CN108775619A - 一种太阳能与空气源热泵双能互补的生活热水供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能与空气源热泵双能互补的生活热水供应系统。本发明的太阳能热水系统以全玻璃真空集热管、集热联箱、集热器支架组装成太阳能集热器单元，用管道把太阳能集热器和太阳能集热水箱连接起来组成太阳能热水系统，在日照条件下，利用太阳能作为热源加热水箱中的水，在太阳能辐照量达不到要求或连续阴雨天气，则启动空气源热泵进行加热。空气源热泵和恒温水箱连接，设置为自动温控状态，空气源热泵根据恒温供水水箱的温度自行启动和关闭。本发明系统不仅节能，而且安全可靠。

Description

一种太阳能与空气源热泵双能互补的生活热水供应系统

技术领域

本发明涉及可再生能源高效利用领域，具体涉及一种太阳能与空气源热泵联合供应生活热水的供应系统。

背景技术

目前各高校和企业都为学生和员工提供生活热水，其中大多数采用太阳能集热器和电锅炉作为热源。由安装在楼顶上的太阳能集热器对储水箱进行循环加热，当太阳辐射照度不够或者阴雨天气时就需要启动设备间安装的电锅炉辅助热源来进行加热，以保证有足够的热水满足需要。电锅炉也称电加热锅炉、电热锅炉，顾名思义，它是以电力为能源并将其转化为热能，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体的设备。电锅炉作为加热热源以其安装简单、节省空间、热效率高、并利用清洁的电力为能源，真正做到安全、环保、便捷等特点而被广泛使用。但其存在高能耗的缺陷，实用过程中也存在危险。

发明内容

本发明的目的在于以空气源热泵作为辅助加热热源，提供一种太阳能与空气源热泵双能互补的生活热水供应系统。

本发明一种太阳能与空气源热泵双能互补的生活热水供应系统，所采用的技术方案是：

太阳能集热水箱出水口通过依次设置阀门一、集热循环泵P1、单向阀一和阀门二的管路连接太阳能集热器进水口；太阳能集热器内安装温度传感器T1，太阳能集热水箱内安装温度传感器T2；太阳能集热水箱内安装水位传感器W1，恒温水箱内安装水位传感器W2，自来水通过依次设置阀门三、过滤器一、电磁阀E1、单向阀二和阀门四的管路连接太阳能集热水箱入水口；太阳能集热水箱供水口通过依次设置阀门五、增压泵P4、单向阀三和阀门六的管路连接进水支路，所述进水支路由依次设置电磁阀E2和阀门七的管路连接恒温水箱的进水口；补水用自来水通过依次设置阀门八、过滤器二、电磁阀E4、单向阀四和阀门九的管路连接恒温水箱的补水口；恒温水箱内安装温度传感器T4，恒温水箱出水口通过依次设置阀门十一、循环泵P2、单向阀五和阀门十二的管路连接空气源热泵进水口，空气源热泵出水口通过设置阀门十的管路连接恒温水箱补热进水口；恒温水箱供水口通过依次设置阀门十三、变频增压泵P5、单向阀六、阀门十四、阀门十五、回水电磁阀E3和阀门十六的供水管道连接恒温水箱回水口，阀门十四与阀门十五之间的供水管道设置多个用户支路和管道温度传感器T3；

所述集热循环泵P1、循环泵P2、增压泵P4、变频增压泵P5、温度传感器T1、温度传感器T2、管道温度传感器T3、温度传感器T4、水位传感器W1、水位传感器W2、电磁阀E1、电磁阀E2、回水电磁阀E3、电磁阀E4分别连接控制系统。

在日照条件下，利用太阳能作为热源加热水箱中的水，在太阳能辐照量达不到要求或连续阴雨天气，则启动空气源热泵进行加热。空气源热泵和恒温水箱连接，设置为自动温控状态，空气源热泵根据恒温供水水箱的温度自行启动和关闭。

(1)在有太阳日照条件的情况下，太阳能集热器吸收太阳能加热太阳能集热水箱内的水；

(2)太阳能集热水箱再和恒温供水水箱连接，利用集热水箱中太阳能产出热水，通过恒温储热水箱供应给用户使用；

(3)在太阳能辐照量达不到要求或连续阴雨天气，则启动恒温储热水箱上的空气源热泵进行加热供应热水给用户使用。

本发明具有如下有益效果：

空气源热泵的工作原理是根据逆卡诺循环，以少量电能为动力，以制冷剂为载体，吸收空气中难于利用的低品位热能，转化为可用的高品位热能，实现低温热能向高温热能的转换，再将高品位的热能释放到水中制得生活热水。整个加热过程中没有与电子元器件接触，既安全又省电，是一种高效节能，舒适环保的新一代热水机组。

