CN106642734A - 太阳能与天然气联合供能热水器 - Google Patents

太阳能与天然气联合供能热水器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能与天然气联合供能热水器，包括平板太阳能集热器、DSG太阳能槽式集热器、混热器、温度检测单元、余热锅炉、蒸汽轮机、换热器、燃气锅炉及微循环泵。其包括太阳能集热、天然气供能各自系统独立运行和二者联合工作两种方式，联合工作时太阳能集热单元利用集热器吸收太阳辐射能，对水进行预热，检测水温低于设定温度时，进入天然气供暖设备进行加热使热水器出水温度达到用户舒适度要求，进而实现联合供能系统的实际运行；当太阳能供能系统介质温度过低时，停止系统运行，直接采用天然气供能系统，以降低系统运行能耗，该系统具有结构简单，安装方便，设备易于操作管理，可实现能源高效多级利用，可持续发展等优点。

Description

太阳能与天然气联合供能热水器
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，特别是涉及一种太阳能与天然气联合供能热水器。
背景技术
目前我国能源消费的总体结构仍以石油、煤炭、天然气为主。无节制的资源开发和低效的能源利用造成了大量的资源浪费与日益严重的生态环境污染，如何开发利用可再生资源是我国当前需要面临的严峻挑战。太阳能在开发利用过程中不增加温室气体的排放，天然气燃烧清洁且效率较高，加快太阳能和天然气的利用，确立二者在我国能源系统中的战略地位，全力提高能源的利用效率，最大限度地减少环境污染、加快开发利用可再生能源是我国实现能源可持续发展的有效途径，这对于保障我国能源供应和保障能源安全、保护生态环境、改善能源结构具有重要的现实意义。
发明内容
本发明实施例提供一种太阳能与天然气联合供能热水器，构建以太阳能供能系统预热，天然气供能系统补热模式的加热系统，通过预热提高系统供水温度和系统运行能量利用效率。
一种太阳能与天然气联合供能热水器，包括平板太阳能集热器、电动三通阀、DSG太阳能槽式集热器、混热器、温度检测单元、余热锅炉、蒸汽轮机、换热器、燃气锅炉及微循环泵，所述的平板太阳能集热器的出水端连接至所述的电动三通阀的进水端，所述的电动三通阀的一个出水端连接至所述的DSG太阳能槽式集热器的进水端，所述的电动三通阀的另一个出水端连接至所述的混热器的一个进水端，所述的DSG太阳能槽式集热器的出水端连接至所述的混热器的另一个进水端，所述的混热器的出水端经所述的温度检测单元连接至所述的余热锅炉的进水端，所述的余热锅炉的出水端连接至所述的蒸汽轮机的进水端，所述的蒸汽轮机的出水端连接至所述的换热器的进水端，所述的换热器的出水端接至用户，所述的燃气锅炉的出水端连接至所述的微循环泵的进水端，所述的微循环泵的出水端连接至所述的余热锅炉的进水端，所述的余热锅炉的进水端连接至自来水管路，所述的温度检测单元与所述的余热锅炉之间设置有电动二通阀，所述的微循环泵与所述的余热锅炉之间设置有温控阀，所述的温度检测单元包括温度传感器，所述的温度传感器连接至控制器，所述的控制器的信号输出端连接至所述的电动二通阀的控制信号输入端及所述的温控阀的控制信号输入端。
优选地，所述的电动三通阀与所述的DSG太阳能槽式集热器之间设置有增压器。
优选地，所述的DSG太阳能槽式集热器与所述的混热器之间设置有减压器。
优选地，所述的平板太阳能集热器与所述的电动三通阀之间设置有第一自动调节阀，所述的电动三通阀与所述的增压器之间设置有第二自动调节阀，所述的增压器与所述的DSG太阳能槽式集热器之间设置有第三自动调节阀，所述的DSG太阳能槽式集热器与所述的减压器之间设置有第四自动调节阀，所述的减压器与所述的混热器之间设置有第五自动调节阀，所述的电动三通阀与所述的混热器之间设置有第六自动调节阀，所述的混热器与所述的温度检测单元之间设置有第七自动调节阀，所述的余热锅炉与所述的蒸汽轮机之间设置有第八自动调节阀，所述的蒸汽轮机与所述的换热器之间设置有第九自动调节阀，所述的换热器通过第十自动调节阀接至用户，所述的微循环泵与所述的燃气锅炉之间设置有第十一自动调节阀，天然气通过第十二自动调节阀接至所述的燃气锅炉。
