CN205299697U - 一种模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，包括集热系统、换热器、用户末端以及至少两组模块化蓄热系统，所述集热系统包括太阳能集热器和集热循环水泵，每组模块化蓄热系统包括一个蓄热水箱，所述蓄热水箱通过对应的阀门组成分别与换热器和用户末端连接形成循环通路结构，每组模块化蓄热系统中的阀门组成互不影响，通过控制每组模块化蓄热系统中的阀门组成，能够使任意一个或多个蓄热水箱与换热器之间形成循环通路结构以及使任意一个或多个蓄热水箱与用户末端之间形成循环通路结构。本实用新型在保证了太阳能集热器集热效率的同时，使多个蓄热水箱内的水温保持相对稳定，而在保证供水温度的情况下减少了辅助热源的启动时间，提高了系统的节能性以及系统的用能效率。

Description

一种模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统

技术领域

本实用新型属于太阳能利用设备技术领域，特别涉及一种模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统。

背景技术

太阳能是地球上一切能源的主要来源，它是无穷无尽的，无公害的清洁能源，也是21世纪以后人类可期待的最有希望的能源。我国地域辽阔，年日照时间大于2000小时的地区约占全国面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域内。

但是太阳能是稀薄的能源，它的地球表面的能源密度较低。并且太阳辐射热量有季节、昼夜的规律变化，同时还受阴晴云雨等随机因素的强烈影响，故太阳辐射热量具有很大不稳定性。由于太阳能集热与建筑供暖热负荷需求具有波动性，以及太阳能集热与供暖热负荷需求具有不同步性等特征，导致要利用太阳能，必须要解决太阳能的间隙性和不可靠性问题。太阳能利用系统中设置蓄热装置是解决上述问题的最有效的方法之一。实践证明，蓄热装置对提高太阳能的利用效率具有特别重要的意义。

常采用的太阳能供暖蓄热的方法有，蓄热水箱蓄热、相变材料蓄热、土壤蓄热等形式。蓄热水箱蓄热由于成本低廉、系统可靠性强等特征，导致其是目前最为普遍的蓄热形式。但是由于受到季节、天气以及建筑用热需求变化的影响，导致蓄热系统水箱热量在不断变化。采用固定容积蓄热水箱系统后，蓄热容积过大会造成水箱温度明显低于设计供水温度，系统需长时间启动辅助热源进行供热，降低了系统的节能性；蓄热容积过小则会造成集热器回水温度偏高，降低集热器的集热量，同样会降低系统的节能性。由此，常会出现整个供暖季节水箱水温波动剧烈，在供暖负荷需求小的供暖初期和供暖末期，由于蓄热量大于水箱蓄热能力，导致蓄热水箱水温高于设计值，一方面使得集热系统回水水温升高，集热板对流换热量增加，将降低集热板的集热效率，减少系统集热量；另一方面使得蓄热水箱散热损失增加，降低了整个系统的用能效率。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效解决现有固定蓄热存在问题的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其特征在于:包括集热系统、换热器、用户末端以及至少两组模块化蓄热系统，所述集热系统包括太阳能集热器和集热循环水泵，每组模块化蓄热系统包括一个蓄热水箱，所述蓄热水箱通过对应的阀门组成分别与换热器和用户末端连接形成循环通路结构，每组模块化蓄热系统中的阀门组成互不影响，通过控制每组模块化蓄热系统中的阀门组成，能够使任意一个或多个蓄热水箱与换热器之间形成循环通路结构以及使任意一个或多个蓄热水箱与用户末端之间形成循环通路结构。

本实用新型所述的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其所述每组模块化蓄热系统中的阀门组成由四个阀门构成，所述蓄热水箱通过其中两个阀门与换热器连接，所述蓄热水箱通过其中另两个阀门与用户末端连接。

本实用新型所述的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其所述模块化蓄热系统为三组，第一组模块化蓄热系统包括第一蓄热水箱、阀门十二、阀门一、阀门二以及阀门十一，第二组模块化蓄热系统包括第二蓄热水箱、阀门十、阀门三、阀门四以及阀门九，第三组模块化蓄热系统包括第三蓄热水箱、阀门五、阀门八、阀门六以及阀门七；

