CN107830566B - 壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统及其控制方法，包括太阳能集热器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一三通阀、第二三通阀、集分水器、地暖盘管、壁挂炉、储热水箱、水泵、控制器。本发明能充分利用太阳能，最大程度减少非再生能源的使用。

Description

壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及到采暖供热技术，特别是涉及一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统及其控制方法。

背景技术

随着人民生活水平的提高，在广大小城镇农村燃煤量不断增加，燃煤锅炉燃烧过程中产生的温室气体及各种有害物质大量低空排放，造成了严重的大气污染，成为“雾霾”天气的主要污染源之一。因此，积极研究并开发利用新能源、可再生能源，将成为我国在今后相当长时期内的重大战略任务。

现有的太阳能的采暖供热系统普遍采用的后置式采暖方式，既是将太阳能与储热水箱形成循环回路中，先加热水箱，之后再进行采暖供热的先储热后采暖的并供式。当遇到太阳能不足，或者早上和晚上太阳较弱时，就很难将水箱内的水加热到满足采暖需求的温度，以至于不能及时将微弱的太阳能运用到室内采暖上。因此，现有的太阳能的采暖供热系统不能充分地利用太阳能。

发明内容

本发明所解决的技术问题之一是要提供一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，其能用于充分利用太阳能，最大程度减少非再生能源的使用。

本发明所解决的技术问题之二是要提供一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法，其能充分利用太阳能，最大程度减少非再生能源的使用。

上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，包括太阳能集热器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一三通阀、第二三通阀、集分水器、地暖盘管、壁挂炉、储热水箱、水泵、控制器；

集分水器包括集水器和分水器，集水器设有若干进水端和一个出水端，分水器设有一个进水端和若干出水端；

储热水箱设有进水端和出水端；

太阳能集热器的输出端与第一三通阀的第一端连通；第一温度传感器用于检测太阳能集热器的输出端的水温；

分水器的进水端与第一三通阀的第二端、壁挂炉的采暖出水端、第二三通阀的第二端均连通；分水器的出水端与地暖盘管的进水端连通，地暖盘管的出水端与集水器的进水端连通；集水器的出水端、第一三通阀的第三端均与储热水箱的进水端、壁挂炉的采暖回水端连通；

储热水箱的出水端通过水泵连接第二三通阀的第一端，第二三通阀的第三端与太阳能集热器的输入端连接；

第二温度传感器用于检测太阳能集热器的输入端的水温；

第三温度传感器用于检测储热水箱的上端部水温；

控制器与第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一三通阀、第二三通阀、水泵电连接。

本发明所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统与现有技术相比，具有以下有益效果：

上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，采用前置式采暖设计，即“先采暖后储热”的串供式布局，在使用中能优先将太阳能集热器的热水直接用于住宅的地暖盘管，然后将余热存储于储热水箱；或在不采暖的时候直接将太阳能集热器的热量存储于储热水箱；储热水箱的热量可用于采暖；在太阳能集热器、储热水箱的热量不能满足采暖条件，再使用壁挂炉进行采暖。

在其中一个实施例中，还包括第三三通阀；上述储热水箱的出水端包括高位出水端和低位出水端，储热水箱的高位出水端和低位出水端分别连通第三三通阀的第二端、第三端，第三三通阀的第一端通过水泵连接第二三通阀的第一端。

在其中一个实施例中，还包括冷进水管、第四三通阀、出水管道和流量传感器；冷进水管贯穿于储热水箱，冷进水管的出水端与第四三通阀的第一端连接，第四三通阀的第二端与壁挂炉的生活用水输入端连接，出水管道的进水端与第四三通阀的第三端、壁挂炉的生活用水输出端连接，流量传感器设于出水管道。