优选地，所述的余热锅炉的进水端与自来水管路之间设置有截止阀。
优选地，所述的控制器内具有设定温度值，当所述的温度传感器检测到的温度高于设定温度值时，所述的截止阀开启，所述的电动二通阀开启，所述的第一自动调节阀、所述的第二自动调节阀、所述的第三自动调节阀、所述的第四自动调节阀、所述的第五自动调节阀、所述的第六自动调节阀、所述的第七自动调节阀、所述的第八自动调节阀、所述的第九自动调节阀和所述的第十自动调节阀开启，所述的第十一自动调节阀和所述的第十二自动调节阀关闭，所述的温控阀关闭；当所述的温度传感器检测到的温度低于设定温度值时，所述的截止阀开启，所述的电动二通阀关闭，所述的第一自动调节阀、所述的第二自动调节阀、所述的第三自动调节阀、所述的第四自动调节阀、所述的第五自动调节阀、所述的第六自动调节阀和所述的第七自动调节阀关闭，所述的第八自动调节阀、所述的第九自动调节阀、所述的第十自动调节阀、所述的第十一自动调节阀和所述的第十二自动调节阀开启，所述的温控阀开启。
本发明设计的太阳能与天然气联合供能热水器，包括太阳能供热方式和天然气供热方式，该系统设置温度传感器，当太阳能供能方式的出水温度低于设定温度时开启天然气供能方式，对太阳能出水进行加热，加热量大小取决于出水温度。包括太阳能集热、天然气供能各自系统独立运行和二者联合工作两种方式，联合工作时太阳能集热单元利用集热器吸收太阳辐射能，对水进行预热，温度传感器检测水温低于设定温度时，进入天然气供暖设备进行加热使热水器出水温度达到用户舒适度要求，进而实现太阳能-天然气联合供能系统的实际运行；当太阳能供能系统介质温度过低时，停止系统运行，直接采用天然气供能系统，以降低系统运行能耗，该系统具有结构简单，安装方便，设备易于操作管理，可实现能源高效多级利用，可持续发展等优点。
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为本发明实施例提供的太阳能与天然气联合供能热水器的太阳能独立工作时的原理图；
图2为本发明实施例提供的太阳能与天然气联合供能热水器的天然气独立工作时的原理图；
图3为本发明实施例提供的太阳能与天然气联合供能热水器的太阳能与天然气联合工作时的原理图。
附图标记说明：
1-平板太阳能集热器，2-电动三通阀，3-增压器，4-DSG太阳能槽式集热器，5-减压器，6-混热器，7-温度检测单元，8-余热锅炉，9-蒸汽轮机，10-换热器，11-用户，12-燃气锅炉，13-微循环泵，14-电动二通阀；
201-第一自动调节阀，202-第二自动调节阀，203-第三自动调节阀，204-第四自动调节阀，205-第五自动调节阀，206-第六自动调节阀，207-第七自动调节阀，208-第八自动调节阀，209-第九自动调节阀，210-第十自动调节阀，211-第十一自动调节阀，212-第十二自动调节阀，213-截止阀，214-温控阀。
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做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。
如图1至图3所示，一种太阳能与天然气联合供能热水器，包括平板太阳能集热器1、电动三通阀2、DSG太阳能槽式集热器4、混热器6、温度检测单元7、余热锅炉8、蒸汽轮机9、换热器10、燃气锅炉12及微循环泵13，平板太阳能集热器1的出水端连接至电动三通阀2的进水端，电动三通阀2的一个出水端连接至DSG太阳能槽式集热器4的进水端，电动三通阀2的另一个出水端连接至混热器6的一个进水端，DSG太阳能槽式集热器4的出水端连接至混热器6的另一个进水端，混热器6的出水端经温度检测单元7连接至余热锅炉8的进水端，余热锅炉8的出水端连接至蒸汽轮机9的进水端，蒸汽轮机9的出水端连接至换热器10的进水端，换热器10的出水端接至用户11，燃气锅炉12的出水端连接至微循环泵13的进水端，微循环泵13的出水端连接至余热锅炉8的进水端，余热