所述太阳能集热器的出口端通过管路与换热器的换热介质入口连通，所述换热器的换热介质出口通过设置集热循环水泵的管路与太阳能集热器的进口端连通，所述太阳能集热器与换热器之间形成循环通路结构；所述换热器的回水出口通过管路与阀门一的第一接口端连通，所述阀门一的第二接口端通过管路与第一蓄热水箱连通，所述第一蓄热水箱通过管路与阀门十二的第二接口端连通，所述阀门十二的第一接口端通过管路与换热器的回水进口连通，所述第一蓄热水箱与换热器之间形成循环通路结构，通过控制阀门一和阀门十二，对第一蓄热水箱的回水进行加热；所述换热器的回水出口端通过管路与阀门三的第一接口端连通，所述阀门三的第二接口端通过管路与第二蓄热水箱连通，所述第二蓄热水箱通过管路与阀门十的第二接口端连通，所述阀门十的第一接口端通过管路与换热器的回水进口连通，所述第二蓄热水箱与换热器之间形成循环通路结构，通过控制阀门三和阀门十，对第二蓄热水箱的回水进行加热；所述换热器的回水出口端通过管路与阀门五的第一接口端连通，所述阀门五的第二接口端通过管路与第三蓄热水箱连通，所述第三蓄热水箱通过管路与阀门八的第二接口端连通，所述阀门八的第一接口端通过管路与换热器的回水进口连通，所述第三蓄热水箱与换热器之间形成循环通路结构，通过控制阀门五和阀门八，对第三蓄热水箱的回水进行加热；

所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵的管路与阀门七的第一接口端连通，所述阀门七的第二接口端通过管路与第三蓄热水箱连通，所述第三蓄热水箱通过管路与阀门六的第二接口端连通，所述阀门六的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门七和阀门六，使所述用户末端与第三蓄热水箱之间形成循环通路结构；所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵的管路与阀门九的第一接口端连通，所述阀门九的第二接口端通过管路与第二蓄热水箱连通，所述第二蓄热水箱通过管路与阀门四的第二接口端连通，所述阀门四的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门九和阀门四，使所述用户末端与第二蓄热水箱之间形成循环通路结构；所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵的管路与阀门十一的第一接口端连通，所述阀门十一的第二接口端通过管路与第一蓄热水箱连通，所述第一蓄热水箱通过管路与阀门二的第二接口端连通，所述阀门二的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门十一和阀门二，使所述用户末端与第一蓄热水箱之间形成循环通路结构。

本实用新型所述的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其在所述阀门二、阀门四、阀门六的第一接口端与用户末端之间设置有辅助热源系统，所述辅助热源系统包括辅助热源、第一三通阀以及第二三通阀，所述阀门二、阀门四、阀门六的第一接口端通过管路与第一三通阀的第一接口端连通，所述第一三通阀的第二接口端通过管路与第二三通阀的第二接口端连通，所述第一三通阀的第三接口端通过辅助热源与第二三通阀的第三接口端连通，所述第二三通阀的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端。

本实用新型通过对多个阀门及三通阀的相应控制，使集热系统与多个蓄热水箱中的至少一个进行集热、蓄热循环，在保证了太阳能集热器集热效率的同时，使多个蓄热水箱内的水温保持相对稳定，而在保证供水温度的情况下减少了辅助热源的启动时间，提高了系统的节能性以及系统的用能效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记：1为太阳能集热器，2为集热循环水泵，3为阀门十二，4为第一蓄热水箱，5为阀门一，6为第阀门二，7为阀门十一，8为阀门十，9为第二蓄热水箱，10为阀门三，11为阀门四，12为阀门九，13为阀门五，14为阀门八，15为阀门七，16为第三蓄热水箱，17为阀门六，18为辅助热源，19为供暖循环水泵，20为第一三通阀，21为第二三通阀，22为换热器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定实用新型。

如图1所示，一种模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，包括集热系统、换热器22、用户末端以及至少两组模块化蓄热系统，所述集热系统包括太阳能集热器1和集热循环水泵2，每组模块化蓄热系统包括一个蓄热水箱，所述蓄热水箱通过对应的阀门组成分别与换热器22和用户末端连接形成循环通路结构，每组模块化蓄热系统中的阀门组成互不影响，通过控制每组模块化蓄热系统中的阀门组成，能够使任意一个或多个蓄热水箱与换热器22之间形成循环通路结构以及使任意一个或多个蓄热水箱与用户末端之间形成循环通路结构，其中，所述每组模块化蓄热系统中的阀门组成由四个阀门构成，所述蓄热水箱通过其中两个阀门与换热器22连接，所述蓄热水箱通过其中另两个阀门与用户末端连接。