在其中一个实施例中，还包括与控制器连接的第四温度传感器，第四温度传感器用于检测与地暖盘管对应的室内温度。

在其中一个实施例中，所述冷进水管的位于储热水箱内的管路呈螺旋状设置。

在其中一个实施例中，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀均采用二位三通阀。

上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：

一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法，包括：

S01：开始；

S02：检测第一温度传感器的检测值T1、第二温度传感器的检测值T2、第三温度传感器的检测值T3、第四温度传感器的检测值T4；

S101：判断是否需要采暖，若是，转至步骤S103；若否，转至步骤S102；

S102：第一三通阀的第一端和第三端连通，第二三通阀的第一端和第三端连通，第三三通阀的第二端和第三端连通，转至步骤S105；

S103：判断第一温度传感器的检测值T1是否≥第一预设值T11，若是则转至步骤S103，否则转至步骤S110；

S104：第一三通阀的第一端101和第二端102连通，第二三通阀的第一端201和第三端202连通，第三三通阀的第一端301和第三端303连通，转至步骤S105；

S105：判断第一温度传感器的检测值T1、第二温度传感器的检测值T2的差值是否≥第二预设值T12，若是转至步骤S106，若否转至步骤S107；

S106：开启水泵，转至步骤S107；

S107：判断第四温度传感器的检测值T4是否≤第三预设值T13，若是转至步骤S108，若否返回步骤S01；

S108：判断第一温度传感器的检测值T1、第二温度传感器的检测值T2的差值是否≤第四预设值T14，若是转至步骤S109，若否转至步骤S106；第四预设值T14小于第二预设值T12；

S109：关闭水泵，返回步骤S01；

S110：判断第三温度传感器的检测值T3是否≥第五预设值T15，若是则转至步骤S111，否则转至步骤S112；

S111：第二三通阀的第一端201和第二端202连通，第三三通阀的第一端301和第二端302连通，开启水泵，转至步骤S110；

S112：关闭水泵，转至步骤S113；

S113：判断壁挂炉是否处于供应热水工作模式，若是则返回步骤S01，若否则转至步骤S114；

S114：壁挂炉进入采暖工作模式，返回步骤S01。

本发明所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法，优先考虑使用太阳能进行取暖和储热，充分利用太阳能，在太阳能不足和储热不足时再运行壁挂炉这一非再生能源作来辅助供应采暖，最大程度减少非再生能源的使用。

在其中一个实施例中，还包括：

S301：在步骤S02之后判断用户是否使用热水，若是则转至步骤S302，若否则转至步骤S01；

S302：第三温度传感器的检测值T3是否≤第六预设值T16，若是则转至步骤S304，否则转至步骤S303；

S303：第四三通阀的第一端401与第三端403连通，转至步骤S302；

S304：第四三通阀的第一端401与第二端402连通，壁挂炉启动供应热水工作模式，转至步骤S01。

在其中一个实施例中，T11设为37℃，T12设为8℃，T13设为24℃，T14设为4℃，T15设为37℃，T16设为60℃。

附图说明

图1为壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的结构示意图；

图2为壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

结合图1和图2，一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，包括：太阳能集热器1、第一管道81、第二管道82、第一温度传感器21、第二温度传感器22、第三温度传感器23、第一三通阀31、第二三通阀32、集分水器4、地暖盘管5、壁挂炉6、储热水箱7、水泵8、控制器9；

集分水器4包括集水器41和分水器42，集水器41设有若干进水端和一个出水端，分水器42设有一个进水端和若干出水端；

储热水箱7设有进水端71和出水端；

太阳能集热器1的输出端11通过第一管道81与第一三通阀31的第一端101连接；第一温度传感器21设于第一管道81，用于检测太阳能集热器1的输出端的水温；

分水器42的集水端与第一三通阀31的第二端102、壁挂炉6的采暖出水端、第二三通阀32的第二端202均连通；分水器42的出水端与地暖盘管5的进水端连通，地暖盘管5的出水端与集水器41的进水端连通；集水器41的出水端、第一三通阀31的第三端103均与储热水箱7的进水端、壁挂炉6的采暖回水端连通；

储热水箱7的出水端通过水泵8连接第二三通阀32的第一端201，第二三通阀32的第三端203通过第二管道82与太阳能集热器1的输入端12连接；

第二温度传感器22设于第二管道82，用于检测太阳能集热器1的输入端12的水温；

第三温度传感器23用于检测储热水箱7的上端部水温；

控制器9与第一温度传感器21、第二温度传感器22、第三温度传感器23、第一三通阀31、第二三通阀32、水泵8电连接。

上述太阳能集热器1以太阳能作为采暖供热系统的热源，利用太阳能集热器1将光能转化为热能把水加热。

上述壁挂炉6为燃气壁挂炉，其设有采暖出水端61、采暖回水端62、生活用水输入端63、生活用水输出端64，壁挂炉具有供应热水工作模式和采暖工作模式。

上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，采用前置式采暖设计，即“先采暖后储热”的串供式布局，在使用中能优先将太阳能集热器1的热水直接用于住宅的地暖盘管5，然后将余热存储于储热水箱7；或在不采暖的时候直接将太阳能集热器1的热量存储于储热水箱7；储热水箱7的热量可用于采暖；在太阳能集热器1、储热水箱7的热量不能满足采暖条件，再使用壁挂炉6进行采暖。