锅炉8的进水端连接至自来水管路，温度检测单元7与余热锅炉8之间设置有电动二通阀14，微循环泵13与余热锅炉8之间设置有温控阀214，温度检测单元7包括温度传感器，温度传感器连接至控制器，控制器的信号输出端连接至电动二通阀14的控制信号输入端及温控阀214的控制信号输入端，电动三通阀2与DSG太阳能槽式集热器4之间设置有增压器3，DSG太阳能槽式集热器4与混热器6之间设置有减压器5，平板太阳能集热器1与电动三通阀2之间设置有第一自动调节阀201，电动三通阀2与增压器3之间设置有第二自动调节阀202，增压器3与DSG太阳能槽式集热器4之间设置有第三自动调节阀203，DSG太阳能槽式集热器4与减压器5之间设置有第四自动调节阀204，减压器5与混热器6之间设置有第五自动调节阀205，电动三通阀2与混热器6之间设置有第六自动调节阀206，混热器6与温度检测单元7之间设置有第七自动调节阀207，余热锅炉8与蒸汽轮机9之间设置有第八自动调节阀208，蒸汽轮机9与换热器10之间设置有第九自动调节阀209，换热器10通过第十自动调节阀210接至用户11，微循环泵13与燃气锅炉12之间设置有第十一自动调节阀211，天然气通过第十二自动调节阀212接至燃气锅炉12，余热锅炉8的进水端与自来水管路之间设置有截止阀213，控制器内具有设定温度值，当温度传感器检测到的温度高于设定温度值时，截止阀213开启，电动二通阀14开启，第一自动调节阀201、第二自动调节阀202、第三自动调节阀203、第四自动调节阀204、第五自动调节阀205、第六自动调节阀206、第七自动调节阀207、第八自动调节阀208、第九自动调节阀209和第十自动调节阀210开启，第十一自动调节阀211和第十二自动调节阀212关闭，温控阀214关闭；当温度传感器检测到的温度低于设定温度值时，截止阀213开启，电动二通阀14关闭，第一自动调节阀201、第二自动调节阀202、第三自动调节阀203、第四自动调节阀204、第五自动调节阀205、第六自动调节阀206和第七自动调节阀207关闭，第八自动调节阀208、第九自动调节阀209、第十自动调节阀210、第十一自动调节阀211和第十二自动调节阀212开启，温控阀214开启。
平板太阳能集热器1表面涂有吸收层的吸热体通过吸收太阳光，将其中一大部分辐射能所吸收转化成为热能并传递给流动中的水，经电动三通阀2分为两路，一路经增压器3加压液化后从DSG太阳能槽式集热器4的集热管入口进入，经过聚焦的太阳辐射能一次加热后变成过热蒸汽从集热管出口输出，再经减压器5降压后与另一路未经增压的介质在混热器6内充分混合，经温度检测单元7中的温度传感器检测介质温度，当检测温度高于设定温度值时，直接采用太阳能供热，无需天然气供补热，上述太阳辐射转化的热能加热的介质进入余热锅炉8的省煤器中，产生蒸汽，推动蒸汽轮机9做功，最后经换热器10换热后供给用户11使用；当检测温度低于设定温度值时，电动二通阀14通电，复位弹簧使阀门开启，从而使介质进入天然气供能设备，天然气经燃气锅炉12及微循环泵13对热水器中的水进行二次加热使出水温度达到用户11要求。
本设计的技术方案在传统的燃气-蒸汽联合循环系统的基础上，将DSG太阳能槽式集热器4和平板太阳能集热器1共同接入到系统中，平板太阳能集热器1可以附挂在站区内员工宿舍、生产综合楼、医院、学校等建筑的房顶上，经集热器吸收热能产生的温水通过锅炉管道进入锅炉作为预热水使用，DSG太阳能槽式集热4则安装在站内、站外的空地上或者绿化带上，DSG太阳能槽式集热4可以产生高品质的蒸汽，与余热锅炉8产生的蒸汽一同驱动蒸汽轮机9做功，一方面提供电力输出，另一方面利用从蒸汽轮机9抽汽送至热网总站，冬季对外供应热水，作为热水器内介质供用户11使用。
