CN212057799U - 一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，包括：储热型太阳能集热器、低谷电储热水箱、辅助热源、热水使用终端、循环水泵、可控制电动三通阀、第一可控制电磁阀和第二可控制电磁阀，储热型太阳能集热器自带水箱。本实用新型实施例提供了一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，储热型太阳能集热器可同时完成集热、传热、换热和储热的全过程，避免了集热器‑循环介质、循环介质‑储热水箱的两次循环，降低了换热热阻和散热损失，提高了集热和储热温度，减少集热面积也降低了系统成本，同时，系统结构简单易实现。

Description

一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水系统领域，尤其涉及一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统。

背景技术

太阳能热水系统是利用太阳能集热器采集太阳热量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中，在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。该系统既可提供生产和生活用热水，又可作为其他太阳能利用形式的冷热源，是太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。

但是太阳能也存在间歇性和能量密度低的缺点，因此在使用太阳能热力系统时也存在相应的缺点：一是太阳能热力系统受场地条件限制，集热面积不足，无法达到所需的热量输出；二是连续阴雨雪天时，太阳集热的热量不足，因此对于这两个问题，都需要有其它能源对系统进行热量补充，而通过低谷电的形式进行补充，可以最大化利用太阳能，减少电费支出。由此出现了CN108917204A一种双水箱太阳能热水系统，通过空气源热泵为另一储能水箱加热，或者利用相变材料进行储热，如CN107940771A一种太阳能光热/谷电储热互补储热供热系统所述，或者现在通用的双水箱系统，如图1所示。

而一般使用谷电补充热量的热水系统通常需要两个水箱，一个是集热水箱，一个是供热水箱。基本原理是白天光照充足的时候，使用太阳能集热器通过泵给集热水箱供热，然后再通过泵注入到供热水箱，而晚上或太阳不充足时，可启用空气能或其他热源给供热水箱加热，进行低谷电蓄能。

因此，现有技术中存在以下缺点：

1)需要至少2个泵，三个循环，系统复杂，能量损失大，成本高；

2)需要至少2个水箱，占地面积大，水箱之间的换热能量损失大；

3)太阳能供暖系统集热器和储能水箱内均有换热器，循环介质到水箱需要进行两次换热，循环介质温度损失至少10℃以上；

4)太阳能供暖系统为了解决冬季结冰问题，需要使用防冻液作为循环介质。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。

一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，包括：储热型太阳能集热器、低谷电储热水箱、辅助热源、热水使用终端、循环水泵、可控制电动三通阀、第一可控制电磁阀和第二可控制电磁阀；

所述储热型太阳能集热器自带水箱；

所述储热型太阳能集热器的输出端分别与循环水泵的输入端、可控制电动三通阀的第一端口连接，循环水泵的输出端与热水使用终端的输入端连接，热水使用终端的输出端与可控制电动三通阀的第二端口连接，可控制电动三通阀的第三端口分别与储热型太阳能集热器的输入端、低谷电储热水箱的输入端连接，低谷电储热水箱的输出端与循环水泵的输入端连接；

所述储热型太阳能集热器的输出端与循环水泵的输入端之间连接有第一可控制电磁阀；

所述低谷电储热水箱的输出端与循环水泵的输入端之间连接有第二可控制电磁阀；

所述低谷电储热水箱与辅助热源连接；

所述第一可控制电磁阀用于控制储热型太阳能集热器的开关；

所述第二可控制电磁阀用于控制低谷电储热水箱的开关。

优选地，所述系统还包括：智能控制器，所述智能控制器分别与储热型太阳能集热器、低谷电储热水箱、辅助热源、第一可控制电磁阀、第二可控制电磁阀连接。

优选地，所述储热型太阳能集热器和低谷电储热水箱通过循环水泵向热水使用终端供热。

优选地，所述系统优先使用储热型太阳能集热器所储热量，其热量不足时切换至低谷电储热水箱供热。

由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供了一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，具有如下有益效果：

1)储热型太阳能集热器自带水箱即可满足储能需求，不需额外的集热水箱作为换热中转使用，可节约用户屋内的水箱需求面积；

2)分开储能：储热型太阳能集热器仅需对自身的水箱进行集热储能，集热储热同时进行，也无需加热其它水箱或与其他水箱进行热交换，因此，取消换热器的使用，避免了集热器-循环介质、循环介质-储热水箱的两次循环，降低了换热热阻和散热损失，提高了集热和储热温度，减少换热损失和集热面积，降低成本；在低谷电时段，内部供热水箱的辅助热源启动，使供热水箱达到设定温度。分开储能可以最大限度的减少同一时段内需要加热的水的体积，减少不必要的能源浪费。

3)在本实用新型中仅需要一个泵，实现两个循环，即可进行太阳能和低谷电加热的相互转换，让整个热水系统非常简单。由于太阳能集热时不需要泵，因此整个系统仅需要一个泵即可，通过一个泵和智能控制系统，优先使用太阳能集热器中的热水循环，当太阳能集热器水温低于设定温度以后，将自动切换成低谷电的供热水箱，启动另一个热水循环。储热型太阳能集热器具有很好的保温效果，第二天太阳能集热水箱可从一定温度(40度)开始起步集热，在普通光照条件下也很容易集热到80度以上，集热效率非常高。

