CN107023873A - 一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统 - Google Patents

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王学振
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Abstract

本发明公开一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统，包括恒温控制阀Ⅰ、暖气片Ⅰ、恒温控制阀Ⅱ、暖气片Ⅱ、槽式太阳能集热器、储热水箱、换热器Ⅰ、颗粒燃烧炉、控制单元Ⅰ、换热器Ⅱ、供暖入流干路管、供暖回流干路管、供暖入流支路管Ⅰ、供暖入流支路管Ⅱ、控制单元Ⅱ；所述换热器Ⅱ的两端分别与供暖回流干路管和供暖入流干路管连接且换热器Ⅱ的整体安装在储热水箱中，供暖入流支路管Ⅰ和供暖入流支路管Ⅱ并联连接，恒温控制阀Ⅰ安装在暖气片Ⅰ的前面，恒温控制阀Ⅱ安装在暖气片Ⅱ的前面，本发明具有能源利用率高、供暖温度稳定性好、热源的可靠性高的特点，尤其适合需要间歇性供暖的房间。

Description

一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统
技术领域
本发明涉及一种自动供热系统，具体涉及一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统。
背景技术
现有的供热系统主要以矿物燃料的燃烧提供热源且供暖时系统不可根据房间实际温度自动调整散热速率，这导致不可再生的矿物资源不断减少、环境污染加剧、房间易发生温度过高而使人感觉不适的现象发生；同时由于系统无法根据时间段自动切换供暖和停止供暖的状态，这导致需要间歇性供暖的房间（如教室、办公室等）因增加不必要的供暖时数而造成能源的浪费；鉴于此，目前迫切需要设计一种适合间歇性供热的太阳能与生物质能耦合的自动供热系统。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种适合间歇性供热的太阳能与生物质能耦合的自动供热系统，以稳定供暖房间温度和热源的可靠性、减轻资源和环境压力、提高能源利用率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种适合间歇性供热的太阳能与生物质能耦合的自动供热系统，包括恒温控制阀Ⅰ、暖气片Ⅰ、供暖房间Ⅰ、恒温控制阀Ⅱ、暖气片Ⅱ、供暖房间Ⅱ、供暖回流干路管、槽式太阳能集热器、温度传感器Ⅰ、集热器出口热水管、电子除垢仪Ⅰ、集热器入口冷水管、循环水泵Ⅰ、温度传感器Ⅱ、储热水箱、换热器Ⅰ、电子除垢仪Ⅱ、燃烧炉出口热水管、循环水泵Ⅱ、燃烧炉入口冷水管、颗粒燃烧炉、补水管、控制单元Ⅰ、DN15型浮球阀、补水箱、温度传感器Ⅲ、供热设备、循环水泵Ⅲ、供热管、换热器Ⅱ、供暖入流干路管、循环水泵Ⅳ、供暖入流支路管Ⅰ、供暖入流支路管Ⅱ、控制单元Ⅱ；
其特征在于，所述槽式太阳能集热器的两端分别与集热器出口热水管和集热器入口冷水管相连，所述温度传感器Ⅰ和电子除垢仪Ⅰ安装在集热器出口热水管上，所述循环水泵Ⅰ安装在集热器入口冷水管上，所述集热器入口冷水管的始端和集热器出口热水管末端都与储热水箱距底端1/4～1/3高度处相连，并且集热器出口热水管末端与储热水箱的连接位置高于集热器入口冷水管的始端与储热水箱的连接位置，换热器Ⅰ的两端分别与燃烧炉出口热水管和燃烧炉入口冷水管连接且换热器Ⅰ的整体安装在储热水箱中，循环水泵Ⅱ安装在燃烧炉入口冷水管上，燃烧炉出口热水管的始端和燃烧炉入口冷水管都与颗粒燃烧炉连接，补水管的末端与储热水箱的底部连接，补水管的始端与补水箱连接，