CN108709229B - 一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法 - Google Patents

一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法，包括运行防垢模式或加温模式；当温度高于结垢温度时，热水处于一直流动降温的状态，与该部分热水接触的水箱和水管可以很好的达到避免结垢的效果，提高了使用的寿命。并且这部分热量可以转化为电力蓄积，为用电模块供电，减少了水和能源的浪费，合理的利用了资源。

Description

一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法
技术领域
本发明涉及太阳能集中供水领域，具体为一种防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法。
背景技术
现有技术中，太阳能集热水箱一般接受接近100度的热水，并且大多水箱是保温水箱，而用水阶段，热水通过管道供出，其他时段，高温的热水储存在水箱中，而实际使用的水的温度，一般在40-60度，因此，在用水端还需要掺混冷水调温，这样造成热能浪费。由于水温高于一定温度时，水垢的形成速率加快，长时间不流动的的高温水会使得管道或者水箱结垢的速率加快，流体具有一定的结垢温度，大于某一温度结垢速率加快，小于这一温度，结垢现象并不剧烈。因此，现有的热水器防止结垢的方法是，当水温达到结垢温度时，将热水从热水器排出，这样虽然避免了高温热水对管道和热水器的影响，减少水垢的生成，然而，将加热后的热水排掉白白浪费了能量，特别是需要额外的电加热类水箱，费水费电，因此这一做法并不能实现能源的有效利用和环境保护，现有技术中其他的方法是，并不控制温度，而是在使用一段时间后，停运并且使用除垢的装置进行除垢，这样如果长期不除垢，使用的水中会有污垢，并且对于管道的除垢也较难控制，因此，为了解决现有技术中的水箱热水使用能量浪费，结垢的温度，本申请提出了一种防结垢的太阳能集中供水热水系统的控制方法。
发明内容
本申请为解决这一问题，提出了一种防结垢的太阳能集中供水热水系统的控制方法，其可以实现热能的有效利用，同时减少浪费，并且能够减少水垢的生成。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防结垢的太阳能集中供水系统，包括集热器、进水口、集热箱进水管、集热器出水管、热水管Ⅰ、温差发电器Ⅰ、水温感测器Ⅰ、热水箱、水温感测器Ⅱ、热水管Ⅱ、冷水管Ⅰ、冷水管Ⅱ、温差发电器Ⅱ、温水箱、热水出管；进水管与集热器连接，冷水通过进水管进入集热器，集热器的顶部连接有集热器出水管；集热器、集热箱进水管、集热器出水管构成集热管路的循环管路，集热箱进水管上设置有泵A，集热器出水管的一端设置在集热器内，集热器出水管的另一端设置在热水箱内，集热器出水管上通过三通电磁阀A和三通电磁阀B与热水管Ⅰ的两个端头连接，热水管Ⅰ上设置有水温感测器Ⅱ，集热器1出水管上还设置有水温感测器Ⅰ，热水管Ⅰ管路上设置泵B，热水管Ⅰ热端管壁与温差发电器Ⅰ的一端贴紧，冷水管Ⅱ的一端与温水箱体连接，另一端为吸热管段，温差发电器Ⅰ的另一端与冷水管Ⅱ的管壁贴紧，热水箱9的顶部设置有水温感测器Ⅲ，热水箱的底部设置有热水出管，热水箱的侧壁上设置有热水管Ⅱ，热水管Ⅱ上设置有泵C，热水管Ⅱ的另一端设置在温水箱内，热水管Ⅱ上设置有三通电磁阀C，温水箱的顶部设置有冷水管Ⅰ，冷水管Ⅰ上设置有泵D，热水管Ⅱ的热出水端与冷水管Ⅰ出水端通过温差发电器Ⅱ接触。出水管路Ⅰ上设置三通电磁阀H、三通电磁阀F和三通电磁阀E，冷源出水管路上设置有三通电磁阀G；且三通电磁阀H还与出水管路Ⅱ连接，三通电磁阀F还与热源换热盘管Ⅱ连接，三通电磁阀E还与热源换热盘管连接，三通电磁阀G还与冷源换热盘管Ⅱ连接。
进一步地，吸热管段为一段换热盘管，其进口连接冷水源，出口连接冷水管Ⅱ。
进一步地，热水管Ⅱ上设置有电磁阀Ⅳ，电磁阀Ⅳ为三通电磁阀，冷水管Ⅱ上设置有电磁阀Ⅴ。
进一步地，还包括温差发电器Ⅲ。
