CN109253552A - 利用太阳能对水箱和泳池加热的系统及联动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用太阳能对水箱和泳池加热的系统及联动控制方法。所述的系统包括水箱、泳池和太阳能集热装置，其中，所述太阳能集热装置通过管道、第一循环水泵和电动阀分别与所述水箱和一换热器连通，形成水箱加热循环，所述泳池通过管道与所述换热器和第二循环水泵连通，形成泳池加热循环，所述太阳能集热装置、水箱、泳池、管道及换热器上均设有温度传感器，所述系统根据温度传感器感测的温度控制水箱和泳池的加热联动循环。本发明提高了太阳能集热装置的利用率，避免了资源闲置及浪费，同时最大程度降低了系统中水泵的运行费用。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能利用领域，尤其涉及一种利用太阳能对水箱和泳池加热的系统及联动控制方法。
背景技术
太阳能作为一种清洁高效能源已经得到广泛的应用，如生活用水加热、游泳池用水加热等。使用太阳能集热装置，其优点在于太阳能高效、稳定、可靠、不污染环境、使用寿命长，其缺点在于初期投资较大。如果仅使用太阳能来产生单一用途热水，当该需求满足时整个太阳能集热装置便处于闲置状态，造成资源和设备浪费。当同一套太阳能集热装置提供的热能可以用于不同用途时，便可大大提高设备及能源的利用率。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种利用太阳能对水箱和泳池
加热的系统及联动控制方法。本发明提出的技术方案为太阳能集热装置一物多用提供了新的解决方案。
本发明采用的技术方案是，一种利用太阳能对水箱和泳池加热的系统，包括：水箱、泳池和太阳能集热装置，其中，所述太阳能集热装置通过管道、第一循环水泵和电动阀分别与所述水箱和一换热器连通，形成水箱加热循环，所述泳池通过管道与所述换热器和第二循环水泵连通，形成泳池加热循环，所述太阳能集热装置、水箱、泳池、管道及换热器上均设有温度传感器，所述系统根据温度传感器感测的温度控制水箱和泳池的加热联动循环。
在一实施例中，所述电动阀采用三通阀，通过该三通阀分别与所述水箱和所述换热器连通。
在另一实施例中，所述电动阀采用二通阀，水箱的进水管道和所述换热器水箱侧进水管道分别设有一个第一循环水泵和一个二通阀。
优选地，所述第一循环水泵的进水端设有一第一水流开关，所述第二循环水泵的进水端设有一第二水流开关。
优选地，所述温度传感器分别设置在太阳能集热装置表面、水箱中部及出水位置、泳池内、换热器泳池侧进水位置和换热器水箱侧进水位置。
优选地，所述换热器采用板式换热器。
优选地，所述第一和第二循环水泵采用变速水泵。
本发明还提出一种利用太阳能对水箱和泳池加热的联动控制方法，包括以下步骤：
步骤1. 设定加热模式，包括优先加热水箱、优先加热泳池和自动加热三种加热模式；
步骤2. 选择加热模式，当用户选择优先加热水箱模式时，进入步骤3；当用户选择优先加热泳池模式时，进入步骤6；当用户选择自动加热模式时，进入步骤9；
步骤3. 检测太阳能集热装置表面温度、水箱中部温度和水箱出水温度；
步骤4. 当检测到水箱设定温度-水箱中部温度≥设定值且太阳能集热装置表面温度-水箱中部温度≥设定值时，进入步骤5；
步骤5. 将电动阀切换至加热水箱循环，开启第一循环水泵，对水箱进行加热；
步骤6. 检测太阳能集热装置表面温度、泳池中部温度和换热器泳池侧进水温度；
步骤7. 当检测到泳池设定温度-泳池中部温度≥设定值且太阳能集热装置表面温度-泳池中部温度≥设定值时，则进入步骤8；
步骤8.将电动阀切换至泳池加热循环，开启第二循环水泵，或同时开启第一循环水泵及第二循环水泵，对泳池水进行加热；
步骤9. 同时检测太阳能集热装置表面温度、水箱中部温度、水箱出水温度、泳池中部温度和换热器泳池侧进水温度；
步骤10.当检测到水箱加热条件满足时，转步骤S5；当检测到泳池加热条件满足时，转步骤S8；当检测到水箱和泳池加热条件同时满足时，转步骤S5，默认优先进行水箱加热。
所述步骤5还包括：若检测到水箱设定温度-水箱中部温度＜设定值，或太阳能集热装置表面温度-水箱出水温度＜设定值时，则关闭第一循环水泵或不关闭第一循环水泵，开启第二循环水泵并将电动阀切换至泳池加热循环。
