CN208920181U - 燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，属于节能减排领域。它包括集热器、储热水罐、电动阀门一、换热器一、地暖系统、电动阀门四、锅炉燃气加热系统、生活供热水系统，集热器的进水口与水源连通，集热器的出水口、储热水罐、电动阀门一、换热器一和集热器的进水口依次连通，电动阀门一、电动阀门四和生活供热水系统依次连通，地暖系统的循环水出口、锅炉燃气加热系统、换热器一和地暖系统的循环水入口依次连通，且水源、锅炉燃气加热系统和电动阀门四依次连通。本实用新型解决了现有混合能源功能系统资源浪费、节能减排效果差的问题，具有自动化程度高、简单、可靠的优点。

Description

燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统

技术领域

本发明属于节能减排领域，涉及一种燃气锅炉和太阳能供暖系统，尤其涉及一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统及其控制方法。

背景技术

太阳能热泵因其在太阳辐照强度足够，能效比高、节能效果明显，受到很多学者和工程技术人员的关注，但是由于受天气影响大、连续性差，在冬季温度较低的阴雨天和夜间无法正常运行，因而限制了太阳能在供暖中的使用。

鉴于此，有必要提供一种太阳能热泵和燃气锅炉联合供暖系统，将太阳能和燃气锅炉结合起来，便可在减少燃气消耗的同时，保证冬季室内供暖需求，达到充分利用太阳能和节能减排的需求，但现有太阳能热泵和燃气锅炉联合系统只能够单独的满足供暖需要或者供生活热水的需要，而不能有效的兼顾以上两个方面，以达到在满足人们日常生活需求的同时充分利用资源的目的。

中国实用新型专利，公告号：CN203489342U，公告日：2014年3月19日，公开了太阳能与燃气锅炉相结合的热水和地暖系统，包括由太阳能集热器、燃气锅炉、生活热水储热水箱、太阳能控制系统、生活热水智能控制系统、生活热水出水点、生活热水管路系统、地暖系统组成，其特征是；所述的太阳能集热器、燃气锅炉、生活热水储热水箱、生活热水出水点、生活热水管路系统和地暖系统通过管路相连接，所述的生活热水智能控制系统连接于生活热水储热水箱；该系统安装简便，在原有系统的基础上，无需增加任何成本，利用太阳能将冷水加热至低温水,又有效的利用了天然气锅炉高于90％热效率将低温水加热至满足生活热水的中温水,相比传统的技术节能25～35％，不仅有效的利用了能源，又极大的节约了用户的使用费用。其不足之处是：(1)该方案中的地暖系统所需热量仅由燃气锅炉提供，因而燃气的消耗量太大，采暖成本较高；(2)该方案中太阳能集热器加热生活热水储热水箱中的热水仅仅用于生活热水供应，对太阳能的利用比较单一，而且无法对冬季燃气锅炉向地暖系统供暖产生节省燃气的作用；(3)该方案中热力循环系统设计不够合理，热能利用程度不够高，节能减排效果较差。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有太阳能热泵和燃气锅炉联合系统由于只能单独的满足供暖需要或者供生活热水的需要，而不能充分利用资源达到节能减排的问题，本发明提供了燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统及其控制方法。它能够同时满足供暖需要或者供生活热水的需要，充分利用资源达到节能减排的目的。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，包括冷水罐、集热器、储热水罐、地暖系统、水泵一、水泵二、电动阀门三、电动阀门四、锅炉燃气加热系统、生活供热水系统，以及具有通道A和通道B的换热器一；

冷水罐、集热器、储热水罐、水泵一、通道A、水泵二、生活供热水系统依次连通，且从水泵二至生活供热水系统的管路上依次设置有电动阀门三和电动阀门四；

锅炉燃气加热系统包括燃烧室，以及与燃烧室连通的烟道回热部和采暖加热部，所述采暖加热部内设有吸热管道一，所述烟道回热部内设有吸热管道二，所述吸热管道二一端与电动阀门三连接，另一端与所述电动阀门四连接，所述吸热管道一的一端与地暖系统的循环水出口连通，另一端与通道B、地暖系统的循环水入口依次连通。

进一步地，还包括具有通道C和通道D的换热器二，所述地暖系统的循环水出口、通道 C、所述吸热管道一的一端依次连通，水源、通道D、所述电动阀门三、所述吸热管道二和所述电动阀门四依次连通。

