CN205448402U - 一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，较好解决了绝大部分热水系统、供冷/热系统存在的能源利用率低、运行成本高、经济性差、节能效果差、不能实现自动控制等缺陷，通过设计全自动控制热水系统、热水箱自动清洗系统、直燃机区域供冷/热系统等3个系统来提高整个系统能源利用率，丰富完善了整个系统的功能。一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统功能多、性能较好、投资低、能够实现全自动控制、经济性好、运行成本相对较低，实际运行过程中节能效果明显。

Description

一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统

技术领域

本实用新型属区域供能及热水系统领域，具体涉及一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统。

背景技术

目前，常见的区域供能技术形式主要有冷热电三联供、水源热泵、地源热泵、污水源热泵等，部分区域供能系统能源利用率较低，造成了能源浪费。热水系统形式多种多样，所采用的技术覆盖面较广。常见的热水系统有太阳能热水系统、热泵热水系统、电加热小型热水系统等，此外，一部分热水系统采用了两种及两种以上的技术形式，比如太阳能耦合空气热泵热水系统、余热回收式多热源复合型热泵供热水系统等。在区域供能及热水系统领域，多种技术融合并能实现自动化、智能化控制的系统成为未来发展的趋势之一。

现有的供能技术存在以下问题：普通电加热热水器加热速度慢、易结水垢、电能浪费大，主要针对单一用户，不能满足区域用户的需求；对于太阳能耦合空气热泵热水系统，由于冬季空气温度低，会严重影响的性能；对于多热源复合型热泵热水系统，由于热源较多，系统投资造价高，经济性较差；部分区域供能系及热水系统并未充分利用能源，能源利用率较低，节能效果较差；大多数热水系统无法实现自动化、智能化控制，运行成本高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种将直燃机及太阳能进行耦合，能够实现全自动控制的供冷/热及供热水系统。本实用新型的技术方案如下：

一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，包括直燃机、太阳能热水器、热水箱；

所述直燃机的出水口一通过直燃机侧热水电动调节阀与热水箱的入水口一连接，所述热水箱的出水口一通过止回阀二、直燃机侧循环水泵及直燃机进水电动调节阀与直燃机的入水口一连接；

所述直燃机的出水口二通过空调侧循环水泵接入用户侧风机盘管，经过用户侧风机盘管的循环后流入直燃机的入水口二；

所述太阳能热水器的出水口通过太阳能热水器侧电动调节阀与热水箱的入水口二连接，所述热水箱的出水口二通过止回阀一及太阳能热水器侧循环水泵与太阳能热水器的入水口连接；

所述热水箱的出水口三通过用户侧热水循环水泵及电动调节阀三接入用户侧热水末端，用户侧热水末端通过电动调节阀二与热水箱的入水口三连接；

在所述热水箱的底端设有出水口四，并连接有泄水阀；

在直燃机侧循环水泵与直燃机进水电动调节阀之间设有管道与所述热水箱的入水口四连接；

进一步的，在直燃机的出烟口设有高温烟气板式换热器，在止回阀二与直燃机侧循环水泵之间设有通向高温烟气板式换热器的管路，并在高温烟气板式换热器入口处设有高温烟气板式换热器进水电动调节阀，高温烟气板式换热器的出水口通过直燃机侧热水电动调节阀与热水箱连接；高温烟气板式换热器会对由直燃机侧补水装置、调节阀一、电动调节阀一流入高温板式换热器中的常温水进行加热，热水再经过直燃机侧热水电动调节阀流进热水箱中；

进一步的，在直燃机侧循环水泵的管路上设有直燃机侧补水装置，所述直燃机侧补水装置通过调节阀一、电动调节阀一与直燃机侧循环水泵连接；

进一步的，在太阳能热水器侧循环水泵的管路上设有太阳能热水器侧补水装置，所述太阳能热水器侧补水装置通过调节阀二、电动调节阀四与太阳能热水器侧循环水泵连接；

进一步的，还设有太阳能热水器侧温度传感器、热水箱温度传感器和直燃机侧温度传感器。

本实用新型的有益效果如下：较好解决了绝大部分热水系统、供冷/热系统存在的能源利用率低、运行成本高、经济性差、节能效果差、不能实现自动控制等缺陷，通过设计全自动控制热水系统、热水箱自动清洗系统、直燃机区域供冷/热系统等3个系统来提高整个系统能源利用率，丰富完善了整个系统的功能。一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统功能多、性能较好、投资低、能够实现全自动控制、经济性好、运行成本相对较低，实际运行过程中节能效果明显。

