CN200996728Y - 一种太阳能配空气能节能热水系统 - Google Patents

一种太阳能配空气能节能热水系统 Download PDF

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Abstract

一种太阳能配空气能节能热水系统,包括补冷水系统,太阳能集热器,太阳能循环加热水箱,冷热水管网,储热水箱,空气能热泵的辅助加热系统,定时供水系统,太阳能循环加热水箱的容量小于太阳能集热器的面积,在太阳能循环加热水箱中安装了一套水位探头,在储热水箱中安装了及一套水温感应器,在空气能热泵的辅助加热系统中安装了自动识别阴雨天的功能的温度控制器,定时供水系统的微电脑控制箱中安装了一套双路12个时间段的时间控制器。本实用新型的太阳能利用高,降低了投资成本,节约了运行费用,大面积集热器配置小容量太阳能储热水箱,阴雨天时也可以温升,减轻了热泵机组的工作负荷,阴雨天时热泵机组提前启动,不用担心在用水时间段前水温达不到设定温度,减少了设备投资。

Description

一种太阳能配空气能节能热水系统
【技术领域】本实用新型涉及一种供热系统,特别是涉及一种太阳能配空气能节能热水系统。
【背景技术】众所周知,太阳能是依靠阳光辐照才能产生热水的,正常日照的情况从15℃的冷水温升至55℃需6~10小时(根据季节变化),是一种缓慢加的加热方式,当阴雨天或光照不足的情况下需辅助加热才能达设置温度。一般情况下,热水系统都是设计在用水前的前几个小时设定辅助加热时间,温度达到,辅助加热系统则不启动;水温未达至设定温度,辅助系统自动加温。此辅助方式都是采用加温较快的燃油辅助或电辅助,其运行费用较高。
太阳能配空气能是目前最为节能的中央热水系统,太阳能和空气能几乎都是吸收免费能源生产热水的,其花费的只是一些附加系统的运转费用,如水泵、风机、压缩机等。所以太阳能配空气能因节能环保而受到大家的认可,尤其深受工厂、学校、酒店、医院等一些大的用水单位的青睐。但太阳能和空气能都是属于一种缓慢加热的产品,怎样配置才直能既降低投资成本,又节约运行费用呢?于是,配置的空气能热泵机组,正常设计的热泵的产水量和太阳能系统产水量相同,正常日照太阳能集热面积所产生的热水是可以达到冲凉的温度,但问题的关健是所有的热水系统是无法主动识别天气变化的,如果从早上就同太阳能一起开始工作,则失去了节能本意,浪费了一半的太阳能资源;如果热泵机组设置在下午的三四点钟启动,就不可能象燃油辅助或电辅助那样在用水前的二三个小时把水加热至设定的温度;如果把热泵的产水量增加二倍以上,这个问题就可以解决,但热泵这一块的投资就要高出二倍以上。
另一种方案是太阳能系统配置一个供热水箱,热泵系统配置一个储热水箱,提前一天把太阳能水箱中的热水抽至热泵储热水箱中第二天备用,而第二天太阳能系统又生产出同等量的热水,当热泵水箱中的热水供给了楼下热水管网,太阳能水箱中的热水又抽至热泵储热水箱中备用。当阴雨天太阳能水箱供给热泵水箱的水温达不到用水需求,热泵机组启动加热。其系统缺点是:热泵储热水箱中的热水经过了一天一夜的存放,热损相当严重(尤其是冬季,每天温降至少12℃以上),明明够温度的水偏偏等降温了后再用热泵辅助加热显然不附合节能的目的。另外,多了一个水箱,其成本当然有所增加。
【实用新型内容】本实用新型提供一种太阳能配空气能节能热水系统,系统搭配不合理,节约了运行成本,降低投资成本,而且系统可以识别阴雨天,减少辅助加热能耗。
本实用新型的技术方案为:包括补冷水系统,太阳能集热器,太阳能循环加热水箱,管道设备,储热水箱,空气能热泵的辅助加热系统,定时供水系统,太阳能循环加热水箱的容量小于太阳能集热器的面积,在太阳能循环加热水箱中安装了一套水位探头,在储热水箱中安装了及一套水温感应器,在空气能热泵的辅助加热系统中安装了自动识别阴雨天的功能的温度控制器,定时供水系统的微电脑控制箱中安装了一套双路12个时间段的时间控制器。
本实用新型的有益效果为:太阳能利用高,降低了投资成本,节约了运行费用,大面积集热器配置小容量太阳能储热水箱,阴雨天时也可以温升,减轻了热泵机组的工作负荷,阴雨天时热泵机组提前启动,不用担心在用水时间段前水温达不到设定温度,减少了设备投资。
【附图说明】图1为本实用新型的系统图。
【具体实施方式】图1为本实用新型的系统图。其中,1为真空管太阳能集热器,2为补冷水系统,3为太阳能循环加热水箱,4为储热水箱,5为空气能热泵辅助加热系统,6为过滤器。
