CN201007524Y - 太阳能与热泵能源互补供热水装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能与热泵能源互补供热水装置，它属于一种利用太阳能和热泵提供能源的热水供给装置，它包括由太阳能集热器、保温水箱、电加热发热管、热泵、供热水管道，其特征在于在所述的太阳能集热器的进水管道处设置有太阳能进水电磁阀、在所述的、热泵进水管道上设置有热泵进水电磁阀；它还包括设置有开关控制系统和电路板的控制电箱；所述的开关控制系统为一个由微电脑水位控制器、水温温控器探头、电磁阀、时间继电器、中间继电器以及交流接触器构成的开关电路。

Description

太阳能与热泵能源互补供热水装置

技术领域：

本实用新型涉及一种太阳能与热泵能源互补供热水装置，它属于一种热水供给装置，特别是利用太阳能和热泵提供能源的热水供给装置。

背景技术：

目前，太阳能、热泵互补中央热水系统已经被比较广泛的使用，但是由于控制系统比较落后，因此存在一下的问题：控制系统稳定性较差；没有采用智能化的定时补水，不能最大限度利用太阳能，造成耗电量过大。由于是采用浮球阀控制水位，用热水时，水箱一边出热水，一边进冷水，冷热水相混合，水温越洗越低，不能满足用户的要求。由于现有的系统是对整箱水进行循环加热，水箱里的水缓慢加热。这样就不能保证用户在任何时候都能够用上热水；当用户用完整箱热水后，进满整箱冷水然后进行加热，这样不但浪费能源，而且加热缓慢，用水忽冷忽热，给用户带来很大的不便；在阴天的时候，通常是要用热泵把满箱水加热，若用不完热水，就会浪费电能；另外现有技术中的系统初期投资大，运行成本较高。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种具有良好的自动控制功能，可全天候随时供应热水，且节约能源的太阳能与热泵能源互补供热水装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种太阳能与热泵能源互补供热水装置，它包括由太阳能集热器、保温水箱、电加热发热管、热泵、供热水管道，其特征在于在所述的太阳能集热器的进水管道处设置有太阳能进水电磁阀、在所述的、热泵进水管道上设置有热泵进水电磁阀；它还包括设置有开关控制系统和电路板的控制电箱；所述的开关控制系统为一个由微电脑水位控制器、水温温控器探头、电磁阀、时间继电器、中间继电器以及交流接触器构成的开关电路。

所述的开关控制系统包括一个并联在电源电路中的由微电脑水位器、水位探头、交流接触器、热泵进水电磁阀和中间继电器构成的水位控制电路；一个并联在电源电路中的由时间继电器、微电脑水位器、交流接触器、热泵进水电磁阀和中间继电器构成的时间控制电路；一个由电磁阀与水温温控器构成的温度控制电路；所述的微电脑水位控制器水位探头探测出的水位，输出高低电平，在中间继电器的作用下控制电路的通断；水温温控器探测各探测点的水的温度，在到达设定的温度时断开电路；电磁阀设置在供水管道上，通电时吸合铁芯，断开时铁芯打开，控制水的通断。

在所述的热泵供水管道中设置有流量调节阀。

在所述的供热水管道中设置有热水增压泵。

在所述的总进水管道中设置有冷水增压泵.