（1）将太阳能热水器与直燃机进行耦合，能源利用率提高。该实用新型充分利用了太阳能及可燃气体等多种清洁能源形式，将太阳能热水器系统与直燃机供热水及供冷/热系统进行耦合，能够实现区域供热水及供冷/热。此外，两个系统还可以单独运行，也可以为小型区域用户提供热水及冷/热服务；

（2）充分利用直燃机余热烟气，有效避免能源浪费。在热水系统中，通过增加高温板式换热器29这一设备，将直燃机排出的约为160℃的烟气充分利用起来，对常温水进行加热，增加了热水供给源的同时，也有效避免了能源的浪费；

（3）采用全自动控制技术，整个系统可实现自动控制，运行成本低。该实用新型包含的热水系统、直燃机区域供冷/热系统、热水箱自动清洗系统均是全自动控制系统，有效降低了整个系统的运行成本；

（4）热水箱采用自动清洗技术，防止其结垢，有效保护热水系统，提高热水系统性能。通过增加清洗进水电动调节阀30及电动泄水阀22这两个设备，可以定期对热水箱进行自动清洗，有效解决了热水箱结垢等技术问题；

（5）实际运行节能效果明显。该实用新型已经成功应用于长沙某项目中，热水系统、直燃机区域供冷/热系统、热水箱自动清洗系统运行正常；能够实现全自动控制，可以根据用户数量合理开启直燃机、太阳能热水器；热水箱自动清洗系统运行正常，能够实现定期清洗，清洗效果好；整个系统节能效果显著，实际运行结果表明：整个系统节能效果显著。

附图说明

图1是本实用新型的总原理图；

图2是本实用新型中全自动控制热水系统的原理图；

图3是本实用新型热水系统的自动控制流程图；

图4是本实用新型中热水箱自动清洗系统的原理图；

图5是本实用新型中区域供能系统的原理图。

附图标号说明：空调侧循环水泵1、直燃机2、直燃机进水电动调节阀3、直燃机侧循环水泵4、电动调节阀一5、调节阀一6、直燃机侧补水装置7、直燃机侧温度传感器8、电动调节阀二9、用户10、用户侧风机盘管11、用户侧热水末端12、热水箱温度传感器13、热水箱14、电动调节阀三15、用户侧热水循环水泵16、太阳能热水器侧电动调节阀17、太阳能热水器侧温度传感器18、太阳能热水器19、光照强度传感器20、太阳能热水器侧循环水泵21、泄水阀22、电动调节阀四23、调节阀二24、太阳能热水器侧补水装置25、止回阀一26、止回阀二27、直燃机侧热水电动调节阀28以及高温烟气板式换热器29、清洗进水电动调节阀30、高温烟气板式换热器进水电动调节阀31、空调侧输水管道32、空调侧回水管道33。

图中空心箭头表示水流方向，实心箭头表示烟气输送方向。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明，如图所示（图中空心箭头表示水流方向，实心箭头表示烟气输送方向），一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，包括直燃机2、太阳能热水器19、热水箱14；

所述直燃机2的出水口一通过直燃机侧热水电动调节阀28与热水箱14的入水口一连接，所述热水箱14的出水口一通过止回阀二27、直燃机侧循环水泵4及直燃机进水电动调节阀3与直燃机2的入水口一连接；

所述直燃机2的出水口二通过空调侧循环水泵1接入用户侧风机盘管11，经过用户侧风机盘管11的循环后流入直燃机2的入水口二；

所述太阳能热水器19的出水口通过太阳能热水器侧电动调节阀17与热水箱14的入水口二连接，所述热水箱14的出水口二通过止回阀一26及太阳能热水器侧循环水泵21与太阳能热水器19的入水口连接；