本实用新型改变了传统的太阳能系统集热面积与水箱容量相匹配的设计方案,在集热器面积不变的数据下,将太阳能水箱容量缩小,既使是在光照不足的情况也可以生产出适量的达温热水。下面以一个具体实施例加以说明。假如一家用热水单位日总用热水量为10立方,用1000支真空管太阳能集热器(正常日照下产45℃~75℃的热水10立方),配置了1个2立方小容量的太阳能循环加热水箱和1个8立方的储热水箱;辅助加热系统配置了1台10匹的空气能热泵(日产45℃~55℃热水8~12立方)。为提高太阳能系统的产热水量,采用温差强制循环的工作方式,通过设在集热器阵列末端出口与水箱下部的两个测温点的温差控制循环泵的工作与否,当温差值较大时(TΔ≥3~5℃),控制器发出指令,强制循环水泵工作,水在太阳能循环水箱与集热器之间循环加热;当温差值较小时(TΔ≥1~2℃),强制循环水泵停止工作。由于太阳能集热方阵是采用了以大配小的工作方式,集热速度提高了5倍,如此反复,在日照正常情况下,在很短的时间内太阳能循环加热水箱内的水温就可达到很高温度(如55℃),而热泵机组无需启动。然后每间隔1.5小时通过管道泵把热水抽至8立方的储热水箱储存(加热水箱供给储热水箱的时间截止为下午17.00时,这个时间段在冬季已接近傍晚,也无阳光可利用,基本上到了单位供应热水的时间),当太阳能循环加热水箱内的水位下降至水箱底端(受水位控制),自动补冷水系统又开始给太阳能集热器补进冷水。经过一天的日照和循环,所有的水箱中都储满了55℃以上的热水(可根据季节设定)。
在储热水箱中安装了及一套水温感应器,在空气能热泵的辅助加热系统中安装了自动识别阴雨天的功能的温度控制器,当阴雨天或光照不足的天气出现时,虽然集热器采用了以大配小,但加热速度还是远远比不上正常日照,按本实施例,若在1.5个小时的日照加热后(可根据冬夏季调整打水时间),2立方加热水箱中的水温低于55℃,说明今天的天气光照不足或是阴雨天(正常日照时2立方加热水箱中的水温应在55℃~80℃之间);(按冬季最低日照时间、最低气温、最低水温设计)太阳能集热器在正常日照时每天的温升是45℃-55℃(平均按50℃计算),广东省位置于中国的南部,气温较高,最低水温为10℃以上,接冬季日照为8时计算,平均每小时温升6.25℃,乘以5倍的集热效率,再乘以1.5小时的集时间,公式为:50℃(平均温升)÷8(小时)×5(倍)×1.5(工作时间)=46.88℃(每1.5小时温升)+10℃(冷水温度)=56.88C(实际温度)。若在1.5个小时的日照加热后,2立方加热水箱中的水温低于55℃,说明今天的天气光照不足或是阴雨天,这时无论2立方加热水箱中温度是多少度,只要到了设定的抽水时间段,都会把水抽至8立方的储热水箱储存,这时设置在储热水箱中的水温感应器把水的温度信息传给微电脑控制箱,微电脑控制箱再把信息传给空气能热泵的辅助加热系统的温度控制器,空气能热泵的辅助加热系统接到指令后开始工作,把温温度升至设置温度时,空气能热泵的辅助加热系统停止运行。如此反复,可在用水时间段之前把10立方的水加热至设置温度。
在太阳能循环加热水箱中安装了一套水位探头,本实施例中,在2立方加热水箱中安装了一套水位探头,水位探头分为低水位、中水位、高水位,当2立方加热水箱中的水位到达低水位探头时,在微电脑控制箱中安装的液位控制器、交流接触器接到低水位的指令,把此信息感应给补冷水泵,补冷水泵接到指令开始工作,把水补至2立方加热水箱中,当冷水补至高水位探头时,高水位探头把水满的信息传递给液位控制器,这时交流接触器断开,补冷水系统停止补水,如此反复。
定时供水系统(可根据季节、温度变化调整供水时间段)的微电脑控制箱中安装了一套双路12个时间段的时间控制器(由交流接触器控制),本实施例中,当集热器经过1.5小时的日照后,水温迅速上升,这时设置的第一供水时间段到了,交流接触器吸合,时间控制器把时间信息传递给管道泵,管道泵接到指令后把热水抽至8立方储热水箱中备用,如此反复。

Claims (1)

1.一种太阳能配空气能节能热水系统,包括补冷水系统,太阳能集热器,太阳能循环加热水箱,冷热水管网,储热水箱,空气能热泵的辅助加热系统,定时供水系统,其特征在于:所述太阳能循环加热水箱的容量小于太阳能集热器的面积,在太阳能循环加热水箱中安装了一套水位探头,在储热水箱中安装了及一套水温感应器,在空气能热泵的辅助加热系统中安装了自动识别阴雨天的功能的温度控制器,定时供水系统的微电脑控制箱中安装了一套双路12个时间段的时间控制器。
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