CN204227531U - 一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统 - Google Patents

一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，属于供热供暖技术领域。本系统包括太阳能集热器、双用换热式蓄热水箱、壁式燃气热水器、生活热水供应系统、采暖热水供应系统和供暖智能控制系统组成，本系统模拟多种工况条件下利用太阳能和壁式燃气热水器进行供暖及热水，解决了壁式燃气热水器进水温度低的问题，使进入壁式燃气热水器的水具有较高的温度，使热水器换热效率得到较明显的提高，从而提高能源利用效率，节省了运行成本。本系统具有结构简单、成本低、换热效率高、并通过供暖智能控制系统实现了自动化智能控制及远程控制，使其使用方便快捷等优点。

Description

一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统
技术领域
本发明涉及一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，属于供热供暖技术领域。
背景技术
目前，我国建筑供暖一般采用集中供暖方式，其一次性投资大，缺乏运行灵活性，不能满足不同业主对室内温度要求差异性要求，因此越来越多的独立供暖方式被采用，而在多数新建城区缺少集中供暖的情况下，其中，应用最多的是家庭壁式热水器供暖。随着家庭壁式热水器的普及，用电量及燃气消耗超量成为了大多数居民必须面临的难题，同时产生大量的一氧化碳、二氧化碳等有害气体，对我们的生存环境和自身健康造成极大的威胁。当前，节能减排、提高能源利用效率是我国的一项基本国策，也是世界各国追求的目标，若能利用可再生能源——太阳能直接或者将冷水预热后再用家庭壁式热水器加热为建筑供暖，将不仅可以大大节约能耗，而且能为节能减排、提高能源利用效率做出积极贡献。近年来，利用太阳能供暖的技术已有研究，但太阳能资源有明显的分散性、随机性和间歇性，采用单一的能源利用形式，供热效果不理想，无法推广使用，且利用太阳能和燃气联合为建筑进行供暖及热水系统简单、成本低。
发明内容
本发明的目的是提供一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，通过太阳能和燃气联合供热，大大提高了燃气的利用效率的消耗和减少有毒、有害气体的排放，同时还减少了供暖的运行费用。
本发明的技术方案是：一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，包括太阳能集热装置、采暖装置、辅助加热装置，太阳能集热装置设有太阳能集热器1、太阳能侧换热盘管2、导热液循环泵3、膨胀罐4和太阳能系统管路，所述辅助加热装置设有热水器侧换热盘管8、热水器循环泵9、截止阀、自来水补水阀12、燃气进气阀13、家庭壁式热水器14和生活用热水阀17，所述太阳能侧换热盘管2和热水器侧换热盘管8共同安置在双用换热式蓄热水箱7内。
太阳能集热装置，由集热装置管道将太阳能集热器、双用换热式蓄热水箱、导热液循环泵、膨胀罐连接成一个系统，该系统受控于由集热控制器、温度探头组成的集热控制系统。
采暖装置，该装置由采暖管道将双用换热式蓄热水箱、截止阀、采暖循环泵、分水器、积水器、室内地暖盘管连接为一个系统，该装置受控于室内温控器、室内温控器、温度探头组成的室内温控系统。
辅助加热装置，该装置由壁式燃气热水器、热水循环泵、截止阀、生活用水管路系统组成。
  本发明所用管接头、截止阀、管道、太阳能集热器、双用换热式蓄热水箱、导热液循环泵、膨胀罐、集热器换热盘管、补水阀、集热控制器、温度探头、用户热水阀、家庭壁式热水器、采暖循环泵、热水循环泵、地暖盘管、室内温控器、燃气阀均为市售产品。家庭壁式热水器含有主换热器和燃烧器等，由其专用接口与室内温控器连接。双用换热式蓄热水箱可选择搪瓷内胆承压水箱，膨胀罐可选择隔膜式压力膨胀罐，管材可选择内衬不锈钢复合管（外层为镀锌管材质），管道保温可选择de32橡塑保温管（屋外部分外包0.3mm 铝皮防护）。双用换热式蓄热水箱可选择设置于各户设备阳台上。
本发明的工作原理是：利用太阳能和燃气联合为建筑进行供暖及热水。当太阳辐射较好时，系统的太阳能热水装置工作，经过双用换热式蓄热水箱太阳能侧换热盘管的热传递，双用换热式蓄热水箱水温上升，热水经截止阀、电动阀和采暖循环泵进入房间地暖盘管进行供热。当太阳辐射较差时，集热器出水温度探头的探测的温度低于设定值，集热温控器控制导热液循环泵运行，防止造成蓄水箱内能量损失。不论天气如何，室内温控器能通过双用换热式蓄热水箱上部水温探头、下部水温探头检测到对应部位瞬时温度值，通过内部计算得出双用换热式蓄热水箱平均温度值，与双用换热式蓄热水箱出口导热液温度值进行比较，若导热液温度高于水箱温度4℃以上时，由集热控制器通过信号控制导热液循环泵启动；若两者温差低于4℃时，由集热控制器控制导热液循环泵关闭，开始自然循环。室内温控器通过室内的温度检测，确定系统是否需要供暖，当室内温度低于设定值时，通过对太阳能出水温度探头的检测，确定是否需要家庭壁式热水器对双用换热式蓄热水箱内的热水再次加温。随着房间温度的提高，达到一定值后，可通过室内温控器对家庭壁式热水器、电动阀和采暖循环泵进行调节来控制室温的变化。系统工作时，截止阀11截止阀16处于关闭状态，如遇紧急情况可以打开截止阀11截止阀16，同时关闭截止阀9和截止阀15，切断热水器与双用换热式蓄热水箱的联系，使热水器处于独立工作状态，以便于满足恶劣天气的供暖使用及检修和维护。
本系统还设置了用户热水阀，可灵活选择使用双用换热式蓄热水箱或家庭壁式热水器的热水，以满足家庭沐浴、厨房等场所的需求，当采暖供水温探头检测到温度大于65℃时，家庭沐浴、厨房所需的低温热水来自于双用换热式蓄热水箱内换热盘管加热的热水；当用户需要高温热水时，须自行设定温度后，来自于双用换热式蓄热水箱内换热盘管预加热的低温热水被热水器再加热，从而使水温达到设定的温度。
本发明的有益效果是：即既可以利用太阳能对冷水进行单独加热，又可以利用家庭壁式热水器联合加热，不仅解决了家庭壁式热水器进水温度低的问题，使进入家庭壁式热水器的水具有较高的温度，使热水器换热效率得到较明显的提高，从而提高能源利用效率，节省了运行成本，减少了有害气体的排放量，保护了环境。另外，采用集热控制器和室内温控器，使供暖更加智能，同时也更加科学地利用了能源。具有结构简单、成本低、换热效率高、并通过供暖智能控制系统实现了自动化智能控制及远程控制，使其使用方便快捷等优点。
附图说明
图1 为本发明结构示意图：1：太阳能集热器，2：太阳能侧换热盘管，3：导热液循环泵，4：膨胀罐，5：太阳能系统管道，6：补水阀，7：双用换热式蓄热水箱，8：热水器侧换热盘管，9：热水器循环泵，10：截止阀，11：截止阀，12：自来水补水阀，13：燃气进气阀，14：家庭壁式热水器，15：截止阀，16：截止阀，17：生活用热水阀，18：采暖系统管道，19：采暖循环泵，20：采暖房间，21：房间地暖管，22：集热温控器，23：集热器出水温度探头，24：集热器进水温度探头，25：热水箱上部水温探头，26：热水箱下部水温探头，27：室内温控器，28：房间温度探头，29：热水箱放气阀
图2 为本发明的系统原理图：图中A为太阳能集热控制系统，B为采暖控制系统；1为太阳能集热系统，2为双用换热式蓄热系统，3为辅助加热系统，4为采暖房间；Q1- Q7为各系统之间传递的热量，箭头表示热量传递的方向。
具体实施工况
普通工况，室内温控器能通过双用换热式蓄热水箱上部水温探头、下部水温探头检测到对应部位瞬时温度值，通过内部计算得出双用换热式蓄热水箱平均温度值，与双用换热式蓄热水箱出口导热液温度值进行比较，若导热液温度高于水箱温度4℃以上时，由集热控制器通过信号控制导热液循环泵启动；若两者温差低于4℃时，由集热控制器控制导热液循环泵关闭，开始自然循环。室内温控器通过室内的温度检测，确定系统是否需要供暖，当室内温度低于设定值时，通过对太阳能出水温度探头的检测，确定是否需要家庭壁式热水器对双用换热式蓄热水箱内的热水再次加温。随着房间温度的提高，达到一定值后，可通过室内温控器对家庭壁式热水器、电动阀和采暖循环泵进行调节来控制室温的变化。
晴天太阳辐射较好，系统的太阳能热水装置工作，经过双用换热式蓄热水箱太阳能侧换热盘管的热传递，双用换热式蓄热水箱水温上升，热水经截止阀、电动阀和采暖循环泵进入房间地暖盘管进行供热。
夜晚或阴雨雪太阳辐射较差时，集热器出水温度探头的探测的温度低于设定值，集热温控器控制导热液循环泵运行，防止造成蓄水箱内能量损失。
紧急情况系统工作时，打开截止阀11截止阀16，同时关闭截止阀9和截止阀15，切断热水器与双用换热式蓄热水箱的联系，使热水器处于独立工作状态，以便于满足紧急情况下的连续供暖使用及检修和维护。