电锅炉作为辅助热源与空气源热泵作为辅助热源相比，在相同产热量的情况下，电锅炉要比空气源热泵稍微便宜一点，但是它需要消耗的电能要比空气源热泵多3倍左右。从节能性来看，空气源热泵比电锅炉具有明显的优势。从安全性来看，空气源热泵产热过程中为常压，无爆炸和无漏电的危险，安全可靠。而电锅炉产热过程，绝缘的壳体若有损坏会有漏电的可能，存在触电的危险。

附图说明

图1是本发明的太阳能与空气能的双能源供热系统的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，太阳能集热水箱1出水口通过依次设置阀门一、集热循环泵P1、单向阀一和阀门二的管路连接太阳能集热器进水口；太阳能集热器内安装温度传感器T1，太阳能集热水箱内安装温度传感器T2；太阳能集热水箱内安装水位传感器W1，恒温水箱2内安装水位传感器W2，自来水通过依次设置阀门三、过滤器一、电磁阀E1、单向阀二和阀门四的管路连接太阳能集热水箱入水口；太阳能集热水箱供水口通过依次设置阀门五、增压泵P4、单向阀三和阀门六的管路连接进水支路，所述进水支路由依次设置电磁阀E2和阀门七的管路连接恒温水箱的进水口；补水用自来水通过依次设置阀门八、过滤器二、电磁阀E4、单向阀四和阀门九的管路连接恒温水箱的补水口；恒温水箱内安装温度传感器T4，恒温水箱出水口通过依次设置阀门十一、循环泵P2、单向阀五和阀门十二的管路连接空气源热泵进水口，空气源热泵3出水口通过设置阀门十的管路连接恒温水箱补热进水口；恒温水箱供水口通过依次设置阀门十三、变频增压泵P5、单向阀六、阀门十四、阀门十五、回水电磁阀E3和阀门十六的供水管道连接恒温水箱回水口，阀门十四与阀门十五之间的供水管道设置多个用户支路和管道温度传感器T3；

所述集热循环泵P1、循环泵P2、增压泵P4、变频增压泵P5、温度传感器T1、温度传感器T2、管道温度传感器T3、温度传感器T4、水位传感器W1、水位传感器W2、电磁阀E1、电磁阀E2、回水电磁阀E3、电磁阀E4分别连接控制系统。

下面详细说明本发明的工作过程：

1、温差循环

当太阳能集热器的温度T1与太阳能集热水箱的温度T2达到控制系统设定温差值上限时，控制系统启动集热循环泵P1，把太阳能集热水箱中的水抽出，把集热器中的水顶回，这样不停的循环，直至集热器的温度T1与太阳能集热水箱的温度T2低于控制系统设定温差下限值时，关闭集热循环泵P1。

2、补水过程

补水过程分为太阳能集热水箱补水和恒温供水水箱补水：当太阳能集热水箱内的水位降低到一定水位时，水位传感器W1发出信号，控制系统启动电磁阀E1，冷水补充到太阳能集热水箱内，直至达到一定的水位停止。当恒温水箱内的水位降低到一定水位时，水位传感器W2发出信号，控制系统启动电磁阀E2及增压泵P4，太阳能集热水箱内的水补充到恒温水箱内，直至达到一定的水位停止。

3、高温补水

当恒温供水水箱内的水位降低到一定水位时，水位传感器W2发出信号，控制系统启动电磁阀E2及增压泵P4，太阳能集热水箱内的水补充到恒温供水水箱内；当太阳能集热水箱补充到恒温供水水箱内的水温超过一定值时，同时启动电磁阀E4，自来水也补充至恒温供水水箱，对太阳能集热水箱进来的水进行降温，直至达到设定温度或者达到满水位时自来水补充停止。

4、辅助加热

辅助加热设备为空气源热泵，和恒温水箱及太阳能集热水箱连接，恒温水箱加热模式设置成自动温控方式，当恒温水箱内水的温度T4低于控制系统设定温度下限时，空气源热泵启动，空气源热泵循环泵P2运行；当恒温水箱内的水温T4达到空气源热泵控制系统设定温度上限时，空气源热泵停止，空气源热泵循环泵P2将关闭。

