CN202328822U - 一种单水箱太阳能集热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单水箱太阳能集热系统，包括太阳能集热器、储热水箱、换热器及控制器，所述太阳能集热器通过第一循环泵与换热器之间形成回路，所述换热器通过第二循环泵与储热水箱之间形成另一回路，所述太阳能集热器及储热水箱上分别设有温度传感器，所述第一循环泵、第二循环泵及温度传感器均与控制器电连接。所述储热水箱还通过补水电磁阀与外部水源相连接，且所述补水电磁阀与控制器电连接。本实用新型结构简单且占用空间小，通过智能控制实现对太阳能的最大利用，并能够向多用户实现供水。

Description

一种单水箱太阳能集热系统

技术领域

本实用新型属于太阳能集热技术领域，涉及一种利用单水箱实现太阳能集热和恒温供水功能的太阳能集热系统。

背景技术

目前，国内所使用的太阳能集热系统为了保证集热和恒温供水品质，一般采用一个太阳能集热水箱和一个恒温水箱来分别实现集热和恒温供水功能。现有的双水箱太阳能集热系统存在的问题在于：首先，两个水箱及其他一些辅助设备增加了太阳能集热系统的成本投入；其次，双水箱系统的两个水箱之间需要安装过渡水泵及相应的控制电路，增加了系统的运行成本；再次，在设备占用空间问题上，两个水箱除本身的工作空间以外，每个水箱还都要留出检修位，这势必又增加了系统的占用空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种节能高效且占用空间小的单水箱太阳能集热系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种单水箱太阳能集热系统，包括太阳能集热器及储热水箱，还包括控制器，所述太阳能集热器通过循环泵与储热水箱相连接，所述太阳能集热器及储热水箱上分别设有温度传感器，所述循环泵及温度传感器均与控制器电连接。

所述单水箱太阳能集热系统还包括换热器，且所述循环泵包括第一循环泵及第二循环泵，所述太阳能集热器通过第一循环泵与换热器之间形成回路，所述换热器通过第二循环泵与储热水箱之间形成另一回路。其中，所述太阳能集热器、换热器、储热水箱、第一循环泵及第二循环泵一同构成本实用新型的集热循环系统。

单水箱太阳能集热系统还包括辅助加热器，所述储热水箱上还设有水位感应器，所述辅助加热器及水位感应器均与控制器电连接。

所述水位感应器为三个且沿竖直方向在储热水箱上依次设置。

所述储热水箱通过补水电磁阀与外部水源相连接，且所述补水电磁阀与控制器电连接。

所述储热水箱通过供水循环泵及供水电磁阀与客户端之间形成供水回路，所述供水回路上设有温度传感器，所述供水循环泵、供水电磁阀及温度传感器均与控制器电连接。

本系统的集热循环系统及补水系统的运行均采用温差控制方式。

设L₁、L₂、L₃分别为所述三个自上而下设置的水位感应器在储热水箱上所在的位置，并定义如下符号：

t－用户对储热水箱的设定温度值；

t₀－储热水箱允许的设定温度值的浮动值；

t₁－集热循环系统停止所需的温差下限值；

t₂－集热循环系统开启所需的温差上限值；

T₀－太阳能集热器上的温度传感器监测到的温度值；

T₁－储热水箱上的温度传感器监测到的温度值。

在储热水箱中，L₁~L₂之间的区间为太阳能加热区，当水位位于此区域内时只采用太阳能加热的方式储热，不发生辅助能源加热，即只有太阳能集热器和换热器工作，辅助加热器不工作。

L₂~L₃之间的区间为太阳能与辅助能源混合加热区，此区域的设置是为了保证用户最基本的热水使用量。当水位位于此区域内，太阳能满足加热条件时（参见下述对太阳能集热循环系统运行方式的设定），采用太阳能与辅助能源混合加热的方式进行加热；太阳能不满足条件时，采用辅助能源加热的方式进行加热。

