CN204141683U - 一种太阳能采暖及热水综合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能采暖及热水综合系统，属于太阳能利用领域，该系统包括第一、二太阳能集热器；第一太阳能集热器连接供热水箱，供热水箱分别连接供水末端系统、跨季节蓄热系统、水源热泵、空气源热泵，采暖末端系统连接空气源热泵和水源热泵，水源热泵连接跨季节蓄热系统；第二太阳能集热器连接缓冲水箱；缓冲水箱连接短期蓄热系统和跨季节蓄热系统，短期蓄热系统连接水源热泵。本实用新型采用太阳能短期蓄热和跨季节蓄热相结合的综合蓄热系统，用于采暖-热水系统，解决了短期蓄热系统的问题，同时在跨季节蓄热系统的基础上提高系统的保证能力，减少了辅助能源费用，系统的可靠性及稳定性更强。

Description

一种太阳能采暖及热水综合系统

技术领域

本实用新型属于太阳能热利用技术，具体涉及太阳能采暖及热水综合系统。

背景技术

太阳能采暖系统技术日趋成熟，短期蓄热太阳能采暖-热水系统是在阳光充足的夏季将太阳能存储起来，到冬季将储存的太阳能用于采暖及用于生产热水的系统。短期蓄热太阳能采暖-热水系统，存在太阳能保证率低，冬季供热不足，夏季系统过热，系统稳定性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种减少辅助能源费用，系统的可靠性及稳定性更强的太阳能采暖及热水综合系统。

为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是：

一种太阳能采暖及热水综合系统，包括第一太阳能集热器和第二太阳能集热器；

所述第一太阳能集热器一端连接供热水箱的上部，另一端通过第一循环泵连接供热水箱的下部；所述供热水箱连接供水末端系统，所述供热水箱通过第一管道连接跨季节蓄热系统，所述第一管道上连接有第二循环泵，所述供热水箱通过第三管道分别连接水源热泵和空气源热泵，所述第三管道上连接有第三循环泵，所述供热水箱通过第四管道分别连接水源热泵和空气源热泵，所述采暖末端系统通过第五管道分别连接空气源热泵和水源热泵，所述第五管道上连接有第四循环泵，所述采暖末端系统通过第六管道分别连接空气源热泵和水源热泵；

所述第二太阳能集热器一端连接缓冲水箱的上部，另一端通过第五循环泵连接缓冲水箱的下部；所述缓冲水箱分别通过第七管道和第八管道连接短期蓄热系统，所述第七管道和第八管道分别连接跨季节蓄热系统，所述第七管道上设有第六循环泵，所述短期蓄热系统分别通过第九管道和第十管道连接水源热泵，所述第九管道上设有第七循环泵，所述第九管道和第十管道分别连接跨季节蓄热系统。

所述第一阀门为电磁阀。

所述缓冲水箱上连接有第二阀门。

所述第二阀门为电磁阀。

所述第七管道上设有第三阀门，所述第三阀门设置在所述第六循环泵与所述短期蓄热系统之间，所述第六循环泵和第三阀门之间的第七管道连接所述跨季节蓄热系统；所述第三阀门能够根据指令切换向短期蓄热系统或向跨季节蓄热系统供热。

所述第三阀门为电磁阀。

所述第九管道上设有第四阀门，所述第四阀门设置在与所述短期蓄热系统与所述第七循环泵之间，所述第七循环泵和第四阀门之间的第九管道连接所述跨季节蓄热系统。

所述第九管道和第十管道通过第五阀门连接。

所述第四阀门和/或第五阀门为电磁阀。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型采用太阳能短期蓄热和跨季节蓄热相结合的综合蓄热系统模式，用于采暖-热水系统，解决了短期蓄热系统的问题，同时在跨季节蓄热系统的基础上提高系统的保证能力，减少了辅助能源费用，系统的可靠性及稳定性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的太阳能采暖及热水综合系统的结构示意图。

附图中，各标号所代表的组件列表如下：

1-供热水用太阳能集热器；2-第一循环泵；3-供热水箱；4-第一阀门；5-第二循环泵；7-供水末端系统；8-第二太阳能集热器；9-第五循环泵；10-缓冲水箱；11-第二阀门；12-第六循环泵；13-第三阀门；14-短期蓄热系统；15-第四阀门；16-第五阀门；17-第七循环泵；18-水源热泵19-空气源热泵；20-第三循环泵；21-第四循环泵；22-采暖末端系统；23-跨季节蓄热系统；24-第一管道；25-第二管道；26-第三管道；27-第四管道；28-第五管道；29-第六管道；30-第七管道；31-第八管道；32-第九管道；33-第十管道。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，一种太阳能采暖及热水综合系统，包括第一太阳能集热器1和第二太阳能集热器8；