所述的太阳能集热器与保温水箱之间的管道上设置一循环泵。

在所述的热泵与保温水箱之间的管道上设置一循环泵。

本实用新型实现了全天候多次水位检测和定时补水，保证全天候的热水的供给，同时也保证了稳定的水温，并且系统运行稳定，减少了能源的损耗，降低了系统的运行成本。

附图说明：

附图1为本实用新型的结构示意图

附图2为本实用新型的俯视结构示意图

附图3为本实用新型的电路图

具体实施方式：

下面以附图1、2、3为本实用新型的实施例，对本实用新型进行进一步的说明：

如附图1中所示：

在本实施例中，本实用新型包括：自来水进水口1，冷水增压泵2，太阳能进水电磁阀3，太阳能集热器4，太阳能进水温控器5，保温水箱6，保温水箱水位探头7，循环限温温控器8，循环加热温控器9，电加热发热管10，热水循环泵11，热泵12，热泵进水温控器13，热泵出水温控器14，循环加热循环泵15，流量调节阀16，热泵进水电磁阀17，热水增压泵18，供热管道19，控制电箱20。其中太阳能集热器4、保温水箱6、电加热发热管10、热泵12、供热水管道19为现有技术。在所述的太阳能集热器4的进水管道处设置有太阳能进水电磁阀3、在所述的热泵12进水管道上设置有热泵进水电磁阀15；在所述的热泵中设置有流量调节阀16。在所述的供热水管道19中设置有热水增压泵18；在所述的太阳能集热器4与保温水箱6之间的管道中设置有热水循环泵11；在所述的热泵12与保温水箱6之间的管道中设置有热水循环泵15。它还包括设置有开关控制系统和电路板的控制电箱；所述的开关控制系统为一个由微电脑水位控制器、水温温控器探头、电磁阀、时间继电器、中间继电器以及交流接触器构成的开关电路。所述的开关控制系统包括连接有保温水箱水位探头7的微电脑水位控制器、分布在太阳能集热器4出水口和保温水箱以及热泵中的水温温控器探头、与微电脑水位控制器连接的电磁阀、起定时接通电路的作用的时间继电器、通过电路的通断来控制器件的开或关中间继电器以及交流接触器；所述的微电脑水位控制器水位探头7探测出的水位，输出高低电平，在中间继电器的作用下控制电路的通断；水温温控器探测各探测点的水的温度，在到达设定的温度时断开电路；电磁阀设置在供水管道上，通电时吸合铁芯，断开时铁芯打开，控制水的通断。

下面结合附图3，详细描述本实用新型的工作原理：

本实用新型智能型太阳能、热泵互补中央热水系统分多个时间段通过水位探头对系统进行定时水位检测。在阴雨天气，太阳能产生的热水量少，系统检测到保温水箱热水水位低于预设水位，系统会自动启动热泵加热冷水。在晴天太阳能产生的热水量较大，在补水时间段保温水箱水位高于预设水位，就不用补水，热泵不会启动，只用太阳能加热。分晴、阴雨两种情况分析：

(a)晴天太阳能充足时：

三种情况对应操作模式：

①当水位未达到最低水位时：

微电脑水位控制器SW1有输出，中间继电器J13、J6接通，常开触点J6A接通，热泵进水电磁阀YV1接通，常闭触点J13A断开，热泵循环泵PM1停止，常开触点J13B接通，交流接触器K2接通，热泵启动，热泵将冷水加热，热水进入保温水箱。

微电脑水位控制器SW2有输出，中间继电器J9接通，触点J9A打向太阳能进水电磁阀YV2，太阳能进水电磁阀YV2接通，电磁阀打开；常开触点J9B接通，交流接触器K4接通，冷水增压泵启动，向保温水箱进冷水。当保温水箱温度低于55℃时，热泵控制温控器ST1、ST2接通，触点J7A打向J9C，常开触点J9C接通，中间继电器J12接通，交流接触器K1接通，电加热发热管启动；当保温水箱温度高于55℃时，热泵控制温控器ST1、ST2断开，交流接触器K1断开，电加热管不通电。

直至保温水箱水位高于最低水位微电脑水位控制器SW1、SW2无输出，停止上述操作，切换至②操作模式。

②当水位高于最低水位，低于最高水位时：

当保温水箱温度低于55℃时，热泵控制温控器ST1、ST2接通，中间继电器J5、J14接通，常开触点J14，J5A接通，交流接触器K2接通，热泵启动；微电脑水位控制器SW1无输出，中间继电器J6、J13断开，常闭触点J13A接通，热泵热水循环泵PM1启动，常开触点J6A断开，热泵进水电磁阀YV1断开，热泵不进水。

当太阳能集热器出水口水温高于55℃时，太阳能进水温控器ST3断开，中间继电器J7断开，触点J7A打向中间继电器J8，触点J7A与J9C断开，中间继电器J8对微电脑水位控制器发出最高水位信号，微电脑水位控制器SW2有输出，中间继电器J9接通，触点J9A打向太阳能进水电磁阀YV2，太阳能进水电磁阀YV2接通，电磁阀打开；常开触点J9B接通，交流接触器K4接通，冷水增压泵启动，向保温水箱进水。

当冷水到达太阳能集热器出水口时，太阳能集热器出水口水温低于55℃时，太阳能进水温控器ST3接通，中间继电器J7接通，触点J7A打向J9C，触点J7A与中间继电器J8断开，中间继电器J8对微电脑水位控制器SW2发出最低水位信号，微电脑水位控制器SW2无输出，中间继电器J9断开，触点J9A打向J7B，常闭触点J7B断开，太阳能热水循环泵停止，太阳能进水电磁阀YV2断开，常开触点J9B断开，交流接触器K4断开，冷水增压泵不启动，不向太阳能集热器进水。