进一步地，热水管Ⅱ和冷水管Ⅰ出水端均设置有泵。
进一步地，电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ为三通电磁阀。
进一步地，集热箱进水管一端与集热器连接，另一端与热水出管通过三通电磁阀连接。
进一步地，热水箱和温水箱之间的温差发电换热模块为多组。
进一步地，多组所述温差发电换热模块通过热水箱热源管路，与温水箱冷源管路进行换热发电；热水箱热源管路包括热水管Ⅱ，热源换热盘管，出水管路，以及热源换热盘管Ⅱ以及出水管路Ⅱ。
进一步地，温水箱热源管路包括冷水管Ⅰ，冷源换热盘管，冷源出水管路，以及冷源换热盘管Ⅱ以及温水出水管路Ⅱ。
进一步地，热源换热盘管和冷源换热盘管分别与温差发电器Ⅱ接触。
进一步地，热源换热盘管Ⅱ和冷源换热盘管Ⅱ分别与温差发电器Ⅲ接触。
进一步地，热源换热盘管管路一路与出水管路连接，另一路与热水箱连接，其中，三段管路通过三通电磁阀连接。
进一步地，出水管路具有两个支路，一路管路与热源换热盘管Ⅱ连接，另一管路与热水出管连接；三段管路通过三通电磁阀连接。
进一步地，冷源出水管路具有两个支路，一路管路与冷源换热盘管Ⅱ连接，另一路与温水箱连接，三段管路通过三通电磁阀连接。
进一步地，温差发电器连接蓄电池。
一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法，包括运行防垢模式或加温模式；其中防垢模式为：
A：冷源水由进水口2进入集热箱进水管3，集热器将太阳能转换为热水，泵A运行，三通电磁阀A打开，热水由集热器流向热水箱，在该热水通路上，水温感测器Ⅰ检测到太阳能出水口处的水温超过设定温度A，三通电磁阀B将通过热水箱的通路关闭，导通回流通路，热水流导入到回流通路热水管Ⅰ（5），同时，打开冷源吸热管段（18）的冷源水供水阀，热水管Ⅰ（5）与冷源吸热管段（18）、温差发电器进行温差发电换热，出口温度检测器检测经过温差换热发电后的热水管Ⅰ（5）的热水温度，如果温度达到设定温度A，则进行下一步骤，如果温度高于设定温度A，则继续重复上述温差换热发电；打开温水箱下端的阀门，经过换热后的冷源水通过泵回流到温水箱；
B: 打开三通电磁阀B，热水通过集热器出水管（4）进入热水箱体；
C：热水箱体水温感测器Ⅲ检测到水温，如果温度达到设定温度B，则进入常规待机模式，不进行换热，如果温度超过设定温度B，则控制器控制泵C动作，将水箱中的热水抽出到热水管Ⅱ，与冷源换热盘管（24）进行温差换热发电，当热水管Ⅱ出水口温度低于设定温度B，则控制电磁阀将通往热水箱的管路导通，换热后的热水导入到热水箱，如果热水管Ⅱ出水口温度高于设定温度B，则进行下一步；
D:热水通过管路进入到热源换热盘管Ⅱ（21），与温差发电器（17）换热发电，当热源换热盘管Ⅱ（21）出水端水温感应器检测到水温大于设定温度B，则打开三通电磁阀H和三通电磁阀F，将该热水回流到热源换热盘管Ⅱ（21）继续换热发电，同时运行冷水泵D，将温水箱体的温水抽出冷水管Ⅰ（12），到冷源换热盘管（24），与之换热发电，并打开三通电磁阀G，温水流入冷源换热盘管Ⅱ（26），循环换热，直到温度低于设定温度B，通过控制三通电磁阀H、三通电磁阀F和三通电磁阀E水流导入到热水箱体。
进一步地，其中加温模式为：水温感测器（10）检测到热水箱中的水温低于设定温度C，打开阀门C、阀门D,将热水箱的水导入到集热箱进水管3，继续进入到集热器1进行加热，并通过控制三通电磁阀A和三通电磁阀B，将集热器到热水箱的通路导通，回流通路热水管Ⅰ（5）关闭。
进一步地，在夏季模式时，在需要温水时，在温水箱出水管通过阀门控制，使得温水通过管路接入到用户端。
进一步地，在进行防垢模式的同时，温差模块运行时，温差发电器连接的蓄电池开始蓄电，将电量储存到蓄电池中。
进一步地，当温水箱的水温感应器检测温水箱的水温低于设定温度C时候，控制器控制向用户输送水的阀关闭，待进行防垢模式时，水温达到设定温度C，打开阀门。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
