CN112902269A - 一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，包括太阳能热水集热设备、水源热泵、甲醇锅炉、软水水箱及控制装置，所述太阳能热水集热设备的热水出口端通过电动阀B连通至一供热主管道上，所述水源热泵的热水出口端通过电动阀A与供热主管道相连通，该系统有效利用了太阳能热水集热设备的低温热水，降低了使用水源热泵时的能源消耗；同时还设置有甲醇锅炉，在太阳能热水集热设备所能提供的热水温度较低时（9℃以下），单纯采用水源热泵消耗电能供热成本相对较高，经济性不佳，所以此时还可采用经济性较好的甲醇锅炉进行供热，以获得更好的经济效益。

Description

一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统
技术领域
本发明涉及太阳能供热领域，具体涉及一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统。
背景技术
太阳能是指太阳光的辐射能量，太阳能是一种可再生能源，太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的装置，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，真空管式太阳能热水器为主，占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠集热管，集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。
太阳能热水集热设备包括水箱、真空集热管、换热管，真空集热管收集热量并传导导联箱内的储热介质，换热管穿过联箱内且换热管内的水将储热介质的热量吸走，水得到加热后供人们取暖使用。
上述太阳能系统内的高温热水供给用户取暖后，水温会逐步下降，低至38℃～35℃后因水温低而停止供热。此后，整个太阳能系统内的低温热水的热量将因未得到有效利用而白白浪费，整个太阳能热水供暖系统的热损失比较大，有效利用率低。
此外传统的太阳能供暖系统一般采用太阳能系统集热，保温水箱储热，自保温水箱经过循环水泵增压给二网供热的方式，这种方式有保温水箱作为中间储热环节，产生了部分热损，而且热站储热保温水箱体量一般都比较大，增加了很多的投资成本。
同时在阴雨天气时，太阳能系统中产生的低温热量也一直没有得到重视并加以有效利用。
为此，如何解决上述现有技术存在的不足，是本发明研究的课题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，包括太阳能热水集热设备、水源热泵、甲醇锅炉、软水水箱及控制装置，所述太阳能热水集热设备的热水出口端通过电动阀B连通至一供热主管道上，所述水源热泵的热水出口端通过电动阀A与供热主管道相连通，所述甲醇锅炉的供热端连通一板式换热器，所述板式换热器通过电动阀C与供热主管道相连通，所述软水水箱的出水端连接一输水泵，该输水泵的出水端通过输水管道连接至一供水主管道上，所述输水管道上安装有定压补水装置，所述太阳能热水集热设备、水源热泵及板式换热器分别通过一进水管道与供水主管道相连通，所述太阳能热水集热设备通过一供热支管与所述水源热泵的进水端相连通，所述供热支管上安装有供水泵；
所述太阳能热水集热设备的热水出口端安装有温度采集器，该温度采集器与所述控制装置电性连接，向所述控制装置传递温度信号，所述水源热泵、甲醇锅炉、供水泵、电动阀A、电动阀B及电动阀C分别与控制装置电性连接，通过所述控制装置分别向水源热泵、甲醇锅炉、供水泵、电动阀A、电动阀B及电动阀C传输控制信号。
上述方案中，所述太阳能热水集热设备包括保温联箱和真空集热管，所述真空集热管的内端插入在保温联箱内。
上述方案中，所述软水水箱连通一软化水处理设备，通过该软化水处理设备向所述软水水箱供水。
上述方案中，所述控制装置为PLC控制器或单片机。
上述方案中，所述供水主管道、输水管及进水管上均套设有一外套管，所述外套管的外壁包裹有保温层，所述外套管的一端通过阀门与水源热泵的热水出口端相连通，其另一端与供水主管道相连通。
