CN1808009A - 全自动太阳能地板采暖系统 - Google Patents

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徐绍宏
朱寅泽
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Beijing University of Chemical Technology
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    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Abstract

本发明公开了一种全自动太阳能地板采暖系统，由真空管太阳集热器、热水储罐、辅助能源、地板采暖系统及温度控制回路组成，该系统主要利用太阳能，降低了能耗，减少大气污染，具有很可观的经济效益。

Description

全自动太阳能地板采暖系统
技术领域
本发明涉及太阳能的利用，具体是利用太阳能的建筑物地板采暖系统。
背景技术
太阳是一个巨大的炽热气体球，中心区域温度达几千度，表面平均温度约6000K，它以电磁波的形式向宇宙空间辐射能量。我国陆地表面每年接受太阳辐射能相当于49000亿吨标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和。由于太阳本身的特征以及它与地球之间的空间关系，使得地球大气层外与太阳光线垂直面上的辐射强度几乎是一个定值，但由于地球的自转和公转以及地轴与公转轨道平面有23°27′的固定倾角，因此地球表面出现了昼夜交替、季节变换和雨雪阴晴，使某一点的太阳能量成为一个变化的和间断性的数值。但全国三分之二的国土面积每年日照在2200小时以上，年太阳辐射量超过5000兆焦/平方米。
目前我国太阳能热水器的生产量和保有量均居世界第一，其中太阳能真空集热管技术已达到世界先进水平，而成本却相对较低，利用太阳能将水加热到六、七十度，其效率最高。我们主张最好用太阳能地板采暖系统进行采暖。因为地板采暖时，其水温在四、五十度就可以达到人们所需要的舒适度。对于普通的民用住宅，采用地板采暖比采用对流采暖节省约20％的能源。另外地板采暖还有如下的优点：垂直温度场分布比较均匀；在室温相同的条件下，距地面0.05～0.15m高度的温度，较对流供暖方式约高8～10℃，对人体生理有益(即脚暖全身皆暖)；与对流供暖方式相比，空气对流减弱，有较好的空气洁净度；房间热惯性较好；平均辐射温度适当，可减少人体辐射散热；热源选择宽阔、灵活，在能提供40℃以上热水的地方即可应用；有利于建筑装饰，不占使用面积；有利于实施分户热计量；减少楼层噪音；使用年限长，维护少。
在辐射能量最少的12月份，每天每平方米的辐射量为1764千卡，能将约60公斤的水升温30℃。因此，只要利用合理，设计得当，太阳能量是完全可以满足日常的采暖需求的。一旦出现连续的阴天，可以自动使用辅助能源，达到全自动不间断地板采暖。
发明内容
本发明提供一种全自动太阳能地板采暖系统，由真空管太阳集热器、热水储罐、辅助能源、地板采暖系统及温度控制回路组成。如附图所示。
所述的真空管太阳集热器(9)通过电磁阀一(6)和放水管(5)与热水储罐(12)连接，并且热水储罐(12)通过电磁阀二(14)、热水泵(16)和上水管(10)与真空管太阳集热器(9)连接；所述的热水储罐(12)通过进水管(4)与辅助能源(1)连接，辅助能源(1)通过暖通管(3)与地板采暖系统(19)连接，地板采暖系统(19)通过回水管(15)与热水储罐(12)连接；所述的温度控制回路由电磁阀、测温点、温度控制柜组成；所述的热水储罐(12)的上端连接着溢水管(11)，下端连接着补水排污管(17)。
所述的辅助能源(1)可以是燃气炉、电加热器、热泵等。
所述的热水储罐(12)要求具有高的保温性能，对所有进出管道的节点也要做到非常好的保温措施。溢水管(11)采用单向阀，当储罐内压力升高，向外排水或排气，反之，压力降低到负压时，不得回吸外界空气；补水排污管(17)实现补充新水和排污的功能，采用单向阀，要求热水储罐(12)内压力为负压时，自动补充经过处理过的低氧含量的水。
其工作原理是这样的：真空管太阳集热器(9)、热水储罐(12)、放水管(5)、电磁阀一(6)、测温点一(7)、温度控制柜(8)、上水管(10)、测温点二(13)、电磁阀二(14)和热水泵(16)组成一个独立的回路。测温点一(7)测量真空管太阳集热器(9)水箱的温度，测温点二(13)测量热水储罐(12)的温度。将真空管太阳集热器(9)水箱的放水温度设定为H(用户可根据需要自行设定H值)。对温度控制柜进行编程，实现下列功能：
真空管太阳集热器(9)经过太阳晒，水箱内温度逐渐升高，当测温点一(7)测得的温度大于设定值H时，打开电磁阀一(6)，延时数秒启动热水泵(16)，真空管太阳集热器(9)水箱的热水放入热水储罐(12)内，同时热水储罐(12)内的冷水送入真空管太阳集热器(9)水箱，当测温点一(7)的温度等于测温点二(13)的温度时，关闭电磁阀一(6)和热水泵(16)，此时真空管太阳集热器(9)水箱内的水继续被太阳晒，进行另一个循环。