本发明设计的太阳能与天然气联合供能热水器，包括太阳能供热方式和天然气供热方式，该系统设置温度传感器，当太阳能供能方式的出水温度低于设定温度时开启天然气供能方式，对太阳能出水进行加热，加热量大小取决于出水温度。包括太阳能集热、天然气供能各自系统独立运行和二者联合工作两种方式，联合工作时太阳能集热单元利用集热器吸收太阳辐射能，对水进行预热，温度传感器检测水温低于设定温度时，进入天然气供暖设备进行加热使热水器出水温度达到用户舒适度要求，进而实现太阳能-天然气联合供能系统的实际运行；当太阳能供能系统介质温度过低时，停止系统运行，直接采用天然气供能系统，以降低系统运行能耗，该系统具有结构简单，安装方便，设备易于操作管理，可实现能源高效多级利用，可持续发展等优点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种太阳能与天然气联合供能热水器，其特征在于，包括平板太阳能集热器、电动三通阀、DSG太阳能槽式集热器、混热器、温度检测单元、余热锅炉、蒸汽轮机、换热器、燃气锅炉及微循环泵，所述的平板太阳能集热器的出水端连接至所述的电动三通阀的进水端，所述的电动三通阀的一个出水端连接至所述的DSG太阳能槽式集热器的进水端，所述的电动三通阀的另一个出水端连接至所述的混热器的一个进水端，所述的DSG太阳能槽式集热器的出水端连接至所述的混热器的另一个进水端，所述的混热器的出水端经所述的温度检测单元连接至所述的余热锅炉的进水端，所述的余热锅炉的出水端连接至所述的蒸汽轮机的进水端，所述的蒸汽轮机的出水端连接至所述的换热器的进水端，所述的换热器的出水端接至用户，所述的燃气锅炉的出水端连接至所述的微循环泵的进水端，所述的微循环泵的出水端连接至所述的余热锅炉的进水端，所述的余热锅炉的进水端连接至自来水管路，所述的温度检测单元与所述的余热锅炉之间设置有电动二通阀，所述的微循环泵与所述的余热锅炉之间设置有温控阀，所述的温度检测单元包括温度传感器，所述的温度传感器连接至控制器，所述的控制器的信号输出端连接至所述的电动二通阀的控制信号输入端及所述的温控阀的控制信号输入端。
2.如权利要求1所述的热水器，其特征在于，所述的电动三通阀与所述的DSG太阳能槽式集热器之间设置有增压器。
3.如权利要求2所述的热水器，其特征在于：所述的DSG太阳能槽式集热器与所述的混热器之间设置有减压器。
4.如权利要求3所述的热水器，其特征在于，所述的平板太阳能集热器与所述的电动三通阀之间设置有第一自动调节阀，所述的电动三通阀与所述的增压器之间设置有第二自动调节阀，所述的增压器与所述的DSG太阳能槽式集热器之间设置有第三自动调节阀，所述的DSG太阳能槽式集热器与所述的减压器之间设置有第四自动调节阀，所述的减压器与所述的混热器之间设置有第五自动调节阀，所述的电动三通阀与所述的混热器之间设置有第六自动调节阀，所述的混热器与所述的温度检测单元之间设置有第七自动调节阀，所述的余热锅炉与所述的蒸汽轮机之间设置有第八自动调节阀，所述的蒸汽轮机与所述的换热器之间设置有第九自动调节阀，所述的换热器通过第十自动调节阀接至用户，所述的微循环泵与所述的燃气锅炉之间设置有第十一自动调节阀，天然气通过第十二自动调节阀接至所述的燃气锅炉。
5.如权利要求4所述的热水器，其特征在于，所述的余热锅炉的进水端与自来水管路之间设置有截止阀。
6.如权利要求5所述的热水器，其特征在于，所述的控制器内具有设定温度值，当所述的温度传感器检测到的温度高于设定温度值时，所述的截止阀开启，所述的电动二通阀开启，所述的第一自动调节阀、所述的第二自动调节阀、所述的第三自动调节阀、所述的第四自动调节阀、所述的第五自动调节阀、所述的第六自动调节阀、所述的第七自动调节阀、所述的第八自动调节阀、所述的第九自动调节阀和所述的第十自动调节阀开启，所述的第十一自动调节阀和所述的第十二自动调节阀关闭，所述的温控阀关闭；当所述的温度传感器检测到的温度低于设定温度值时，所述的截止阀开启，所述的电动二通阀关闭，所述的第一自动调节阀、所述的第二自动调节阀、所述的第三自动调节阀、所述的第四自动调节阀、所述的第五自动调节阀、所述的第六自动调节阀和所述的第七自动调节阀关闭，所述的第八自动调节阀、所述的第九自动调节阀、所述的第十自动调节阀、所述的第十一自动调节阀和所述的第十二自动调节阀开启，所述的温控阀开启。
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