CN201121940Y - 太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置 - Google Patents

太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型为太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置，涉及热能装置领域，目前太阳能的利用受天气、无光照的影响，还不能做到稳定连续地供热，本实用新型采用太阳能热管集热器和空气源热泵联合使用，分别与蓄热水箱连通，在各条连通管道上分别装有电磁阀，在太阳能热管系统上还装有换热器，太阳能热管系统工质为防冻液，蓄热水箱工质为五水硫酸钠，空气源热泵的制冷剂为R417a，并采用了计算机远程控制技术，本实用新型具有利用太阳能连续稳定地供热，设备能量转换效率高、转换单价低，能做到指标控制准确，无人值守、节省劳动力的有益效果。

Description

太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置
技术领域
本实用新型涉及热能装置领域，尤其是太阳能热能装置。
背景技术
随着人类生产及生活水平的提高，世界能源消耗量大幅度增长。根据有关文献记载，1965年能源消耗量比1900年增长了6倍，而2000年比1965年又增长了4.5倍。过去的能源主要来自矿物燃料，但矿物燃料的储量是有限的，不能再生的，世界石油的储量只能维持几十年，因此人们不得不逐渐把关注的重点转移到新能源的开发和利用上去。太阳能是无穷无尽的、可再生的清洁能源。我国太阳能资源十分丰富，可开发的太阳能资源折合标准煤每年可达1.43亿吨，全国有2/3以上的地区，年辐照量大于5000MJ/m2，年日照时数在2000h以上，表1为我国太阳能热能等级表。
表1我国太阳能热能等级表
  地区等级   年日照时数(h/y)   年辐射总量(MJ/m2·y)   包括的主要地区   国外相当地区   备注
  一等   3200～3300   6680～8400   宁夏北部，甘肃北部，新疆南部，青海西部，西藏西部   印度，巴基斯坦   太阳能资源最丰富地区
  二等   3000～3200   5852～6680   河北西北部，山西北部，内蒙南部，宁夏南部，甘肃中部，青海东部，西藏东南部，新疆南部   印度尼西亚的雅加达   较丰富地区
  三等   2200～3000   5016～5852   山东，河南，河北东南部，山西南部，新疆北部，吉林，辽宁，云南，陕西北部，甘肃东南部，广东南部   -   中等地区
  四等   1400～2000   4180～5016   湖南，广西，江西，浙江，湖北，福建北部，广东北部，陕西南部，安徽南部   意大利的米兰较   差地区
  五等   1000～1400   3344～4180   四川大部分地区，贵州   巴黎，莫斯科   最差地区
由此可见，我国有着丰富的太阳能资源，是太阳能大国，但是在利用太阳能资源方面，特别是利用太阳能稳定连续供应热能方面，我们还做得很不够，开发太阳能资源、利用太阳能资源我们责无旁贷，任重而道远。
发明内容
本实用新型的目的为提供一种能稳定供应热能，效率高、使用方便的太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置。
实现上述目的的技术方案如下：
地板辐射采暖装置通过蓄热水箱与太阳能热管集热器和空气源热泵连通，在连通地板辐射采暖装置与蓄热水箱的管道上装有电磁阀和电子除垢仪，在连通太阳能热管集热器和蓄热水箱的管道上及连通空气源热泵和蓄热水箱的管道上分别装有电磁阀，在蓄热水箱上装有内插液位计和温控仪，所述电磁阀、内插液位计、温控仪、电子除尘仪分别与控制柜连接，控制柜与设有温度、流量控制软件的计算机远程控制器连接。
在太阳能热管集热器和蓄热水箱之间装有换热器，在太阳能热管集热器和换热器之间及换热器与蓄热水箱之间分别装有电磁阀。
太阳能热管集热器系统内的循环工质为防冻液。
蓄热水箱中的工质为五水硫酸钠。(蓄热介质)
整个系统从结构上划分为六大部分，太阳能热管集热系统、空气源热泵系统、储热、板式换热器、地板采暖系统、中央集中控制系统。
集热系统与地板采暖系统分别为两个独立的闭式循环系统，集热系统采集到的热量通过换热器交换给储热水箱，以供地板辐射采暖使用，当水箱内水温低于采暖所需进水温度时自动启动空气源热泵，将水箱中的水加热到设定温度。采热系统转换设定如下：
1.太阳能集热系统：当集热器温度达到设定值(55℃～60℃)集热器水泵和板换水泵同时起动进行热交换，当集热器温度降止设定值45℃时，水泵停止工作。
2.辅助热源系统：当蓄热水箱低于42℃时，空气源热泵起动，当蓄热水箱温度高于设定值55℃时，热泵停止加热。
3.当室内温度低于16℃时，地板采暖循环泵起动，高于18℃时，循环泵停止。
本实用新型中各设备特点为：
1、太阳能热管的使用温度比普通的太阳能集热器使用温度低，为防止太阳能热管集热系统中的工质冻结，采用防冻剂，以保证在低温下顺利使用。
2、空气源热泵的压缩机制冷剂采用R417a，此工质为环保节能物质。