所述热水箱14的出水口三通过用户侧热水循环水泵16及电动调节阀三15接入用户侧热水末端12，用户侧热水末端12通过电动调节阀二9与热水箱14的入水口三连接；

在所述热水箱14的底端设有出水口四，并连接有泄水阀22；

在直燃机侧循环水泵4与直燃机进水电动调节阀3之间设有管道与所述热水箱14的入水口四连接；

在直燃机侧循环水泵4的管路上设有直燃机侧补水装置7，所述直燃机侧补水装置7通过调节阀一6、电动调节阀一5与直燃机侧循环水泵4连接；

在太阳能热水器侧循环水泵21的管路上设有太阳能热水器侧补水装置25，所述太阳能热水器侧补水装置25通过调节阀二24、电动调节阀四23与太阳能热水器侧循环水泵21连接，

在直燃机的出烟口设有高温烟气板式换热器29，在止回阀二27与直燃机侧循环水泵4之间设有通向高温烟气板式换热器29的管路，并在高温烟气板式换热器29入口处设有高温烟气板式换热器进水电动调节阀31，高温烟气板式换热器29的出口通过直燃机侧热水电动调节阀28与热水箱14连接；高温烟气板式换热器29会对由直燃机侧补水装置、调节阀一、电动调节阀一流入高温板式换热器中的常温水进行加热，热水再经过直燃机侧热水电动调节阀流进热水箱中；

此外，还设有太阳能热水器侧温度传感器18、热水箱温度传感器13和直燃机侧温度传感器8。

本实用新型的直燃机与太阳能耦合通过控制方式：（将太阳能热水器的温度用T1表示、热水箱的温度用T2表示）

（1）直燃机侧的控制方式：

a、热水箱水位低于中液位时，开启电动调节阀一补水；

b、当热水箱温度T2低于供水设定的最低温度时，直燃机自动启动对常温水进行加热；

（2）太阳能热水器侧的控制方式：

a、设置光照强度传感器，光照强度达到设定值时自动启动太阳能热水器，光照强度低于设定值时自动关闭太阳能热水器；

b、在太阳能热水器开启的前提下，检测热水箱液位高度；

当热水箱液位低于高液位时，开启电动调节阀四进行补水，当T1低于设置温度时，调小电动调节阀四减少补水量，当T1高于设置温度时，调大电动调节阀四增大补水量；

c、当热水箱液位高度达到高位时，关闭电动调节阀四停止补水，启动太阳能热水器侧循环水泵；

对比T1与T2的温度，当T1＞T2，太阳能热水器侧循环水泵继续运行；

再次对比T1与T2温度，当T1≤T2时，停止运行太阳能热水器侧循环水泵；

本实用新型热水系统的具体控制逻辑由（1）及（2）完成。当直燃机运行时，供冷（热）系统开始运行。

本实用新型一共包含3个子系统：（1）太阳能及直燃机耦合，能够实现自动控制，能源利用率高的热水系统；（2）热水箱自动清洗系统；（3）直燃机区域供冷/热系统。

参见图1，对于热水系统，热水源一共有三个：a、在光照条件下，当光照强度传感器20达到设定值时，太阳能热水器19启动，太阳能热水器侧循环水泵21运行，常温水就会依次通过太阳能侧热水器侧补水装置25、调节阀二24、电动调节阀四23进入太阳能热水器19中，经过加热之后，热水就会经过太阳能热水器侧电动调节阀17流进热水箱14中；b、直燃机2启动时，直燃机侧循环水泵4运行，常温水就会依次通过直燃机侧补水装置7、调节阀一6、电动调节阀一5、直燃机进水电动调节阀3进入直燃机2中加热，热就会经过直燃机侧热水电动调节阀28流进热水箱14中；c、当直燃机2运行时，其产生的高温余热烟气温度约为160℃，余热烟气就会对由直燃机侧补水装置7、调节阀一6、电动调节阀一5流入高温板式换热器29中的常温水进行加热，热水再经过直燃机侧热水电动调节阀28流进热水箱14中；由a、b、c三个热水源产生的热水汇集到热水箱14中，当用户侧热水循环水泵16运行时，热水箱14中的热水就会通过用户侧热水循环水泵16、电动调节阀三15流入用户侧热水末端12为用户提供热水服务。