上述方案中，所述供水主管道、输水管及进水管与外套管的内腔壁之间沿其周向均匀连接有多个支撑板，相邻支撑板之间开设有通道。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：本发明在系统内水温达到40℃以上时，可直接利用太阳能热水集热设备向用户供热，在温度低于40℃大于9℃时可通过水源热泵回收利用太阳能系统中的低品位热能并通过电能驱动“泵”送到高温热源，再以水或其它介质作为媒介送到建筑物中来满足用户的供热需求，该过程无需保温水箱，没有中间环节，最大限度地避免了无谓的热量损失，有效利用了太阳能热水集热设备的低温热水，降低了使用水源热泵时的能源消耗；同时还设置有甲醇锅炉，在太阳能热水集热设备所能提供的热水温度较低时（9℃以下），单纯采用水源热泵消耗电能供热成本相对较高，经济性不佳，所以此时还可采用经济性较好的甲醇锅炉进行供热，以获得更好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为供水主管道与外套管的配合示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例：参见图1-2，一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，包括太阳能热水集热设备100、水源热泵200、甲醇锅炉300、软水水箱400及控制装置，其中，太阳能热水集热设备100设备包括水箱、真空集热管、换热管，真空集热管收集热量并传导导联箱内的储热介质，换热管穿过联箱内且换热管内的水将储热介质的热量吸走，水得到加热后供人们取暖使用；水源热泵200可采用现有的KLSH系列热泵，其它具有相同的功能的热泵也可；甲醇锅炉300也可替换为燃气锅炉进行使用；控制装置可采用现有的PLC或单片机，本实施例中采用PLC控制器，其连接使用方式与现有相同；
太阳能热水集热设备100的热水出口端通过电动阀B501连通至一供热主管道500上，水源热泵200的热水出口端通过电动阀A502与供热主管道500相连通，甲醇锅炉300的供热端连通一板式换热器504，板式换热器504通过电动阀C503与供热主管道500相连通，软水水箱400的出水端连接一输水泵601，该输水泵601的出水端通过输水管603道连接至一供水主管道600上，输水管603道上安装有定压补水装置602，太阳能热水集热设备100、水源热泵200及板式换热器504分别通过一进水管道与供水主管道600相连通，太阳能热水集热设备100通过一供热支管700与水源热泵200的进水端相连通，供热支管700上安装有供水泵701；定压补水装置可采用现有的变频恒压补水装置，例如型号FLK-1-1-190，用于使供水主管道600内的供水水压保持稳定；使用时供热主管道500与供热末端相连接，主要为连通用户家庭的供热水管；供热末端通常以住宅小区为单位进行集中供暖；
太阳能热水集热设备100的热水出口端安装有温度采集器，该温度采集器信号输出端与控制装置的信号输入端电性连接，向控制装置传递温度信号，水源热泵200、甲醇锅炉300、供水泵701、电动阀A502、电动阀B501及电动阀C503分别与控制装置的控制端电性连接，通过控制装置分别向水源热泵200、甲醇锅炉300、供水泵701、电动阀A502、电动阀B501及电动阀C503传输控制信号；温度采集器可使用现有的OHR-216/217温度变送器，通过温度采集器测量太阳能热水集热设备100的热水出口端的出水温度并将温度信号传递至控制装置；控制装置用于控制供水泵701、电动阀A502、电动阀B501及电动阀C503的开启或关闭；
供暖时：
1、当太阳能热水集热设备100≥40℃时，控制装置输出控制信号使电动阀A 502及电动阀C 503关闭，电动阀B 501开启，此时太阳能热水集热设备100内的热水流入供热主管道500直接供暖；
2、当太阳能热水集热设备100≤39℃时，控制装置输出控制信号使电动阀B 501和电动阀C 503关闭，电动阀A 502开启，此时水源热泵200工作，太阳能热水集热设备100产生的热水进入水源热泵200由水源热泵200辅助加热后进入供热主管道500内进行供暖；
3、当太阳能热水集热设备100≤9℃时，控制装置输出控制信号使电动阀A 502及电动阀B 501关闭，电动阀C 503开启,此时甲醇锅炉300通过板式换热器504对水进行加热供暖；
其中供水压力根据现场调压；
以550个集热模块太阳能热水直接供暖、太阳能低温余热回收试验系统为例：
