CN112228950A - 一种太阳能多级水箱热水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明要解决的问题是提供一种太阳能多级水箱热水系统，加热水箱和储热水箱间循环加热，按照离用水终端由近至远的顺序加热储热水箱内的水，自来水补水按照离用水终端由远至近的顺序补水，分仓储热，自来水补水不会造成用水温度下降，用水更舒适。其包括太阳能集热器、加热水箱和多级储热水箱，所述太阳能集热器通过太阳能集热管路连接所述加热水箱；所述多级储热水箱包括多个依次串联的储热水箱，所有储热水箱均为承压水箱，第一个储热水箱连通所述加热水箱，最后一个储热水箱的底部设置有补水管，所述补水管连通自来水管，所述补水管的侧壁通过补水支管连通所述加热水箱底部，所述补水支管上设置有水箱循环泵和开关阀。

Description

一种太阳能多级水箱热水系统
技术领域
本发明属于新能源热水应用领域，具体涉及一种太阳能多级水箱热水系统。
背景技术
目前，大中型新能源热水应用领域主要使用非承压热水系统，水箱为开式水箱。非承压热水系统在使用过程中由于水箱与大气相通，空气中的杂质和微生物可能进入到水体中造成水质污染，而且与大气相通的系统管路更易腐蚀；非承压热水系统中一般为单水箱或双水箱，单体水箱容量大，水箱中水温达到设定值时需要的加热时间比较长，无法满足即时供热水的需求。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种太阳能多级水箱热水系统，加热水箱和储热水箱间循环加热，按照离用水终端由近至远的顺序加热储热水箱内的水，自来水补水按照离用水终端由远至近的顺序补水，分仓储热，自来水补水不会造成用水温度下降，用水更舒适。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能多级水箱热水系统，包括太阳能集热器、加热水箱和多级储热水箱，所述太阳能集热器通过太阳能集热管路连接所述加热水箱；
所述多级储热水箱包括多个依次串联的储热水箱，所有储热水箱均为承压水箱，第一个储热水箱连通所述加热水箱，最后一个储热水箱的底部设置有补水管，所述补水管连通自来水管，所述补水管的侧壁通过补水支管连通所述加热水箱底部，所述补水支管上设置有水箱循环泵和开关阀；
第一个储热水箱、最后一个储热水箱与用水终端形成供热循环。
进一步的，第一个储热水箱连通有供热出水管，最后一个储热水箱连通有供热回水管，所述供热出水管、供热回水管与用水终端形成供热循环。
进一步的，每个储热水箱的顶部均设置有热水接口和冷水接口，所述冷水接口通过管道延伸至箱体底部；在相邻两个储热水箱之间，前一个储热水箱的冷水接口与后一个储热水箱的热水接口连通；所述第一个储热水箱的热水接口通过三通管分别连通所述供热出水管和加热水箱的顶部。
进一步的，还包括有空气源热泵，所述空气源热泵通过热泵集热管路连接第一个储热水箱。
进一步的，所述热泵集热管路上设置有空气源集热循环泵，所述太阳能集热管路上设置有太阳能集热循环泵，所述供热回水管上设置供热循环泵。
进一步的，所述储热水箱数量为5-10个，箱体容积为400-500L，所述太阳能集热器为承压式集热器，其种类为U型管集热器、CPC集热器、热管集热器或平板集热器。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：
1、太阳能集热器先加热小容量的加热水箱，加热水箱温度可快速达到设定值，集热速度快。达到设定温度后，通过水箱循环泵和开关阀的及时开启，使加热水箱和多级储热水箱进行换热；
水箱间循环加热时，热水由储热水箱热水接口进入，由冷水接口压出，按照离用水终端由近至远的顺序加热储热水箱内的水，实现分仓储热；用户用热水时，自来水由最后一个储热水箱的补水管压入，自来水补水按照离用水终端由远至近的顺序补水，自来水的补充不会干扰用水温度的下降，可保证热水的稳定供应，用水更舒适；
2、作为辅助热源，空气源热泵仅加热靠近用水终端的第一个储热水箱，即使其他储热水箱内的水温未达到设定值也无需加热，加热速度快，可即时提供热水，热水出水率高，可全天候提供热水；
3、采用小容量承压水箱模块化设计，体积小运输和安装较便捷；多个储热水箱可自由组合使用，集成为不同容量水箱，满足不同用水量需求。
附图说明
图1为本发明所述太阳能多级水箱热水系统；
图2为第一个储热水箱内部示意图；
图中：1、太阳能集热器，2、空气源热泵，3、太阳能集热循环泵，4、加热水箱，5、储热水箱，6、热水接口，7、冷水接口，8、供热出水管，9、补水管，10、供热回水管，11、供热循环泵，12、空气源集热循环泵。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本实施例公开一种太阳能多级水箱热水系统，主要包括太阳能集热器1、加热水箱4、多级储热水箱和空气源热泵2，太阳能集热器1为承压式CPC集热器，太阳能集热器1通过太阳能集热管路连接加热水箱4，在太阳能集热管路上设置有太阳能集热循环泵3。如此设计，使太阳能集热器1、太阳能集热循环泵3和加热水箱4形成太阳能集热循环部分。多级储热水箱包括多个依次串联的储热水箱5，每个储热水箱5均为容积为500L的承压水箱，可以将储热水箱5依次标号为1、2、3、4……N，本实施例中，N取10。每个储热水箱5的顶部均设置有热水接口6和冷水接口7，冷水接口7通过管道延伸至箱体底部。在相邻两个储热水箱5之间，前一个储热水箱的冷水接口7与后一个储热水箱的热水接口6连通。第一个储热水箱的热水接口6通过三通管分别连通有供热出水管8和加热水箱4的顶部。最后一个储热水箱（第10个储热水箱）的底部设置有补水管9，补水管9连通自来水管，补水管9的侧壁通过补水支管连通加热水箱4底部，在补水支管上设置有水箱循环泵和开关阀，在补水管9的侧壁还设有供热回水管10，在供热回水管10上设置供热循环泵11，供热出水管8、供热回水管10与用水终端形成供热循环。
空气源热泵2通过热泵集热管路连接第一个储热水箱5，在热泵集热管路上设置有空气源集热循环泵12，如此设计，使第一个储热水箱与空气源热泵2形成空气源集热循环部分。
本发明所述太阳能多级水箱热水系统工作原理如下：
光照充足时，太阳能集热器先加热小容量的加热水箱，加热水箱温度可快速达到设定值，集热速度快。达到设定温度后，通过水箱循环泵和开关阀的及时开启，使加热水箱和多级储热水箱进行换热；水箱间循环加热时，热水由储热水箱热水接口进入，由冷水接口压出，按照离用水终端由近至远的顺序加热储热水箱内的水，实现分仓储热；用户用热水时，首先是第一个储热水箱的热水从供热出水管进入用水端，然后是第二、第三个以此类推，自来水由最后一个储热水箱的补水管压入，自来水补水按照离用水终端由远至近的顺序补水，自来水的补充不会干扰用水温度的下降，可保证热水的稳定供应，用水更舒适；
当光照不充足时，作为辅助热源，空气源热泵仅加热靠近用水终端的第一个储热水箱，即使其他储热水箱内的水温未达到设定值也无需加热，加热速度快，可即时提供热水，热水出水率高，可全天候提供热水。
本发明所述太阳能多级水箱热水系统工作运行原理如下：
首先设定参数，T1为太阳能集热器出口温度，T2为太阳能集热器进口温度，T3为加热水箱温度，T4为第一个储热水箱的温度，T5为最后一个储热水箱的温度。
太阳能集热循环：当T1- T3＞8℃（可设定）且T3≤60℃（可设定）时，太阳能集热循环泵开启进行循环；当T1- T3≤4℃（可设定）或T3＞60℃时，太阳能集热循环泵关闭。
水箱间循环：当T3- T5＞5℃（可设定）时且T3≥50℃（可设定）时，水箱循环泵和开关阀开启进行循环，加热水箱和储热水箱间循环加热，热水由加热水箱进入储热水箱，随着热水的不断循环，依次加热储热水箱1、2、3、4……N；当T3- T5≤2℃（可设定）或T3＜50℃，水箱循环泵和开关阀关闭。
用户使用热水时，热水首先由第一个储热水箱供应，自来水由最后一个储热水箱补水管补充，随着热水的不断使用，自来水将各个储热水箱内的热水依次向前一个水箱推进。
在设定的时段内，若光照差，当储热水箱1温度T4≤45℃（可设定）时，空气源集热循环泵开启，空气源热泵开启，直接将第一个储热水箱内的水被加热；当T4＞55℃（可设定）时，空气源集热循环泵关闭，空气源热泵关闭。

