CN109974072A - 一种太阳能空气能循环系统 - Google Patents

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辛玉新
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王德清
白金明
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Abstract

本发明公开了一种太阳能空气能循环系统，包括太阳能保温水箱和控制系统，太阳能保温水箱通过管道分别连接有热交换器、空气能热泵、太阳能集热管管路和地暖及生活热水系统，所述热交换器通过管道连接有生活热水箱，所述太阳能保温水箱通过管道依次连接太阳能保温水箱补水设备、生活热水箱补水设备和生活热水箱，所述太阳能保温水箱补水设备通过管道依次连接有补水进水端软水设备和地暖及生活热水系统，所述地暖及生活热水系统通过管道与太阳能保温水箱相连接。本发明在天气条件不好的情况下，可以利用空气能热泵作为地暖的热源，即保证了全年任何季节、全天候不间断供暖，又合理分配利用能量资源。

Description

一种太阳能空气能循环系统
技术领域
本发明属于太阳能及地暖工程技术领域，具体地说，涉及一种太阳能空气能循环系统。
背景技术
在高海拔天文观测站点，例如中国科学院云南天文台丽江天文观测站，海拔高达3200米，年平均气温10°，没有充足的天然气、煤气的供应，唯独日照时间充足。
千百年来，高海拔地区从烧牛羊粪、烧柴取暖、烧煤炭锅炉，发展转到电暖、太阳能供暖。电热水器、电暖炉、电炕、电热膜、电热毯等等。明火、煤炭取暖不够环保，也存在安全隐患，用在公寓不现实。电取暖虽然环保方便，但高海拔地区气候寒冷，需采暖期长，类似公寓或宿舍楼，房间多，供暖面积大。一方面用电成本较高，另一方面普通电器设备(热水器)在高海拔地区的可靠性及故障率也更高，同时也是一种安全隐患。
因此，有必要提供一种新的太阳能空气能循环系统。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述的问题，提供了一种太阳能空气能循环系统。本系统的设计以太阳能与空气能热泵结合热源的水暖控制系统，验证该方法的可行性与实用性。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种太阳能空气能循环系统，包括太阳能保温水箱和控制系统，太阳能保温水箱通过管道分别连接有热交换器、空气能热泵、太阳能集热管管路和地暖及生活热水系统，所述热交换器通过管道连接有生活热水箱，所述太阳能保温水箱通过管道依次太阳能保温水箱补水设备、生活热水箱补水设备和生活热水箱，所述太阳能保温水箱补水设备通过管道依次连接有补水进水端软水设备和地暖及生活热水系统，所述地暖及生活热水系统通过管道与太阳能保温水箱相连接。
可选地，所述太阳能保温水箱上设置有水循环热交换太阳能保温水箱滤网、地暖水循环太阳能保温水箱滤网、太阳能保温水箱水位报警上限位、太阳能保温水箱补水水位上限位、太阳能保温水箱补水水位下限位、太阳能保温水箱水位报警下限位、太阳能保温水箱上端热水温度传感器、太阳能保温水箱下端热水温度传感器、太阳能水循环滤网和空气能热泵水循环滤网；
所述太阳能保温水箱通过水循环热交换太阳能保温水箱滤网与热交换器相连接，所述太阳能保温水箱与热交换器之间的管道上设置有水循环热交换太阳能保温水箱端流量传感器；所述热交换器与生活热水箱之间的管道上设置有水循环热交换生活热水端流量传感器；
所述太阳能保温水箱通过地暖水循环太阳能保温水箱滤网与地暖及生活热水系统相连接；所述太阳能保温水箱与地暖及生活热水系统之间的管道上设置有地暖循环管路流量传感器、地暖循环回水温度传感器和地暖循环进水温度传感器；所述地暖及生活热水系统上设置有生活热水管路温度传感器；
所述太阳能保温水箱通过太阳能水循环滤网与太阳能集热管管路相连接；所述太阳能保温水箱与太阳能集热管管路之间的管道上设置有太阳能水循环流量传感器；所述太阳能集热管管路中安装有盲管，盲管内装有太阳能集热管温度传感器；
所述的太阳能保温水箱通过空气能热泵水循环滤网与空气能热泵相连接；所述太阳能保温水箱与空气能热泵之间的管道上设置有空气能热泵水循环流量传感器。
可选地，所述的生活热水箱上设置有生活水箱水位报警上限位传感器、生活水箱补水水位上限位传感器、生活水箱补水水位下限位传感器、生活水箱水位报警下限位传感器和生活水箱温度传感器，所述生活热水箱与地暖及生活热水系统之间的管道上设置有生活热水管道流量传感器。