进一步地，储热水罐与通道A之间的连通管路上设置有电动阀门一，且所述电动阀门一与所述电动阀门三连通。

进一步地，水泵二与电动阀门三之间的连通管路上设置有电动阀门二，所述电动阀门一、所述电动阀门二、所述电动阀门三依次连通，且所述电动阀门二还与所述冷水罐连通。

进一步地，所述地暖系统包括进水管和出水管，所述进水管和所述出水管之间连接有若干换热管，且所述换热管呈弯曲型。

进一步地，进水管包括依次连通第一进水段、第二进水段、第三进水段和第四进水段，出水管包括依次连通依次连通第一出水段、第二出水段、第三出水段和第四出水段，

第一进水段与第二进水段垂直布置，第二进水段与第三进水段垂直布置，第三进水段与第四进水段垂直布置，

第一出水段与第二出水段垂直布置，第二出水段与第三出水段垂直布置，第三出水段与第四出水段垂直布置，

第一进水段与第一出水段平行设置，第二进水段与第二出水段平行设置，第三进水段与第三出水段平行设置，第四进水段与第四出水段平行设置，

第一进水段与第一出水段之间，第二进水段与第二出水段之间，第三进水段与第三出水段之间，以及第四进水段与第四出水段之间均通过若干换热管连通。

进一步地，储热水罐的内设置有温度检测仪，

通道A与水泵二之间设置有第一温度检测仪，

通道D与所述电动阀门三之间设置有第二温度检测仪，

温度检测仪、第一温度检测仪、第二温度检测仪、电动阀门一、电动阀门二、所述电动阀门三和电动阀门四均与控制系统连接。

一种所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)设定生活用水温度和供暖温度；

(2)当储热水罐的内温度高于生活用水温度且低于供暖温度时，控制系统将电动阀门一、电动阀门二、电动阀门四连通，储热水罐内的热水直接流至生活供热水系统；

当储热水罐的内温度高于供暖温度时，控制系统控制电动阀门一连通储热水罐与换热器一；并且，此时若第一温度检测仪检测值大于生活用水温度时，控制系统控制电动阀门二、电动阀门三与生活供热水系统之间的管路连通，若第一温度检测仪检测值低于生活用水温度时，控制系统控制电动阀门二动作，将水泵二、电动阀门二、水罐之间的管路连通。

进一步地，设定时间Mmin，当水流向生活供热水系统供水时，控制系统控制电动阀门三动作，将水流沿着电动阀门三、吸热管道二、电动阀门四流至生活供热水系统，保持Mmin 后，控制系统控制电动阀门三动作，将水流沿着电动阀门三、电动阀门四流至生活供热水系统。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明在太阳能充足时，太阳能加热后的热水，通过换热器对地暖系统进行供热，锅炉对地暖系统的供热量减少；当太阳能不足时，锅炉供热量增加，并且能够同时对太阳能热水系统放出的水进行再次加热，以保证不论何时由太阳能热水系统放出的水均满足人们对生活用水的温度要求，而且也能够克服传统太阳能供热时管道内残存的水无法被加热到要求的温度的情况，因此，本发明能够同时满足供暖需要或者供生活热水的需要，充分利用资源达到节能减排的目的；

(2)本发明利用地暖系统余热对生活用水加热，充分利用资源，达到节能减排的目的；

(3)本发明通过在储热水罐与通道A之间设置电动阀门一，并将电动阀门一与电动阀门三连接，使得经太阳能加热的水能够根据温度不同切换流向，当加热的水温度较高时，水流经通道A进行热交换，当加热的水温度较低时，水流经电动阀门一和电动阀门三直接供给到生活供热水系统，这种方式有助于充分利用资源达到节能减排的目的；

(4)本发明通过依次连通的电动阀门一、电动阀门二、电动阀门三使冷水罐、集热器、储热水罐形成循环，延长了循环热交换时间，提高了储存太阳能的热量值；

(5)本发明通过在地暖系统中设置进水管和出水管，以及进水管和出水管之间布置的弯曲型换热管，有助于增加换热效率，促进供暖效果；

(6)本发明通过设置回字形的进水管和出水管，并通过在进水管和出水管直接布置弯曲型的换热管，进一步提升了换热效率，提高供暖效果；

(7)本发明通过在储热水罐、通道A与水泵二之间、通道D与电动阀门三之间设置温度检测仪，并通过控制系统采集温度值与设定值进行比较，进而进行反馈控制水流的流向，减少中人工操作干预，使整个使用过程简单可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为地暖系统管道铺设方式示意图。