当温度高于结垢温度时，热水处于一直流动降温的状态，与该部分热水接触的水箱和水管可以很好的达到避免结垢的效果，提高了使用的寿命。并且这部分热量可以转化为电力蓄积，为用电模块供电，减少了水和能源的浪费，合理的利用了资源。
通过设定用水温度值，可最大化的减少热量的浪费，避免了传统的冷热混合方式达到所需温度，对热源以及需要额外添加冷水的浪费，可以实现节能，防垢，智能调节的效果。
通过电磁阀可以实现智能且统一控制，可以满足不同季节用水或者不同时段用水温度需求不同情况，并且可以对建筑内的热源用水进行统一调配，满足集中供水的需求。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明水箱温差发电器热源管路示意图。
图3为本发明水箱温差发电器冷源管路示意图。
图中：1-集热器、2-进水口、3-热水箱进水管、4-集热箱出水管、5-热水管Ⅰ、6-温差发电器Ⅰ、7-水温感测器Ⅰ、8-水温感测器Ⅱ、9-热水箱、10-水温感测器Ⅲ、11-热水管Ⅱ、12-冷水管Ⅰ、13-温水箱、14-冷水管Ⅱ、15-热水出管、16-温差发电器Ⅱ、17-温差发电器Ⅲ、18-吸热管段、19-热源换热盘管、20-出水管路Ⅰ、21-热源换热盘管Ⅱ、22-出水管路Ⅱ、23-冷源换热盘管、24-冷源出水管路、25-冷源换热盘管Ⅱ、26-温水出水管路Ⅱ。
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1-3所示，本发明的工作过程为：
一种太阳能集中供水系统的控制方法，包括运行防垢模式或加温模式；其中防垢模式的工作步骤为：
A：冷源水由进水口（2）进入集热箱进水管（3），集热器将太阳能转换为热水，泵A运行，三通电磁阀A打开，热水由集热器流向热水箱，在该热水通路上，水温感测器Ⅰ检测到太阳能出水口处的水温超过设定温度A，三通电磁阀B将通过热水箱的通路关闭，导通回流通路，热水流导入到回流通路热水管Ⅰ（5），同时，打开冷源吸热管段（18）的冷源水供水阀，热水管Ⅰ（5）与冷源吸热管段（18）、温差发电器进行温差发电换热，出口温度检测器检测经过温差换热发电后的热水管Ⅰ（5）的热水温度，如果温度达到设定温度A，则进行下一步骤，如果温度高于设定温度A，则继续重复上述温差换热发电；打开温水箱下端的阀门，经过换热后的冷源水通过泵回流到温水箱；
B: 打开三通电磁阀B，热水通过集热器出水管4进入热水箱体；
C：热水箱体水温感测器Ⅲ检测到水温，如果温度达到设定温度B，则进入常规待机模式，不进行换热，如果温度超过设定温度B，则控制器控制泵C动作，将水箱中的热水抽出到热水管Ⅱ，与冷源换热盘管24进行温差换热发电，当热水管Ⅱ出水口温度低于设定温度B，则控制电磁阀将通往热水箱的管路导通，换热后的热水导入到热水箱，如果热水管Ⅱ出水口温度高于设定温度B，则进行下一步；
D:热水通过管路进入到热源换热盘管Ⅱ（21），与温差发电器17换热发电，当热源换热盘管Ⅱ（21）出水端水温感应器检测到水温大于设定温度B，则打开三通电磁阀H和 三通电磁阀F，将该热水回流到热源换热盘管Ⅱ（21）继续换热发电，同时运行冷水泵D，将温水箱体的温水抽出冷水管Ⅰ（12），到冷源换热盘管24，与之换热发电，并打开三通电磁阀G，温水流入冷源换热盘管Ⅱ26，循环换热，直到温度低于设定温度B，通过控制三通电磁阀H、三通电磁阀F和三通电磁阀E水流导入到热水箱体；
其中加温模式的工作步骤为：水温感应器10检测到热水箱中的水温低于设定温度C，打开阀门C、阀门D,将热水箱的水导入到集热箱进水管3，继续进入到集热器1进行加热，并通过控制三通电磁阀A和三通电磁阀B，将集热器到热水箱的通路导通，回流通路热水管Ⅰ（5）关闭；
在夏季模式时，在需要温水时，在温水箱出水管通过阀门控制，使得温水通过管路接入到用户端。
在进行防垢模式的同时，温差模块运行时，温差发电器连接的蓄电池开始蓄电，将电量储存到蓄电池中。

Claims (3)