所述步骤8还包括：若检测到泳池设定温度-泳池中部温度＜设定值，或换热器水箱侧进水温度- 换热器泳池侧进水温度＜设定值时，则关闭第二循环水泵，打开第一循环水泵，并将电动阀切换至水箱加热循环。
优选地，所述的第一和第二循环水泵采用变速水泵，第一循环水泵档位根据实时温差= 太阳能集热装置表面温度-水箱中部温度控制，第二循环水泵档位根据实时温差=太阳能集热装置表面温度-泳池中部温度控制。
本发明提出的将太阳能集热装置产生的热能用于水箱加热及泳池加热的系统及联动控制方法大大地提高了太阳能集热装置的利用率，避免资源闲置及浪费，同时最大程度降低了系统中水泵的运行费用。
附图说明
图1为本发明一实施例的系统示意图；
图2为本发明另一实施例的系统示意图；
图3为本发明联动控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
本发明提出的利用太阳能对水箱和泳池加热的系统包括：太阳能集热装置2、水箱6和泳池12，太阳能集热装置通过管道、电动阀5和第一循环水泵4分别与水箱6和一换热器9连通，形成水箱加热循环；泳池12通过管道与换热器9和第二循环水泵11连通，形成泳池加热循环。所述太阳能集热装置、水箱、泳池、管道及换热器上均设有温度传感器，系统根据温度传感器感测的温度控制水箱和泳池的加热联动循环。
温度传感器分别设置在太阳能集热装置表面、水箱中部及出水位置、泳池中部、换热器泳池侧进水位置和换热器水箱侧进水位置，如图1中的位置1、7、8、13、14和15所示。
第一循环水泵4的进水端设有一第一水流开关3，第二循环水泵11的进水端设有一第二水流开关10。水流开关3和10的作用是通过检测系统水流量判断系统是否存在异常，当系统水流量超出水流开关下限时主控报警并发指令关闭水泵，防止水泵空转。
图1所示的实施例中，电动阀5采用三通阀，通过该三通阀分别与水箱6和换热器9连通。
图2所述的实施例中，电动阀5采用二通阀，水箱的进水管道和换热器水箱侧进水管道分别设有一个第一循环水泵4和一个二通阀5。
在上述实施例中，换热器9采用板式换热器。第一和第二循环水泵可采用变速水泵，或不变速水泵。
利用太阳能对水箱和泳池加热的系统每隔t1时间检测一次太阳能集热装置表面温度T1、水箱中部水温T7、水箱出水温度T8、泳池中部温度T13、换热器泳池侧进水温度T14、换热器水箱侧进水温度T15。
水箱加热控制：若连续在t2 时间内检测到水箱设定温度T设6- T7≥ΔT1且T1-T7≥△T2，则在t3时间后开启第一循环水泵4，电动阀5切换至水箱6，对水箱进行持续加热。若连续在t4 时间内检测到T设6- T7＜ΔT1或T1- T8＜ΔT3时，则在t5时间后关闭第一循环水泵4，或不关闭第一循环水泵4，开启第二循环水泵11，同时电动阀5切换至泳池12加热循环。
泳池加热控制：若连续在t6 时间内检测到泳池设定温度T设12- T13≥ΔT4且T1-T13≥△T5，则在t7时间后开启第一循环水泵4及第二循环水泵11，电动阀5切换至泳池12，对泳池水进行持续加热。若连续在t8 时间内检测到T设12- T13＜ΔT4或T15- T14＜ΔT6时，则在t9时间后关闭第二循环水泵11，开启第一循环水泵4，电动阀5切换至水箱6加热循环。
本发明向用户提供三种模式可供选择，包括：优先加热水箱、优先加热泳池和自动加热。
当用户选择优先加热水箱模式时，电动阀5每隔一预设时间t8强制切换至水箱6，对水箱进行加热，直至满足退出条件“若连续在t3 时间内检测到T设9- T7＜ΔT1或T1- T8＜ΔT3”后恢复至强制切换前状态。
当用户选择优先加热泳池时，电动阀5每隔一预设时间t9强制切换至泳池12，对泳池进行加热，直至满足退出条件“若连续在t7 时间内检测到T设13- T14＜ΔT4或T16- T15＜ΔT6”后恢复至强制切换前状态。
当用户选择自动模式时，电动阀5不进行切换动作，水箱和泳池按各自控制条件执行。当两者同时满足加热条件时，默认优先进行水箱加热。
如图3所示，本发明利用太阳能对水箱和泳池加热的联动控制方法包括以下步骤：
步骤1. 设定加热模式，包括优先加热水箱、优先加热泳池和自动加热三种加热模式；
