CN107816813A - 太阳能集热装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能集热装置及控制方法，包括太阳能换热管路、第一水箱和储水系统，所述太阳能换热管路上设置于太阳能集热器和换热装置，所述换热装置设置于所述第一水箱中与所述第一水箱中的水进行换热，所述储水系统与所述第一水箱连通，所述第一水箱上还设置有为用户提供热水的第一出水口。本发明提供的太阳能集热装置及控制方法，能够根据用户设定温度、太阳能集热器温度和水箱温度进行综合比较，并根据比较结果对第一水箱和/或第二水箱内进行换热，并根据用户设定温度的不同，使第一水箱和第二水箱中的温度可以不相同，同时满足不同区间的不同水温的目的，通过温度传感器能够保证第一水箱中的水温达到设定温度，增加了太阳能的利用率。

Description

太阳能集热装置及控制方法
技术领域
本发明涉及太阳能设备技术领域，特别是一种太阳能集热装置及控制方法。
背景技术
太阳能作为一种可再生的清洁能源已经受到人们的广泛关注，随着环境的持续恶化，低碳、绿色的人居环境已经成为了全球可持续发展的远景目标。根据人居环境的需要，供热供暖是很多寒冷地区必须面对的高能耗行业。大量的能耗需求使能源使用逐年攀升，由最初的煤炭供暖到近年来的燃气、热泵供暖，无一不是在消耗着大量基础能源的前提下完成的。因此，寻求一种新的供热供暖方式，以节约能源、保护环境为中心，以清洁型可再生能源替代传统能源，成为现代供热供暖的新趋势。太阳能作为世界上最丰富、最具发展潜力的能源资源——太阳能的利用技术，一直备受世界各国关注，但是现有的太阳能集热装置的利用率低，太阳能资源不能得到充分利用。
发明内容
为了解决上述技术问题，而提供一种太阳能集热装置及控制方法。
一种太阳能集热装置，包括太阳能换热管路、第一水箱和储水系统，所述太阳能换热管路上设置有太阳能集热器和换热装置，所述换热装置设置于所述第一水箱中与所述第一水箱中的水进行换热，所述储水系统与所述第一水箱连通，所述第一水箱上还设置有为用户提供热水的第一出水口。
所述储水系统包括泄水阀和第二水箱，所述第一水箱通过泄水阀与所述第二水箱连通，且所述第二水箱上设置有为用户提供热水的第二出水口。
所述泄水阀根据所述第一水箱内液面进行控制。
所述太阳能集热器上设置有第一温度传感器，所述换热装置的出口处设置有第二温度传感器，所述第一水箱上设置有第三温度传感器，所述第二水箱上设置有第四温度传感器。
所述泄水阀受所述第三温度传感器和所述第五温度传感器共同控制。
所述太阳能换热管路还包括第一水泵，所述第一水泵驱动所述太阳能换热管路中的液体在所述太阳能换热管路中循环流动。
所述第一水箱还包括第二水泵和循环管路，所述循环管路的两端均与所述第一水箱连通，且所述第二水泵设置于所述循环管路上。
一种上述的太阳能集热装置的控制方法，包括：
读取用户设定第一水箱温度T6和出水温度T14，并检测读取第一温度传感器至第五温度传感器得到温度T1、T8、T7和T5；
设定温度差值ΔT1-ΔT11和时间段t1-t4、t7和t8；
比较T6减去T7的差值与ΔT1、T1减去T7的差值与△T2和T1减去T8的差值与ΔT3，若T6-T7≥ΔT1且T1-T7≥ΔT2，并持续时间t1，则开启第一水泵。
在3)中，若T6-T7＜ΔT1或T1-T8＜ΔT3，并持续时间t2，则关闭第一水泵。
还包括：
比较T7减去T14的差值与ΔT8或ΔT10、T14-T7的差值与ΔT9或ΔT11，若T7-T14≥△T8，且T14-T7≥△T9时，并持续时间t7，则开启第二水泵。
在比较T7减去T14的差值与ΔT8、T14-T7的差值与ΔT9中，若T7-T14＜ΔT10且T14-T7＜ΔT11时，并持续时间t8，则关闭第二水泵。
还包括：
检测读取第二水箱温度T10；
比较T5、T8和T14三者大小，并比较ΔT4或ΔT6与T8减去T5的差值、T10减去T5的差值与ΔT5或ΔT7；
检测第二水泵的工作状态；
若T5≤T8≤T14，T8-T5≥ΔT4，T10-T5≥ΔT5，并持续时间t3，且第二水泵处于关闭状态时，则开启泄水阀；
在比较T5、T8和T14三者大小，并比较ΔT4或ΔT6与T8减去T5的差值、T10减去T5的差值与ΔT5或ΔT7；
检测第二水泵的工作状态中：
若T8-T5＜ΔT6且T10-T5＜ΔT7，并持续时间t4，关闭泄水阀。
设定泄水阀的开启持续时间t5和关闭持续时间t6，所述泄水阀必须开启t5时间才能关闭；或所述泄水阀必须关闭t6时间才能开启。
所述t1-t4、t7和t8的时间范围均为5-10s。
所述t5和t6的时间范围均为90-120s。
所述第一水箱内设置有水位监测装置，并设定第一水箱内泄水水位，若第一水箱内水位不低于所述泄水水位，则开启泄水阀。
本发明提供的太阳能集热装置及控制方法，能够根据用户设定温度、太阳能集热器温度和水箱温度进行综合比较，并根据比较结果对第一水箱和/或第二水箱内进行换热，并根据用户设定温度的不同，使第一水箱和第二水箱中的温度可以不相同，同时满足不同区间的不同水温的目的，通过温度传感器能够保证第一水箱中的水温达到设定温度，增加了太阳能的利用率。