水位L₃以下为热水备用缓冲区，此时辅助能源加热自动开启，太阳能集热循环系统在满足启动要求的条件下也一并开启运行。对辅助能源加热来讲，水位低于L₃时其加热被自动触发进行，至水位超过L₂时，其加热自动关闭。该区域的设置是为了当触发辅助能源加热条件时或者在短时间失电时系统能够持续提供少量的热水。

对太阳能集热循环系统的运行方式进行如下设定：

1）当T₀-T₁≥t₂时，第一循环泵与第二循环泵启动，开始进行太阳能集热循环；

2）当T₀-T₁≤t₁时，第一循环泵与第二循环泵停止工作，太阳能集热循环结束。

系统补水运行方式如下：

1）当水位高于L₂时，辅助能源加热不启动，只以太阳能加热的方式运行。此时如果满足以下三个条件，则系统可以进行补水：

1、T₀＞t+ t₀+t₁；2、T₁≥t+ t₀；3、T₀- T₁≥t₁

补水电磁阀的工作由太阳能集热器与水箱的温差T₀- T₁进行控制，当T₀- T₁＞t₂时，开启补水电磁阀对储热水箱进行补水；当T₀-T₁≤t₁时，关闭补水电磁阀，一个补水周期结束。在补水的过程中，如果水位到达L₁或T₁≤t时，补水电磁阀关闭，停止补水。

2）当水位下降至L₂以下，并且位于L₂与L₃之间时，补水运行方式同水位高于L₂时一样。

3）当水位下降至L₃时，补水电磁阀自动开启进行补水。此时补水电磁阀只受温度控制，即当T₁≤t时，补水电磁阀关闭停止补水，当T₁≥t+ t₀时，补水电磁阀重新开启进行补水。补水电磁阀直至储热水箱水位升至L₂时关闭运行，辅助能源加热同时关闭，至此，一个辅助能源加热周期亦即结束。

以上运行方式的实现都通过控制器的工作实现。

综上，本实用新型的有益效果在于：1）结构简单，通过一个水箱即同时实现集热和恒温供水功能，节省了系统部件；2）通过智能控制系统有效调节太阳能集热器和辅助加热器的工作，提高了太阳能利用率；3）占用空间小；4）降低了系统运行成本，使系统更加节能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种单水箱太阳能集热系统，包括太阳能集热器1、储热水箱2、换热器4及控制器3，所述太阳能集热器1通过第一循环泵7与换热器4之间形成回路，所述换热器4通过第二循环泵8与储热水箱2之间形成另一回路，所述太阳能集热器1及储热水箱2上分别设有温度传感器5、6，所述第一循环泵7、第二循环泵8及温度传感器5、6均与控制器3电连接。所述单水箱太阳能集热系统还包括辅助加热器9，所述储热水箱2上还设有三个沿竖直方向依次布置的水位感应器10、11、12，所述辅助加热器9及水位感应器10、11、12均与控制器3电连接。所述储热水箱2通过补水电磁阀13与外部水源相连接，且所述补水电磁阀13与控制器3电连接。所述储热水箱2通过供水循环泵14及供水电磁阀15与客户端之间形成供水回路，所述供水回路上设有温度传感器16，所述供水循环泵14、供水电磁阀15及温度传感器16均与控制器3电连接。