步骤2. 选择加热模式，当用户选择优先加热水箱模式时，进入步骤3；当用户选择优先加热泳池模式时，进入步骤6；当用户选择自动加热模式时，进入步骤9；
步骤3. 检测太阳能集热装置表面温度T1、水箱中部温度T7和水箱出水温度T8；
步骤4. 当检测到水箱设定温度T设6-水箱中部温度（T7）≥设定值ΔT1且太阳能集热装置表面温度T1-水箱中部温度T7≥设定值△T2时，进入步骤5；
步骤5. 将电动阀切换至加热水箱循环，开启第一循环水泵，对水箱进行加热；
步骤6. 检测太阳能集热装置表面温度T1、泳池中部温度T13和换热器泳池侧进水温度T14；
步骤7. 当检测到泳池设定温度T设12-泳池中部温度T13≥设定值ΔT4且太阳能集热装置表面温度T1-泳池中部温度T13≥设定值△T5时，则进入步骤8；
步骤8.将电动阀切换至泳池加热循环，开启第二循环水泵，或开启第一循环水泵及第二循环水泵，对泳池水进行加热；
步骤9. 同时检测太阳能集热装置表面温度T1、水箱中部温度T7、水箱出水温度T8、泳池中部温度T13和换热器泳池侧进水温度T14；
步骤10.当检测到水箱加热条件满足时，转步骤S5；当检测到泳池加热条件满足时，转步骤S8；当检测到水箱和泳池加热条件同时满足时，转步骤S5，默认优先进行水箱加热。
步骤5还包括：若检测到水箱设定温度T设6-水箱中部温度T7＜设定值ΔT1或太阳能集热装置表面温度T1-水箱出水温度T8＜设定值ΔT3时，则关闭第一循环水泵或不关闭第一循环水泵1，开启第二循环水泵11并将电动阀切换至泳池加热循环。
步骤8还包括：若检测到泳池设定温度T设12-泳池中部温度T13＜设定值ΔT4或换热器水箱侧进水温度T15- 换热器泳池侧进水温度T14＜设定值ΔT6时，则关闭第二循环水泵11，打开第一循环水泵4，并将电动阀切换至水箱加热循环。
第一和第二循环水泵可以采用变速水泵，第一循环水泵档位根据实时温差ΔT7=T1- T7控制，第二循环水泵档位根据实时温差ΔT10= T1- T13控制。
第一循环水泵的档位控制关系如下表：
| △T<sub>7</sub>＜△T<sub>8</sub> | △T<sub>8</sub>≤△T<sub>7</sub>＜△T<sub>9</sub> | △T<sub>7</sub>≥△T<sub>9</sub> | |
| 第一循环水泵档位 | 调低一档 | 保持不变 | 调高一档 |
第二循环水泵档位控制关系如下表：
| △T<sub>10</sub>＜△T<sub>11</sub> | △T<sub>11</sub>≤△T<sub>10</sub>＜△T<sub>12</sub> | △T<sub>10</sub>≥△T<sub>12</sub> | |
| 第二循环水泵档位 | 调低一档 | 保持不变 | 调高一档 |
时间段t1 ~t9为程序设定值，在上述实施例中t1、t2 、t4、t6、t8默认5s，t3、t5 、t7、t9默认30s。
温差ΔT1、ΔT2、ΔT3、ΔT4、ΔT5、ΔT6、ΔT8、ΔT9、ΔT11、ΔT12为程序设定值。在上述实施例中，ΔT1默认5℃；ΔT2默认15℃；ΔT3默认5℃；ΔT4默认5℃；ΔT5默认15℃；ΔT6默认5℃；ΔT8默认4℃；ΔT9默认8℃；ΔT11默认4℃；ΔT12默认8℃。温差ΔT7、ΔT10为系统检测到的实时温差。
本发明提出的利用太阳能集热装置产生的热能对水箱和泳池加热的系统及联动控制方法提高了太阳能集热装置的利用率，避免了资源闲置及浪费，同时最大程度降低了系统中水泵的运行费用。