当测温点二(13)的温度接近H时，要求测温点一(7)与测温点二(13)的温度差大于ΔT时，才能打开电磁阀一(6)和热水泵(16)，使真空管太阳集热器(9)水箱的水和热水储罐(12)内的水进一步交换；当测温点一(7)的温度等于测温点二(13)的温度时，关闭电磁阀一(6)和热水泵(16)。当测温点二(13)的温度接近80℃时，通过补水排污管(17)，自动补充新水。
当测温点一(7)的温度等于5℃时，打开电磁阀二(14)，将真空管太阳集热器(9)水箱的水放掉。此时不能使用太阳能采暖系统，防止冻裂管道。
辅助能源(1)、热水储罐(12)、地板采暖系统(19)、测温点四(2)、暖通管(3)、进水管(4)、回水管(15)、地暖盘管(18)和测温点三(20)形成一个独立的回路。
辅助能源(1)自带一个热水泵，与测温点三(20)和测温点四(2)构成两个温控回路，测温点四(2)测量进水口的温度，要求当水温低于40℃时，启动辅助能源(1)，如点火、通电等；当水温高于40℃时，关闭辅助能源(1)；测温点三(20)测量地板采暖系统(19)的室内温度，要求当测温点三(20)的温度高于22℃时，停止辅助能源(1)的热水泵的运转，低于18℃时，启动辅助能源(1)的热水泵，使地板采暖系统(19)循环。
地板采暖系统(19)可根据采暖面积的大小，决定使用分水器的类型和数量。同时要求采用地板采暖(19)的建筑物其保温性能越高越好。
本发明的实施节约了能源，降低了能耗，减少大气污染，具有很可观的经济效益。
附图说明
图1是全自动太阳能地板采暖系统结构示意图。
图中数字编码和设备对应如下：(1)辅助能源，(2)测温点四，(3)暖通管，(4)进水管，(5)放水管，(6)电磁阀一，(7)测温点一，(8)温度控制柜，(9)真空管太阳集热器，(10)上水管，(11)溢水管，(12)热水储罐，(13)测温点二，(14)电磁阀二，(15)回水管，(16)热水泵，(17)补水排污管，(18)地暖盘管，(19)地板采暖系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理作详细说明。
真空管太阳集热器(9)、热水储罐(12)、放水管(5)、电磁阀一(6)、测温点一(7)、温度控制柜(8)、上水管(10)、测温点二(13)、电磁阀二(14)和热水泵(16)组成一个独立的回路，测温点一(7)测量真空管太阳集热器(9)水箱的温度，测温点二(13)测量热水储罐(12)的温度，当测温点一(7)测得的温度大于60℃时，打开电磁阀一(6)，延时数秒启动热水泵(16)，此时真空管太阳集热器(9)水箱的热水放入热水储罐(12)内，同时热水储罐(12)内的冷水送入真空管太阳集热器(9)水箱中，使二者的温度逐渐平衡。当测温点一(7)的温度等于测温点二(13)的温度时，关闭电磁阀一(6)和热水泵(16)，使真空管太阳集热器(9)水箱内的温度继续升高，进行另一个循环。当测温点二(13)的温度接近60℃时，要求测温点一(7)与测温点二(13)的温度差大于10℃时，才能打开电磁阀一(6)和热水泵(16)，直至测温点一(7)的温度等于测温点二(13)的温度时，关闭电磁阀一(6)和热水泵(16)。当测温点二(13)的温度接近80℃时，通过补水排污管(17)，自动补充新水。
当测温点一(7)的温度等于5℃时，打开电磁阀二(14)，将真空管太阳集热器(9)水箱的水放掉。此时不能使用太阳能采暖系统，防止冻裂管道。
辅助能源(1)、热水储罐(12)、地板采暖系统(19)、测温点四(2)、暖通管(3)、进水管(4)、回水管(15)、地暖盘管(18)和测温点三(20)形成一个独立的回路。
辅助能源(1)自带一个热水泵，与测温点三(20)和测温点四(2)构成两个温控回路，测温点四(2)测量进水口的温度，要求当水温低于40℃时，启动辅助能源(1)，如点火、通电等；当水温高于40℃时，关闭辅助能源(1)；测温点三(20)测量地板采暖系统(19)的室内温度，要求当测温点三(20)的温度高于22℃时，停止辅助能源(1)的热水泵的运转，低于18℃时，启动辅助能源(1)的热水泵，使地板采暖系统(19)循环。

Claims (2)

1.一种全自动太阳能地板采暖系统，其特征在于，由真空管太阳集热器、热水储罐、辅助能源、地板采暖系统及温度控制回路组成，所述的真空管太阳集热器(9)通过电磁阀一(6)和放水管(5)与热水储罐(12)连接，并且热水储罐(12)通过电磁阀二(14)、热水泵(16)和上水管(10)与真空管太阳集热器(9)连接；所述的热水储罐(12)通过进水管(4)与辅助能源(1)连接，辅助能源(1)通过暖通管(3)与地板采暖系统(19)连接，地板采暖系统(19)通过回水管(15)与热水储罐(12)连接；所述的温度控制回路由电磁阀、测温点、温度控制柜组成；所述的热水储罐(12)的上端连接着溢水管(11)，下端连接着补水排污管(17)。
2.根据权利要求1的全自动太阳能地板采暖系统，其特征在于，所述的辅助能源(1)是燃气炉、电加热器、热泵。
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