电子除垢仪Ⅱ和DN15型浮球阀都安装在补水管上，温度传感器Ⅲ安装在储热水箱上且安装位置在距储热水箱底端3/4高度处，供热管的始端与储热水箱连接且连接位置在距离储热水箱底端1/2高度处，供热管的末端与供热设备连接，所述循环水泵Ⅲ安装在供热管上；所述换热器Ⅱ的两端分别与供暖回流干路管和供暖入流干路管连接且换热器Ⅱ的整体安装在储热水箱中，所述循环水泵Ⅳ安装在供暖入流干路管上，所述供暖入流支路管Ⅰ和供暖入流支路管Ⅱ并联连接且它们的公共始端与供暖入流干路管连接，公共末端与供暖回流干路管连接；所述供暖入流支路管Ⅰ经过供暖房间Ⅰ，供暖入流支路管Ⅱ经过供暖房间Ⅱ，所述恒温控制阀Ⅰ和暖气片Ⅰ安装在供暖房间Ⅰ中的供暖入流支路管Ⅰ上且恒温控制阀Ⅰ安装在暖气片Ⅰ的前面（以水流方向为参考标准），同理恒温控制阀Ⅱ和暖气片Ⅱ安装在供暖房间Ⅱ中的供暖入流支路管Ⅱ上且恒温控制阀Ⅱ安装在暖气片Ⅱ的前面（以水流方向为参考标准）。
本发明一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统的工作原理是：
所述槽式太阳能集热器根据温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ的所测温度进行启停切换，当二者温差大于6℃时控制单元Ⅱ启动循环水泵Ⅰ，槽式太阳能集热器开始运行，当二者温差小于6℃时控制单元Ⅱ使循环水泵Ⅰ停转，槽式太阳能集热器停止运行；同理颗粒燃烧炉根据温度传感器Ⅲ所测温度进行启停切换，当温度传感器Ⅲ所测温度小于55℃时，控制单元Ⅰ启动颗粒燃烧炉和循环水泵Ⅱ，当温度传感器Ⅲ所测温度大于55℃时，控制单元Ⅰ使颗粒燃烧炉和循环水泵Ⅱ停止运行；所述换热器Ⅰ用于对燃烧炉出口热水管中水与储热水箱中的水进行热量交换；用户可手动打开控制单元Ⅰ中启停循环水泵Ⅲ的开关通过供热设备获得热水；所述恒温控制阀Ⅰ和恒温控制阀Ⅱ分别根据供暖房间Ⅰ和供暖房间Ⅱ内的实际温度进行调节流量大小；当供暖房间Ⅰ内的实际温度小于20℃时，恒温控制阀Ⅰ中的感温介质放热收缩，暖气片Ⅰ的流量增加，从而室温逐渐升高；当供暖房间Ⅰ内的实际温度大于20℃时，恒温控制阀Ⅰ中的感温介质吸热膨胀，暖气片Ⅰ的流量减小，从而室温逐渐降低，使室温始终保持在20℃左右；同理恒温控制阀Ⅱ可根据供暖房间Ⅱ内的实际温度调节暖气片Ⅱ的流量来稳定室温至20℃左右；所述恒温控制阀Ⅰ和温控制阀Ⅱ并联连接以避免二者所在支路的流量之间的相互干涉；所述循环水泵Ⅳ可根据控制单元Ⅱ中的时钟模块进行启停控制，对于需要间歇性供暖的房间，到达供暖时间点时，控制单元Ⅱ启动循环水泵Ⅳ，换热器Ⅱ开始进行热量交换，房间供暖开始；到达停止供暖时间点时，控制单元Ⅱ使循环水泵Ⅳ停转，换热器Ⅱ停止进行热量交换，房间停止供暖；所述补水箱通过DN15型浮球阀根据储热水箱内的液面高度自动对储热水箱进行补水，当储热水箱内的液面低于一定高度时，DN15型浮球阀打开，补水箱对储热水箱进行补水；当储热水箱内的液面达到一定高度时，DN15型浮球阀闭合，补水箱对储热水箱停止供水。
本发明的有益效果是：1）供暖系统可按不同时间段对启停供暖进行自动切换，可有效提高能源利用率；2）各供暖房间内实际温度在供暖时间段可以得以稳定以增加人体舒适度，同时各房间的供暖支路进行并联连接以避免各方间所在支路的流量之间的相互干涉而影响室温的稳定性；3）系统采用太阳能与生物质能耦合供热，避免太阳能集热器因受天气的影响而降低系统热源的可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明：