Claims (6)

1.一种太阳能多级水箱热水系统，其特征在于，包括太阳能集热器、加热水箱和多级储热水箱，所述太阳能集热器通过太阳能集热管路连接所述加热水箱；
所述多级储热水箱包括多个依次串联的储热水箱，所有储热水箱均为承压水箱，第一个储热水箱连通所述加热水箱，最后一个储热水箱的底部设置有补水管，所述补水管连通自来水管，所述补水管的侧壁通过补水支管连通所述加热水箱底部，所述补水支管上设置有水箱循环泵和开关阀；
第一个储热水箱、最后一个储热水箱与用水终端形成供热循环。
2.根据权利要求1所述的太阳能多级水箱热水系统，其特征在于，第一个储热水箱连通有供热出水管，最后一个储热水箱连通有供热回水管，所述供热出水管、供热回水管与用水终端形成供热循环。
3.根据权利要求2所述的太阳能多级水箱热水系统，其特征在于，每个储热水箱的顶部均设置有热水接口和冷水接口，所述冷水接口通过管道延伸至箱体底部；在相邻两个储热水箱之间，前一个储热水箱的冷水接口与后一个储热水箱的热水接口连通；所述第一个储热水箱的热水接口通过三通管分别连通所述供热出水管和加热水箱的顶部。
4.根据权利要求2所述的太阳能多级水箱热水系统，其特征在于，还包括有空气源热泵，所述空气源热泵通过热泵集热管路连接第一个储热水箱。
5.根据权利要求3所述的太阳能多级水箱热水系统，其特征在于，所述热泵集热管路上设置有空气源集热循环泵，所述太阳能集热管路上设置有太阳能集热循环泵，所述供热回水管上设置供热循环泵。
6.根据权利要求1-4任一项所述的太阳能多级水箱热水系统，其特征在于，所述储热水箱数量为5-10个，箱体容积为400-500L，所述太阳能集热器为承压式集热器，其种类为U型管集热器、CPC集热器、热管集热器或平板集热器。
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