第一太阳能集热器1一端连接供热水箱3的上部，另一端通过第一循环泵2连接供热水箱3的下部；第一循环泵2为供热水集热循环泵，供热水箱3连接供水末端系统7，供热水箱3通过第一管道24和第二管道25分别连接跨季节蓄热系统23，第一管道24上连接有第二循环泵5，第二循环泵5为蓄热循环泵，供热水箱3通过第三管道26分别连接水源热泵18和空气源热泵19，第三管道26上连接有第三循环泵20，第三循环泵20为辅热循环泵，第三循环泵20优选设置在水源热泵18和空气源热泵19混合后进入供热水箱3的这部分第三管道26上，供热水箱3通过第四管道27分别连接水源热泵18和空气源热泵19，采暖末端系统22通过第五管道28分别连接水源热泵18和空气源热泵19，第五管道28上连接有第四循环泵21，第四循环泵21为供热循环泵，第四循环泵21优选设置在在水源热泵18和空气源热泵19混合后进入采暖末端系统22的这部分第五管道28上，采暖末端系统22通过第六管道29分别连接水源热泵18和空气源热泵19；

第二太阳能集热器8一端连接缓冲水箱10的上部，另一端通过第五循环泵9连接缓冲水箱10的下部；第五循环泵9为供暖集热循环泵，缓冲水箱10分别通过第七管道30和第八管道31连接短期蓄热系统14，第七管道30和第八管道31同时分别连接跨季节蓄热系统23，第七管道30上设有第六循环泵12，第六循环泵12为蓄热循环泵，短期蓄热系统14分别通过第九管道32和第十管道33连接水源热泵18，第九管道32上设有第七循环泵17，第九管道32和第十管道33同时分别连接跨季节蓄热系统23。

跨季节蓄热系统23为一个极大热容量的空间，可以为很大体积的土壤、巨大的水箱、水池等，可以容纳非供暖季太阳能集热系统吸收的大部分热量。

短期蓄热系统14为可以存储较大热量的容器，通常选用水箱，可以容纳一天或几天的太阳能集热系统吸收的热量。

本实用新型的太阳能集热器通过温差循环给供热水箱和缓冲水箱进行加热，供热水箱既可以供热水又可以给跨季节蓄热系统蓄热，缓冲水箱内的水可以直接给跨季节蓄热系统蓄热，又可先向短期蓄热系统中蓄热，供暖时，可以启动水源热泵也可以启动空气源热泵，启动水源热泵时可以从短期蓄热系统中提取热量，也可以从跨季节蓄热系统中提取热量。太阳能供热水和太阳能采暖的集热系统独立设置，即第一太阳能集热器1给供热水箱3加热，第二太阳能集热器8给缓冲水箱10加热。本实用新型具有短期蓄热与太阳能跨季节蓄热相结合特点，当系统采用水源热泵加热时，非采暖季，从跨季节蓄热系统中提取热量；采暖季，先利用短期蓄热系统的热量，后利用跨季节蓄热系统的热量。短期蓄热系统和跨季节蓄热系统两种蓄热系统结合的模式，供热水箱的多余热量，储存到跨季节蓄热系统中，非采暖季，缓冲水箱的热量直接储存在跨季节蓄热系统中，采暖季，缓冲水箱产生的热量可先储存在短期蓄热系统中，然后再储存在跨季节蓄热系统中。通过在采暖季和非采暖季先后的储热及用热设计，很好的利用了太阳能，减少辅助能源费用，整个系统的可靠性及稳定性得到了提高。

优选地，供热水箱3上连接有第一阀门4。第一阀门为供热水箱补水阀门，优选为电磁阀，通过第一阀门给供热水箱内补水。

优选地，缓冲水箱10上连接有第二阀门11。第二阀门11为缓冲水箱补水阀门，优选为电磁阀。

优选地，第七管道30上设有第三阀门13，第三阀门13设置在第六循环泵12与短期蓄热系统14之间，第六循环泵12和第三阀门13之间的第七管道30连接跨季节蓄热系统23，第三阀门13优选为电磁阀。第三阀门13能够根据指令切换向短期蓄热系统14或向跨季节蓄热系统供热23。