参见图1，对于区域供冷/热系统，当直燃机2运行时，其产生的高（低）温水会经过空调侧循环水泵1流入用户侧风机盘管中，为用户提供冷/热服务。

参见图2，本实用新型中包含的热水系统是对直燃机及太阳能进行耦合的全自动控制系统。热水系统主要由直燃机2、直燃机进水电动调节阀3、直燃机侧循环水泵4、电动调节阀一5、调节阀一6、直燃机侧补水装置7、直燃机侧温度传感器8、电动调节阀二9、用户侧热水末端12、热水箱温度传感器13、热水箱14、电动调节阀三15、用户侧热水循环水泵16、太阳能热水器侧电动调节阀17、太阳能热水器侧温度传感器18、太阳能热水器19、光照强度传感器20、太阳能热水器侧循环水泵21、电动调节阀四23、调节阀二24、太阳能热水器侧补水装置25、止回阀一26、止回阀二27、直燃机侧热水电动调节阀28以及高温烟气板式换热器29组成。

参见图3，为了便于描述，将太阳能热水器侧温度传感器18用T1表示、热水箱温度传感器13用T2表示。本实用新型中热水系统的具体控制逻辑是：（1）直燃机侧：a、热水箱14水位低于中液位时，开启5补水；b、热水箱14设置温度传感器T2，当T2温度低于供水设定的最低温度时，直燃机2自动启动对常温水进行加热。（2）太阳能热水器侧：a、设置光照强度传感器20，光照强度达到设定值时自动启动太阳能热水器19，光照强度低于设定值时自动关闭太阳能热水器19；b、在太阳能热水器19开启的前提下，检测热水箱14液位高度。热水箱14液位低于高液位时，开启电动调节阀四23进行补水，当T1低于设置温度时，调小电动调节阀四23减少补水量，当T1高于设置温度时，调大电动调节阀四23增大补水量；c、当热水箱14液位高度达到高位时，关闭电动调节阀四23停止补水，启动太阳能热水器侧循环水泵21。对比T1与T2的温度，当T1＞T2，太阳能热水器侧循环水泵21继续运行，再次对比T1与T2温度，当T1≤T2时，停止运行太阳能热水器侧循环水泵21。本实用新型热水系统的具体控制逻辑由（1）及（2）完成。当直燃机2运行时，供冷/热系统开始运行。

参见图4，热水箱自动清洗系统包含直燃机进水电动调节阀3、直燃机侧循环水泵4、电动调节阀一5、调节阀一6、直燃机侧补水装置7、电动调节阀二9、热水箱14、用户侧热水循环水泵16、太阳能热水器侧电动调节阀17、泄水阀22、止回阀二27、直燃机侧热水电动调节阀28、清洗进水电动调节阀30、高温烟气板式换热器进水电动调节阀31。在热水箱运行一段时间后，其底部容易结垢，尤其是用于区域供热水的热水箱，其体积较大，底部更容易结垢，为了防止该问题的产生，需要定期对热水箱进行清洗。

参见图4，本实用新型的热水箱自动清洗系统的工作原理是：需要清洗热水箱时，同时关闭直燃机进水电动调节阀3、电动调节阀二9、热水箱14、用户侧热水循环水泵16、太阳能热水器侧电动调节阀17、止回阀二27、直燃机侧热水电动调节阀28以及高温烟气板式换热器进水电动调节阀31；运行直燃机侧循环水泵4，同时打开直燃机侧补水装置7、调节阀一6、电动调节阀一5、清洗进水电动调节阀30以及泄水阀22；空心箭头代表水流方向，常温水依次经过直燃机侧补水装置7、调节阀一6、电动调节阀一5、清洗进水电动调节阀30流入热水箱中，由于泄水阀22已经打开，常温水就会将热水箱14底部沉积的杂物由泄水阀22冲出，从而防止热水箱14长期不清洗而产生结垢问题。