因此，上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统能用于充分利用太阳能，在太阳能不足和储热不足时再运行壁挂炉6这一非再生能源作来辅助，最大程度减少非再生能源的使用。

在其中一个实施例中，上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统还包括第三三通阀33；上述储热水箱7的出水端包括高位出水端72和低位出水端73，储热水箱7的高位出水端72和低位出水端73分别连通第三三通阀33的第二端302、第三端303，第三三通阀33的第一端301通过水泵8连接第二三通阀32的第一端201。该实施例具体描述了“储热水箱7的出水端通过水泵8连接第二三通阀32的第一端201”的进一步设计方案。

该方案可以使得储热水箱7进行储热时，储热水箱7的水由低位出水端73流出，更好地存储热量；储热水箱7对外供热时，储热水箱7的水由高位出水端72流出，加快热量的输出。

在其中一个实施例中，上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统还包括冷进水管91、第四三通阀34、出水管道92和流量传感器93；冷进水管91贯穿于储热水箱7，冷进水管91的出水端与第四三通阀34的第一端401连接，第四三通阀34的第二端402与壁挂炉6的生活用水输入端连接，出水管道92的进水端与第四三通阀34的第三端403、壁挂炉6的生活用水输出端连接，流量传感器93设于出水管道92。

该方案可以在储热水箱7的水温高时，利用储热水箱7内的热量给冷进水管91的水加热，以供应生活热水，进一步充分利用由太阳能转化而来的热能，减少非再生能源的使用。

其中，冷进水管91的位于储热水箱7的管路呈螺旋状设置。该方案可以使得冷进水管91内的水充分与储热水箱7内的热量交换。

上述第一三通阀31、第二三通阀32、第三三通阀33、第四三通阀34均可以采用二位三通阀；当然，也可以采用三位三通阀来实现。

上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统还包括与控制器9连接的第四温度传感器24，第四温度传感器24用于检测与地暖盘管5对应的室内温度。

结合图1和图2，一种上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法，包括：

S01：开始；

S02：检测第一温度传感器21的检测值T1、第二温度传感器22的检测值T2、第三温度传感器23的检测值T3、第四温度传感器24的检测值T4；

Si01：判断是否需要采暖，若是，转至步骤S103；若否，转至步骤S102；

是否需要采暖的判断，可以根据用户输入指令来判断；也可以根据第四温度传感器24的检测值T4是否小于启动预设温度值T0来判断，T4小于T11，则视为需要采暖，否则视为不需要采暖；启动预设温度值T0通常设为18℃；

S102：第一三通阀31的第一端101和第三端103连通，第二三通阀32的第一端201和第三端203连通，第三三通阀33的第二端302和第三端303连通，转至步骤S105；

S103：判断第一温度传感器21的检测值T1是否≥第一预设值T11，第一预设值T11通常设为37℃，若是则转至步骤S103，否则转至S110；

S104：第一三通阀31的第一端101和第二端102连通，第二三通阀32的第一端201和第三端202连通，第三三通阀33的第一端301和第三端303连通，转至步骤S105；

S105：判断第一温度传感器21的检测值T1、第二温度传感器22的检测值T2的差值是否≥第二预设值T12，T12通常设为8℃，若是转至步骤S106，若否转至步骤S107；

S106：开启水泵8，转至步骤S107；

S107：判断第四温度传感器24的检测值T4是否≤第三预设值T13，T13通常设为24℃，若是转至步骤S108，若否返回步骤S01；

S108：判断第一温度传感器21的检测值T1、第二温度传感器22的检测值T2的差值是否≤第四预设值T14，T14通常设为4℃，若是转至步骤S109，若否转至步骤S106；第四预设值T14小于第二预设值T12；