可选地，所述的生活热水箱与热交换器之间的管道上设置有生活热水水箱端热交换循环泵；热交换器与太阳能保温水箱之间的管道上设置有太阳能水箱端热交换循环泵；生活热水箱与地暖及生活热水系统之间的管道上设置有生活热水循环泵；太阳能保温水箱与地暖及生活热水系统之间的管道上设置有地暖水循环泵；太阳能保温水箱与太阳能集热管管路之间的管道上设置有太阳能水循环泵；太阳能保温水箱与空气能热泵之间设置有空气能热泵水循环泵。
可选地，所述控制系统包括控制模块，所述控制模块通过通讯线或导线分别连接有触摸屏操作面板、报警器、控制系统操作按钮、地暖水循环泵、生活热水循环泵、太阳能水循环泵、空气能热水器循环泵、生活热水水箱端热交换循环泵、太阳能水箱端热交换循环泵、生活热水箱补水设备、生活水箱补水水位上限位传感器、生活水箱补水水位下限位传感器、太阳能保温水箱补水设备、太阳能保温水箱补水水位上限位、太阳能保温水箱补水水位下限位、生活水箱水位报警上限位传感器、生活水箱水位报警下限位传感器、太阳能保温水箱水位报警上限位、太阳能保温水箱水位报警下限位、生活热水管路温度传感器、生活水箱温度传感器、地暖循环回水温度传感器、地暖循环进水温度传感器、太阳能保温水箱上端热水温度传感器、太阳能保温水箱下端热水温度传感器、太阳能集热管温度传感器、生活热水管道流量传感器、水循环热交换生活热水端流量传感器、水循环热交换太阳能保温水箱端流量传感器、地暖循环管路流量传感器、空气能热泵水循环流量传感器、太阳能水循环流量传感器和房间地暖循环电磁阀门。
可选地，所述的生活热水箱与地暖及生活热水系统之间的管道上设置有生活热水循环泵。
可选地，所述的地暖及生活热水系统包括地暖水循环管路和生活热水循环管路，所述地暖水循环管路包括房间水暖循环管路，所述房间水暖循环管路上设置有房间水暖循环电磁阀、房间温度传感器和房间地暖开关，所述房间水暖循环管路上连接有房间水暖循环热水管路，所述房间水暖循环热水管路上连接有房间水暖循环回水管路，所述生活热水循环管路上设置有生活热水管路温度传感器，所述房间水暖循环热水管路与房间水暖循环回水管路之间设置有水暖循环管路旁通阀，所述房间水暖循环热水管路上还设置有太阳能水箱热水主管道滤网，所述生活热水箱与生活用水进水软水设备之间且靠近生活用水进水软水设备处设置有生活用水进水滤网。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)本发明利用太阳能结合空气能热泵作为热源的双热源系统：在白天可以系统利用太阳能对水箱进行热交换，晚上自动切换到空气能热泵作为加热源。
2)本发明在天气条件不好的情况下，可以利用空气能热泵作为地暖的热源，即保证了全年任何季节、全天候不间断供暖，又合理分配利用能量资源。
3)本发明通过水循环多点位温度采集，实现水循环策略的集中灵活控制，并且设计了手/自动控制可切换的功能。
4)本发明设计紧急状况保护与报警功能：液面报警及时停机系统设备安全自保护；太阳能防冻循环防止太阳能集热管冻坏；软水及多级滤网防止水循环堵塞；关键部位放气阀排出水循环系统内的空气，保证循环效率。
5)本发明设计为统循环策略可设定、参数灵活可调，并且操作简单、界面友好。
6)本发明基于网络通信，可以通过安装触摸屏控制，可通过安装按钮开关控制，可以通过房间门禁系统联动控制，还可以通过本地或远程计算机集中控制，甚至还可以通过手机APP控制。
7)本发明可以通过存储、分析历史数据，按用户设定的参数或策略进行自适应控制水循环。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明太阳能空气能循环系统的结构示意图；
图2是本发明太阳能空气能循环系统的应用案例图；
图3是本发明水循环控制系统网络拓扑图。
图1中，1-生活热水箱；2-生活水箱水位报警上限位传感器；3生活水箱补水水位上限位传感器；4-生活水箱补水水位下限位传感器；5-生活水箱水位报警下限位传感器；6-生活热水管道流量传感器；7-生活热水箱补水设备；8-水循环热交换生活热水端流量传感器；9-热交换器；10-生活热水管路温度传感器；11-生活水箱温度传感器；12-地暖循环进水温度传感器；13-地暖循环回水温度传感器；14-水循环热交换太阳能保温水箱端流量传感器；15-水循环热交换太阳能保温水箱滤网；16-地暖循环管路流量传感器；17地暖水循环太阳能保温水箱滤网；18-太阳能保温水箱；19-太阳能保温水箱水位报警上限位；20-太阳能保温水箱补水水位上限位；21-太阳能保温水箱补水水位下限位；22-太阳能保温水箱水位报警下限位；23-太阳能保温水箱上端热水温度传感器；24-太阳能保温水箱下端热水温