1、晴好天气时，太阳能热水集热设备100产生高温热水后不需要经过大型储热水箱储存，而是通过二网总管道直接给用户供暖使用，晚间太阳能热水集热设备100内温度降低至供暖无法直接使用时，水源热泵200自动启动工作提供高温热水后持续供暖；
2、阴雨天气时，只要有光照，太阳能热水集热设备100中仍然会产生大量的低温热水，此时水源热泵200仍然可以启动工作，给用户提供高温热水；
该系统每个模块的联箱和真空管内的容水量为200L,整个太阳能系统水容量即为110吨左右；系统中15℃～35℃范围内可回收的热量为2200000大卡，即2558kwh，使用2台100P热回收机组，回收机消耗的能量为595kwh，每天节约能量1963kwh，如果电费按0.5元计算，每年可节约电费36.82万元。
软水水箱400连通一软化水处理设备，通过该软化水处理设备向软水水箱400供水。
为了避免在温度较低时供水主管道600、输水管603及进水管受冻，供水主管道600、输水管603及进水管上均套设有一外套管800， 外套管800的外壁包裹有保温层，保温层可采用聚氨酯保温层，外套管800的一端通过阀门与水源热泵200的热水出口端相连通，其另一端与供水主管道600相连通，可通过系统产生的部分热水对供水主管道600、输水管603进行加热，防止其内部结冰。
供水主管道600、输水管603及进水管与外套管800的内腔壁之间沿其周向均匀连接有多个支撑板，相邻支撑板之间开设有通道，通过支撑板将供水主管道600、输水管603及进水管与外套管800分隔开来，并产生热水流动的空隙。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，其特征在于：包括太阳能热水集热设备、水源热泵、甲醇锅炉、软水水箱及控制装置，所述太阳能热水集热设备的热水出口端通过电动阀B连通至一供热主管道上，所述水源热泵的热水出口端通过电动阀A与供热主管道相连通，所述甲醇锅炉的供热端连通一板式换热器，所述板式换热器通过电动阀C与供热主管道相连通，所述软水水箱的出水端连接一输水泵，该输水泵的出水端通过输水管道连接至一供水主管道上，所述输水管道上安装有定压补水装置，所述太阳能热水集热设备、水源热泵及板式换热器分别通过一进水管道与供水主管道相连通，所述太阳能热水集热设备通过一供热支管与所述水源热泵的进水端相连通，所述供热支管上安装有供水泵；
所述太阳能热水集热设备的热水出口端安装有温度采集器，该温度采集器与所述控制装置电性连接，向所述控制装置传递温度信号，所述水源热泵、甲醇锅炉、供水泵、电动阀A、电动阀B及电动阀C分别与控制装置电性连接，通过所述控制装置分别向水源热泵、甲醇锅炉、供水泵、电动阀A、电动阀B及电动阀C传输控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，其特征在于：所述太阳能热水集热设备包括保温联箱和真空集热管，所述真空集热管的内端插入在保温联箱内。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，其特征在于：所述软水水箱连通一软化水处理设备，通过该软化水处理设备向所述软水水箱供水。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，其特征在于：所述控制装置为PLC控制器或单片机。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，其特征在于：所述供水主管道、输水管及进水管上均套设有一外套管，所述外套管的外壁包裹有保温层，所述外套管的一端通过阀门与水源热泵的热水出口端相连通，其另一端与供水主管道相连通。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能热水高温供暖、低温回收系统，其特征在于：所述供水主管道、输水管及进水管与外套管的内腔壁之间沿其周向均匀连接有多个支撑板，相邻支撑板之间开设有通道。
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CN113566258A (zh) * 2021-07-06 2021-10-29 湖南宝家云建筑工程管理有限公司 一种生物燃料农村室内供暖装置

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