S109：关闭水泵8，返回步骤S01；

S110：判断第三温度传感器23的检测值T3是否≥第五预设值T15，第五预设值T15通常设为37℃，若是则转至步骤S111，否则转至步骤S112；

S111：第二三通阀32的第一端201和第二端202连通，第三三通阀33的第一端301和第二端302连通，开启水泵8，转至步骤S110；

S112：关闭水泵8，转至步骤S113；

S113：判断壁挂炉6是否处于供应热水工作模式，若是则返回步骤S01，若否则转至步骤S114；

S114：壁挂炉6进入采暖工作模式，返回步骤S01。

在上述控制方法中，如步骤S101、S103、S104、S105、S106、S107、S108、S109，当需要进行采暖时，若太阳能集热器1符合采暖供热条件时，太阳能集热器1、地暖盘管5、储热水箱7形成回路，水泵8启动，太阳能集热器1中的热水先流向地暖盘管5进行供热然后流向储热水箱7进行余热存储；如步骤S101、S103、S110、S111，当需要进行采暖时，若太阳能集热器1不符合采暖供热条件而储热水箱7符合采暖供热条件时，地暖盘管5、储热水箱7形成回路，水泵8启动，储热水箱7中的热水流向地暖盘管5；如步骤S101、S102、S105、S106、S107、S108、S109，当不需要进行采暖时，若太阳能集热器1符合储热供热条件时，太阳能集热器1、储热水箱7形成回路，水泵8启动，太阳能集热器1中的热水直接流向储热水箱7进行热量存储。

因此，上述壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法，优先考虑使用太阳能进行取暖和储热，充分利用太阳能，在太阳能不足和储热不足时再运行壁挂炉6这一非再生能源作来辅助供应采暖，最大程度减少非再生能源的使用。

上述控制方法还包括：

S301：在步骤S02之后判断用户是否使用热水，若是则转至步骤S302，若否则转至步骤S01；

判断用户是否使用热水，可以通过流量传感器93的检测值来判断；当流量传感器93的检测值大于一预设流量值则视为用户使用热水，该预设流量值可由本领域技术人员按照要实现的目的决定；

S302：第三温度传感器23的检测值T3是否≤第六预设值T16，第六预设值T16通常设为60℃，若是则转至步骤S304，否则转至步骤S303；

S303：第四三通阀34的第一端401与第三端403连通，转至步骤S302；

S304：第四三通阀34的第一端401与第二端402连通，壁挂炉6启动供应热水工作模式，转至步骤S01。

上述控制方法，在用户需要使用热水时，先优先考虑使用储热水箱7的热量进行加热，在储热水箱7的热量不足时才启动壁挂炉6来供应热水，进一步充分地利用太阳能这一再生能源所产生的热量，减少非再生能源的使用。

在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上述具体实施方式的具体内容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 (9)

1.一种壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，其特征在于：包括太阳能集热器(1)、第一温度传感器(21)、第二温度传感器(22)、第三温度传感器(23)、第一三通阀(31)、第二三通阀(32)、集分水器(4)、地暖盘管(5)、壁挂炉(6)、储热水箱(7)、水泵(8)、控制器(9)；

集分水器(4)包括集水器(41)和分水器(42)，集水器(41)设有若干进水端和一个出水端，分水器(42)设有一个进水端和若干出水端；

储热水箱(7)设有进水端(71)和出水端(72)；

太阳能集热器(1)的输出端(11)与第一三通阀(31)的第一端(101)连通；第一温度传感器(21)用于检测太阳能集热器(1)的输出端(11)的水温；

分水器(42)的进水端与第一三通阀(31)的第二端(102)、壁挂炉(6)的采暖出水端、第二三通阀(32)的第二端(202)均连通；分水器(42)的出水端与地暖盘管(5)的进水端连通，地暖盘管(5)的出水端与集水器(41)的进水端连通；集水器(41)的出水端、第一三通阀(31)的第三端(103)均与储热水箱(7)的进水端、壁挂炉(6)的采暖回水端连通；

储热水箱(7)的出水端通过水泵(8)连接第二三通阀(32)的第一端(201)，第二三通阀(32)的第三端与太阳能集热器(1)的输入端(12)连接；

第二温度传感器(22)用于检测太阳能集热器(1)的输入端(12)的水温；

第三温度传感器(23)用于检测储热水箱(7)的上端部水温；

控制器(9)与第一温度传感器(21)、第二温度传感器(22)、第三温度传感器(23)、第一三通阀(31)、第二三通阀(32)、水泵(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，其特征在于：还包括第三三通阀(33)；上述储热水箱(7)的出水端包括高位出水端(72)和低位出水端(73)，储热水箱(7)的高位出水端(72)和低位出水端(73)分别连通第三三通阀(33)的第二端(302)、第三端(303)，第三三通阀(33)的第一端(301)通过水泵(8)连接第二三通阀(32)的第一端(201)。