度传感器；25-补水进水端软水设备；26-太阳能保温水箱补水设备；27-太阳能水循环滤网；28-空气能热泵水循环滤网；29-空气能热泵水循环流量传感器；30-太阳能水循环流量传感器；31-控制系统；32-空气能热泵；33-太阳能集热管管路；34-太阳能集热管温度传感器；35-地暖及生活热水系统；36-生活热水循环泵；37-生活热水水箱端热交换循环泵；38-太阳能水箱端热交换循环泵；39-地暖水循环泵；40-太阳能水循环泵；41-空气能热泵水循环泵；42-控制模块；43-触摸屏操作面板；44-房间水暖循环电磁阀；45-房间温度传感器；46-房间水暖循环管路；47-房间地暖开关；48-生活热水循环管路；49-房间水暖循环热水管路；50-房间水暖循环回水管路；51-水暖循环管路旁通阀；52-报警器；53-太阳能水箱热水主管道滤网；54-控制系统操作按钮；55-生活水循环管路压力感应开关；56-生活用水进水滤网。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种太阳能空气能循环系统，如图1所示，包括太阳能保温水箱18和控制系统31，太阳能保温水箱18通过管道分别连接有热交换器9、空气能热泵32、太阳能集热管管路33和地暖及生活热水系统35，所述热交换器9通过管道连接有生活热水箱1，所述太阳能保温水箱18通过管道依次太阳能保温水箱补水设备26、生活热水箱补水设备7和生活热水箱1，所述太阳能保温水箱补水设备26通过管道依次连接有补水进水端软水设备25和地暖及生活热水系统35，所述地暖及生活热水系统35通过管道与太阳能保温水箱18相连接。
在一些实施例中，所述太阳能保温水箱18上设置有水循环热交换太阳能保温水箱滤网15、地暖水循环太阳能保温水箱滤网17、太阳能保温水箱水位报警上限位19、太阳能保温水箱补水水位上限位20、太阳能保温水箱补水水位下限位21、太阳能保温水箱水位报警下限位22、太阳能保温水箱上端热水温度传感器23、太阳能保温水箱下端热水温度传感器24、太阳能水循环滤网27和空气能热泵水循环滤网28；
所述太阳能保温水箱18通过水循环热交换太阳能保温水箱滤网15与热交换器9相连接，所述太阳能保温水箱18与热交换器9之间的管道上设置有水循环热交换太阳能保温水箱端流量传感器14；所述热交换器9与生活热水箱1之间的管道上设置有水循环热交换生活热水端流量传感器8；
所述太阳能保温水箱18通过地暖水循环太阳能保温水箱滤网17与地暖及生活热水系统35相连接；所述太阳能保温水箱18与地暖及生活热水系统35之间的管道上设置有地暖循环管路流量传感器16、地暖循环回水温度传感器12和地暖循环进水温度传感器13；所述地暖及生活热水系统35上设置有生活热水管路温度传感器10；
所述太阳能保温水箱18通过太阳能水循环滤网27与太阳能集热管管路33相连接；所述太阳能保温水箱18与太阳能集热管管路33之间的管道上设置有太阳能水循环流量传感器30；所述太阳能集热管管路33通过导线连接有太阳能集热管温度传感器34；
所述的太阳能保温水箱18通过空气能热泵水循环滤网28与空气能热泵32相连接；所述太阳能保温水箱18与空气能热泵32之间的管道上设置有空气能热泵水循环流量传感器29。
在一些实施例中，所述的生活热水箱1上设置有生活水箱水位报警上限位传感器2、生活水箱补水水位上限位传感器3、生活水箱补水水位下限位传感器4、生活水箱水位报警下限位传感器5和生活水箱温度传感器11，其中，生活水箱水位报警上限位传感器2、生活水箱补水水位上限位传感器3、生活水箱补水水位下限位传感器4、生活水箱水位报警下限位传感器5由高水位到低水位顺序依次安装，他们之间间隔可以根据实际情况调整(安装原则：生活水箱水位报警下限位传感器5安装位置必须高于地暖水循环太阳能保温水箱滤网17)。
所述生活热水箱1与地暖及生活热水系统35之间的管道上设置有生活热水管道流量传感器6。
在一些实施例中，所述的生活热水箱1与热交换器9之间的管道上设置有生活热水水箱端热交换循环泵37；热交换器9与太阳能保温水箱18之间的管道上设置有太阳能水箱端热交换循环泵38；
生活热水箱1与地暖及生活热水系统35之间的管道上设置有生活用水循环泵36；
太阳能保温水箱18与地暖及生活热水系统35之间的管道上设置有地暖水循环泵39；
太阳能保温水箱18与太阳能集热管管路33之间的管道上设置有太阳能水循环泵40；太阳能保温水箱18与空气能热泵32之间设置有空气能热泵水循环泵41。