1.一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法，包括集热器、进水口、集热箱进水管、集热器出水管、热水管Ⅰ、温差发电器Ⅰ、水温感测器Ⅰ、热水箱、水温感测器Ⅱ、热水管Ⅱ、冷水管Ⅰ、冷水管Ⅱ、温差发电器Ⅱ、温水箱、热水出管；进水管与集热器连接，冷水通过进水管进入集热器，集热器的顶部连接有集热器出水管；集热器、集热箱进水管、集热器出水管构成集热管路的循环管路，集热箱进水管上设置有泵A，集热器出水管的一端设置在集热器内，集热器出水管的另一端设置在热水箱内，集热器出水管上通过三通电磁阀A和三通电磁阀B与热水管Ⅰ的两个端头连接，热水管Ⅰ上设置有水温感测器Ⅱ，集热器1出水管上还设置有水温感测器Ⅰ，热水管Ⅰ管路上设置泵B，热水管Ⅰ热端管壁与温差发电器Ⅰ的一端贴紧，冷水管Ⅱ的一端与温水箱体连接，另一端为吸热管段，温差发电器Ⅰ的另一端与冷水管Ⅱ的管壁贴紧，热水箱的顶部设置有水温感测器Ⅲ，热水箱的底部设置有热水出管，热水箱的侧壁上设置有热水管Ⅱ，热水管Ⅱ上设置有泵C，热水管Ⅱ的另一端设置在温水箱内，热水管Ⅱ上设置有三通电磁阀C，温水箱的顶部设置有冷水管Ⅰ，冷水管Ⅰ上设置有泵D，热水管Ⅱ的热出水端与冷水管Ⅰ出水端通过温差发电器Ⅱ接触； 出水管路Ⅰ上设置三通电磁阀H、三通电磁阀F和三通电磁阀E，冷源出水管路上设置有三通电磁阀G；且三通电磁阀H还与出水管路Ⅱ连接，三通电磁阀F还与热源换热盘管Ⅱ连接，三通电磁阀E还与热源换热盘管连接，三通电磁阀G还与冷源换热盘管Ⅱ连接；
包括运行防垢模式或加温模式；其特征在于：其中防垢模式为：
A：冷源水由进水口进入集热箱进水管，集热器将太阳能转换为热水，泵A运行，三通电磁阀A打开，热水由集热器流向热水箱，在该热水通路上，水温感测器Ⅰ检测到太阳能出水口处的水温超过设定温度A，三通电磁阀B将通过热水箱的通路关闭，导通回流通路，热水流导入到回流通路热水管Ⅰ，同时，打开冷源吸热管段的冷源水供水阀，热水管Ⅰ与冷源吸热管段、温差发电器进行温差发电换热，出口温度检测器检测经过温差换热发电后的热水管Ⅰ的热水温度，如果温度达到设定温度A，则进行下一步骤，如果温度高于设定温度A，则继续重复上述温差换热发电；打开温水箱下端的阀门，经过换热后的冷源水通过泵回流到温水箱；
B: 打开三通电磁阀B，热水通过集热器出水管进入热水箱体；
C：热水箱体水温感测器Ⅲ检测到水温，如果温度达到设定温度B，则进入常规待机模式，不进行换热，如果温度超过设定温度B，则控制器控制泵C动作，将水箱中的热水抽出到热水管Ⅱ，与冷源换热盘管进行温差换热发电，当热水管Ⅱ出水口温度低于设定温度B，则控制电磁阀将通往热水箱的管路导通，换热后的热水导入到热水箱，如果热水管Ⅱ出水口温度高于设定温度B，则进行下一步；
D:热水通过管路进入到热源换热盘管Ⅱ，与温差发电器换热发电，当热源换热盘管Ⅱ出水端水温感应器检测到水温大于设定温度B，则打开三通电磁阀H和 三通电磁阀F，将该热水回流到热源换热盘管Ⅱ继续换热发电，同时运行冷水泵D，将温水箱体的温水抽出冷水管Ⅰ，到冷源换热盘管，与之换热发电，并打开三通电磁阀G，温水流入冷源换热盘管Ⅱ，循环换热，直到温度低于设定温度B，通过控制三通电磁阀H、三通电磁阀F和三通电磁阀E水流导入到热水箱体，其中加温模式为：水温感测器Ⅲ检测到热水箱中的水温低于设定温度C，打开阀门C、阀门D,将热水箱的水导入到集热箱进水管，继续进入到集热器进行加热，并通过控制三通电磁阀A和三通电磁阀B，将集热器到热水箱的通路导通，回流通路热水管Ⅰ关闭，在夏季模式时，在需要温水时，在温水箱出水管通过阀门控制，使得温水通过管路接入到用户端。
2.如权利要求1所述的一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法，其特征在于：在进行防垢模式的同时，温差模块运行时，温差发电器连接的蓄电池开始蓄电，将电量储存到蓄电池中。
3.如权利要求1所述的一种使用防止结垢的太阳能集中供水系统的控制方法，其特征在于：当温水箱的水温感应器检测温水箱的水温低于设定温度C时候，控制器控制向用户输送水的阀关闭，待进行防垢模式时，水温达到设定温度C，打开阀门。
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