3.根据权利要求2所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，其特征在于：还包括冷进水管(91)、第四三通阀(34)、出水管道(92)和流量传感器(93)；冷进水管(91)贯穿于储热水箱(7)，冷进水管(91)的出水端与第四三通阀(34)的第一端(401)连接，第四三通阀(34)的第二端(402)与壁挂炉(6)的生活用水输入端连接，出水管道(92)的进水端与第四三通阀(34)的第三端(403)、壁挂炉的生活用水输出端连接，流量传感器(93)设于出水管道(92)。

4.根据权利要求3所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，其特征在于：还包括与控制器(9)连接的第四温度传感器(24)，第四温度传感器(24)用于检测与地暖盘管(5)对应的室内温度。

5.根据权利要求3所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，其特征在于：所述冷进水管(91)的位于储热水箱(7)内的管路呈螺旋状设置。

6.根据权利要求3所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统，其特征在于：所述第一三通阀(31)、第二三通阀(32)、第三三通阀(33)、第四三通阀(34)均采用二位三通阀。

7.一种如权利要求4所述的壁挂炉辅助太阳能的采暖供热系统的控制方法，包括：

S01：开始；

S02：检测第一温度传感器(21)的检测值T1、第二温度传感器(22)的检测值T2、第三温度传感器(23)的检测值T3、第四温度传感器(24)的检测值T4；

S101：判断是否需要采暖，若是，转至步骤S103；若否，转至步骤S102；

S102：第一三通阀(31)的第一端(101)和第三端(103)连通，第二三通阀(32)的第一端(201)和第三端(203)连通，第三三通阀(33)的第一端(301)和第三端(303)连通，转至步骤S105；

S103：判断第一温度传感器(21)的检测值T1是否≥第一预设值T11，若是则转至步骤S104，否则转至步骤S110；

S104：第一三通阀(31)的第一端(101)和第二端(102)连通，第二三通阀(32)的第一端(201)和第三端(203)连通，第三三通阀(33)的第一端(301)和第三端(303)连通，转至步骤S105；

S105：判断第一温度传感器(21)的检测值T1、第二温度传感器(22)的检测值T2的差值是否≥第二预设值T12，若是转至步骤S106，若否转至步骤S107；

S106：开启水泵(8)，转至步骤S107；

S107：判断第四温度传感器(24)的检测值T4是否≤第三预设值T13，若是转至步骤S108，若否返回步骤S01；

S108：判断第一温度传感器(21)的检测值T1、第二温度传感器(22)的检测值T2的差值是否≤第四预设值T14，若是转至步骤S109，若否转至步骤S106；第四预设值T14小于第二预设值T12；

S109：关闭水泵(8)，返回步骤S01；

S110：判断第三温度传感器(23)的检测值T3是否≥第五预设值T15，若是则转至步骤S111，否则转至步骤S112；

S111：第二三通阀(32)的第一端(201)和第二端(202)连通，第三三通阀(33)的第一端(301)和第二端(302)连通，开启水泵(8)，转至步骤S110；

S112：关闭水泵(8)，转至步骤S113；

S113：判断壁挂炉(6)是否处于供应热水工作模式，若是则返回步骤S01，若否则转至步骤S114；

S114：壁挂炉(6)进入采暖工作模式，返回步骤S01。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：

还包括：

S301：在步骤S02之后判断用户是否使用热水，若是则转至步骤S302，若否则转至步骤S01；

S302：第三温度传感器(23)的检测值T3是否≤第六预设值T16，若是则转至步骤S304，否则转至步骤S303；

S303：第四三通阀(34)的第一端(401)与第三端(403)连通，转至步骤S302；

S304：第四三通阀(34)的第一端(401)与第二端(402)连通，壁挂炉启动供应热水工作模式，转至步骤S01。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：T11设为37℃，T12设为8℃，T13设为24℃，T14设为4℃，T15设为37℃，T16设为60℃。