Claims (4)

1.一种家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，包括太阳能集热装置、采暖装置、辅助加热装置，所述太阳能集热装置设有太阳能集热器（1）、太阳能侧换热盘管（2）、导热液循环泵（3）、膨胀罐（4）和太阳能系统管路，所述辅助加热装置设有热水器侧换热盘管（8）、热水器循环泵（9）、截止阀、自来水补水阀（12）、燃气进气阀（13）、家庭壁式热水器（14）和生活用热水阀（17），所述太阳能侧换热盘管（2）和热水器侧换热盘管（8）共同安置在双用换热式蓄热水箱（7）内。
2.根据权利要求1 所述的家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，其特征在于：所述的太阳能集热装置，由集热装置管道将太阳能集热器、双用换热式蓄热水箱、导热液循环泵、膨胀罐连接成一个系统，该系统受控于由集热控制器、温度探头组成的集热控制系统。
3.根据权利要求1 所述的家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，其特征在于：所述的采暖装置，该装置由采暖管道将双用换热式蓄热水箱、截止阀、采暖循环泵、分水器、积水器、室内地暖盘管连接为一个系统，该装置受控于室内温控器、室内温控器、温度探头组成的室内温控系统。
4.根据权利要求1 所述的家庭用太阳能和燃气联合供暖及热水系统，其特征在于：所述的辅助加热装置，该装置由壁式燃气热水器、热水循环泵、截止阀、生活用水管路系统组成。
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