附图说明
图1为本发明提供的太阳能集热装置及控制方法的太阳能集热装置的结构示意图；
图中：
1、太阳能换热管路；2、第一水箱；3、储水系统；11、太阳能集热器；12、换热装置；31、泄水阀；32、第二水箱；13、第一温度传感器；14、第二温度传感器；15、第一水泵；21、第三温度传感器；22、第二水泵；23、循环管路；33、第四温度传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的太阳能集热装置，包括太阳能换热管路1、第一水箱2和储水系统3，所述太阳能换热管路1上设置有太阳能集热器11和换热装置12，所述换热装置12设置于所述第一水箱2中与所述第一水箱2中的水进行换热，所述储水系统3与所述第一水箱2连通，所述第一水箱2上还设置有为用户提供热水的第一出水口，太阳能集热器11收集太阳能，并对其内部的冷媒或水进行加热，并循环至第一水箱2内对第一水箱2内的水进行加热，所述储水系统3能够在第一水箱2内的水温达到设定值时，对第一水箱2中的水进行存储，增加太阳能的利用率。
所述储水系统3包括泄水阀31和第二水箱32，所述第一水箱2通过泄水阀31与所述第二水箱32连通，且所述第二水箱32上设置有为用户提供热水的第二出水口，能够根据设定的温度至或水位值通过泄水阀31连通或断开第一水箱2和第二水箱32，优先保证第一水箱2中的水温。
所述泄水阀31根据所述第一水箱2内液面进行控制。
所述太阳能集热器11上设置有第一温度传感器13，所述换热装置12的出口处设置有第二温度传感器14，所述第一水箱2上设置有第三温度传感器21，所述第二水箱32上设置有第四温度传感器33，通过多个温度传感器，实时检测太阳能集热装置中的各处的温度，为温度控制提供数据。
所述泄水阀31受所述第三温度传感器21和用户设定第一水箱温度共同控制。
所述太阳能换热管路1还包括第一水泵15，所述第一水泵15驱动所述太阳能换热管路1中的液体在所述太阳能换热管路1中循环流动。
所述第一水箱2还包括第二水泵22和循环管路23，所述循环管路23的两端均与所述第一水箱2连通，且所述第二水泵22设置于所述循环管路23上，当第一水箱2中的水温达到设定值时，热水能够在循环管路23中循环，保证热水的温度均匀。
一种上述的太阳能集热装置的控制方法，包括：
读取用户设定第一水箱2温度T6和出水温度T14，并检测读取第一温度传感器13至第五温度传感器得到温度T1、T8、T7和T5；
设定温度差值ΔT1-ΔT11和时间段t1-t4、t7和t8；
比较T6减去T7的差值与ΔT1、T1减去T7的差值与△T2和T1减去T8的差值与ΔT3，若T6-T7≥ΔT1且T1-T7≥ΔT2，并持续时间t1，则开启第一水泵15。
在3)中，若T6-T7＜ΔT1或T1-T8＜ΔT3，并持续时间t2，则关闭第一水泵15。
还包括：
比较T7减去T14的差值与ΔT8或ΔT10、T14-T7的差值与ΔT9或ΔT11，若T7-T14≥△T8，且T14-T7≥△T9时，并持续时间t7，则开启第二水泵22。
在比较T7减去T14的差值与ΔT8、T14-T7的差值与ΔT9中，若T7-T14＜ΔT10且T14-T7＜ΔT11时，并持续时间t8，则关闭第二水泵22。
还包括：
检测读取第二水箱32温度T10；
比较T5、T8和T14三者大小，并比较ΔT4或ΔT6与T8减去T5的差值、T10减去T5的差值与ΔT5或ΔT7；
检测第二水泵22的工作状态；
若T5≤T8≤T14，T8-T5≥ΔT4，T10-T5≥ΔT5，并持续时间t3，且第二水泵22处于关闭状态时，则开启泄水阀31；
在比较T5、T8和T14三者大小，并比较ΔT4或ΔT6与T8减去T5的差值、T10减去T5的差值与ΔT5或ΔT7；
检测第二水泵22的工作状态中：
若T8-T5＜ΔT6且T10-T5＜ΔT7，并持续时间t4，关闭泄水阀31。
为了防止泄水阀31的频繁开关，设定泄水阀31的开启持续时间t5和关闭持续时间t6，所述泄水阀31必须开启t5时间才能关闭；或所述泄水阀31必须关闭t6时间才能开启，保证泄水阀31的使用寿命。
所述t1-t4、t7和t8的时间范围均为5-10s。
所述t5和t6的时间范围均为90-120s。
ΔT1-ΔT11的温度范围区间根据使用者设定或大数据得出。
所述第一水箱2内设置有水位监测装置，并设定第一水箱2内泄水水位，若第一水箱2内水位不低于所述泄水水位，则开启泄水阀31。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种太阳能集热装置，其特征在于：包括太阳能换热管路(1)、第一水箱(2)和储水系统(3)，所述太阳能换热管路(1)上设置有太阳能集热器(11)和换热装置(12)，所述换热装置(12)设置于所述第一水箱(2)中与所述第一水箱(2)中的水进行换热，所述储水系统(3)与所述第一水箱(2)连通，所述第一水箱(2)上还设置有为用户提供热水的第一出水口。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述储水系统(3)包括泄水阀(31)和第二水箱(32)，所述第一水箱(2)通过泄水阀(31)与所述第二水箱(32)连通，且所述第二水箱(32)上设置有为用户提供热水的第二出水口。