图1为本发明一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统的工作原理图，包括恒温控制阀Ⅰ（1）、暖气片Ⅰ（2）、供暖房间Ⅰ（3）、恒温控制阀Ⅱ（4）、暖气片Ⅱ（5）、供暖房间Ⅱ（6）、供暖回流干路管（7）、槽式太阳能集热器（8）、温度传感器Ⅰ（9）、集热器出口热水管（10）、电子除垢仪Ⅰ（11）、集热器入口冷水管（12）、循环水泵Ⅰ（13）、温度传感器Ⅱ（14）、储热水箱（15）、换热器Ⅰ（16）、电子除垢仪Ⅱ（17）、燃烧炉出口热水管（18）、循环水泵Ⅱ（19）、燃烧炉入口冷水管（20）、颗粒燃烧炉（21）、补水管（22）、控制单元Ⅰ（23）、DN15型浮球阀（24）、补水箱（25）、温度传感器Ⅲ（26）、供热设备（27）、循环水泵Ⅲ（28）、供热管（29）、换热器Ⅱ（30）、供暖入流干路管（31）、循环水泵Ⅳ（32）、供暖入流支路管Ⅰ（33）、供暖入流支路管Ⅱ（34）、控制单元Ⅱ（35）；所述槽式太阳能集热器（8）的两端分别与集热器出口热水管（10）和集热器入口冷水管（12）相连，所述温度传感器Ⅰ（9）和电子除垢仪Ⅰ（11）安装在集热器出口热水管（10）上，所述循环水泵Ⅰ（13）安装在集热器入口冷水管（12）上，所述集热器入口冷水管（12）的始端和集热器出口热水管（10）末端都与储热水箱（15）距底端1/4～1/3高度处相连，并且集热器出口热水管（10）末端与储热水箱（15）的连接位置高于集热器入口冷水管（12）的始端与储热水箱（15）的连接位置，换热器Ⅰ（16）的两端分别与燃烧炉出口热水管（18）和燃烧炉入口冷水管（20）连接且换热器Ⅰ（16）的整体安装在储热水箱（15）中，循环水泵Ⅱ（19）安装在燃烧炉入口冷水管（20）上，燃烧炉出口热水管（18）的始端和燃烧炉入口冷水管（20）都与颗粒燃烧炉（21）连接，补水管（22）的末端与储热水箱（15）的底部连接，补水管（22）的始端与补水箱（25）连接，电子除垢仪Ⅱ（17）和DN15型浮球阀（24）都安装在补水管（22）上，温度传感器Ⅲ（26）安装在储热水箱（15）上且安装位置在距储热水箱（15）底端3/4高度处，供热管（29）的始端与储热水箱（15）连接且连接位置在距离储热水箱（15）底端1/2高度处，供热管（29）的末端与供热设备（27）连接，所述循环水泵Ⅲ（28）安装在供热管（29）上；所述换热器Ⅱ（30）的两端分别与供暖回流干路管（7）和供暖入流干路管（31）连接且换热器Ⅱ（30）的整体安装在储热水箱（15）中，所述循环水泵Ⅳ（32）安装在供暖入流干路管（31）上，所述供暖入流支路管Ⅰ（33）和供暖入流支路管Ⅱ（34）并联连接且它们的公共始端与供暖入流干路管（31）连接，公共末端与供暖回流干路管（7）连接；所述供暖入流支路管Ⅰ（33）经过供暖房间Ⅰ（3），供暖入流支路管Ⅱ（34）经过供暖房间Ⅱ（6），所述恒温控制阀Ⅰ（1）和暖气片Ⅰ（2）安装在供暖房间Ⅰ（3）中的供暖入流支路管Ⅰ（33）上且恒温控制阀Ⅰ（1）安装在暖气片Ⅰ（2）的前面（以水流方向为参考标准），同理恒温控制阀Ⅱ（4）和暖气片Ⅱ（5）安装在供暖房间Ⅱ（6）中的供暖入流支路管Ⅱ（34）上且恒温控制阀Ⅱ（4）安装在暖气片Ⅱ（5）的前面（以水流方向为参考标准）；所述槽式太阳能集热器（8）根据温度传感器Ⅰ（9）和温度传感器Ⅱ（14）的所测温度进行启停切换，当二者温差大于6℃时控制单元Ⅱ（35）启动循环水泵Ⅰ（13），槽式太阳能集热器（8）开始运行，当二者温差小于6℃时控制单元Ⅱ（35）使循环水泵Ⅰ（13）停转，槽式太阳能集热器（8）停止运行；同理颗粒燃烧炉（21）根据温度传感器Ⅲ（26）所测温度进行启停切换，当温度传感器Ⅲ（26）所测温度小于55℃时，控制单元Ⅰ（23）启动颗粒燃烧炉（21）和循环水泵Ⅱ（19），当温度传感器Ⅲ（26）所测温度大于55℃时，控制单元Ⅰ（23）使颗粒燃烧炉（21）和循环水泵Ⅱ（19）停止运行；所述换热器Ⅰ（16）用于对燃烧炉出口热水管（18）中水与储热水箱（15）中