优选地，第九管道32上设有第四阀门15，第四阀门15设置在与短期蓄热系统14与第七循环泵17之间，第七循环泵17和第四阀门15之间的第九管道31连接跨季节蓄热系统23，第四阀门15优选为电磁阀。所述第四阀门和第五阀门用于切换水源热泵的热源是采用短期蓄热系统，还是采用跨季节蓄热系统。

优选地，第九管道32和第十管道33通过第五阀门16连接。第五阀门16为一混水阀门，可以是混水电磁阀。

优选地，为了便于自动控制，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门及第五阀门均为电磁阀。

本实用新型的辅助热源系统采用水源热泵和空气源热泵两种热源，综合利用两种热源热泵的优势，根据控制要求、环境温度、采暖需要等决定启动水源热泵还是空气源热泵，提高系统的保障率。

本实用新型的工作原理：

利用太阳能集热器吸收太阳能辐照的能量将集热器中的水加热，集热器中的水经过联箱，通过集热循环来分别加热供热水箱和缓冲水箱内的水。供热水箱提供生活热水，当供热水箱内温度满足用热要求时，直接供给用热末端，剩余热量储存在跨季节蓄热系统中；当供热水箱水温不能满足用水要求时，根据控制要求启动空气源热泵或水源热泵给供热水箱内的水加热，满足用水温度要求时停止；

集热器通过集热使得缓冲水箱内的水温度不断上升，非采暖季时，缓冲水箱内的温度达到设定温度后，向跨季节蓄热系统进行蓄热；采暖季时，缓冲水箱内的温度达到设定温度后先给短期蓄热系统蓄热，短期蓄热系统达到设定温度后，多余的热量储存在跨季节蓄热系统中；当短期蓄热系统温度再次低于设定温度下限值时再给短期蓄热系统加热，如此往复。供暖时，根据控制要求启动水源热泵或空气源热泵，启动水源热泵时，优先从短期蓄热系统内取热，当短期蓄热系统内温度低于设定温度下限值时再从跨季节蓄热系统蓄热中取热，太阳能不断集热，缓冲水箱内的水温度不断上升，短期蓄热系统内的水不断被加热，当温度再次达到设定值时，再从中取热，如此往复。启动空气源热泵时，空气源热泵直接给采暖末端系统供热。

本实用新型的短期蓄热系统根据采暖季采暖的实际运行时间、采暖负荷、集热面积、当地辐照量情况以及非采暖季的用热需求等综合确定蓄热体积。可根据工程实际情况调整两种蓄热系统的大小。

本实用新型的工作过程如下：

集热过程：

第一太阳能集热器1吸收太阳能辐照的能量将集热器中的水加热，第一太阳能集热器1中的水通过联箱，根据第一太阳能集热器1出口温度和供热水箱3内水的温度差控制，在第一循环泵2的作用下，来加热供热水箱3内的水；第二太阳能集热器8吸收太阳能辐照的能量将集热器中的水加热，第二太阳能集热器8中的水通过联箱，根据第二太阳能集热器8出口温度和缓冲水箱10内水的温度差控制，在第二循环泵9的作用下，来加热缓冲水箱10内的水。

非采暖季：

需要用热时，供热水箱3给供水末端系统7供热，若供热水箱3内温度不能满足用热需求，根据控制要求启动空气源热泵19或水源热泵18，给供热水箱3进行加热，当温度达到设定温度时停止；不需要用热时，若供热水箱3内温度达到设定温度上限值时，启动第二循环泵5给跨季节蓄热系统23进行蓄热，当供热水箱3内温度低于设定温度下限值时停止蓄热。

缓冲水箱10内的温度达到设定温度上限值时，第六循环泵12启动，向跨季节蓄热系统23中蓄热，此时，第三阀门13关闭，缓冲水箱10内的温度低于设定温度下限值时停止蓄热。

采暖季：

需要用热时，供热水箱3给供水末端系统7供热，若供热水箱3内温度不能满足用热需求，根据控制要求启动空气源热泵19或水源热泵18，给供热水箱3进行加热，当温度达到设定温度时停止；不需要用热时，若供热水箱3内温度达到设定温度上限值时，启动第二循环泵5给跨季节蓄热系统进行蓄热，当供热水箱3内温度低于设定温度下限值时停止蓄热。