设L₁、L₂、L₃分别为所述三个自上而下设置的水位感应器10、11、12在储热水箱2上所在的位置，并定义如下符号：

t－用户对储热水箱的设定温度值；

t₀－储热水箱允许的设定温度值的浮动值；

t₁－集热循环系统停止所需的温差下限值；

t₂－集热循环系统开启所需的温差上限值；

T₀－太阳能集热器上的温度传感器监测到的温度值；

T₁－储热水箱上的温度传感器监测到的温度值。

对太阳能集热循环系统的运行方式进行如下设定：

1）当T₀-T₁≥t₂时，第一循环泵7与第二循环泵8启动，开始进行太阳能集热循环；

2）当T₀-T₁≤t₁时，第一循环泵7与第二循环泵8停止工作，太阳能集热循环结束。

系统补水运行方式如下：

1）当水位高于L₂时，辅助能源加热不启动，只以太阳能加热的方式运行。此时如果满足以下三个条件，则系统可以进行补水：

1、T₀＞t+ t₀+t₁；2、T₁≥t+ t₀；3、T₀- T₁≥t₁

补水电磁阀13的工作由太阳能集热器1与储热水箱2的温差T₀- T₁进行控制，当T₀- T₁＞t₂时，开启补水电磁阀13对储热水箱2进行补水；当T₀-T₁≤t₁时，关闭补水电磁阀13，一个补水周期结束。在补水的过程中，如果水位到达L₁或T₁≤t时，补水电磁阀13关闭，停止补水。

2）当水位下降至L₂以下，并且位于L₂与L₃之间时，补水运行方式同水位高于L₂时一样。在此区域内，太阳能满足加热条件时采用太阳能与辅助能源混合加热的方式进行加热；太阳能不满足条件时，采用辅助能源加热的方式进行加热。

3）当水位下降至L₃时，辅助能源加热自动开启，太阳能集热循环系统在满足启动要求的条件下也一并开启运行，补水电磁阀13自动开启进行补水。此时补水电磁阀13只受温度控制，即当T₁≤t时，补水电磁阀13关闭停止补水，当T₁≥t+ t₀时，补水电磁阀13重新开启进行补水。补水电磁阀13直至储热水箱2水位升至L₂时关闭运行，辅助能源加热同时关闭，至此，一个辅助能源加热周期亦即结束。

其中，辅助加热方式可采用电、蒸汽、天然气等多种能源形式。

L₁、L₂、L₃三个水位可根据用户及太阳能集热系统使用的不同要求进行设定。对t₀、 t₁ 、t₂的取值可按如下范围进行：

取t₀为1~5℃，t₁为2~4℃，t₂为6~7℃。

在供水回路中，当温度传感器16监测到所在回路中的水温低于设定温度t时，开启供水电磁阀15及供水循环泵14，通过循环使回路中的水温达到设定温度t，当温度传感器16监测到的温度为t+ t₀时，供水电磁阀15及供水循环泵14关闭。

以上运行方式的实现都通过控制器3的工作来实现。对控制器3的设置本领域技术人员通过现有技术及上述功能描述即可实现。

Claims (6)

1.一种单水箱太阳能集热系统，包括太阳能集热器（1）及储热水箱（2），其特征在于，还包括控制器（3），所述太阳能集热器（1）通过循环泵与储热水箱（2）相连接，所述太阳能集热器（1）及储热水箱（2）上分别设有温度传感器（5、6），所述循环泵及温度传感器（5、6）均与控制器（3）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种单水箱太阳能集热系统，其特征在于，还包括换热器（4），且所述循环泵包括第一循环泵（7）及第二循环泵（8），所述太阳能集热器（1）通过第一循环泵（7）与换热器（4）之间形成回路，所述换热器（4）通过第二循环泵（8）与储热水箱（2）之间形成另一回路。

3.根据权利要求1所述的一种单水箱太阳能集热系统，其特征在于，还包括辅助加热器（9），所述储热水箱（2）上还设有水位感应器，所述辅助加热器（9）及水位感应器均与控制器（3）电连接。

4.根据权利要求3所述的一种单水箱太阳能集热系统，其特征在于，所述水位感应器为三个且沿竖直方向在储热水箱（2）上依次设置。

5.根据权利要求1所述的一种单水箱太阳能集热系统，其特征在于，所述储热水箱（2）通过补水电磁阀（13）与外部水源相连接，且所述补水电磁阀（13）与控制器（3）电连接。

6.根据权利要求1所述的一种单水箱太阳能集热系统，其特征在于，所述储热水箱（2）通过供水循环泵（14）及供水电磁阀（15）与客户端之间形成供水回路，所述供水回路上设有温度传感器（16），所述供水循环泵（14）、供水电磁阀（15）及温度传感器（16）均与控制器（3）电连接。