CN202973338U - 太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统 - Google Patents

太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统 Download PDF

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陈志强
张一宇
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统,包括设于楼顶的太阳能集热器、缓冲水箱和主控制器,还包括设于每一个用户的储热水箱和户内控制器,每一个用户的储热水箱的分循环管路上分别设有电磁阀。太阳能集热器的上部的温度计和下部的温度计及缓冲水箱的温度计分别与主控制器连接,储热水箱的温度计和分循环管路上的电磁阀分别与户内控制器连接。户内控制器与主控制器联合控制,采取正向阶梯式换热,可以彻底解决反向换热的问题,能防止垂直方向冷热不均衡、防止水箱超温,结构简单、实用,成本低。

Description

太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种太阳能热水换热的系统,尤其涉及一种太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统。
背景技术
[0002]目前,太阳能热利用产业得到了快速发展,尤其是城市的太阳能热利用,具备广阔的前景。在常规能源的价格进一步提高的情况下,中高层建筑采用太阳能作为热水能源来源的主要供应形式,逐渐受到重视。
[0003] 现有技术中,在太阳能热利用产品与不同的建筑结合技术上出现了多种解决方案,基本上可以分为四种形式:
[0004] 第一种形式主要是屋顶安装单台热水器的方法。这种方式的优点在于产权明晰,各用各的水电,缺点是物业管理困难和屋顶多次不同人安装的损坏较多,用户使用的热水压力和冷水压力不匹配。
[0005] 第二种形式为安装南立面的阳台式太阳能热水器。存在问题是由于节约用地政策和地产商追求利润最大化,目前我国建筑在设计上存在日照时数2小时的下限,中高层建筑的间距压缩到了不能再小的地步。从而使得许多建筑物的阳台,并不能得到充分的日照,没有大于六小时的标准日照,阳台式系统太阳能保证率将大大下降。
[0006] 第三种方式为屋顶集中安装热水工程,实现分户计量。存在的缺点主要表现在屋顶的冷水水源的供应和计量上物业要分解到每户用户的热水使用上,电辅助加热的费用需要分解到各户,供应用户的热水如果采用24小时制,大量的(15%以上平均)能量浪费在管井的循环中,基本采用多时间段供热水节约运行能量,还有高层屋顶水箱的结构承重要考虑重新设计。最大的问题发生在计费的价格不合理的时候,用户群减少将提高系统运行成本。
[0007] 第四种方式为屋顶集中集热,分户水箱,分户换热工程。这种方式的太阳能系统是在第三种方式上发展和深化来的,但目前技术发展还不成熟,存在反向换热、垂直方向冷热不均衡等问题,价格也较贵。
实用新型内容
[0008] 本实用新型的目的是提供一种能防止反向换热、垂直方向换热均衡、成本低的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统。
[0009] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0010] 本实用新型的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统,包括设于楼顶的太阳能集热器、缓冲水箱和主控制器,还包括设于每一个用户的储热水箱和户内控制器;
[0011] 所述太阳能集热器与缓冲水箱之间的循环管路上设有第一循环泵,所述缓冲水箱与用户的储热水箱之间的主循环管路上设有第二循环泵,所述主循环管路与每一个用户的储热水箱之间的分循环管路上分别设有电磁阀,所述储热水箱内设有换热盘管;[0012] 所述太阳能集热器的上部的温度计和下部的温度计及所述缓冲水箱的温度计分别与所述主控制器连接;
[0013] 所述第一循环泵和第二循环泵分别与所述主控制器连接;
[0014] 所述储热水箱的温度计和所述分循环管路上的电磁阀分别与所述户内控制器连接;
[0015] 所述户内控制器与所述主控制器连接。