缓冲水箱10内的温度达到设定温度上限值时，先给短期蓄热系统14蓄热，此时，第三阀门13打开，第六循环泵12启动，当短期蓄热系统达到设定温度后，比如多日不用采暖，或冬季天气晴好，或启动空气源热泵的情况下，系统的多余热量，再给跨季节蓄热系统23蓄热，此时，第三阀门13关闭，第六循环泵12启动，当短期蓄热系统14温度低于设定温度下限值时再给短期蓄热系统14蓄热，如此往复。用热时，需要启动水源热泵的情况下，先由短期蓄热系统14给水源热泵提供热源，以满足用热需求，此时，第四阀门15、第五阀门16打开，第七循环泵17启动，短期蓄热系统14中的温度低于设定下限值时，由跨季节蓄热系统23给水源热泵提供热源，此时，第四阀门15、第五阀门16打开关闭，第七循环泵17启动。太阳能不断集热，缓冲水箱10内的水温度不断上升，短期蓄热系统14内的水不断被加热，当温度再次达到设定值时，再从中取热，如此往复。需要启动空气源热泵时，空气源热泵供给采暖末端系统热量。

本实用新型太阳能供暖和供热水的集热系统独立设置蓄热部分又互相结合，利用短期蓄热系统与跨季节蓄热系统相结合的综合蓄热模式，并配置水源热泵系统和空气源热泵系统。太阳能集热器吸收能量，分别加热供热水箱和缓冲水箱，供热水箱提供生活热水，热量有剩余时，储存在跨季节蓄热系统中；热量不足时，根据控制要求启动空气源或水源热泵补充；缓冲水箱用于采暖蓄热，在非采暖季时，直接向跨季节蓄热系统中蓄热。采暖季时，太阳能先通过缓冲水箱加热短期蓄热系统，当短期蓄热系统温度足够高时再给跨季节蓄热系统加热；供暖时，水源热泵先从短期蓄热系统内取热，再从跨季节蓄热系统中取热，在环境温度适合的情况下，启用空气源热泵供暖以节省跨季节蓄热系统储存的热量，提高系统的保障能力。本实用新型太阳能采暖和热水综合利用，短期蓄热与跨季节蓄热相结合最大限度的利用太阳能，并分别利用两种热源热泵各自的优势，既解决了普通短期蓄热系统采暖季供热不足，非采暖季系统过热的问题，又在跨季节蓄热系统的基础上提高系统的保证能力，减少了辅助能源费用，系统的可靠性及稳定性更强。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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 (10)

1.一种太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，包括第一太阳能集热器和第二太阳能集热器；

所述第一太阳能集热器一端连接供热水箱的上部，另一端通过第一循环泵连接供热水箱的下部；所述供热水箱连接供水末端系统，所述供热水箱通过第一管道连接跨季节蓄热系统，所述第一管道上连接有第二循环泵，所述供热水箱通过第三管道分别连接水源热泵和空气源热泵，所述第三管道上连接有第三循环泵，所述供热水箱通过第四管道分别连接水源热泵和空气源热泵，所述采暖末端系统通过第五管道分别连接空气源热泵和水源热泵，所述第五管道上连接有第四循环泵，所述采暖末端系统通过第六管道分别连接空气源热泵和水源热泵；

所述第二太阳能集热器一端连接缓冲水箱的上部，另一端通过第五循环泵连接缓冲水箱的下部；所述缓冲水箱分别通过第七管道和第八管道连接短期蓄热系统，所述第七管道和第八管道分别连接跨季节蓄热系统，所述第七管道上设有第六循环泵，所述短期蓄热系统分别通过第九管道和第十管道连接水源热泵，所述第九管道上设有第七循环泵，所述第九管道和第十管道分别连接跨季节蓄热系统。

2.根据权利要求1所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述供热水箱上连接有第一阀门。

3.根据权利要求2所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述第一阀门为电磁阀。

4.根据权利要求1所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述缓冲水箱上连接有第二阀门。

5.根据权利要求4所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述第二阀门为电磁阀。

6.根据权利要求1所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述第七管道上设有第三阀门，所述第三阀门设置在所述第六循环泵与所述短期蓄热系统之间，所述第六循环泵和第三阀门之间的第七管道连接所述跨季节蓄热系统；所述第三阀门能够根据指令切换向短期蓄热系统或向跨季节蓄热系统供热。

7.根据权利要求6所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述第三阀门为电磁阀。

8.根据权利要求1所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述第九管道上设有第四阀门，所述第四阀门设置在与所述短期蓄热系统与所述第七循环泵之间，所述第七循环泵和第四阀门之间的第九管道连接所述跨季节蓄热系统。

9.根据权利要求8所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述第九管道和第十管道通过第五阀门连接。

10.根据权利要求9所述的太阳能采暖及热水综合系统，其特征在于，所述第四阀门和/或第五阀门为电磁阀。