在一些实施例中，所述控制系统31包括控制模块42(可编程逻辑控制器，本案例使用西门子PLC S7-200SMART系列，品牌各异具体型号根据用户选定)，所述控制模块42通过导线分别连接有触摸屏操作面板43、报警器52、控制系统操作按钮54、地暖水循环泵39、生活热水循环泵36、太阳能水循环泵40、空气能热水器循环泵41、生活热水水箱端热交换循环泵37、太阳能水箱端热交换循环泵38、生活热水箱补水设备7、生活水箱补水水位上限位传感器3、生活水箱补水水位下限位传感器4、太阳能保温水箱补水设备26、太阳能保温水箱补水水位上限位20、太阳能保温水箱补水水位下限位21、生活水箱水位报警上限位传感器2、生活水箱水位报警下限位传感器5、太阳能保温水箱水位报警上限位19、太阳能保温水箱水位报警下限位22、生活热水管路温度传感器10、生活水箱温度传感器11、地暖循环回水温度传感器12、地暖循环进水温度传感器13、太阳能保温水箱上端热水温度传感器23、太阳能保温水箱下端热水温度传感器24、太阳能集热管温度传感器34、生活热水管道流量传感器6、水循环热交换生活热水端流量传感器8、水循环热交换太阳能保温水箱端流量传感器14、地暖循环管路流量传感器16、空气能热泵水循环流量传感器29、太阳能水循环流量传感器30和房间地暖循环电磁阀门44。
本装置的系统组成可分为以上几个部分：
1)热源：太阳能集热管管路33和空气能热泵32；
2)蓄水箱：生活热水箱1、太阳能保温水箱18；
3)循环泵：地暖水循环泵39(18与35之间)、生活热水水箱端热交换循环泵37、太阳能水箱端热交换循环泵38(1与9之间、18与9之间)、太阳能水循环泵40(18与33之间)、空气能热水器循环泵41(18与32之间)、生活热水循环泵36(1与35之间)；
4)补水装置：生活热水箱1中生活热水箱补水设备7、生活水箱补水水位上限位传感器3和生活水箱补水水位下限位传感器4，其中，生活热水箱补水设备7为补水水泵或电磁阀；太阳能保温水箱18中太阳能保温水箱补水设备26、太阳能保温水箱补水水位上限位20和太阳能保温水箱补水水位下限位21，其中，太阳能保温水箱补水设备26为补水水泵或电磁阀。
5)水位报警装置：生活水箱水位报警上限位传感器2及生活水箱水位报警下限位传感器5；太阳能保温水箱水位报警上限位19及太阳能保温水箱水位报警下限位22；报警器52安装在控制系统31内。
6)管路关键部位温度传感器：生活热水管路温度传感器10、生活水箱温度传感器11(生活热水箱温度)、地暖循环进水温度传感器12(地暖出水管道温度)、地暖循环回水温度传感器13(地暖回水管道温度)、太阳能保温水箱上端热水温度传感器23(太阳能保温水箱上端温度)、太阳能保温水箱下端热水温度传感器24(太阳能保温水箱下端回水温度)、太阳能集热管温度传感器34(太阳能集热管路中的温度)；
7)管路关键位置水流量传感器：生活热水管道流量传感器6(生活热水管路流量)、水循环热交换生活热水端流量传感器8(热交换生活水管路流量)、水循环热交换生太阳能水箱端流量传感器14(热交换太阳能水箱端管路流量)地暖循环管路流量传感器16(地暖水循环管路流量)、空气能热泵水循环流量传感器29(空气能热泵水循环管路流量)、太阳能水循环流量传感器30(太阳能水循环管路流量)；
8)管路关键位置软水过滤装置：水循环热交换太阳能保温水箱滤网15(热交换送水口滤网)、地暖水循环太阳能保温水箱滤网17(地暖水循环管路送水口滤网)、补水进水端软水设备25(自补水送水口暖水装置)、太阳能水循环滤网27(太阳能水循环送水口滤网)、空气能热泵水循环滤网28(空气能热泵水循环送水口滤网)。
9)配电及控制系统：控制系统31承担所有设备的逻辑控制及各个传感器信号采集，控制以上所有循环泵(36/37/38/39/40/41)、电磁阀(7/26/55/44)、报警器52，以及数据存储、分析等。
本装置的工作原理如下：
(1)热源控制：以太阳能为主空气能热泵为辅助的自适应控制水暖系统，设计为太阳能水循环管路与空气能热泵水循环管路并联式的两套相互独立控制的水循环热源管路，任何一路故障检修均不会相互影响。
1)单热源控制方案
在白天有太阳时间段内(本案例运行设置：8:00-19:00)天气晴朗的情况下，太阳能集热管开始产生热量。控制系统根据用户设定自动选择相应的控制策略，通过实时检测集热管内水的温度，及温度传感器之间的差值来决定是否开启太阳能循环泵。
当太阳能集热管温度传感器34的温度大于太阳能保温水箱上端热水温度传感器23的温度，并且温度差值△T达到(本案例设置为5℃，可按需修改)时，自动开启太阳能水循环泵40，此时由太阳能作为主要热源，同时停止空气能热泵水循环泵41。自动开启太阳能水循环泵39，此时由太阳能作为主要热源，同时停止空气能热泵水循环泵40。