[0016] 由上述本实用新型提供的技术方案可以看出,本实用新型提供的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统。由于包括设于楼顶的太阳能集热器、缓冲水箱和主控制器,还包括设于每一个用户的储热水箱和户内控制器,可以通过主控制器、户内控制器控制循环泵、电磁阀等实现太阳能集热器与缓冲水箱之间的蓄热和缓冲水箱与用户的储热水箱之间的换热,并控制采取正向阶梯式换热。可以彻底解决反向换热的问题,能防止垂直方向冷热不均衡、防止水箱超温,结构简单、实用,成本低。
附图说明
[0017]图1为本实用新型实施例提供的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统示意图。
[0018] 图中:1、太阳能集热器,2、户内控制器,3、储热水箱,4、电磁阀,5、远程监控中心,
6、主控制器,7、缓冲水箱,8、主循环管路,9、换热盘管,10、辅助电加热。
具体实施方式
[0019] 下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。
[0020] 本实用新型的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统,其较佳的具体实施方式是:
[0021] 包括设于楼顶的太阳能集热器、缓冲水箱和主控制器,还包括设于每一个用户的储热水箱和户内控制器;
[0022] 所述太阳能集热器与缓冲水箱之间的循环管路上设有第一循环泵,所述缓冲水箱与用户的储热水箱之间的主循环管路上设有第二循环泵,所述主循环管路与每一个用户的储热水箱之间的分循环管路上分别设有电磁阀,所述储热水箱内设有换热盘管;
[0023] 所述太阳能集热器的上部的温度计和下部的温度计及所述缓冲水箱的温度计分别与所述主控制器连接;
[0024] 所述第一循环泵和第二循环泵分别与所述主控制器连接;
[0025] 所述储热水箱的温度计和所述分循环管路上的电磁阀分别与所述户内控制器连接;
[0026] 所述户内控制器与所述主控制器连接。
[0027] 所述储热水箱内设有辅助电加热,所述辅助电加热与所述户内控制器连接。
[0028] 所述户内控制器和所述主控制器分别与远程监控中心连接。
[0029] 本实用新型的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统实现太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的原理,包括步骤:
[0030] 首先,主控制器采集太阳能集热器顶部的温度、太阳能集热器底部的温度和缓冲水箱温度,并比较太阳能集热器的顶部温度与底部温度的差值,当该差值大于或等于设定的阈值时,启动第一循环泵,把太阳能集热器采集的温度储存到缓冲水箱中;
[0031] 然后,主控制器控制缓冲水箱与用户的储热水箱之间进行换热,采取正向阶梯式换热;
[0032] 所述正向阶梯式换热包括:
[0033]启动第二循环泵,缓冲水箱首先与第一层用户的储热水箱之间进行换热,当第一层用户的储热水箱温度升高a度后,关闭第一层用户的电磁阀,并切换到下一层,依次对所有用户换热,待一轮加热完成后,返回第一层,继续第二轮加热,如此反复。
[0034]启动所述正向阶梯式换热的条件是所述缓冲水箱的温度比第一层用户的储热水箱中最高的用户的储热水箱的温度高b度。
[0035] 如果一层中的一户的储热水箱温度高于c度,该户的电磁阀关闭,停止换热;
[0036] 如果一层中的两户的储热水箱温度都高于c度,该层停止换热,直接切换到下一层;
[0037] 当所有层用户的蓄热水箱温度都高于c度时,返回第一层,按每层一次升温a度的方式继续逐层加热;
[0038] 当所有层用户的蓄热水箱温度都高于d度时,停止换热;
[0039] 所述a度为4 — 6度,所述b度为8 — 12度,所述c度为45 — 55度,所述d度为60 — 70 度。
[0040] 当所述缓冲水箱的温度高于用户储热水箱的温度的值小于2 — 4度时,主控制器控制该户的电磁阀关闭。
[0041 ] 当用户的电加热启动时,户内控制器控制该户的电磁阀关闭。
[0042] 具体实施例,如图1所示:
[0043] 在楼顶屋面统一安装太阳能集热器1,每个用户家中安装一个带换热盘管9的储热水箱3,每个储热水箱3中设辅助电加热10,太阳能集热器I吸收的太阳能通过工质循环储存在楼顶的缓冲水箱7中,缓冲水箱7再通过工质循环将太阳能吸收的能量均匀的储存在每个用户的储热水箱3中,储热水箱3热量不足的话通过辅助电加热10补充。
[0044] 具体运行的方式是:
[0045] 主控制器6采集太阳能集热器I顶部的温度Ta、太阳能集热器I底部的温度Tb和缓冲水箱温度Tc。主控制器通过比较太阳能集热器I的顶部温度Ta与底部温度Tb的差值Ta-Tb>=X°C时(X为设定的阈值),启动第一循环泵,把太阳能集热器I采集的温度储存到缓冲水箱7中。再通过主控制器6控制缓冲水箱7和用户储热水箱3之间进行换热,采取正向阶梯式换热。
[0046] 正向阶梯式换热的具体实施例包括:
[0047]启动第二循环泵,屋顶的缓冲水箱7每次只与其中4户(可设定2〜6户,按楼层顺序)换热,当用户的储热水箱3温度升高5度(可调)后关闭该4户的电磁阀4,自动切换到下一层,依次对所有用户换热(每次同时换热的用户数不变),待一轮加热完成后,返回第一层,继续第二轮加热,如此反复。这样可以保证所有用户基本上能够得到相同的能量。
[0048]启动正向换热的条件是屋顶缓冲水箱的温度比第一层中的4户中水温比较高的用户水箱温度高10度(可调)。如果该层其中一户储热水箱温度高于50度,该户电磁(动)阀关闭,停止换热。如果该层中两户温度都高于50度,直接切换到下一层。当所有层水箱温度都高于50度时,返回第一层,按每层一次升温5度的方式继续逐层加热。当所有水箱温度高于65度时,停止换热。
[0049] 当屋顶缓冲水箱7的温度高于用户储热水箱3的温度小于3度(可调)时,通过主控制器6控制该户电磁阀4关闭。当电加热启动时,防止用户水箱的热水被带走,通过户内控制器2关闭该户电磁阀4。
[0050] 本实用新型取得的有益效果:
[0051] 可以彻底解决反向换热的问题:主控制器6通过屋顶缓冲水箱7与用户储热水箱3的温差控制该户电磁阀4关闭;当电加热启动时通过户内控制器2关闭该户电磁阀4。防止出现反向换热而将用户储热水箱3的热量带走。
[0052] 防止垂直方向冷热不均衡:通过每户梯度换热(每次升5或10度可调),保证所有用户基本上得到相同的热量,避免了冷热不均衡的问题。
[0053] 防止水箱超温:利用太阳能换热加热储热水箱时,当水箱温度高于65度时,电磁阀关闭,防止水箱超温。利用电加热器加热储热水箱时,当水箱温度达到设定温度(最高65度)时,电加热停止。同时储热水箱的电加热器上有过温保护膨胀阀,对水箱进行过温保护。
[0054] 冬季防冻措施为:当太阳能集热器I底部的温度Tb低于5度时启动水泵循环防冻,温度Tb温度低于3度时,启动电伴热带防冻。
[0055] 系统排气措施:由于缓冲水箱设计在屋顶,循环管路始终处于满水状态,一般不会有空气进入。即使有气产生的话,循环主管路中的空气可以通过缓冲水箱排出;在每个用户储热水箱盘管上出口安装排气阀。循环工质从盘管底部出口进入,顶部出口流出,如果集气的话可以通过排气阀排出。
[0056] 夏季提高水温的措施:由于夏季管线热损小,可以多频次,不同层换热或降低换热台阶温度,尽量循环蓄热,降低集热器工作温度,提高效率。
[0057] 远传措施:每个户内控制器采集水箱温度与电磁阀及电加热状态,通过485总线传输到主控制器,主控制器通过无线传输给物业,实现物业数据中心可见每户状态和温度,并存储和提供软件分析出日报表。
[0058] 远程控制可以实现每户电磁阀,强制关闭或打开,每户电加热的强制关闭或打开。并手动或自动修改主控和户控的参数。
[0059] 远程监控系统可以将用户水箱参数以及集热器所有参数和状态传输到物业。
[0060] 以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统,其特征在于,包括设于楼顶的太阳能集热器、缓冲水箱和主控制器,还包括设于每一个用户的储热水箱和户内控制器; 所述太阳能集热器与缓冲水箱之间的循环管路上设有第一循环泵,所述缓冲水箱与用户的储热水箱之间的主循环管路上设有第二循环泵,所述主循环管路与每一个用户的储热水箱之间的分循环管路上分别设有电磁阀,所述储热水箱内设有换热盘管; 所述太阳能集热器的上部的温度计和下部的温度计及所述缓冲水箱的温度计分别与所述主控制器连接; 所述第一循环泵和第二循环泵分别与所述主控制器连接; 所述储热水箱的温度计和所述分循环管路上的电磁阀分别与所述户内控制器连接; 所述户内控制器与所述主控制器连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统,其特征在于,所述储热水箱内设有辅助电加热,所述辅助电加热与所述户内控制器连接。
3.根据权利要求2所述的太阳能热水集中集热分户蓄热定向换热的系统,其特征在于,所述户内控制器和所述主控制器分别与远程监控中心连接。
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