的水进行热量交换；用户可手动打开控制单元Ⅰ（23）中启停循环水泵Ⅲ（28）的开关通过供热设备（27）获得热水；所述恒温控制阀Ⅰ（1）和恒温控制阀Ⅱ（4）分别根据供暖房间Ⅰ（3）和供暖房间Ⅱ（6）内的实际温度进行调节流量大小；当供暖房间Ⅰ（3）内的实际温度小于20℃时，恒温控制阀Ⅰ（1）中的感温介质放热收缩，暖气片Ⅰ（2）的流量增加，从而室温逐渐升高；当供暖房间Ⅰ（3）内的实际温度大于20℃时，恒温控制阀Ⅰ（1）中的感温介质吸热膨胀，暖气片Ⅰ（2）的流量减小，从而室温逐渐降低，使室温始终保持在20℃左右；同理恒温控制阀Ⅱ（4）可根据供暖房间Ⅱ（6）内的实际温度调节暖气片Ⅱ的流量来稳定室温至20℃左右；所述恒温控制阀Ⅰ（1）和温控制阀Ⅱ（4）并联连接以避免二者所在支路的流量之间的相互干涉；所述循环水泵Ⅳ（32）可根据控制单元Ⅱ（35）中的时钟模块进行启停控制，对于需要间歇性供暖的房间，到达供暖时间点时，控制单元Ⅱ（35）启动循环水泵Ⅳ（32），换热器Ⅱ（30）开始进行热量交换，房间供暖开始；到达停止供暖时间点时，控制单元Ⅱ（35）使循环水泵Ⅳ（32）停转，换热器Ⅱ（30）停止进行热量交换，房间停止供暖；所述补水箱（25）通过DN15型浮球阀（24）根据储热水箱（15）内的液面高度自动对储热水箱（15）进行补水，当储热水箱（15）内的液面低于一定高度时，DN15型浮球阀（24）打开，补水箱（25）对储热水箱（15）进行补水；当储热水箱（15）内的液面达到一定高度时，DN15型浮球阀（24）闭合，补水箱（25）对储热水箱（15）停止供水；所述电子除垢仪Ⅰ（11）和电子除垢仪Ⅱ（17）分别用于净化槽式太阳能集热器（8）出口处和补水管（22）中水以提高水质。
上面以具体实例予以说明本发明的结构及工作原理，本发明并不局限于以上实例，根据上述的说明内容，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种太阳能与生物质能耦合自动供热系统，包括恒温控制阀Ⅰ（1）、暖气片Ⅰ（2）、供暖房间Ⅰ（3）、恒温控制阀Ⅱ（4）、暖气片Ⅱ（5）、供暖房间Ⅱ（6）、供暖回流干路管（7）、槽式太阳能集热器（8）、温度传感器Ⅰ（9）、集热器出口热水管（10）、电子除垢仪Ⅰ（11）、集热器入口冷水管（12）、循环水泵Ⅰ（13）、温度传感器Ⅱ（14）、储热水箱（15）、换热器Ⅰ（16）、电子除垢仪Ⅱ（17）、燃烧炉出口热水管（18）、循环水泵Ⅱ（19）、燃烧炉入口冷水管（20）、颗粒燃烧炉（21）、补水管（22）、控制单元Ⅰ（23）、DN15型浮球阀（24）、补水箱（25）、温度传感器Ⅲ（26）、供热设备（27）、循环水泵Ⅲ（28）、供热管（29）、换热器Ⅱ（30）、供暖入流干路管（31）、循环水泵Ⅳ（32）、供暖入流支路管Ⅰ（33）、供暖入流支路管Ⅱ（34）、控制单元Ⅱ（35）；所述槽式太阳能集热器（8）的两端分别与集热器出口热水管（10）和集热器入口冷水管（12）相连，所述温度传感器Ⅰ（9）和电子除垢仪Ⅰ（11）安装在集热器出口热水管（10）上，所述循环水泵Ⅰ（13）安装在集热器入口冷水管（12）上，所述集热器入口冷水管（12）的始端和集热器出口热水管（10）末端都与储热水箱（15）距底端1/4～1/3高度处相连，并且集热器出口热水管（10）末端与储热水箱（15）的连接位置高于集热器入口冷水管（12）的始端与储热水箱（15）的连接位置，换热器Ⅰ（16）的两端分别与燃烧炉出口热水管（18）和燃烧炉入口冷水管（20）连接且换热器Ⅰ（16）的整体安装在储热水箱（15）中，循环水泵Ⅱ（19）安装在燃烧炉入口冷水管（20）上，燃烧炉出口热水管（18）的始端和燃烧炉入口冷水管（20）都与颗粒燃烧炉（21）连接，补水管（22）的末端与储热水箱（15）的底部连接，补水管（