立设置，循环模块5中设置有循环泵和提升泵；储热模块4中设有用于和储热介质进行换热的换热装置12，太阳能集热模块3的出口端与换热装置12的入口端相连，换热装置12的出口端通过循环泵与太阳能集热模块3的入口端相连；供暖模块8和换热模块9的出口端通过提升泵连接至储热模块4的入口端；太阳能集热模块3的出口、储热模块4的上部和下部、提升泵的入口以及供暖模块8的入口均设有温度传感器，还包括用于根据温度传感器读数控制循环泵和提升泵启停的控制系统6，所述控制系统6独立设置或集成在循环模块5中，自来水进水管上设有水流开关10，且水流开关10与控制系统6电连接，储热模块4中设有布水管13，布水管13的入口端与供暖模块8和换热模块9的出口端连接，布水管13上设有若干布水管出口11，储热模块4上还连接有用于为储热介质补充加热的补给系统7。
参见图2，方案二：一种太阳能热力系统，包括设置在室外的集热单元1和设置在室内的供热单元2；集热单元1包括连通的太阳能集热模块3和储热模块4，供热单元2包括并联设置的供暖模块8和换热模块9；供暖模块8和换热模块9的入口端连接至储热模块4的出口端，供暖模块8和换热模块9的出口端连接至储热模块4的入口端，换热模块9上连接有自来水进水管和生活热水出水管，集热单元1还包括循环模块5，所述循环模块5也可独立设置，循环模块5中提升泵，供暖模块8和换热模块9的出口端通过提升泵连接至储热模块4的入口端，储热模块4中、提升泵的出口以及供暖模块8的入口均设有温度传感器，还包括用于根据温度传感器读数控制提升泵启停的控制系统6，所述控制系统6独立设置或集成在循环模块5中，自来水进水管上设有水流开关10，且水流开关10与控制系统6电连接，储热模块4中设有布水管13，布水管13的入口端与供暖模块8和换热模块9的出口端连接，布水管13上设有若干布水管出口11，储热模块4上还连接有用于为储热介质补充加热的补给系统7。
太阳能热力系统，可用于供暖和生活热水供应，系统采用二次换热方式运行，使用时，循环模块将储热模块中的储热介质输送到供暖模块和换热模块中，供暖时，通过供暖模块将储热介质中的热量输送到室内，制取生活热水时，自来水通过换热模块，将储热模块中的储热介质所含热量换出，加热自来水，生产出新鲜热水，可供洗浴、烧水做饭等使用。
下面结合附图对本发明的实施过程做进一步描述：
本发明的实施：见图1，太阳能集热模块3与储热模块4中的换热装置12上部串联，然后储热模块4中的换热装置12下部与循环装置5中的循环泵P1进口相连，循环泵P1出口与太阳能集热模块3串联，构成集热循环通道；
供热单元2中，储热模块4上部通过管路与供暖模块8、换热模块9的进口同时连接，然后将供暖模块8、换热模块9的出口并联后，通过管路与循环模块5中的提升泵P2进口串联，提升泵P2出口与储热模块4的底部串联，构成供热循环通道。
运行前，通过外部注液设备向集热器循环通道中注入集热介质；通过补水阀向供热循环通道注入储热介质。
集热时，控制系统6通过采集温度传感器T1和温度传感器T2数据，控制循环泵P1启停，通过集热介质将热量经换热装置12输送到储热模块4中保存待用。
供暖时，控制系统6通过采集温度传感器T5数据，控制提升泵P2启停，将储热模块4中的储热介质直接输送到供暖模块8中，经供暖模块8给房间供暖。
制取生活热水时，自来水流经换热模块9，并通过水流开关10激活循环模块中的提升泵P2，将储热模块4中的储热介质输送到换热模块9中，经换热模块9换热，从而将自来水加热，供用户洗浴、做饭等生活使用。
在供暖或制取生活热水过程中，降温后的储热介质，经循环模块5中的提升泵P2送回储热模块4中。因储热模块4中的储热介质经供暖模块8或换热模块9降温幅度大小变化较大，进入储热模块4底部的储热介质温度有高低区分，为有效利用储热模块4中的热量，需使储热模块4中的储热介质温度自下而上由低到高分层储存，本发明在储热模块4中设置了布水管13，布水管13在高度方向上设有若干个布水管出口11。因储热介质温度不同时，其密度不同，在各布水管出口11的压力不同，提升泵P2送回的储热介质会自动根据布水管出口11压差大小，自动选择对应出口，实现储热模块4内热水有序分层。
在供暖或制取生活热水时，若储热模块4中的储热介质温度低于使用要求，控制系统6自动开启补给系统7，使储热模块4中的储热介质升温，直至满足使用要求时，自动关闭补给系统7，保证全天候热力供给补给系统7可以为电补给系统或其他补给系统。
本发明采用传统太阳能时的实施案例：见图2，太阳能集热模块3与储热模块4通过模块间的机械密封连接在一起，此时储热介质直接进入太阳能集热模块3中加热，依靠升温后，密度减小上浮循环进入储热模块4中。
使用时，与本发明图1实施方案相同。

Claims (7)

1.一种太阳能热力系统，其特征在于，包括集热单元(1)和供热单元(2)；集热单元(1)包括连通的太阳能集热模块(3)和储热模块(4)，供热单元(2)包括并联设置的供暖模块(8)和换热模块(9)；供暖模块(8)和换热模块(9)的入口端连接至储热模块(4)的出口端，供暖模块(8)和换热模块(9)的出口端连接至储热模块(4)的入口端，换热模块(9)上还连接有自来水进水管和生活热水出水管。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热力系统，其特征在于，集热单元(1)还包括循环模块(5)，循环模块(5)中设置有循环泵和提升泵；储热模块(4)中设有用于和储热介质进行换热的换热装置(12)，太阳能集热模块(3)的出口端与换热装置(12)的入口端相连，换热装置(12)的出口端通过循环泵与太阳能集热模块(3)的入口端相连；供暖模块(8)和换热模块(9)的出口端通过提升泵连接至储热模块(4)的入口端。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能热力系统，其特征在于，还包括用于控制循环泵和提升泵启停的控制系统(6)。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能热力系统，其特征在于，自来水进水管上设有水流开关(10)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能热力系统，其特征在于，储热模块(4)中设有布水管(13)，布水管(13)的入口端与供暖模块(8)和换热模块(9)的出口端连接，布水管(13)上设有若干布水管出口(11)。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能热力系统，其特征在于，集热单元(1)还包括循环模块(5)，循环模块(5)中设置有提升泵，供暖模块(8)和换热模块(9)的出口端通过提升泵连接至储热模块(4)的入口端。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能热力系统，其特征在于，还包括用于控制提升泵启停的控制系统(6)。
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