图中：1、集热器；2、储热水罐；3、电动阀门一；4、水泵一；5、换热器一；6、地暖系统；7、水泵二；8、电动阀门二；9、冷水罐；10、电动阀门三；11、电动阀门四；12、烟道回热部；1201、吸热管道二；13、采暖加热部；1301、吸热管道一；14、换热器二；15、水泵三；16、水泵四；17、生活供热水系统；18、进水管；19、出水管；20、换热管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，包括冷水罐9、集热器1、储热水罐2、地暖系统6、水泵一4、水泵二7、电动阀门三10、电动阀门四11、锅炉燃气加热系统13、生活供热水系统17，以及具有通道A和通道B的换热器一5；

冷水罐9、集热器1、储热水罐2、水泵一4、通道A、水泵二7、生活供热水系统17依次连通，且从水泵二7至生活供热水系统17的管路上依次设置有电动阀门三10和电动阀门四11；

锅炉燃气加热系统13包括燃烧室，以及与燃烧室连通的烟道回热部12和采暖加热部13，所述采暖加热部13内设有吸热管道一1301，所述烟道回热部12内设有吸热管道二1201，所述吸热管道二1201一端与电动阀门三10连接，另一端与所述电动阀门四11连接，所述吸热管道一1301的一端与地暖系统6的循环水出口连通，另一端与通道B、地暖系统6的循环水入口依次连通。

集热器1由双层真空管排列组成，内侧管涂有吸收太阳光照热量材料，内侧管道内有水流流过，被吸收的太阳能加热流进管道的水，天气良好，阳光照射充足的情况下，冷水罐9 中的水流经集热器1时被加热且能够达到较高的温度，并进入到储热水罐2中储存，热水经换热器一5的通道A流动时能够实现换热，将热量传递到地暖系统6实现供热，经过换热后的热水温度降低，流经水泵二7、电动阀门三10和电动阀门四11至生活供热水系统17中供给生活热水。

对于锅炉燃气加热系统13的作用，其中的吸热管道二1201能够对管道内残存的水加热，从而解决了传统的太阳能加热生活用水时，用户刚启用时水温较低的问题；其中的吸热管道一1301能够对地暖系统6中的水循环加热，供暖效果好。

本实施例在太阳能充足时，太阳能加热后的热水，通过换热器对地暖系统进行供热，锅炉对地暖系统的供热量减少；当太阳能不足时，锅炉供热量增加，并且能够同时对太阳能热水系统放出的水进行再次加热，以保证不论何时由太阳能热水系统放出的水均满足人们对生活用水的温度要求，而且也能够克服传统太阳能供热时管道内残存的水无法被加热到要求的温度的情况，因此，本发明能够同时满足供暖需要或者供生活热水的需要，充分利用资源达到节能减排的目的。

实施例2

如图1所示，一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其结构与实施例1相比，所不同的是：还包括具有通道C和通道D的换热器二14，所述地暖系统6的循环水出口、通道C、所述吸热管道一1301的一端依次连通，水源、通道D、所述电动阀门三10、所述吸热管道二1201和所述电动阀门四11依次连通。

本实施例地暖系统余热能够对生活用水加热，因而便于在用户启用锅炉燃气加热系统13 时，充分利用其产生的热量，同时满足地暖供热和生活用水供热的需求。

实施例3

如图1所示，一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其结构与实施例2相比，所不同的是：储热水罐2与通道A之间的连通管路上设置有电动阀门一3，且所述电动阀门一3与所述电动阀门三10连通。电动阀门一3可以设置在储热水罐2与水泵一4之间的管路，或者水泵一4与通道A之间的管路，本实施例中将电动阀门一3可以设置在储热水罐2与水泵一4之间的管路上。

本实施例便于直接将太阳能加热的水供给到生活供热水系统17端上，此情况尤其适用于阳光照射不足，流经集热器1的水被加热后温度依然较低的情况，这种情况下，该热水不适于通过换热器一5将热量传递到地暖系统6中，而将此时储热水罐2通过电动阀门一3直接切换，并通过电动阀门三10与生活供热水系统17连接，将水直接供给到生活用水端，充分利用资源达到节能减排的目的。

