CN201225700Y - 太阳能综合热利用系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能综合热利用系统，由太阳能集热系统、供热系统、热交换系统、蓄热系统、辅助加热系统、生活用热水系统、热媒共用箱组成；太阳能集热系统由一号下循环管、一号上循环管、一号循环泵、集热器阵列构成，供热系统由二号下循环管、二号上循环管、二号循环泵、负载换热器构成；热交换系统由三号下循环管、三号上循环管、三号循环泵、中间换热器构成；蓄热系统由四号下循环管、四号上循环管、四号循环泵、蓄热水箱构成；辅助加热系统由五号下循环管、五号上循环管、五号循环泵、加热设备构成；本实用新型解决了太阳能非采暖季节闲置的问题，系统内部可进行能量的分配、调节和平衡，可动态的转移热能，以适应季节变化和天气变化，最大限度的利用太阳能的产能，系统安全可靠，热量利用效率极高。

Description

太阳能综合热利用系统

技术领域

本实用新型涉及大型太阳能热利用系统，特别涉及供热、供水的综合利用系统。

背景技术

传统的太阳能热利用系统较为简单，功能也较为单一，主要用于产生生活用热水，通常采用单一循环方式进行工作。

随着太阳能技术的不断发展，应用的领域也不断扩大，很多场合需要利用太阳能提供低温加热，即将太阳能的热量传递给热媒，热媒循环过程中通过换热器释放热量，将热量传递给负载，此类用途的系统需求很多，如用于游泳池加热或房间采暖，但目前尚无法大规模推广，其原因在于：需要配备很大的集热器面积，这笔投入很大，可是过了供热季节，设备闲置，不仅造成投资的浪费，太阳能集热器长期空晒还会造成系统老化甚至被破坏，而且，北方地区采用大面积集热器的壁垒是：冬季抗冻、夏季防过热问题，独立的太阳能系统内部不可进行能量分配、调节和平衡，无法适应季节变化和天气变化，很难兼顾冬季夏季的工况及天气变化，太阳能的利用效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能综合热利用系统，解决了太阳能非采暖季节闲置的问题，实现了太阳能供热、太阳能热水同时提供，系统内部可进行能量的分配、调节和平衡，可动态的转移热能，以适应季节变化和天气变化，最大限度的利用太阳能的产能，系统安全可靠，热量利用效率极高。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种太阳能综合热利用系统，由太阳能集热系统、供热系统、热交换系统、蓄热系统、辅助加热系统、生活用热水系统、热媒共用箱组成；其特征是：

太阳能集热系统由一号下循环管、一号上循环管、一号循环泵、集热器阵列构成，集热器阵列的入口经过一号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，集热器阵列的出口经过一号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通，一号循环泵串接在一号下循环管的管路上；

供热系统由二号下循环管、二号上循环管、二号循环泵、负载换热器构成；负载换热器一次侧的出口经过二号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，负载换热器一次侧的入口经过二号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通；

热交换系统由三号下循环管、三号上循环管、三号循环泵、中间换热器构成；中间换热器一次侧的出口经过三号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，中间换热器一次侧的入口经过三号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通；三号循环泵串接在三号上循环管的管路上；

蓄热系统由四号下循环管、四号上循环管、四号循环泵、蓄热水箱构成；蓄热水箱的出水口经过四号下循环管与中间换热器二次侧的入口连通，蓄热水箱的进水口经过四号上循环管与中间换热器二次侧的出口连通，四号循环泵串接在四号下循环管的管路上；

辅助加热系统由五号下循环管、五号上循环管、五号循环泵、加热设备构成；加热设备的入口经过五号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，加热设备的出口经过五号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通，五号循环泵串接在五号上循环管的管路上；

生活用热水系统由热水供应管、补水管、增压泵、生活用水设施组成，补水管一端与水源连接，水源可以是自来水等，另一端与蓄热水箱上部的补水口连通，生活用水设施通过热水供应管与蓄热水箱下部的供水口连通，增压泵串接在热水供应管的管路上。

所述热媒共用箱的箱体内横向设置有多层的带孔隔板。

所述热媒共用箱的箱体内横向设置有多层的筛网。

所述热媒共用箱的箱体侧壁夹层内设置有保温材料。

所述蓄热水箱的补水口上设置有浮球液位开关。

本实用新型有以下积极有益效果：

本实用新型将几个独立的系统进行了融合，并创新的引入了“热媒共用箱”，热媒共用箱内部设置有多层孔板或筛网，可以减少对流扰动、强化热媒在箱体内分层，形成温度梯度，以利于更好地利用高温热媒；热媒共用箱将多个独立的循环回路有机的相互关联；并为多个循环回路提供共用膨胀空间。

蓄热水箱部分被单独分离出去，使得热媒循环回路地容积大大缩小，可以采用价格昂贵的防冻液如乙二醇作为热媒，进行循环，动态的转移热能，并可有效地解决冬季抗冻问题；由于蓄热水箱具有极大的蓄热能力，在太阳能产能的高峰时间段，可将过剩的热量贮藏在蓄热水箱中，在太阳能产能的低谷时间段，蓄热水箱再将热量转移给负载或终端的用户。有效地提高了太阳能的保证率。蓄热水箱还可以提供大量生活用热水，有效避免了系统夏季出现过热的情况。此种工作模式一定程度上起到了调节和平衡太阳能产能的作用，由于与季节性的功能偏置趋势相吻合，极大的提高了系统安全性，并可发挥了太阳能的主导作用，使辅助加热设备的消耗进一步降低。

附图说明

图1是本实用新型的系统组成结构示意图。

图2是图1的内部结构图。

具体实施方式

图中标号

1.集热器阵列

101.一号下循环管    102.一号上循环管    103.一号循环泵

2.负载换热器

201.二号下循环管    202.二号上循环管    203.二号循环泵

3.中间换热器

301.三号下循环管    302.三号上循环管    303.三号循环泵

4.蓄热水箱

401.四号下循环管、  402.四号上循环管    403.四号循环泵

5.加热设备

501.五号下循环管    502.五号上循环管    503.五号循环泵

6.生活用水设施

601.热水供应管      602.补水管          603.增压泵

7.热媒共用箱        701.带孔隔板

8.浮球液位开关      9.电磁阀

请参照图1、图2，本实用新型是一种太阳能综合热利用系统，由太阳能集热系统、供热系统、热交换系统、蓄热系统、辅助加热系统、生活用热水系统、热媒共用箱组成；

太阳能集热系统由一号下循环管101、一号上循环管102、一号循环泵103、集热器阵列1构成，集热器阵列1的入口经过一号下循环管101与热媒共用箱7下部的低温区连通，集热器阵列1的出口经过一号上循环管102与热媒共用箱7上部的高温区连通，一号循环泵103串接在一号下循环管101的管路上；

供热系统由二号下循环管201、二号上循环管202、二号循环泵203、负载换热器2构成；负载换热器2一次侧的出口经过二号下循环管201与热媒共用箱7下部的低温区连通，负载换热器2一次侧的入口经过二号上循环管202与热媒共用箱7上部的高温区连通；

热交换系统由三号下循环管301、三号上循环管302、三号循环泵303、中间换热器3构成；中间换热器3一次侧的出口经过三号下循环管301与热媒共用箱7的下部低温区连通，中间换热器3一次侧的入口经过三号上循环管302与热媒共用箱7上部的高温区连通；三号循环泵303串接在三号上循环管302的管路上；

蓄热系统由四号下循环管401、四号上循环管402、四号循环泵403、蓄热水箱4构成；蓄热水箱4的出水口经过四号下循环管401与中间换热器3二次侧的入口连通，蓄热水箱4的进水口经过四号上循环管402与中间换热器3二次侧的出口连通，四号循环泵403串接在四号下循环管401的管路上；

辅助加热系统由五号下循环管501、五号上循环管502、五号循环泵503、加热设备5构成；加热设备5的入口经过五号下循环管501与热媒共用箱7下部的低温区连通，加热设备5的出口经过五号上循环管502与热媒共用箱7上部的高温区连通，五号循环泵503串接在五号上循环管502的管路上；

生活用热水系统由热水供应管601、补水管602、增压泵603、生活用水设施6组成，补水管602一端与水源连接，另一端与蓄热水箱4上部的补水口连通，生活用水设施6通过热水供应管601与蓄热水箱4下部的供水口连通，增压泵603串接在热水供应管601的管路上。

热媒共用箱7的箱体内横向设置有多层的带孔隔板701。带孔隔板701也可由筛网代替。设置多层孔板或筛网，可以减少对流扰动、强化热媒在箱体内分层，形成温度梯度，以利于更好地利用高温区热媒；

热媒共用箱7的箱体侧壁夹层内设置有保温材料。蓄热水箱4的补水口上设置有浮球液位开关8。

当天气晴好，太阳能系统进行工作时，热媒从热媒共用箱7下部的低温区通过一号循环泵103加压后，经过一号下循环管101、集热器阵列1、一号上循环管102，流回热媒共用箱7上部的高温区，形成第一套循环回路，在这个循环过程中，太阳能的热量被输入到系统中，热媒共用箱7是各个循环回路公用的体积膨胀缓冲空间。热媒共用箱可以是承压的或是不承压的箱体。热媒共用箱内的传热工质可以是水或其它介质，是循环使用的。对于北方地区需要使用防冻液，热媒共用箱的体积较小，与各设备直接相通，可以最大限度的减少防冻液的充注量，提高防冻性能的同时有效地降低了成本。

当需要向负载终端供热时，开启二号循环泵203，热媒共用箱7的上部的高温区内的热媒通过二号循环泵203加压，经过二号上循环管202、负载换热器2、二号下循环管201，流回热媒共用箱7的下部的低温区，形成第二套循环回路，在这个循环过程中，太阳能的热量被传送到负载中，负载可以是房间内的散热片和盘管或用于加热游泳池水的换热器。

当天气连续晴好，太阳能产能处于高峰时间段，供大于求时，可同时开启三号循环泵303、四号循环泵403，形成第三套和第四套循环回路，使太阳能的热量通过中间换热器3输送给蓄热水箱4，由于蓄热水箱4具有极大的蓄热能力，可将过剩的热量贮藏在蓄热水箱4中，以备不时之需。

当天气阴霾，太阳能产能的处于低谷时间段，无法满足供热需求时，可同时开启二号循环泵203、三号循环泵303、四号循环泵403，同样可以通过中间换热器3，从蓄热水箱4内取出热量输送给热媒共用箱7，再通过热媒共用箱7供给终端用户。

当太阳能力不从心、蓄热水箱4内的热量消耗殆尽时，需要启动五号循环泵503，利用加热设备5对负载提供热量，加热设备5可弥补太阳能集热的不稳定性，加热设备5可以是市政供热、工业余热、各种锅炉、热泵机组、直接电加热等各种形式。

需要提供生活用热水时，启动增压泵603，蓄热水箱4内的热水通过热水供应管601输入给生活用水设施6；需要补水时，开启补水管602上的电磁阀9，自来水经补水管602向蓄热水箱4上部补水。

蓄热水箱4内采用水作为蓄热介质时，可以直接取出部分热水做为生活用热水，蓄热水箱4内采用其它蓄热介质时，需要使用生活用热水时，可以采用盘管换热的方式获得。

Claims (5)

1.一种太阳能综合热利用系统，由太阳能集热系统、供热系统、热交换系统、蓄热系统、辅助加热系统、生活用热水系统、热媒共用箱组成；其特征是：

太阳能集热系统由一号下循环管、一号上循环管、一号循环泵、集热器阵列构成，集热器阵列的入口经过一号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，集热器阵列的出口经过一号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通，一号循环泵串接在一号下循环管的管路上；

供热系统由二号下循环管、二号上循环管、二号循环泵、负载换热器构成；负载换热器一次侧的出口经过二号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，负载换热器一次侧的入口经过二号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通；

热交换系统由三号下循环管、三号上循环管、三号循环泵、中间换热器构成；中间换热器一次侧的出口经过三号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，中间换热器一次侧的入口经过三号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通；三号循环泵串接在三号上循环管的管路上；

蓄热系统由四号下循环管、四号上循环管、四号循环泵、蓄热水箱构成；蓄热水箱的出水口经过四号下循环管与中间换热器二次侧的入口连通，蓄热水箱的进水口经过四号上循环管与中间换热器二次侧的出口连通，四号循环泵串接在四号下循环管的管路上；

辅助加热系统由五号下循环管、五号上循环管、五号循环泵、加热设备构成；加热设备的入口经过五号下循环管与热媒共用箱下部的低温区连通，加热设备的出口经过五号上循环管与热媒共用箱上部的高温区连通，五号循环泵串接在五号上循环管的管路上；

生活用热水系统由热水供应管、补水管、增压泵、生活用水设施组成，补水管一端与水源连接，另一端与蓄热水箱上部的补水口连通，生活用水设施通过热水供应管与蓄热水箱下部的供水口连通，增压泵串接在热水供应管的管路上。

2.如权利要求1所述的太阳能综合热利用系统，其特征是：所述热媒共用箱的箱体内横向设置有多层的带孔隔板。

3.如权利要求1所述的太阳能综合热利用系统，其特征是：所述热媒共用箱的箱体内横向设置有多层的筛网。

4.如权利要求1所述的太阳能综合热利用系统，其特征是：所述热媒共用箱的箱体侧壁夹层内设置有保温材料。

5.如权利要求1所述的太阳能综合热利用系统，其特征是：所述蓄热水箱的补水口上设置有浮球液位开关。

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