△T＝T34–T23 (1)
当太阳能集热管温度传感器34的温度小于或等于太阳能保温水箱上端热水温度传感器23的温度，系统自动停止太阳能水循环泵40，等太阳能集热管温度传感器34满足循环条件△T≥5℃后再开启循环泵40对太阳能保温水箱18内水循环加热。另外，系统设计计时功能，在白天如果这种状态持续到设定的时间内(本案例30分钟)，说明天气不好，此时系统自动开启空气能热泵循环(32/41)，利用空气能热源对太阳能水箱水进行加热，保证热源不间断。
2)混合热源的控制方案
当在同一时刻供暖房间数量多，例如同时需要对10间或者所有房间(18间)进行供暖。此时单靠太阳能的热量不足以满足所有房间的热量需求，这种情况下，对热源加热速度要求就较高。此时必须同时启用太阳能循环(太阳能水循环泵40/太阳能集热管管路33)与空气能热泵循环(空气能热泵水循环泵41/空气能热泵32)循环加热，以提高热交换速度。
在白天，虽然天气晴朗，当太阳能保温水箱18的温度与设定温度相差较大，则需同时开启太阳能循环(太阳能集热管管路33/太阳能水循环泵40)和空气能热泵循环(空气能热泵32/空气能热泵水循环泵41)，加快热交换速度。当太阳能水箱18的温度逐渐上升到接近设置温度，此时可以停止空气能热泵循环(空气能热泵32/空气能热泵水循环泵41)，利用太阳能进行热交换(前提是太阳能集热管管路33的温度较高且大于设置温度)。
(2)地暖控制
地暖主管路包括两个管路：一个热水管路(房间水暖循环热水管路49)和一个回水管路(房间水暖循环回水管路50)，一个循环泵(地暖水循环泵39)负责地暖水增压循环。每个房间地暖管路(房间水暖循环管路46)分别接到热水管(房间水暖循环热水管路49)和回水管路(房间水暖循环回水管路50)，并且有单独电磁阀门(房间水暖循环电磁阀44)和单独的开关(房间地暖开关47)可以单独控制每个房间供暖。通过开启循环泵(地暖水循环泵39)和房间地暖阀门(房间水暖循环电磁阀44)热水，热水进入地暖管路(房间水暖循环电磁阀44)循环再由地暖回水管路(房间水暖循环管路46)循环回太阳能保温水箱18(回水管路在水箱底部)。此外，每个房间内都有配温度传感器(房间温度传感器45)，可实时监测房间内的温度。
控制系统实时采集温度值并保存，并通过分析可以得出工作效率，进而可以更合理的调整控制策略。
(3)生活热水热交换控制
生活热水箱1是通过太阳能保温水箱18内热水通过热交换装置9进行加热的。控制系统利用生活水箱内温度传感器11和太阳能水箱内温度传感器23实施采集的温度差△T，来判定是否进行热交换，温度差值阈值可置定。应用实例中：当太阳能水箱水的温度与生活水箱内的水的温度差值△T大于7℃时，系统自动开启生活水箱和太阳能保温水箱热交换循环泵，对生活水箱水进行循环加热，当差值变小到设定值时(本案例设定为2℃)，停止热交换。
△T＝T23–T11
生活热水水箱内的温度可以设置上限，当温度传感器11测出的水温到达设置上限值(本案例设置为50℃)，系统自动停止进行热交换，避免太阳水箱热量流失。
(4)补水及水位报警控制
补水控制包括生活热水水箱补水和太阳能水箱补水控制，两个水箱都有各自的补水水位上/下限传感器，相关的水箱水位低于补水水位下限，自动开启补水装置进行补水。当水位到达补水水位上限，自动停止补水。
水位报警，两个水箱内均有上下限水位报警装置。水箱内水位达到报警警戒水位下限，说明管路有漏水情况，并且补水量赶不上漏水量，此时系统发出警报通知人员紧急处理，同时可以停止水循环。水位上限警报设计的目的是为了检测补水装置，在补水的过程中如果补水装置失控，无法停止补水，水位到达报警上限触发警报，避免水漫出水箱造成其他影响及浪费。
(5)生活热水使用控制
生活热水主管路设计有水暖循环管路旁通阀51及生活热水循环泵36，温度传感器10实时监测生活热水主管路的热水温度，当主管路的温度与生活水箱温度差值△T达到设定温度值，自启动管路循环泵，使管路内水的温度保持在一定范围内，温度范围上下限用户可以通过系统来设置。
△T＝T11–T10
(6)水泵故障自检
系统内所有管路关键位置设计流量传感器和温度传感器：当各自的管路循环水泵开启，正常相应管路的流量传感器就会检测到流量，系统采集相关数值，并且温度传感器的读数也会发生变化。系统结合两种传感器的值来判断水泵运转情况。
例如：当循环水泵开启之后相应流量传感器读数为0或很小且管路温度传感器读数基本没变化，说明循环泵故障系统会自动停止相关操作，同时发出警报通知用户做相应检测。
(7)历史数据分析及自适应控制