实施例4

如图1所示，一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其结构与实施例3相比，所不同的是：为了克服冷水罐9中的水一次流经集热器1被加热的温度不高的问题，在水泵二7与电动阀门三10之间的连通管路上设置有电动阀门二8，所述电动阀门一3、所述电动阀门二8、所述电动阀门三10依次连通，且所述电动阀门二8还与所述冷水罐9连通，本实施例尤其适用于阳光照射不足的情况，具体原因为：在冷水罐9中的水一次流经集热器1被加热的温度不高时，本实施例能够将水流在冷水罐9、集热器1、储热水罐2直接形成循环，即通过电动阀门一3和电动阀门二8的切换，将储热水罐2中的水再次导入到冷水罐9中进行加热，经过多次加热后水温较高，此时通过换热器一5时能够将热量传递到地暖系统6中实现供暖。

实施例5

如图1和图2所示，一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其结构与实施例4相比，所不同的是：所述地暖系统6包括进水管18和出水管19，所述进水管18和所述出水管19之间连接有若干换热管20，且所述换热管20呈弯曲型，本实施例中弯曲型的换热管20，有助于换热面积的增加，换热效率较高，供暖效果好。

实施例6

如图1和图2所示，一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其结构与实施例5相比，所不同的是：进水管18包括依次连通第一进水段、第二进水段、第三进水段和第四进水段，出水管19包括依次连通依次连通第一出水段、第二出水段、第三出水段和第四出水段，

第一进水段与第二进水段垂直布置，第二进水段与第三进水段垂直布置，第三进水段与第四进水段垂直布置，

第一出水段与第二出水段垂直布置，第二出水段与第三出水段垂直布置，第三出水段与第四出水段垂直布置，

第一进水段与第一出水段平行设置，第二进水段与第二出水段平行设置，第三进水段与第三出水段平行设置，第四进水段与第四出水段平行设置，

第一进水段与第一出水段之间，第二进水段与第二出水段之间，第三进水段与第三出水段之间，以及第四进水段与第四出水段之间均通过若干换热管20连通。

回字形的进水管18和出水管19，并通过在进水管18和出水管19直接布置弯曲型的换热管20，进一步提升了换热效率，提高供暖效果。

实施例7

如图1所示，一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其结构与实施例6相比，所不同的是：储热水罐2的内设置有温度检测仪，

通道A与水泵二7之间设置有第一温度检测仪，

通道D与所述电动阀门三10之间设置有第二温度检测仪，

温度检测仪、第一温度检测仪、第二温度检测仪、电动阀门一3、电动阀门二8、所述电动阀门三10和电动阀门四11均与控制系统连接。

通过在储热水罐、通道A与水泵二之间、通道D与电动阀门三之间设置温度检测仪，并通过控制系统采集温度值与设定值进行比较，进而进行反馈控制水流的流向，减少中人工操作干预，使整个使用过程简单可靠。

实施例8

如图1所示，一种实施例7所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)设定生活用水温度和供暖温度；

(2)当储热水罐2的内温度高于生活用水温度且低于供暖温度时，控制系统将电动阀门一3、电动阀门二8、电动阀门四11连通，储热水罐2内的热水直接流至生活供热水系统17；

当储热水罐2的内温度高于供暖温度时，控制系统控制电动阀门一3连通储热水罐2与换热器一5；并且，此时若通道A与水泵二7之间的温度检测仪检测值大于生活用水温度时，控制系统控制电动阀门二8、电动阀门三10与生活供热水系统17之间的管路连通，若通道A 与水泵二7之间的温度检测仪检测值低于生活用水温度时，控制系统控制电动阀门二8动作，将水泵二7、电动阀门二8、水罐9之间的管路连通；

当储热水罐2中的热水温度足够供暖要求时，电动阀门一3控制热水流入换热器一5，对地暖系统6内循环水进行加热，水泵一4用于将热水泵入换热器一5，水泵二7用于将经过热交换后降低温度的热水泵出，第二温度检测器用于检测此处水温。当地暖系统6处于停用状态或者储热水罐2中的热水温度较低时，储热水罐2中的热水经电动阀门一3、电动阀门二8、所述电动阀门三10和电动阀门四11直接流至生活供热水系统17。