参见图5，本实用新型中包含的直燃机区域供冷/热系统主要由空调侧循环水泵1、直燃机2、直燃机进水电动调节阀3、直燃机侧循环水泵4、电动调节阀一5、调节阀一6、直燃机侧补水装置7、用户10、用户侧风机盘管11、空调侧输水管道32以及空调侧回水管道33组成。

参见图5，直燃机区域供冷/热系统的工作原理是：空心箭头表示水流方向，直燃机2启动，直燃机侧循环水泵4运行，常温水会依次通过直燃机侧补水装置7、调节阀一6、电动调节阀一5、直燃机进水电动调节阀3流入直燃机2中，经过直燃机2处理后，高（低）温水会经过空调侧输水管道32、空调侧循环水泵1流入安装于用户10末端的用户侧风机盘管11中，为用户提供冷/热服务，由空调侧回水管道33进行回水。

该实用新型已经成功应用于长沙某项目中，热水系统、直燃机区域供冷/热系统、热水箱自动清洗系统运行正常；能够实现全自动控制，可以根据用户数量合理开启直燃机、太阳能热水器；热水箱自动清洗系统运行正常，能够实现定期清洗，清洗效果好；整个系统节能效果显著，实际运行结果表明：整个系统节能效果显著。

以上是对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，其特征在于，包括直燃机（2）、太阳能热水器（19）、热水箱（14）；

所述直燃机（2）的出水口一通过直燃机侧热水电动调节阀（28）与热水箱（14）的入水口一连接，所述热水箱（14）的出水口一通过止回阀二（27）、直燃机侧循环水泵（4）及直燃机进水电动调节阀（3）与直燃机（2）的入水口一连接；

所述直燃机（2）的出水口二通过空调侧循环水泵（1）接入用户侧风机盘管（11），经过用户侧风机盘管（11）的循环后流入直燃机（2）的入水口二；

所述太阳能热水器（19）的出水口通过太阳能热水器侧电动调节阀（17）与热水箱（14）的入水口二连接，所述热水箱（14）的出水口二通过止回阀一（26）及太阳能热水器侧循环水泵（21）与太阳能热水器（19）的入水口连接；

所述热水箱（14）的出水口三通过用户侧热水循环水泵（16）及电动调节阀三（15）接入用户侧热水末端（12），用户侧热水末端（12）通过电动调节阀二（9）与热水箱（14）的入水口三连接；

在所述热水箱（14）的底端设有出水口四，并连接有泄水阀（22）；

在直燃机侧循环水泵（4）与直燃机进水电动调节阀（3）之间设有管道与所述热水箱（14）的入水口四连接。

2.根据权利要求1所述的一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，其特征在于，在直燃机的出烟口设有高温烟气板式换热器（29），在止回阀二（27）与直燃机侧循环水泵（4）之间设有通向高温烟气板式换热器（29）的管路，并在高温烟气板式换热器（29）入口处设有高温烟气板式换热器进水电动调节阀（31），高温烟气板式换热器（29）的出水口通过直燃机侧热水电动调节阀（28）与热水箱（14）连接。

3.根据权利要求2所述的一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，其特征在于，在直燃机侧循环水泵（4）的管路上设有直燃机侧补水装置（7），所述直燃机侧补水装置（7）通过调节阀一（6）、电动调节阀一（5）与直燃机侧循环水泵（4）连接。

4.根据权利要求2所述的一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，其特征在于，在太阳能热水器侧循环水泵（21）的管路上设有太阳能热水器侧补水装置（25），所述太阳能热水器侧补水装置（25）通过调节阀二（24）、电动调节阀四（23）与太阳能热水器侧循环水泵（21）连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种直燃机与太阳能耦合的全自动供冷/热及供热水系统，其特征在于，还设有太阳能热水器侧温度传感器（18）、热水箱温度传感器（13）和直燃机侧温度传感器（8）。