太阳能集热器吸收太阳能，将太阳能转化为热能，加热冷水，水温逐渐升高，当太阳能集热器出水口水温高于55℃时，电磁阀打开，冷水增压泵启动，向保温水箱进水，如此循环，直至到达最高水位，停止上述操作，切换至③操作模式。

③当水位到达最高水位时：

微电脑水位控制器SW2无输出，中间继电器J9断开，触点J9A打向J7B，太阳能集热器出水口水温高于55℃时，太阳能进水温控器ST3断开，中间继电器J7断开，常闭触点J7B接通，当水箱水温低于70℃时，太阳能限温循环温控器ST4接通，太阳能热水循环泵PM4启动，热水在太阳能集热器中循环加热，当水箱水温到达70℃时，太阳能限温循环温控器ST4断开，太阳能热水循环泵PM4停止。

(b)阴雨天气，太阳能不充足时：

系统分四个或多个时间段通过水位探头对系统进行定时水位检测：

①在每天早上10:20(时间可调)时间继电器SS6接通，保温水箱水温高于55℃，热泵控制温控器ST1、ST2断开，中间继电器J5断开，常闭触点J5B接通，中间继电器J4接通，中间继电器J4向微电脑水位控制器发出25％水位检测信号，如果保温水箱水位低于水箱水位的25％，微电脑水位控制器SW1有输出，中间继电器J13、J6接通，常开触点J6A接通，热泵进水电磁阀YV1接通，常闭触点J13A断开，热泵循环泵PM1关闭，常开触点J13B接通，交流接触器K2接通，热泵启动，热泵将冷水加热，热水进入保温水箱。直至保温水箱水位到达预设的保温水箱水位的25％，停止补水。

②在每天中午12:00(时间可调)时间继电器SS5接通，中间继电器J3接通，中间继电器J3向微电脑水位控制器发出50％水位检测信号，如果保温水箱水位低于水箱水位的50％，微电脑水位控制器SW1有输出，中间继电器J13、J6接通，常开触点J6A接通，热泵进水电磁阀YV1接通，常闭触点J13A断开，热泵循环泵PM1停止，常开触点J13B接通，交流接触器K2接通，热泵启动，热泵将冷水加热，热水进入保温水箱。直至保温水箱水位到达预设的保温水箱水位的50％，停止补水。

③在每天中午13:30(时间可调)时间继电器SS4接通，中间继电器J2接通，中间继电器J2向微电脑水位控制器发出75％水位检测信号，如果保温水箱水位低于水箱水位的75％，微电脑水位控制器SW1有输出，中间继电器J13、J6接通，常开触点J6A接通，热泵进水电磁阀YV1接通，常闭触点J13A断开，热泵循环泵PM1停止，常开触点J13B接通，交流接触器K2接通，热泵启动，热泵将冷水加热，热水进入保温水箱。直至保温水箱水位到达预设的保温水箱水位的75％，停止补水。

④在每天下午16:30(时间可调)时间继电器SS3接通，中间继电器J1接通，中间继电器J1向微电脑水位控制器发出100％水位检测信号，如果保温水箱水位低于水箱水位的100％，微电脑水位控制器SW1有输出，中间继电器J13、J6接通，常开触点J6A接通，热泵进水电磁阀YV1接通，常闭触点J13A断开，热泵循环泵PM1停止，常开触点J13B接通，交流接触器K2接通，热泵启动，热泵将冷水加热，热水进入保温水箱。直至保温水箱水位到达预设的保温水箱水位的100％，停止补水。

定时增压控制：

定时增压时间继电器SS1启动时，如果保温水箱里有水，缺水保护开关接通，中间继电器J10接通，常开触点J10接通，交流接触器K3接通，热水增压泵PM3启动；如果保温水箱缺水，缺水保护开关断开，中间继电器J10断开，常开触点J10断开，交流接触器K3断开，热水增压泵停止。定时增压时间继电器断开时，中间间继电器J10断开，常开触点J10断开，交流接触器K3断开，热水增压泵PM3停止。

调试热泵进水流量调节阀时，应把进出水温差调控在ΔT＝18℃。

本实用新型与现有的产品的比较：

本实用新型与传统的产品比较主要有以下优点：

本实用新型采用了水位自动控制、太阳能进水温度自动控制，白天太阳能先小批量、逐次、快速加热水，水温到达55℃后直接进入保温水箱，从而改进了传统太阳能热水器循环加热整箱热水时升温缓慢，使用户在早上或上午不能用热水的弊病，使用户在任何时候都能用上热水。