系统设计有数据采集、存储功能，记录系统运行所以数据包括：所有温度传感器、热泵运行时间、太阳能循环时间、地暖房间开启数量及各自开启的时间等等。通过分析这些数据，可以计算系统供暖效率以及利用率，以便之后做优化控制。
例如：
1)计算生活热水箱将水热交换到设定温度所需的时间。
2)计算房间地暖循环时间与温度的关系计算效率，以优化控制。
本装置的使用方法如下：
1)系统可手动或自动切换热源：在自动模式下，天气晴朗，系统通过采集太阳能集热管温度传感器34温度，并自动判断是否启动太阳能循环泵40对太阳能水箱18水进行循环加热。在夜间或者天气不好无太阳时，系统关闭太阳循环泵40，并根据水箱温度自动启动空气能热泵32和循环泵41，作为太阳能水箱水加热的热源。也可以手动进行热源切换控制。
2)生活水箱热水热交换：可设定热交换温度阈值，当生活水箱内水的温度小于设定温度，并且太阳能水箱内水温不低于设定温度时，循环泵(生活热水水箱端热交换循环泵37/太阳能水箱端热交换循环泵38)自动开启。利用太阳能水箱内水温度通过循环泵38将热水传输至热交换装置9中，生活水箱的水通过水泵37至热交换装置9中进行热交换，再将变热的热水通过回水管将热水送回生活箱内。
3)生活水箱热水供应：生活水箱出水管安装一个生活水循环管路压力感应开关55，当开始使用生活热水时，通过检测压力变小，自动开启阀门送水，同时启动生活水循环泵36，对管路热水不间断补充。当长时间没人用热水，生活水循环管路压力感应开关55检测到压力变大，阀门自动关闭，并停止生活水循环泵36。在管路中还安装一个温度感应探头(生活热水管道流量传感器6)，当检测到管路中的温度在设置温度范围之外，系统会自动开启电磁阀门及生活水循环泵36，使热水管道内的热水一直保持在设定范围内。
4)地暖循环控制：主要依据温度探头采集的相关温度，对每个房间电磁阀门控制、热水主管道循环泵控制。每个房间均有独立的房间水暖循环电磁阀44，独立的房间地暖开关47可单独开关房间水暖循环电磁阀44，独立的房间温度传感器45。也可以通过触摸屏操作面板43集中控制每个房间电磁阀门开关，开关地暖循环。也可以分时段、按固定的策略对所有房间(或个别房间)循环开关。在自动模式下，只要有任意一家房间电磁阀门开启，主管路中地暖水循环泵39会自动开启循环共热水。
5)生活用水或太阳能水箱自动补水：两个水箱各自均装有自动补水水位上/下限检测探头，当水位低于补水下水位探头(生活水箱补水水位下限位传感器4或太阳能保温水箱补水水位下限位21)，相应电磁阀门或水泵(生活热水箱补水设备7或太阳能保温水箱补水设备26)会自动补水，当水位到达补水上限位(生活水箱补水水位上限位传感器3或太阳能保温水箱补水水位上限位20)自动停止补水。
6)报警功能：
太阳能水箱水位报警和太阳能集热管防冻报警。
防冻报警功能在冬天雨雪天气，温度过低，为了防止太阳能集热管结冰，通过太阳能集热管温度传感器34实时检测集热管内温度，达到设定温度值，启动太阳能水循环泵40，将太阳能水箱与太阳能集热管循环起来，防止太阳能管内结冰，冻坏。系统通过相关循环泵运行情况及流量计信号自动判断关键部位是否有结冰阻塞情况而发出警报。
水位报警。当出现水暖循环管路损坏或者太阳能集热管水位低于报警警戒水位22，控制箱中报警器52发出声光警报，预警处理，立即停止循环泵工作；当生活水箱中水位低于报警警戒水位(生活水箱补水水位下限位传感器4)，说明生活水箱、或管道存在漏水，或者补水装置故障无法及时补水，此时控制箱中报警器52发出声光警报，停止热水供应及热交换，预警紧急处理。
7)系统设备自检功能。通过每条管路中相应的位置安装流量传感器，对管路流量进行监测，来判断循环水泵是否工作正常。例如，当地暖水循环泵39开启，正常情况下管路中地暖循环管路流量传感器16检测流量读出数值，当循环泵故障或者管路堵塞等情况，流量计读数值不正常，立刻发出警报，停止相关循环，避免进一步损坏。
8)软水和过滤网：为了减少水中的矿物质避免长时间产生水垢的影响，通过在进水管加装补水进水端软水设备25，使得水循环系统内的水接近纯净水。同时为了避免水箱内含杂质进入水循环堵住要塞，在各个关键点加装过滤网(15/17/27/28/53/54/56)。
9)控制系统包括配电控制箱、触摸操作屏幕两大部分：配电控制箱内置可编程逻辑控制器(简称PLC)，以上所有控制相关的传感器(温度传感器、水位传感器)、执行器(各水泵、电磁阀)均通过电缆接入控制箱，通过PLC进行集中控制，所有的逻辑控制策略通过PLC程序来完成。此外，每个水泵和电磁阀门相应的开关或按钮，可以手动开关。触摸屏安装在管理室，管理人员只需通过触摸屏进行简单操作触摸按钮，完成系统所有控制，参数修改，策略选择等。