在本实施例中，所述模块化蓄热系统为三组，第一组模块化蓄热系统包括第一蓄热水箱4、阀门十二3、阀门一5、阀门二6以及阀门十一7，第二组模块化蓄热系统包括第二蓄热水箱9、阀门十8、阀门三10、阀门四11以及阀门九12，第三组模块化蓄热系统包括第三蓄热水箱16、阀门五13、阀门八14、阀门六17以及阀门七15。

所述太阳能集热器1的出口端通过管路与换热器22的换热介质入口连通，所述换热器22的换热介质出口通过设置集热循环水泵2的管路与太阳能集热器1的进口端连通，所述太阳能集热器1与换热器22之间形成循环通路结构；所述换热器22的回水出口通过管路与阀门一5的第一接口端连通，所述阀门一5的第二接口端通过管路与第一蓄热水箱4连通，所述第一蓄热水箱4通过管路与阀门十二3的第二接口端连通，所述阀门十二3的第一接口端通过管路与换热器22的回水进口连通，所述第一蓄热水箱4与换热器22之间形成循环通路结构，通过控制阀门一5和阀门十二3，对第一蓄热水箱4的回水进行加热；所述换热器22的回水出口端通过管路与阀门三10的第一接口端连通，所述阀门三10的第二接口端通过管路与第二蓄热水箱9连通，所述第二蓄热水箱9通过管路与阀门十8的第二接口端连通，所述阀门十8的第一接口端通过管路与换热器22的回水进口连通，所述第二蓄热水箱9与换热器22之间形成循环通路结构，通过控制阀门三10和阀门十8，对第二蓄热水箱9的回水进行加热；所述换热器22的回水出口端通过管路与阀门五13的第一接口端连通，所述阀门五13的第二接口端通过管路与第三蓄热水箱16连通，所述第三蓄热水箱16通过管路与阀门八14的第二接口端连通，所述阀门八14的第一接口端通过管路与换热器22的回水进口连通，所述第三蓄热水箱16与换热器22之间形成循环通路结构,通过控制阀门五13和阀门八14，对第三蓄热水箱16的回水进行加热。

所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵19的管路与阀门七15的第一接口端连通，所述阀门七15的第二接口端通过管路与第三蓄热水箱16连通，所述第三蓄热水箱16通过管路与阀门六17的第二接口端连通，所述阀门六17的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门七15和阀门六17，使所述用户末端与第三蓄热水箱16之间形成循环通路结构；所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵19的管路与阀门九12的第一接口端连通，所述阀门九12的第二接口端通过管路与第二蓄热水箱9连通，所述第二蓄热水箱9通过管路与阀门四11的第二接口端连通，所述阀门四11的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门九12和阀门四11，使所述用户末端与第二蓄热水箱9之间形成循环通路结构；所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵19的管路与阀门十一7的第一接口端连通，所述阀门十一7的第二接口端通过管路与第一蓄热水箱4连通，所述第一蓄热水箱4通过管路与阀门二6的第二接口端连通，所述阀门二6的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门十一7和阀门二6，使所述用户末端与第一蓄热水箱4之间形成循环通路结构。

其中，在所述阀门二6、阀门四11、阀门六17的第一接口端与用户末端之间设置有辅助热源系统，所述辅助热源系统包括辅助热源18、第一三通阀20以及第二三通阀21，所述阀门二6、阀门四11、阀门六17的第一接口端通过管路与第一三通阀20的第一接口端连通，所述第一三通阀20的第二接口端通过管路与第二三通阀21的第二接口端连通，所述第一三通阀20的第三接口端通过辅助热源18与第二三通阀21的第三接口端连通，所述第二三通阀21的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端。

本实用新型的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统的控制方法是：

太阳能集热器获得太阳集热量，将热量传递给集热器中的工作介质（乙二醇水溶液），启动集热循环水泵，将经过太阳能集热器加热的换热介质送至换热器中，在换热器内加热蓄热水箱中的回水。