本实用新型采用太阳能热水循环系统，当水箱满水时，为了充分利用太阳能，系统自动启动热水循环泵，继续加热保温水箱里热水，当保温水箱里水温到达70℃时，热水循环泵自动停止，停止循环加热，以免水温过高烫伤人和避免者结水垢。

本实用新型采用了水位自动控制，晚上在用水的时候水箱里的水位逐渐降低，而太阳能集热器出口水温低于55℃时，电磁阀不打开，冷水增压泵不启动，水不能进入保温水箱，保证水箱里的温度在50℃以上。改进了传统太阳能用水时忽冷忽热、越洗越冷的缺点，保证水箱里面的水是恒温的。

本实用新型采用了热泵、电加热发热管辅助加热，当用水用至最低水位之后，自动向保温水箱内补充水，并且热泵和电加热发热管同时启动，保证用户在用完整箱热水之后短时间用上热水。改进了传统太阳能用完热水之后就不能再用热水或者是加热太多热水、加热缓慢的问题。

本实用新型采用进水温度控制、每天四个或多个时间段(时间可调)定时检测水位，智能化定时补水等优化设计。在阴天或者是雨天的时候如果太阳能加热的热水不到预设的水箱水位，系统将自动启热泵加热冷水，直到保温水箱里面的热水到达预设水箱水位停止加热。系统设计综合考虑了各种天气和可能出现的情况，对定时补水进行了优化设计，使系统能最大限度的优先利用太阳能，最大限度的减小用电量，同时也改进了传统的太阳能加热整箱热水用不完造成能源的浪费的问题。

本实用新型采用热泵辅助加热，电加热作为备用加热器，在各种天气下都能最大限度的优先利用太阳能，最少地用电，同时在用水量变化较大时，也能保证热水供应，做到系统的最节能。

本实用新型采用水位自动控制、温度自动控制、定时补水自动控制、定时加压自动控制，对太阳能热水系统进行全年、全天候、全程自动控制。有环保节能，运行安全稳定可靠，全程自动控制的优点。

Claims (7)

1.一种太阳能与热泵能源互补供热水装置，它包括由太阳能集热器(4)、保温水箱(6)、电加热发热管(10)、热泵(12)、供热水管道(19)，其特征在于在所述的太阳能集热器(4)的进水管道处设置有太阳能进水电磁阀(3)、在所述的、热泵(12)进水管道上设置有热泵进水电磁阀(17)；它还包括设置有开关控制系统和电路板的控制电箱(20)；所述的开关控制系统为一个由微电脑水位控制器、水温温控器探头、电磁阀、时间继电器、中间继电器以及交流接触器构成的开关电路。

2.如权利要求1中所述的太阳能与热泵能源互补供热水装置，其特征在于所述的开关控制系统包括一个并联在电源电路中的由微电脑水位器、水位探头、交流接触器(K1、K4)、热泵进水电磁阀和中间继电器构成的水位控制电路；一个并联在电源电路中的由时间继电器、微电脑水位器、交流接触器(K2)、热泵进水电磁阀和中间继电器构成的时间控制电路；一个由电磁阀与水温温控器构成的温度控制电路；所述的微电脑水位控制器水位探头(7)探测出的水位，输出高低电平，在中间继电器的作用下控制电路的通断；水温温控器探测各探测点的水的温度，在到达设定的温度时断开电路；电磁阀设置在供水管道上，通电时吸合铁芯，断开时铁芯打开，控制水的通断。

3.如权利要求1或2中所述的太阳能与热泵能源互补供热水装置，其特征在于在所述的热泵中设置有流量调节阀(16)。

4.如权利要求1或2中所述的太阳能与热泵能源互补供热水装置，其特征在于在所述的热泵进水管道中热水增压泵(18)。

5.如权利要求1或2中所述的太阳能与热泵能源互补供热水装置，其特征在于在所述的总进水管道中设置有冷水增压泵(2)。

6.如权利要求1或2所述的太阳能与热泵能源互补供热水装置，其特征在于所述的太阳能集热器(4)与保温水箱(6)之间的管道上设置一循环泵(11)。

7.如权利要求1或2所述的太阳能与热泵能源互补供热水装置，其特征在于所述的热泵(12)与保温水箱(6)之间的管道上设置一循环泵(15)。

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