3.根据权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述泄水阀(31)根据所述第一水箱(2)内液面进行控制。
4.根据权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述太阳能集热器(11)上设置有第一温度传感器(13)，所述换热装置(12)的出口处设置有第二温度传感器(14)，所述第一水箱(2)上设置有第三温度传感器(21)，所述第二水箱(32)上设置有第四温度传感器(33)。
5.根据权利要求4所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述泄水阀(31)受所述第三温度传感器(21)和所述第五温度传感器共同控制。
6.根据权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述太阳能换热管路(1)还包括第一水泵(15)，所述第一水泵(15)驱动所述太阳能换热管路(1)中的液体在所述太阳能换热管路(1)中循环流动。
7.根据权利要求2所述的太阳能集热装置，其特征在于：所述第一水箱(2)还包括第二水泵(22)和循环管路(23)，所述循环管路(23)的两端均与所述第一水箱(2)连通，且所述第二水泵(22)设置于所述循环管路(23)上。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的太阳能集热装置的控制方法，其特征在于：包括：
读取用户设定第一水箱(2)温度T6和出水温度T14，并检测读取第一温度传感器(13)至第五温度传感器得到温度T1、T8、T7和T5；
设定温度差值ΔT1-ΔT11和时间段t1-t4、t7和t8；
比较T6减去T7的差值与ΔT1、T1减去T7的差值与△T2和T1减去T8的差值与ΔT3，若T6-T7≥ΔT1且T1-T7≥ΔT2，并持续时间t1，则开启第一水泵(15)。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：在3)中，若T6-T7＜ΔT1或T1-T8＜ΔT3，并持续时间t2，则关闭第一水泵(15)。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：还包括：
比较T7减去T14的差值与ΔT8或ΔT10、T14-T7的差值与ΔT9或ΔT11，若T7-T14≥△T8，且T14-T7≥△T9时，并持续时间t7，则开启第二水泵(22)。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：在比较T7减去T14的差值与ΔT8、T14-T7的差值与ΔT9中，若T7-T14＜ΔT10且T14-T7＜ΔT11时，并持续时间t8，则关闭第二水泵(22)。
12.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：还包括：
检测读取第二水箱(32)温度T10；
比较T5、T8和T14三者大小，并比较ΔT4或ΔT6与T8减去T5的差值、T10减去T5的差值与ΔT5或ΔT7；
检测第二水泵(22)的工作状态；
若T5≤T8≤T14，T8-T5≥ΔT4，T10-T5≥ΔT5，并持续时间t3，且第二水泵(22)处于关闭状态时，则开启泄水阀(31)。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于：在比较T5、T8和T14三者大小，并比较ΔT4或ΔT6与T8减去T5的差值、T10减去T5的差值与ΔT5或ΔT7；
检测第二水泵(22)的工作状态中：
若T8-T5＜ΔT6且T10-T5＜ΔT7，并持续时间t4，关闭泄水阀(31)。
14.根据权利要求12所述的考核官之方法，其特征在于：设定泄水阀(31)的开启持续时间t5和关闭持续时间t6，所述泄水阀(31)必须开启t5时间才能关闭；或所述泄水阀(31)必须关闭t6时间才能开启。
15.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述t1-t4、t7和t8的时间范围均为5-10s。
16.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于：所述t5和t6的时间范围均为90-120s。
17.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述第一水箱(2)内设置有水位监测装置，并设定第一水箱(2)内泄水水位，若第一水箱(2)内水位不低于所述泄水水位，则开启泄水阀(31)。
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