控制阀门一和阀门十二，使换热器与第一蓄热水箱连通形成循环通路，被换热器加热的回水通过阀门一流入第一蓄热水箱，低温回水由阀门十二不断流入换热器，由此不断获得太阳能集热量；当第一蓄热水箱的蓄热量高于设定值，即水温高于设定值时，关闭阀门一和阀门十二，控制阀门三和阀门十，使换热器与第二蓄热水箱连通形成循环通路，被换热器加热的回水通过阀门三流入第二蓄热水箱，低温回水由阀门十不断流入换热器，由此不断获得太阳能集热量；当第二蓄热水箱的蓄热量高于设定值，即水温高于设定值时，关闭阀门三和阀门十，控制阀门五和阀门八，使换热器与第三蓄热水箱连通形成循环通路，被换热器加热的回水通过阀门五流入第三蓄热水箱，低温回水由阀门八不断流入换热器，集热系统所获得的热量，不断通过第三蓄热水箱进行蓄积，由此不断完成集热、蓄热循环；在蓄热过程中，所述被换热器加热的回水能够同时对多个蓄热水箱进行蓄热。

控制阀门二和阀门十一，使用户末端与第一蓄热水箱连通形成循环通路，供暖回水通过阀门十一进入第一蓄热水箱获取热量，加热回水，被加热的供暖回水通过阀门二供出，若出水温度不满足设计要求，则控制其他蓄热水箱的阀门开启同时进行供水，若出水温度还是不满足设计要求，再将供水通过第一三通阀流入辅助热源，由辅助热源将其加热至设计供水温度，再通过第二三通阀供给用户，若出水温度满足设计要求，则供水通过第一三通阀与第二三通阀直接供给用户；当第一蓄热水箱无有效的热量被取用后，关闭阀门二和阀门十一，控制阀门四和阀门九动作，使用户末端与第二蓄热水箱连通形成循环通路，则供暖回水通过阀门九动作，将其注入第二蓄热水箱进行加热，然后由阀门四流出，若出水温度不满足设计要求，则控制其他蓄热水箱的阀门开启同时进行供水，若出水温度还是不满足设计要求，再将供水通过第一三通阀流入辅助热源，由辅助热源将其加热至设计供水温度，再通过第二三通阀供给用户，若出水温度满足设计要求，则供水通过第一三通阀与第二三通阀直接供给用户；当第二蓄热水箱无有效的热量被取用后，关闭阀门四和阀门九，控制阀门六和阀门七动作，使用户末端与第三蓄热水箱连通形成循环通路，则供暖回水通过阀门七动作，将其注入第三蓄热水箱进行加热，然后由阀门六流出，若出水温度不满足设计要求，则控制其他蓄热水箱的阀门开启同时进行供水，若出水温度还是不满足设计要求，再将供水通过第一三通阀流入辅助热源，由辅助热源将其加热至设计供水温度，再通过第二三通阀供给用户，若出水温度满足设计要求，则供水通过第一三通阀与第二三通阀直接供给用户，完成蓄热供热。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其特征在于:包括集热系统、换热器（22）、用户末端以及至少两组模块化蓄热系统，所述集热系统包括太阳能集热器（1）和集热循环水泵（2），每组模块化蓄热系统包括一个蓄热水箱，所述蓄热水箱通过对应的阀门组成分别与换热器（22）和用户末端连接形成循环通路结构，每组模块化蓄热系统中的阀门组成互不影响，通过控制每组模块化蓄热系统中的阀门组成，能够使任意一个或多个蓄热水箱与换热器（22）之间形成循环通路结构以及使任意一个或多个蓄热水箱与用户末端之间形成循环通路结构。

2.根据权利要求1所述的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其特征在于：所述每组模块化蓄热系统中的阀门组成由四个阀门构成，所述蓄热水箱通过其中两个阀门与换热器（22）连接，所述蓄热水箱通过其中另两个阀门与用户末端连接。