22）的始端与补水箱（25）连接，电子除垢仪Ⅱ（17）和DN15型浮球阀（24）都安装在补水管（22）上，温度传感器Ⅲ（26）安装在储热水箱（15）上且安装位置在距储热水箱（15）底端3/4高度处，供热管（29）的始端与储热水箱（15）连接且连接位置在距离储热水箱（15）底端1/2高度处，供热管（29）的末端与供热设备（27）连接，所述循环水泵Ⅲ（28）安装在供热管（29）上；所述换热器Ⅱ（30）的两端分别与供暖回流干路管（7）和供暖入流干路管（31）连接且换热器Ⅱ（30）的整体安装在储热水箱（15）中，所述循环水泵Ⅳ（32）安装在供暖入流干路管（31）上，所述供暖入流支路管Ⅰ（33）和供暖入流支路管Ⅱ（34）并联连接且它们的公共始端与供暖入流干路管（31）连接，公共末端与供暖回流干路管（7）连接；所述供暖入流支路管Ⅰ（33）经过供暖房间Ⅰ（3），供暖入流支路管Ⅱ（34）经过供暖房间Ⅱ（6），所述恒温控制阀Ⅰ（1）和暖气片Ⅰ（2）安装在供暖房间Ⅰ（3）中的供暖入流支路管Ⅰ（33）上且恒温控制阀Ⅰ（1）安装在暖气片Ⅰ（2）的前面（以水流方向为参考标准），同理恒温控制阀Ⅱ（4）和暖气片Ⅱ（5）安装在供暖房间Ⅱ（6）中的供暖入流支路管Ⅱ（34）上且恒温控制阀Ⅱ（4）安装在暖气片Ⅱ（5）的前面（以水流方向为参考标准）；所述槽式太阳能集热器（8）根据温度传感器Ⅰ（9）和温度传感器Ⅱ（14）的所测温度进行启停切换，当二者温差大于6℃时控制单元Ⅱ（35）启动循环水泵Ⅰ（13），槽式太阳能集热器（8）开始运行，当二者温差小于6℃时控制单元Ⅱ（35）使循环水泵Ⅰ（13）停转，槽式太阳能集热器（8）停止运行；同理颗粒燃烧炉（21）根据温度传感器Ⅲ（26）所测温度进行启停切换，当温度传感器Ⅲ（26）所测温度小于55℃时，控制单元Ⅰ（23）启动颗粒燃烧炉（21）和循环水泵Ⅱ（19），当温度传感器Ⅲ（26）所测温度大于55℃时，控制单元Ⅰ（23）使颗粒燃烧炉（21）和循环水泵Ⅱ（19）停止运行；所述换热器Ⅰ（16）用于对燃烧炉出口热水管（18）中水与储热水箱（15）中的水进行热量交换；用户可手动打开控制单元Ⅰ（23）中启停循环水泵Ⅲ（28）的开关通过供热设备（27）获得热水；所述恒温控制阀Ⅰ（1）和恒温控制阀Ⅱ（4）分别根据供暖房间Ⅰ（3）和供暖房间Ⅱ（6）内的实际温度进行调节流量大小；当供暖房间Ⅰ（3）内的实际温度小于20℃时，恒温控制阀Ⅰ（1）中的感温介质放热收缩，暖气片Ⅰ（2）的流量增加，从而室温逐渐升高；当供暖房间Ⅰ（3）内的实际温度大于20℃时，恒温控制阀Ⅰ（1）中的感温介质吸热膨胀，暖气片Ⅰ（2）的流量减小，从而室温逐渐降低，使室温始终保持在20℃左右；同理恒温控制阀Ⅱ（4）可根据供暖房间Ⅱ（6）内的实际温度调节暖气片Ⅱ的流量来稳定室温至20℃左右；所述恒温控制阀Ⅰ（1）和温控制阀Ⅱ（4）并联连接以避免二者所在支路的流量之间的相互干涉；所述循环水泵Ⅳ（32）可根据控制单元Ⅱ（35）中的时钟模块进行启停控制，对于需要间歇性供暖的房间，到达供暖时间点时，控制单元Ⅱ（35）启动循环水泵Ⅳ（32），换热器Ⅱ（30）开始进行热量交换，房间供暖开始；到达停止供暖时间点时，控制单元Ⅱ（35）使循环水泵Ⅳ（32）停转，换热器Ⅱ（30）停止进行热量交换，房间停止供暖；所述补水箱（25）通过DN15型浮球阀（24）根据储热水箱（15）内的液面高度自动对储热水箱（15）进行补水，当储热水箱（15）内的液面低于一定高度时，DN15型浮球阀（24）打开，补水箱（25）对储热水箱（15）进行补水；当储热水箱（15）内的液面达到一定高度时，DN15型浮球阀（24）闭合，补水箱（25）对储热水箱（15）停止供水。
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