CN203731886U - 一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置 - Google Patents
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Abstract
一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置，属于热水供给技术领域，解决了太阳能热水器效率低，不适宜用于高层建筑的问题，包括高温蓄热水箱；高温蓄热水箱通过管道与调节阀的进口端连接；调节阀的出口端通过管道与三通阀的第一进水口连接；三通阀的第二进水口通过管道与太阳能蓄热水箱连接；三通阀的出水口与供热水管连接；供热水管上安装有温度传感器；温度传感器与控制器电连接；调节阀与控制器电连接。本实用新型提高了太阳能热水利用率，克服太阳能的不稳定性和低效率。
Description
技术领域
本实用新型属于热水供给技术领域，特别涉及一种高层建筑热水蓄热应用设备。
背景技术
太阳能热水器把太阳光能转化为热能，将水从低温度加热到高温度，以满足人们在生活、生产中对热水的使用需求。太阳能热水器因热源取自太阳能，所以有以下几个优点： (1)来源普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。(2)无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。(3)能量巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。(4)热源长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
但也不能排除其局限性： (1)分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右;若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。 (2)不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。(3)效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。(4)占地面积大，在高层建筑中，应用有限。
而且在应用中由于补水的原因，也导致太阳能水箱的热水温度会有由高到低的分层现象，实际能够使用的有效热水量也大打折扣。
综上所述，太阳能虽然拥有诸多优点,但也不乏其弱项,如何避免其应用缺陷就是人类必然面对的一个课题。
发明内容
为解决现有太阳辐射分散、不稳定，导致太阳能热水器效率低，不适宜用于高层建筑的问题，本实用新型提供一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置，其技术方案如下：
一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置：
包括高温蓄热水箱；
高温蓄热水箱通过管道与调节阀的进口端连接；
调节阀的出口端通过管道与三通阀的第一进水口连接；
三通阀的第二进水口通过管道与太阳能蓄热水箱连接；
三通阀的出水口与供热水管连接；
供热水管上安装有温度传感器；
温度传感器与控制器电连接；
调节阀与控制器电连接。
优选地，所述控制器与触摸屏电连接。
优选地，所述控制器为可编程控制器。
本实用新型为一种新的集中供给的混水装置，克服太阳能的不稳定性和低效率，可以应用于高层住宅类建筑，提高了太阳能热水利用率并使其利用率最大化。
本实用新型主要由可编程控制器，即PLC控制系统、调节阀、传感器等组成；
传感器检测供水出口温度，并反馈给PLC控制系统，PLC控制系统进行计算并驱动调节阀调整角度，使调节阀入口的太阳能热水和二氧化碳热泵热水按比例混合至目标给水温度，从而最大范围的应用太阳能热水，并且能够保证给水的稳定。
附图说明
图1为使用常规太阳能水箱进行供热水时，蓄热水箱中的热水温度随时间变化的曲线图，其中横坐标表示24小时制的时刻，纵坐标表示温度，单位为摄氏度；
图2为使用常规太阳能水箱进行供热水时供热水管的温度随时间变化的曲线图，其中横坐标表示24小时制的时刻，纵坐标表示温度，单位为摄氏度；
图3为本实用新型结构示意图；
图4为使用本实用新型进行供热水时供热水管的温度随时间变化的曲线图，其中横坐标表示24小时制的时刻，纵坐标表示温度，单位为摄氏度。
具体实施方式
如图3所示的一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置：
包括高温蓄热水箱1，高温蓄热水箱1为二氧化碳热泵的蓄热水箱；
高温蓄热水箱1通过管道与调节阀5的进口端8连接；
调节阀5的出口端9通过管道与三通阀7的第一进水口10连接；
三通阀7的第二进水口11通过管道与太阳能蓄热水箱2连接；
三通阀7的出水口12与供热水管13连接；
供热水管13上安装有温度传感器4；
温度传感器4的模拟量输入口与可编程控制器3的AI1端电连接，其中可编程控制器3采用ABB(中国)有限公司生产的可编程控制器PLC；
调节阀5的模拟量输入口与可编程控制器3的AO1端电连接。
所述可编程控制器3的Com1端与触摸屏6的Com1端电连接，其中触摸屏6采用威纶通触摸屏MT6070IH。
本装置运行方法为：
在可编程控制器3控制箱上的触摸屏6上设定目标出水温度，也就是设定供热水管13的温度为50℃(该温度可根据需要调整)；
当传感器4检测到供热水管13的温度低于50℃时，可编程控制器3通过芯片CPU计算，控制调节阀旋转,增加二氧化碳热泵的高温蓄热水箱1热水比例；
当传感器4检测到供热水管13的温度高于50℃时，可编程控制器3通过芯片CPU计算，控制调节阀旋转,减小二氧化碳热泵的高温蓄热水箱1热水比例；
当传感器4检测到供热水管13的温度与设定温度接近时，可编程控制器3控制调节阀保持不动。
可编程控制器3的计算，可通过PID控制器，即比例、积分、微分控制器实现。
以供水温度50℃为使用水温做供水测试，通过图4可以看出利用集中供给的混水装置可以将供水温度恒定的维持在50℃，且能够把低于50℃的太阳能热水利用起来，使得能源有效利用率大大提高，对节能降耗有重要意义。
Claims (3)
1.一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置，其特征在于：
包括高温蓄热水箱（1）；
高温蓄热水箱（1）通过管道与调节阀（5）的进口端（8）连接；
调节阀（5）的出口端（9）通过管道与三通阀（7）的第一进水口（10）连接；
三通阀（7）的第二进水口（11）通过管道与太阳能蓄热水箱（2）连接；
三通阀（7）的出水口（12）与供热水管（13）连接；
供热水管（13）上安装有温度传感器（4）；
温度传感器（4）与控制器电连接；
调节阀（5）与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置，其特征在于：
所述控制器与触摸屏（6）电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种二氧化碳热泵和太阳能联合式集中供给的混水装置，其特征在于：
所述控制器为可编程控制器（3）。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112814754A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-05-18 | 中国科学院力学研究所 | 一种接触式蒸发器及其应用系统和方法 |
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2014
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