3.根据权利要求2所述的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其特征在于：所述模块化蓄热系统为三组，第一组模块化蓄热系统包括第一蓄热水箱（4）、阀门十二（3）、阀门一（5）、阀门二（6）以及阀门十一（7），第二组模块化蓄热系统包括第二蓄热水箱（9）、阀门十（8）、阀门三（10）、阀门四（11）以及阀门九（12），第三组模块化蓄热系统包括第三蓄热水箱（16）、阀门五（13）、阀门八（14）、阀门六（17）以及阀门七（15）；

所述太阳能集热器（1）的出口端通过管路与换热器（22）的换热介质入口连通，所述换热器（22）的换热介质出口通过设置集热循环水泵（2）的管路与太阳能集热器（1）的进口端连通，所述太阳能集热器（1）与换热器（22）之间形成循环通路结构；所述换热器（22）的回水出口通过管路与阀门一（5）的第一接口端连通，所述阀门一（5）的第二接口端通过管路与第一蓄热水箱（4）连通，所述第一蓄热水箱（4）通过管路与阀门十二（3）的第二接口端连通，所述阀门十二（3）的第一接口端通过管路与换热器（22）的回水进口连通，所述第一蓄热水箱（4）与换热器（22）之间形成循环通路结构，通过控制阀门一（5）和阀门十二（3），对第一蓄热水箱（4）的回水进行加热；所述换热器（22）的回水出口端通过管路与阀门三（10）的第一接口端连通，所述阀门三（10）的第二接口端通过管路与第二蓄热水箱（9）连通，所述第二蓄热水箱（9）通过管路与阀门十（8）的第二接口端连通，所述阀门十（8）的第一接口端通过管路与换热器（22）的回水进口连通，所述第二蓄热水箱（9）与换热器（22）之间形成循环通路结构，通过控制阀门三（10）和阀门十（8），对第二蓄热水箱（9）的回水进行加热；所述换热器（22）的回水出口端通过管路与阀门五（13）的第一接口端连通，所述阀门五（13）的第二接口端通过管路与第三蓄热水箱（16）连通，所述第三蓄热水箱（16）通过管路与阀门八（14）的第二接口端连通，所述阀门八（14）的第一接口端通过管路与换热器（22）的回水进口连通，所述第三蓄热水箱（16）与换热器（22）之间形成循环通路结构，通过控制阀门五（13）和阀门八（14），对第三蓄热水箱（16）的回水进行加热；

所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵（19）的管路与阀门七（15）的第一接口端连通，所述阀门七（15）的第二接口端通过管路与第三蓄热水箱（16）连通，所述第三蓄热水箱（16）通过管路与阀门六（17）的第二接口端连通，所述阀门六（17）的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门七（15）和阀门六（17），使所述用户末端与第三蓄热水箱（16）之间形成循环通路结构；所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵（19）的管路与阀门九（12）的第一接口端连通，所述阀门九（12）的第二接口端通过管路与第二蓄热水箱（9）连通，所述第二蓄热水箱（9）通过管路与阀门四（11）的第二接口端连通，所述阀门四（11）的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门九（12）和阀门四（11），使所述用户末端与第二蓄热水箱（9）之间形成循环通路结构；所述用户末端的供暖回水通过设置有供暖循环水泵（19）的管路与阀门十一（7）的第一接口端连通，所述阀门十一（7）的第二接口端通过管路与第一蓄热水箱（4）连通，所述第一蓄热水箱（4）通过管路与阀门二（6）的第二接口端连通，所述阀门二（6）的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端，通过控制阀门十一（7）和阀门二（6），使所述用户末端与第一蓄热水箱（4）之间形成循环通路结构。

4.根据权利要求3所述的模块化准弹性蓄热间接式太阳能供暖系统，其特征在于：在所述阀门二（6）、阀门四（11）、阀门六（17）的第一接口端与用户末端之间设置有辅助热源系统，所述辅助热源系统包括辅助热源（18）、第一三通阀（20）以及第二三通阀（21），所述阀门二（6）、阀门四（11）、阀门六（17）的第一接口端通过管路与第一三通阀（20）的第一接口端连通，所述第一三通阀（20）的第二接口端通过管路与第二三通阀（21）的第二接口端连通，所述第一三通阀（20）的第三接口端通过辅助热源（18）与第二三通阀（21）的第三接口端连通，所述第二三通阀（21）的第一接口端通过管路将被加热的供暖回水供于用户末端。