3、蓄热水箱，在日照充足时，多余热能贮存在蓄热水箱中，在非日照时，空气源热泵工作，将热量贮存在蓄热水箱中，或在用电低谷时，提前将能量贮存。蓄热水箱的工质采用五水硫酸钠，其固液临界温度为46℃，蓄热量比水高五倍，因此水箱容积可相应减少。
4、换热器构件采用铜镍合金制作，增强了耐蚀性，也提高了传热效果。增大了换热面积，可将采集到的热量充分地换热到蓄热水箱中。
5、电子除垢仪，在系统中设置了电子除垢仪可减少水垢的产生，提高传热效果，减轻设备的维修量。
6、采用了计算机远程监控系统，通过各个电磁阀有效及时地实现了各采暖设备的投入和撤出，实现了自动化控制，提高了采暖供暖质量。
本实用新型具有以下有益效果：
1、实现了稳定连续的供暖，克服了过去非日照时间内不能供暖、实现有无日照都能供暖目的。对缺能地区的能源供应起到了保证作用。
2、转换效率高，转换单价低，几种常用的能源的比较列于表2，表中显示本实用新型的技术方案设备转换效率最高，转换单价最低。
表1  几种常用能源的比较
Figure Y20072018152500051
3、实现了自动化管理，控制指标精确，可无人值守，节省劳动力。
附图说明：
图1为本实用新型太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置的结构示意图；
图中各序号的名称为：1--地板辐射采暖装置；2--蓄热水箱；3--太阳能热管集热器阵；4--空气源热泵；5--板式转换器；6、7、8、9-电磁阀；10-电子除垢仪；11-温控仪；12-内插液位计；13-控制柜；14-计算机远程控制器。图中实线为管线系统，虚线电信号系统。
具体实施方式：
现以下列实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
以兰州地区为例
1、兰州气象参数(摘于中国建筑用标准气象数据)
  1月份平均气温   -4.88℃   室外采暖计算温度   -11℃
  1月份日照强度   12MJ/(m2·d)   采暖天数   132天
  1月份每天日照小时数   6.9小时   地板采暖室内温度   16℃
  1月份夜间平均环境温度   -6.9℃   年平均温度   9.8℃
  1月份最低环境温度   -8.2℃
2、采暖面积约为800m2。循环水温不高于45℃，供回水温度50℃～30℃。
3、热负荷计算：采暖设计热负荷指标不超过52W/m2规定：
52W/m2×800m2×24h÷1000W/kW＝998.4kW·h(全天热负荷)
4、设计方案：在冬季运行期间为800m2面积提供建筑采暖，有太阳集热面积提供70％能量，其余不足部分由热泵来补充。在辐射较好天气时太阳能系统产生能量基本能供白天及前半夜采暖需求，其余不足量用热泵做补充。
5、决定采用：太阳能热管集热系统，采光面积170m2；4.空气源热泵采用YIDE8-24型2台：
设备参数：
(1)太阳能热管
每支规格为Φ58×1.8m。
(2)空气源热泵主机配件
  序号  品名   型号   产商
  1  高速涡旋压缩机(9种自动保护)   ZR94KC   美国谷轮
  2  轴流风机   FE063-SDK   德国司乐百
  3  蒸发器   EXC-994   德国
  4  冷凝器   CN-5   美国
  5  膨胀阀   TDEX12.5   丹佛斯
  6  电脑板   6L2-A   国产
  7  气液分离器   RA-208   美国
  8  高低压控   Yk   国产
  9  过滤器   EK-165S   美国
  10  视液镜   HMI-1TT5   美国
  11  四通阀   VF6110   日本兰科
  12   电器元件   西门子
  13   冷媒   R417a   美国杜邦

Claims (4)

1、热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置，其特征为地板辐射采暖装置通过蓄热水箱与太阳能热管集热器和空气源热泵连通，在连通地板辐射采暖装置与蓄热水箱的管道上装有电磁阀和电子除垢仪，在连通太阳能热管集热器和蓄热水箱的管道上及连通空气源热泵和蓄热水箱的管道上分别装有电磁阀，在蓄热水箱上装有内插液位计和温控仪，所述电磁阀、内插液位计、温控仪、电子除垢仪分别与控制柜连接，控制柜与设有温度、流量控制软件的计算机远程控制器连接。
2、根据权利要求1所述的太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置，其特征为在太阳能热管集热器和蓄热水箱之间装有换热器，在太阳能热管集热器和换热器之间及换热器与蓄热水箱之间分别装有电磁阀。
3、根据权利要求2所述的太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置，其特征为太阳能热管集热器系统内的循环工质为防冻液。
4、根据权利要求1或2或3所述的太阳能热管集热器和空气源热泵双热源地板辐射采暖装置，其特征为蓄热水箱中的工质为五水硫酸钠。
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