在储热水罐2中的热水流经通道A后，第二温度检测器检测到的温度较低时，水流经过电动阀门二8再次进入冷水罐9，并经集热器1再次加热，有助于提升储热水罐2中的热水温度。

进一步地，设定时间Mmin，当水流向生活供热水系统17供水时，控制系统控制电动阀门三10动作，将水流沿着电动阀门三10、吸热管道二1201、电动阀门四11流至生活供热水系统17，保持Mmin后，控制系统控制电动阀门三10动作，将水流沿着电动阀门三10、电动阀门四11流至生活供热水系统17，本方案能够对管道内残存的水加热，从而解决了传统的太阳能加热生活用水时，用户刚启用时水温较低的问题。

Claims (7)

1.一种燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其特征在于：包括冷水罐(9)、集热器(1)、储热水罐(2)、地暖系统(6)、水泵一(4)、水泵二(7)、电动阀门三(10)、电动阀门四(11)、锅炉燃气加热系统、生活供热水系统(17)，以及具有通道A和通道B的换热器一(5)；

冷水罐(9)、集热器(1)、储热水罐(2)、水泵一(4)、通道A、水泵二(7)、生活供热水系统(17)依次连通，且从水泵二(7)至生活供热水系统(17)的管路上依次设置有电动阀门三(10)和电动阀门四(11)；

锅炉燃气加热系统包括燃烧室，以及与燃烧室连通的烟道回热部(12)和采暖加热部(13)，所述采暖加热部(13)内设有吸热管道一(1301)，所述烟道回热部(12)内设有吸热管道二(1201)，所述吸热管道二(1201)一端与电动阀门三(10)连接，另一端与所述电动阀门四(11)连接，所述吸热管道一(1301)的一端与地暖系统(6)的循环水出口连通，另一端与通道B、地暖系统(6)的循环水入口依次连通。

2.根据权利要求1所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其特征在于：还包括具有通道C和通道D的换热器二(14)，所述地暖系统(6)的循环水出口、通道C、所述吸热管道一(1301)的一端依次连通，水源、通道D、所述电动阀门三(10)、所述吸热管道二(1201)和所述电动阀门四(11)依次连通。

3.根据权利要求2所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其特征在于：储热水罐(2)与通道A之间的连通管路上设置有电动阀门一(3)，且所述电动阀门一(3)与所述电动阀门三(10)连通。

4.根据权利要求3所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其特征在于：水泵二(7)与电动阀门三(10)之间的连通管路上设置有电动阀门二(8)，所述电动阀门一(3)、所述电动阀门二(8)、所述电动阀门三(10)依次连通，且所述电动阀门二(8)还与所述冷水罐(9)连通。

5.根据权利要求4所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其特征在于：所述地暖系统(6)包括进水管(18)和出水管(19)，所述进水管(18)和所述出水管(19)之间连接有若干换热管(20)，且所述换热管(20)呈弯曲型。

6.根据权利要求5所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其特征在于：进水管(18)包括依次连通第一进水段、第二进水段、第三进水段和第四进水段，出水管(19)包括依次连通依次连通第一出水段、第二出水段、第三出水段和第四出水段，

第一进水段与第二进水段垂直布置，第二进水段与第三进水段垂直布置，第三进水段与第四进水段垂直布置，

第一出水段与第二出水段垂直布置，第二出水段与第三出水段垂直布置，第三出水段与第四出水段垂直布置，

第一进水段与第一出水段平行设置，第二进水段与第二出水段平行设置，第三进水段与第三出水段平行设置，第四进水段与第四出水段平行设置，

第一进水段与第一出水段之间，第二进水段与第二出水段之间，第三进水段与第三出水段之间，以及第四进水段与第四出水段之间均通过若干换热管(20)连通。

7.根据权利要求6所述的燃气锅炉和太阳能混合能源供暖系统，其特征在于：储热水罐(2)的内设置有温度检测仪，

通道A与水泵二(7)之间设置有第一温度检测仪，

通道D与所述电动阀门三(10)之间设置有第二温度检测仪，

温度检测仪、第一温度检测仪、第二温度检测仪、电动阀门一(3)、电动阀门二(8)、所述电动阀门三(10)和电动阀门四(11)均与控制系统连接。