5、管道循环

本发明将管道循环设置成定温循环或定时循环，这样使用可保证管网中始终是恒温的热水，用户在打开阀门后，几秒钟内即出热水，避免了在使用热水时打开阀门后，需要花较长时间排空低温水才有热水的缺点。管道循环在使用过程中一般采用定时定温循环方式。

定时定温循环：对管道循环设置时间段，在需要使用热水的时间段内，当管道的温度T3低于控制系统设定温度下限值时，控制系统启动回水电磁阀E3，变频增压泵P5工作，把管道内的冷水循环至恒温水箱，把恒温水箱内的热水循环至管道，直至管道温度T3达到控制系统设置温度上限值时，控制系统关闭回水电磁阀E3，变频增压泵P5停止工作，循环停止。

6、恒温恒压热水供应

热水供应采取恒温变频供水，供应的是恒温供水水箱内的恒温热水。同时为了使系统更加的节能,系统采用了先进的变频技术，使用变频增压泵对用户进行供水。变频增压泵自动检测网管内的水压和流量，自动调节水泵的转速，保证管网内水压和流量恒定在一定的数值上(可以避免各用水点水压和流量大小不均，水温忽冷忽热的现象)，使每个热水淋浴用水点维持在恒温、恒压状态。

7、防冻循环

防冻分集热器防冻和管道防冻。

集热器防冻：当太阳能集热器温度T1低于控制系统设定的防冻温度下限5℃时，集热循环泵P1启动进行防冻循环，把太阳能集热水箱里的水和集热器的水进行循环，使集热器内的水温度上升，直至集热器温度T1达到控制系统设定的防冻温度下限值+3℃时，延时2分钟后停止。

管道防冻：当管道温度T3低于控制系统设定的防冻温度下限5℃时，回水电磁阀E3启动，变频增压泵P5启动进行防冻循环，把恒温供水水箱里的水和管道的水进行循环，使管道内的水温度上升，直至管道温度T3达到控制系统设定的防冻温度下限值+3℃时，延时2分钟后停止。

8、防过热(高温)循环

当太阳能集热器温度T1>95℃时，控制系统关闭集热循环系统，集热循环泵P1不启动(按泵循环按键可启动，5分钟后停)，太阳能集热器处于空晒状态，太阳能集热器停止向太阳能集热水箱传输热量，达到防过热的目的。当T1<90℃时，过热阶段解除，恢复启动集热循环系统，系统重新运行。

Claims (1)

1.一种太阳能与空气源热泵双能互补的生活热水供应系统，其特征在于，太阳能集热水箱出水口通过依次设置阀门一、集热循环泵P1、单向阀一和阀门二的管路连接太阳能集热器进水口；太阳能集热器内安装温度传感器T1，太阳能集热水箱内安装温度传感器T2；太阳能集热水箱内安装水位传感器W1，恒温水箱内安装水位传感器W2，自来水通过依次设置阀门三、过滤器一、电磁阀E1、单向阀二和阀门四的管路连接太阳能集热水箱入水口；太阳能集热水箱供水口通过依次设置阀门五、增压泵P4、单向阀三和阀门六的管路连接进水支路，所述进水支路由依次设置电磁阀E2和阀门七的管路连接恒温水箱的进水口；补水用自来水通过依次设置阀门八、过滤器二、电磁阀E4、单向阀四和阀门九的管路连接恒温水箱的补水口；恒温水箱内安装温度传感器T4，恒温水箱出水口通过依次设置阀门十一、循环泵P2、单向阀五和阀门十二的管路连接空气源热泵进水口，空气源热泵出水口通过设置阀门十的管路连接恒温水箱补热进水口；恒温水箱供水口通过依次设置阀门十三、变频增压泵P5、单向阀六、阀门十四、阀门十五、回水电磁阀E3和阀门十六的供水管道连接恒温水箱回水口，阀门十四与阀门十五之间的供水管道设置多个用户支路和管道温度传感器T3；

所述集热循环泵P1、循环泵P2、增压泵P4、变频增压泵P5、温度传感器T1、温度传感器T2、管道温度传感器T3、温度传感器T4、水位传感器W1、水位传感器W2、电磁阀E1、电磁阀E2、回水电磁阀E3、电磁阀E4分别连接控制系统。