水循环控制系统拓扑图如图3。所有的水泵，电磁阀，水位报警器，温度传感器均接入PLC控制器集中控制。触摸屏通过网络和PLC控制器链接，并配置在一个网段下。用户可以在触摸屏上对水循环系统进行操作控制；也可以在本地或远程计算机上安装控制软件，对系统进行控制操作；甚至可以通过手机APP进行监视与控制。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种太阳能空气能循环系统，其特征在于，包括太阳能保温水箱(18)和控制系统(31)，太阳能保温水箱(18)通过管道分别连接有热交换器(9)、空气能热泵(32)、太阳能集热管管路(33)和地暖及生活热水系统(35)，所述热交换器(9)通过管道连接有生活热水箱(1)，所述太阳能保温水箱(18)通过管道依次太阳能保温水箱补水设备(26)、生活热水箱补水设备(7)和生活热水箱(1)，所述太阳能保温水箱补水设备(26)通过管道依次连接有补水进水端软水设备(25)和地暖及生活热水系统(35)，所述地暖及生活热水系统(35)通过管道与太阳能保温水箱(18)相连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能空气能循环系统，其特征在于，所述太阳能保温水箱(18)上设置有水循环热交换太阳能保温水箱滤网(15)、地暖水循环太阳能保温水箱滤网(17)、太阳能保温水箱水位报警上限位(19)、太阳能保温水箱补水水位上限位(20)、太阳能保温水箱补水水位下限位(21)、太阳能保温水箱水位报警下限位(22)、太阳能保温水箱上端热水温度传感器(23)、太阳能保温水箱下端热水温度传感器(24)、太阳能水循环滤网(27)和空气能热泵水循环滤网(28)；
所述太阳能保温水箱(18)通过水循环热交换太阳能保温水箱滤网(15)与热交换器(9)相连接，所述太阳能保温水箱(18)与热交换器(9)之间的管道上设置有水循环热交换太阳能保温水箱端流量传感器(14)；所述热交换器(9)与生活热水箱(1)之间的管道上设置有水循环热交换生活热水端流量传感器(8)；
所述太阳能保温水箱(18)通过地暖水循环太阳能保温水箱滤网(17)与地暖及生活热水系统(35)相连接；所述太阳能保温水箱(18)与地暖及生活热水系统(35)之间的管道上设置有地暖循环管路流量传感器(16)、地暖循环回水温度传感器(12)和地暖循环进水温度传感器(13)；所述地暖及生活热水系统(35)上设置有生活热水管路温度传感器(10)；
所述太阳能保温水箱(18)通过太阳能水循环滤网(27)与太阳能集热管管路(33)相连接；所述太阳能保温水箱(18)与太阳能集热管管路(33)之间的管道上设置有太阳能水循环流量传感器(30)；所述太阳能集热管管路(33)中安装有盲管，盲管内安装有太阳能集热管温度传感器(34)；
所述的太阳能保温水箱(18)通过空气能热泵水循环滤网(28)与空气能热泵(32)相连接；所述太阳能保温水箱(18)与空气能热泵(32)之间的管道上设置有空气能热泵水循环流量传感器(29)。
3.根据权利要求1所述的太阳能空气能循环系统，其特征在于，所述的生活热水箱(1)上设置有生活水箱水位报警上限位传感器(2)、生活水箱补水水位上限位传感器(3)、生活水箱补水水位下限位传感器(4)、生活水箱水位报警下限位传感器(5)和生活水箱温度传感器(11)，所述生活热水箱(1)与地暖及生活热水系统(35)之间的管道上设置有生活热水管道流量传感器(6)。
4.根据权利要求1所述的太阳能空气能循环系统，其特征在于，所述的生活热水箱(1)与热交换器(9)之间的管道上设置有生活热水水箱端热交换循环泵(37)；热交换器(9)与太阳能保温水箱(18)之间的管道上设置有太阳能水箱端热交换循环泵(38)；生活热水箱(1)与地暖及生活热水系统(35)之间的管道上设置有生活热水循环泵(36)；太阳能保温水箱(18)与地暖及生活热水系统(35)之间的管道上设置有地暖水循环泵(39)；太阳能保温水箱(18)与太阳能集热管管路(33)之间的管道上设置有太阳能水循环泵(40)；太阳能保温水箱(18)与空气能热泵(32)之间设置有空气能热泵水循环泵(41)。