上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。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变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用太阳能对水箱和泳池加热的系统，包括：水箱、泳池和太阳能集热装置，其特征在于，所述太阳能集热装置通过管道、第一循环水泵和电动阀分别与所述水箱和一换热器连通，形成水箱加热循环，所述泳池通过管道与所述换热器和第二循环水泵连通，形成泳池加热循环，所述太阳能集热装置、水箱、泳池、管道及换热器上均设有温度传感器，所述系统根据温度传感器感测的温度控制水箱和泳池的加热联动循环。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电动阀采用三通阀，通过该三通阀分别与所述水箱和所述换热器连通。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电动阀采用二通阀，水箱的进水管道和所述换热器水箱侧进水管道分别设有一个第一循环水泵和一个二通阀。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一循环水泵的进水端设有一第一水流开关，所述第二循环水泵的进水端设有一第二水流开关。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度传感器分别设置在太阳能集热装置表面、水箱中部及出水位置、泳池中部、换热器泳池侧进水位置和换热器水箱侧进水位置。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器采用板式换热器。
7.一种对权利要求1-6任一项所述系统进行控制的联动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1. 设定加热模式，包括优先加热水箱、优先加热泳池和自动加热三种加热模式；
步骤2. 选择加热模式，当用户选择优先加热水箱模式时，进入步骤3；当用户选择优先加热泳池模式时，进入步骤6；当用户选择自动加热模式时，进入步骤9；
步骤3. 检测太阳能集热装置表面温度（T1）、水箱中部温度（T7）和水箱出水温度（T8）；
步骤4. 当检测到水箱设定温度（T设6）-水箱中部温度（T7）≥设定值（ΔT1）且太阳能集热装置表面温度（T1）-水箱中部温度（T7）≥设定值（△T2）时，进入步骤5；
步骤5. 将电动阀切换至加热水箱循环，开启第一循环水泵，对水箱进行加热；
步骤6. 检测太阳能集热装置表面温度（T1）、泳池中部温度（T13）和换热器泳池侧进水温度（T14）；
步骤7. 当检测到泳池设定温度（T设12）-泳池中部温度（T13）≥设定值（ΔT4）且太阳能集热装置表面温度（T1）-泳池中部温度（T13）≥设定值（△T5）时，则进入步骤8；
步骤8.将电动阀切换至泳池加热循环，开启第二循环水泵，或同时开启第一循环水泵及第二循环水泵，对泳池水进行加热；
步骤9. 同时检测太阳能集热装置表面温度（T1）、水箱中部温度（T7）、水箱出水温度（T8）、泳池中部温度（T13）和换热器泳池侧进水温度（T14）；
步骤10.当检测到水箱加热条件满足时，转步骤S5；当检测到泳池加热条件满足时，转步骤S8；当检测到水箱和泳池加热条件同时满足时，转步骤S5，默认优先进行水箱加热。
8.如权利要求7所述的联动控制方法，其特征在于，步骤5还包括：若检测到水箱设定温度（T设6）-水箱中部温度（T7）＜设定值（ΔT1）或太阳能集热装置表面温度（T1）-水箱出水温度（T8）＜设定值（ΔT3）时，则关闭第一循环水泵或不关闭第一循环水泵，开启第二循环水泵并将电动阀切换至泳池加热循环。
9.如权利要求7述的联动控制方法，其特征在于，步骤8还包括：若检测到泳池设定温度（T设12）-泳池中部温度（T13）＜设定值（ΔT4）或换热器水箱侧进水温度（T15）- 换热器泳池侧进水温度（T14）＜设定值（ΔT6）时，则关闭第二循环水泵，开启第一循环水泵并将电动阀切换至水箱加热循环。
10.如权利要求7述的联动控制方法，其特征在于，所述的第一和第二循环水泵采用变速水泵，第一循环水泵档位根据实时温差（ΔT7）= 太阳能集热装置表面温度（T1）-水箱中部温度（T7）控制，第二循环水泵档位根据实时温差（ΔT10）=太阳能集热装置表面温度（T1）-泳池中部温度（T13）控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190122 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |