CN202101466U - 太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统,系统采用手、自动控制系统,实现系统各个部位的自动控制。包括太阳能集热器、生活水箱、地面供暖系统、风机盘管制冷系统、热泵辅助保障系统,其中太阳能集热器与生活水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,构成循环通路。本实用新型增加了一个闭式承压缓冲水箱,利用缓冲水箱内盘管式换热器与生活水箱外胆中的水进行热交换,充分利用了太阳能资源,提高了系统的使用效率,保障了系统运行的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种生活采暖、制冷、生活热水三联供系统,具体指一种太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统。
背景技术
现有技术中,采暖、制冷、生活热水三联供系统包括太阳能集热系统、生活热水供应系统、制冷系统、地板采暖系统、辅助电加热设备等。现有技术存在的缺陷有:(1)地暖、空调为开式系统,其运行寿命短、耗损大、维修费用高。(2)系统阀件多而分散,导致其故障点多、漏水点增加、流动阻力大。(3)设备占地面积大。(4)系统不能间歇性运行,控制灵敏度降损大。(5)现有技术中系统庞大复杂,安装繁琐,施工难度大,占用大量施工时间。
实用新型内容
为解决采暖、制冷、生活用水三联供系统中不能集中自动控制,造成人力浪费、加热效率低等缺陷,本实用新型提供一种可实现全程自动控制、太阳能热量利用充分的太阳能采暖、制冷、生活用水三联供系统。
为解决上述缺陷本实用新型的技术方案是:一种太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统,包括太阳能集热器、生活水箱、地面供暖系统、风机盘管制冷系统、热泵辅助保障系统,其中太阳能集热器与生活水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,构成循环通路,其特征在于,还有一个闭式承压缓冲水箱,缓冲水箱内设置一组盘管式换热器,盘管式换热器的进出端口伸出缓冲水箱侧壁,与生活水箱对应的进出口通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;缓冲水箱的侧壁上设有两组进出水口,一组进出水口与热泵辅助保障系统通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;另外一组进出水口与风机盘管制冷系统、地面采暖系统的供回水通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接形成环路。
进一步地,,所述的生活水箱为双胆水箱,闭式承压内胆嵌入水箱内壁,内胆的底部下口与外胆内的一组盘管式换热器的一端管道连接,盘管式换热器的另一端伸出生活水箱的外壁与自来水供水管及生活热水回水管通过通用的机泵阀及相应的仪表相连;内胆顶部上口伸出生活水箱的外壁与生活热水供水管相连接。外胆通过内置排气管及溢流管与大气相通,构成开式水箱,其外壁两组进出水口分别与太阳能集热器及缓冲水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接形成环路。
进一步地,还包括自动控制系统,自动控制系统由电路系统和控制系统两部份组成,其中电路系统包括通用的电力元器件、与电源相连的循环水泵B1、B2、B3、B4、B5和电加热器H1、H2,以及与循环水泵和电加热器连接的继电装置;所述的控制系统包括控制程序和控制芯片,控制芯片的A3脚接热泵辅助保障系统的热泵主机,A4脚接循环泵B1,A5脚接循环泵B3,A6接109,A7接循环泵B4,A10接109,B1接手动自动转换信号,B2脚接末端联动信号,B3脚接主机故障信号,B4脚循环泵B1的水流开关,B6脚接循环泵B3的水流开关,B7脚接循环泵B4的水流开关,B8脚接循环泵B5的水流开关,B10脚接电加热H1,B11脚接电加热H2;A11接太阳能集热器温度T1,A12脚接缓冲水箱温度T2,A13脚接生活水箱内胆温度T3,A14脚接生活水箱外胆温度T4。
更进一步地,系统还包括两组水力模块,分别为第一水力模块和第二水力模块,其中,
所述的第一水力模块,包括生活水箱和缓冲水箱水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表以及生活水箱和太阳能集热系统水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表;
所述第二水力模块,包括缓冲水箱与热泵机组水路连接所使用的机泵阀及相应的仪表以及缓冲水箱与风机盘管、地板采暖系统连接用到的机泵阀及相应的仪表。
作为另一种技术方案:太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统包括太阳能集热器、生活水箱、地面供暖系统、风机盘管制冷系统、热泵辅助保障系统,其中太阳能集热器与生活水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,构成循环通路,其特征在于,还有一个闭式承压缓冲水箱,缓冲水箱内设置一组盘管式换热器,盘管式换热器的进出端口伸出缓冲水箱侧壁,与生活水箱对应的进出口通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;缓冲水箱的侧壁上设有一组进出水口,出水口与风机盘管制冷系统、地面采暖系统的供水口连接,风机盘管制冷系统、地面采暖系统的回水口与热泵辅助保障系统的进水口连接,热泵辅助保障系统的出水口与缓冲水箱的进水口连接。
进一步地,所述的生活水箱为双胆水箱,闭式承压内胆嵌入水箱内壁,内胆的底部下口与外胆内的一组盘管式换热器的一端管道连接,盘管式换热器的另一端伸出生活水箱的外壁与自来水供水管及生活热水回水管通过通用的机泵阀及相应的仪表相连;内胆顶部上口伸出生活水箱的外壁与生活热水供水管相连接。外胆通过内置排气管及溢流管与大气相通,构成开式水箱,其外壁两组进出水口分别与太阳能集热器及缓冲水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接形成环路。
进一步地,还包括自动控制系统,自动控制系统由电路系统和控制系统两部份组成,其中电路系统包括通用的电力元器件、与电源相连的循环水泵B1、B2、B3、B4,B5和电加热器H1、H2,以及与循环水泵和电加热器连接的继电装置;所述的控制系统包括控制程序和控制芯片MC764,控制芯片MC764的A3脚接热泵辅助保障系统的热泵主机,A4脚接循环泵B1,A5脚接循环泵B3,A6接109,A7接循环泵B4,A10接109,B1接手动自动转换信号,B2脚接末端联动信号,B3脚接主机故障信号,B4脚循环泵B1的水流开关,B6脚接循环泵B3的水流开关,B7脚接循环泵B4的水流开关,B8脚接循环泵B5的水流开关,B10脚接电加热H1,B11脚接电加热H2;A11接太阳能集热器温度T1,A12脚接缓冲水箱温度T2,A13脚接生活水箱内胆温度T3,A14脚接生活水箱温度外胆T4。
进一步地,系统还包括两组水力模块,分别为第一水力模块和第二水力模块,其中,
所述的第一水力模块,包括生活水箱和缓冲水箱水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表以及生活水箱和太阳能集热系统水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表;
所述第二水力模块,包括缓冲水箱与热泵机组水路连接所使用的机泵阀及相应的仪表以及缓冲水箱与风机盘管、地板采暖系统连接用到的机泵阀及相应的仪表。
本实用新型的有益效果是:本实用新型采用自动控制系统,控制操作简单,运行更安全可靠;而且本实用新型的缓冲水箱的利用使系统运行稳定,进而增加了使用寿命,降低了维修费用低。生活水箱的高温水与缓冲水箱的低温水进行热交换,在不改变辅助热源热泵主机的运行工况的前提下间接提高了采暖供回水温度,减少了主机的运行时间,提高了太阳能的利用效率。水力模块的加入,使整个系统安装快捷、管理方便、维护简单,而且系统的占地面积大大减小。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的三联供结构示意图;
图2是本实用新型实施例2的三联供结构示意图;
图3是本实用新型生活水箱的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例予以说明。应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
实施例1
一种太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统,包括太阳能集热器、生活水箱、地面供暖系统、风机盘管制冷系统、热泵辅助保障系统,其中太阳能集热器与生活水箱外胆通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,构成循环通路,其特征在于,还有一个闭式承压缓冲水箱,缓冲水箱内设置一组盘管式换热器,盘管式换热器的进出端口伸出缓冲水箱侧壁,与生活水箱外胆对应的进出口通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;缓冲水箱的侧壁上设有两组进出水口,一组进出水口与热泵辅助保障系统通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;另外一组进出水口与风机盘管制冷系统、地面采暖系统的供回水通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接形成环路。所述的生活水箱为双胆水箱,闭式承压内胆嵌入水箱内壁,内胆的底部下口与外胆内的一组盘管式换热器的一端管道连接,盘管式换热器的另一端伸出生活水箱的外壁与自来水供水管及生活热水回水管通过通用的机泵阀及相应的仪表相连;内胆顶部上口伸出生活水箱的外壁与生活热水供水管相连接。外胆通过内置排气管及溢流管与大气相通,构成开式水箱,其外壁两组进出水口分别与太阳能集热器及缓冲水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接形成环路。
还包括自动控制系统,自动控制系统由电路系统和控制系统两部份组成,其中电路系统包括通用的电力元器件、与电源相连的循环水泵B1、B2、B3、B4,B5和电加热器H1、H2,以及与循环水泵和电加热器连接的继电装置;所述的控制系统包括控制程序和控制芯片MC764,控制芯片MC764的A3脚接热泵辅助保障系统的热泵主机,A4脚接循环泵B1,A5脚接循环泵B3,A6接109,A7接循环泵B4,A10接109,B1接手动自动转换信号,B2脚接末端联动信号,B3脚接主机故障信号,B4脚循环泵B1的水流开关,B6脚接循环泵B3的水流开关,B7脚接循环泵B4的水流开关,B8脚接循环泵B5的水流开关,B10脚接电加热H1,B11脚接电加热H2;A11接太阳能集热器温度T1,A12脚接缓冲水箱温度T2,A13脚接生活水箱内胆温度T3,A14脚接生活水箱外胆温度T4。
系统还包括两组水力模块,分别为第一水力模块和第二水力模块,其中,
所述的第一水力模块,包括生活水箱和缓冲水箱水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表以及生活水箱和太阳能集热系统水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表;
所述第二水力模块,包括缓冲水箱与热泵机组水路连接所使用的机泵阀及相应的仪表以及缓冲水箱与风机盘管制冷系统、地板采暖系统连接用到的机泵阀及相应的仪表。
生活水箱和缓冲水箱还分别设置一套独立的电加热系统H1和H2。在太阳能集热系统和热泵辅助保障系统都不能工作或温度达不到要求的时候,可以利用电加热系统,对水箱的水进行加热,以供不时之需。
太阳能集热器与生活水箱形成回路,循环泵将生活水箱外胆中的冷水抽到太阳能集热器中进行换热,再将吸热后的热水输送回生活水箱外胆。生活水箱内胆则采用导热性良好的材质制成,这样通过内胆和外胆的热交换,将外胆内热水的热量传递给内胆中的低温水,使其内胆中的水温度达到一个适合的温度,可以供洗手、洗碗等生活使用。在采暖季太阳光照充足的时候,为了充分利用太阳能的热量,设置了缓冲水箱,该缓冲水箱是闭式承压水箱,缓冲水箱内设置一组盘管式换热器,盘管式换热器的进出端口伸出缓冲水箱侧壁,与生活水箱对应的进出口通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环。这样,生活水箱外胆中的高温水会经过盘管式换热器与缓冲水箱进行水-水换热,将外胆中高温水的热量传递到缓冲水箱中,从而升高采暖的供回水温度,进而减少辅助热源热泵主机的工作时间。而在夏季制冷工况,生活水箱和缓冲水箱之间的循环水泵则处于关闭状态,通过热泵主机将其缓冲水箱中的水温降低,经由风机盘管及其通用的机泵阀、相应的仪表、管道连接,向房间内输送冷风。太阳能集热系统将通过相应的遮阳措施,在保证充足的生活热水供应的前提下,防止热水过剩浪费。
本实用新型的太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统既可以采用手动的方式进行设定和控制,也可以采用自动控制系统来实现。
整个控制系统的简略控制关系如下:
1)太阳能集热循环控制
当生活水箱内的水温T4<设定温度,设太阳能集热器温度为T1,T1-T4>设定温度时,太阳能循环泵B3开始工作,太阳能集热系统对生活水箱的水进行加热;如果T1-T4<设定温度时,太阳能循环泵B3停止工作。
循环泵B3在启动30秒后,如果没有检测到水流信号F3,则B3停止运行并报警。
2)生活水箱与缓冲水箱之间内循环控制
设缓冲水箱内水的温度为T2,当采暖季太阳光照比较强,太阳能集热效率高的情况下,当生活水箱外胆温度与缓冲水箱温度的温差(T4-T2)>设定温度时,内循环泵B4开启,将生活水箱外胆的高温水经盘管式换热器与缓冲水箱进行水-水换热,将外胆中高温水的热量传递到缓冲水箱中。当生活水箱外胆温度与缓冲水箱温度的温差(T4-T2)<设定温度时,内循环泵B4关闭;两个水箱之间的循环结束。
另外,如果水泵B4在启动30秒后,如果没有检测到水流信号F4,则B4停止运行并报警;
3)主机及循环泵B1的控制
当缓冲水箱温度T2>设定温度时,循环泵B1开启,缓冲水箱中的水在缓冲水箱和热泵主机之间循环;延时30秒启动热泵主机,由热泵主机对循环中的水进行制冷;
当T2<设定温度时,关闭热泵主机,延时30秒关闭循环泵B1,结束水循环。
当T2<设定温度时,循环泵B1开启,缓冲水箱中的水在缓冲水箱和热泵主机之间循环;延时30秒启动热泵主机,由热泵主机对循环中的水进行加热;
当T2>设定温度时,关闭主机,延时30秒关闭循环泵B1,水循环结束;
水泵B1在启动30秒后,如果没有检测到水流信号F1,则B1停止运行并报警;
如果主机出现故障,则主机停止运行,B1泵停止运行,并报警;
5)生活热水辅助电加热器控制:电加热H1有普通模式和定时模式两种。
在普通模式下:
当T3<设定温度时,电加热H1开启,对生活水箱内胆的水进行加热;
当T3>设定温度时,电加热H1关闭,停止对生活水箱内胆的水加热;
在定时模式下:在控制程序中,可以设定开机时段,在开机时段内:
当T3<设定温度时,电机热H1开启,对生活水箱的水进行加热
当T3>设定温度时,电加热H1关闭,停止对生活水箱的水加热;
在设定时段外,无论温度高低,均不启动电加热H1
6)缓冲水箱备用电加热器控制:电加热H2有普通模式和定时模式两种。
在普通模式下:
当T2<设定温度33℃时,电加热H2开启,对缓冲水箱的水进行加热;
当T2>设定温度35℃时,电加热H2关闭,结束对缓冲水箱的水加热。
在定时模式下:在控制程序中设定每天的开机时段,在开机时段内:
当T2<设定温度33℃时,电加热H2开启,对缓冲水箱的水进行加热;
当T2>设定温度35℃时,电机热H2关闭,结束对缓冲水箱的水加热。
在设定时段外,无论温度高低,均不启动电加热H2
7)生活热水循环泵B5控制
为了保证管道一开就出热水,程序设计定温循环方式;并带有4个工作时段,在工作时段内
当T3<设定温度时,循环泵B5开启,生活水箱中生活用水系统会循环起来,通过热交换,使得整个生活用水管道里水的温度都达到生活需要的温度。
当T3>设定温度时,循环泵B5关闭,相应的循环关闭;
在设定时段外,无论温度高低,均不启动循环泵B5。
需要说明的是,实施例中涉及到的温度数值都是可以通过控制系统进行设定的,可以根据用户不同的需求,设定不同的温度数值。
实施例2
与实施例1相比,实施例2主要特征在于缓冲水箱与地面采暖系统、风机盘管制冷系统、热泵辅助保障系统的连接方式有所改变。缓冲水箱的侧壁上设有一组进出水口,出水口与风机盘管制冷系统、地面采暖系统共用主供水管连接,该主供水管分别与风机盘管制冷系统、地面采暖系统的供水干管通过阀门等管件连接,风机盘管制冷系统、地面采暖系统的回水干管则通过共用主回水管与热泵辅助保障系统的进水口连接,热泵辅助保障系统的出水口与缓冲水箱的进水口连接,形成闭式循环回路。当冬天需要采暖的时候,打开地面采暖系统供水干管的阀门,关闭风机盘管制冷系统供水干管的阀门。由热泵辅助保障系统加热后的水通过循环水泵提供的动力输送至闭式承压缓冲水箱,经闭式承压缓冲水箱的出水口流入地面采暖系统,向房间内辐射热量,冷却后的水再通过地面采暖系统的回水干管流入热泵辅助保障系统,由热泵辅助保障系统对冷却的水加热,然后将加热后的水输送到闭式承压缓冲水箱。夏天需要制冷的时候,则打开风机盘管制冷系统供水干管的阀门,关闭地面采暖系统供水干管的阀门,由热泵辅助保障系统产生的低温冷冻水经动力装置输送至风机盘管制冷系统中,向房间内输送清爽的凉风。
应当说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统,包括太阳能集热器、生活水箱、地面供暖系统、风机盘管制冷系统、热泵辅助保障系统,其中太阳能集热器与生活水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,构成循环通路,其特征在于,还有一个闭式承压缓冲水箱,缓冲水箱内设置一组盘管式换热器,盘管式换热器的进出端口伸出缓冲水箱侧壁,与生活水箱对应的进出口通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;缓冲水箱的侧壁上设有两组进出水口,一组进出水口与热泵辅助保障系统通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;另外一组进出水口与风机盘管制冷系统、地面采暖系统的供回水通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接形成环路。
2.根据权利要求1所述的三联供系统,其特征在于,所述的生活水箱为双胆水箱,闭式承压内胆嵌入水箱内壁,内胆的底部下口与外胆内的一组盘管式换热器的一端管道连接,盘管式换热器的另一端伸出生活水箱的外壁与自来水供水管及生活热水回水管通过通用的机泵阀及相应的仪表相连;内胆顶部上口伸出生活水箱的外壁与生活热水供水管相连接,外胆通过内置排气管及溢流管与大气相通,构成开式水箱。
3.根据权利要求1或2所述的三联供系统,其特征在于,还包括自动控制系统,自动控制系统由电路系统和控制系统两部份组成,其中电路系统包括通用的电力元器件、与电源相连的循环水泵B1、B2、B3、B4、B5和电加热器H1、H2,以及与循环水泵和电加热器连接的继电装置;所述的控制系统包括控制程序和控制芯片,控制芯片的A3脚接热泵辅助保障系统的热泵主机,A4脚接循环泵B1,A5脚接循环泵B3,A6接109,A7接循环泵B4,A10接109,B1接手动自动转换信号,B2脚接末端联动信号,B3脚接主机故障信号,B4脚循环泵B1的水流开关,B6脚接循环泵B3的水流开关,B7脚接循环泵B4的水流开关,B8脚接循环泵B5的水流开关,B10脚接电加热H1,B11脚接电加热H2;A11接太阳能集热器温度T1,A12脚接缓冲水箱温度T2,A13脚接生活水箱内胆温度T3,A14脚接生活水箱外胆温度T4。
4.根据权利要求3所述的三联供系统,其特征在于,系统还包括两组水力模块,分别为第一水力模块和第二水力模块,其中,
所述的第一水力模块,包括生活水箱和缓冲水箱水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表以及生活水箱和太阳能集热系统水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表;
所述第二水力模块,包括缓冲水箱与热泵机组水路连接所使用的机泵阀及相应的仪表以及缓冲水箱与风机盘管、地板采暖系统连接用到的机泵阀及相应的仪表。
5.太阳能采暖、制冷、生活热水三联供系统,包括太阳能集热器、生活水箱、地面供暖系统、风机盘管制冷系统、热泵辅助保障系统,其中太阳能集热器与生活水箱通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,构成循环通路,其特征在于,还有一个闭式承压缓冲水箱,缓冲水箱内设置一组盘管式换热器,盘管式换热器的进出端口伸出缓冲水箱侧壁,与生活水箱对应的进出口通过通用的机泵阀及相应的仪表、管道连接,形成水路循环;缓冲水箱的侧壁上设有一组进出水口,出水口与风机盘管制冷系统、地面采暖系统的供水口连接,风机盘管制冷系统、地面采暖系统的回水口与热泵辅助保障系统的进水口连接,热泵辅助保障系统的出水口与缓冲水箱的进水口连接。
6.根据权利要求5所述的三联供系统,其特征在于,所述的生活水箱为双胆水箱,闭式承压内胆嵌入水箱内壁,内胆的底部下口与外胆内的一组盘管式换热器的一端管道连接,盘管式换热器的另一端伸出生活水箱的外壁与自来水供水管及生活热水回水管通过通用的机泵阀及相应的仪表相连;内胆顶部上口伸出生活水箱的外壁与生活热水供水管相连接;外胆通过内置排气管及溢流管与大气相通,构成开式水箱。
7.根据权利要求5或6所述的三联供系统,其特征在于,还包括自动控制系统,自动控制系统由电路系统和控制系统两部份组成,其中电路系统包括通用的电力元器件、与电源相连的循环水泵B1、B2、B3、B4,B5和电加热器H1、H2,以及与循环水泵和电加热器连接的继电装置;所述的控制系统包括控制程序和控制芯片MC764,控制芯片MC764的A3脚接热泵辅助保障系统的热泵主机,A4脚接循环泵B1,A5脚接循环泵B3,A6接109,A7接循环泵B4,A10接109,B1接手动自动转换信号,B2脚接末端联动信号,B3脚接主机故障信号,B4脚循环泵B1的水流开关,B6脚接循环泵B3的水流开关,B7脚接循环泵B4的水流开关,B8脚接循环泵B5的水流开关,B10脚接电加热H1,B11脚接电加热H2;A11接太阳能集热器温度T1,A12脚接缓冲水箱温度T2,A13脚接生活水箱内胆温度T3,A14脚接生活水箱温度外胆T4。
8.根据权利要求7所述的三联供系统,其特征在于,系统还包括两组水力模块,分别为第一水力模块和第二水力模块,其中,
所述的第一水力模块,包括生活水箱和缓冲水箱水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表以及生活水箱和太阳能集热系统水路连接所用到的机泵阀及相应的仪表;
所述第二水力模块,包括缓冲水箱与热泵机组水路连接所使用的机泵阀及相应的仪表以及缓冲水箱与风机盘管、地板采暖系统连接用到的机泵阀及相应的仪表。
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