5.根据权利要求1所述的太阳能空气能循环系统，其特征在于，所述控制系统(31)包括控制模块(42)，所述控制模块(42)通过通讯线或导线分别连接有触摸屏操作面板(43)、报警器(52)、控制系统操作按钮(54)、地暖水循环泵(39)、生活热水循环泵(36)、太阳能水循环泵(40)、空气能热水器循环泵(41)、生活热水水箱端热交换循环泵(37)、太阳能水箱端热交换循环泵(38)、生活热水箱补水设备(7)、生活水箱补水水位上限位传感器(3)、生活水箱补水水位下限位传感器(4)、太阳能保温水箱补水设备(26)、太阳能保温水箱补水水位上限位(20)、太阳能保温水箱补水水位下限位(21)、生活水箱水位报警上限位传感器(2)、生活水箱水位报警下限位传感器(5)、太阳能保温水箱水位报警上限位(19)、太阳能保温水箱水位报警下限位(22)、生活热水管路温度传感器(10)、生活水箱温度传感器(11)、地暖循环回水温度传感器(12)、地暖循环进水温度传感器(13)、太阳能保温水箱上端热水温度传感器(23)、太阳能保温水箱下端热水温度传感器(24)、太阳能集热管温度传感器(34)、生活热水管道流量传感器(6)、水循环热交换生活热水端流量传感器(8)、水循环热交换太阳能保温水箱端流量传感器(14)、地暖循环管路流量传感器(16)、空气能热泵水循环流量传感器(29)、太阳能水循环流量传感器(30)和房间地暖循环电磁阀门(44)。
6.根据权利要求1所述的太阳能空气能循环系统，其特征在于，所述的生活热水箱(1)与地暖及生活热水系统(35)之间的管道上设置有生活热水循环泵(36)。
7.根据权利要求1所述的太阳能空气能循环系统，其特征在于，所述的地暖及生活热水系统(35)包括地暖水循环管路和生活热水循环管路(48)，所述地暖水循环管路包括房间水暖循环管路(46)，所述房间水暖循环管路(46)上设置有房间水暖循环电磁阀(44)、房间温度传感器(45)和房间地暖开关(47)，所述房间水暖循环管路(46)上连接有房间水暖循环热水管路(49)，所述房间水暖循环热水管路(49)上连接有房间水暖循环回水管路(50)，所述生活热水循环管路(48)上设置有生活热水管路温度传感器(10)，所述房间水暖循环热水管路(49)与房间水暖循环回水管路(50)之间设置有水暖循环管路旁通阀(51)，所述房间水暖循环热水管路(49)上还设置有太阳能水箱热水主管道滤网(53)，所述生活热水箱(1)与生活用水进水软水设备(25)之间且靠近生活用水进水软水设备(25)处设置有生活用水进水滤网(56)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114475466A (zh) * 2022-01-18 2022-05-13 黑系智能装备(威海)有限公司 一种房车热循环管理系统及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165432A (zh) * 2006-10-17 2008-04-23 珠海慧生能源技术发展有限公司 智能化光能热泵式冷热水节能机组及控制方法
CN203719149U (zh) * 2013-12-27 2014-07-16 广西韵天威新能源有限公司 太阳能中央供热水智能控制系统
CN206320842U (zh) * 2016-12-12 2017-07-11 河北炫坤节能科技股份有限公司 一种多能互补综合一体化中央热水系统及地板供暖系统
CN107763710A (zh) * 2017-05-25 2018-03-06 广东奥远新能源设备有限公司 一种采暖及生活热水一体化设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165432A (zh) * 2006-10-17 2008-04-23 珠海慧生能源技术发展有限公司 智能化光能热泵式冷热水节能机组及控制方法
CN203719149U (zh) * 2013-12-27 2014-07-16 广西韵天威新能源有限公司 太阳能中央供热水智能控制系统
CN206320842U (zh) * 2016-12-12 2017-07-11 河北炫坤节能科技股份有限公司 一种多能互补综合一体化中央热水系统及地板供暖系统
CN107763710A (zh) * 2017-05-25 2018-03-06 广东奥远新能源设备有限公司 一种采暖及生活热水一体化设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
江萍主编: "《建筑设备自动化》", 31 January 2016 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114475466A (zh) * 2022-01-18 2022-05-13 黑系智能装备(威海)有限公司 一种房车热循环管理系统及其控制方法

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