4)现有的太阳能供暖系统为了解决冬季结冰问题，需要使用防冻液作为循环介质，而本实用新型不需要使用防冻液作为循环介质，使用自来水循环储热，既降低成本，又方便补液和排气。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的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为现有技术中双水箱供热系统结构示意图；

图2为一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统原理图。

附图标记：

1、太阳能集热器；2、低谷电储热水箱；3、辅助热源；4、热水使用终端；5、循环水泵；6、可控制电动三通阀；7、第一可控制电磁阀；8、第二可控制电磁阀；9、智能控制器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

本实用新型实施例提供了一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，如图2所示，包括：储热型太阳能集热器1、低谷电储热水箱2、辅助热源3、热水使用终端4、循环水泵5、可控制电动三通阀6、第一可控制电磁阀7、第二可控制电磁阀8和智能控制器9，其中，储热型太阳能集热器1自带水箱，即可满足储能需求，不需额外的集热水箱作为换热中转使用，可节约用户屋内的水箱需求面积。

储热型太阳能集热器1的输出端1.2分别与循环水泵的输入端5.1、可控制电动三通阀6的第一端口6.1连接，循环水泵5的输出端5.2与热水使用终端4的输入端4.1连接，热水使用终端4的输出端4.2与可控制电动三通阀6的第二端口6.2连接，可控制电动三通阀6的第三端口6.3分别与储热型太阳能集热器1的输入端1.1、低谷电储热水箱2的输入端2.1连接，低谷电储热水箱2的输出端2.2与循环水泵5的输入端5.1连接；储热型太阳能集热器1的输出端1.2与循环水泵5的输入端5.1之间连接有第一可控制电磁阀7；低谷电储热水箱2的输出端2.2与循环水泵5的输入端5.1之间连接有第二可控制电磁阀8；低谷电储热水箱2与辅助热源3连接；第一可控制电磁阀7用于控制储热型太阳能集热器1的开关；第二可控制电磁阀8用于控制低谷电储热水箱2的开关。

智能控制器9分别与储热型太阳能集热器1、低谷电储热水箱2、辅助热源3、第一可控制电磁阀7、第二可控制电磁阀8连接。

该实施例提供的一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统具体工作过程如下：

储热型太阳能集热器1和低谷电储热水箱2通过循环水泵5向热水使用终端4供热，优先使用储热型太阳能集热器1所储热量，其热量不足时切换至低谷电储热水箱2供热。白天阳光充足时储热型太阳能集热器1吸收太阳能热量，其所含水箱储热温度不断提高，此时第一可控制电磁阀7开启，第二可控制电磁阀8关闭，辅助热源3不工作，热水经第一可控制电磁阀7后，通过循环水泵5进入热水使用终端4。为了达到用户设定的热水温度，通过可控制电动三通阀6调节回水的混水流量，使经过热水使用终端4输出端的热水进行分流，分别流向循环水泵5和储热型太阳能集热器1，从而控制热水温度。

夜晚低谷电时段，如果储热型太阳能集热器1的温度低于用户设定温度，则关闭第一可控制电磁阀7，开启第二可控制电磁阀8，辅助热源3制热使低谷电储热水箱2温度不断提高，低谷电储热水箱2中的热水经第二可控制电磁阀8后，通过循环水泵5进入热水使用终端4。为了达到用户设定的热水温度，通过可控制电动三通阀6调节回水的混水流量，使经过热水使用终端4输出端的热水进行分流，分别流向循环水泵5和低谷电储热水箱2，从而控制热水温度。

智能控制器9根据用户设定的用热时间和热水温度等参数控制循环水泵5、可控制电动三通阀6、第一可控制电磁阀7和第二可控制电磁阀8，通过智能系统控制热水、回水以及防冻循环开关，满足用户需求。当太阳能集热器水温低于设定温度(例如，50℃)以后，将自动切换成低谷电的供热水箱，启动另一个热水循环。太阳能集热水箱可以使水温保持一定温度，第二天太阳能集热水箱可以从一定温度(如：40℃)开始起步集热，在普通光照条件下也很容易集热到80℃以上，集热效率非常高。如果连续几天阴天太阳能集热器所带储热水箱的温度降到8℃以下，将自动打开第一可控制电磁阀7和第二可控制电磁阀8，开启防冻循环，将供暖循环热水循环至储热型太阳能集热器的储热水箱，温度达到15℃自动停止循环，满足用户用水需求和冬季防冻需求。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，具有太阳能储热供热、低谷电储热供热的双储热系统、热水温度调节和防冻循环等智能控制策略，充分利用太阳能和低谷电双储热大幅降低用户热水使用成本，且系统简单，具有很强的推广价值。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于储热型太阳能集热器的双储热智能热水系统，其特征在于，包括：储热型太阳能集热器、低谷电储热水箱、辅助热源、热水使用终端、循环水泵、可控制电动三通阀、第一可控制电磁阀和第二可控制电磁阀；

所述储热型太阳能集热器自带水箱；

所述储热型太阳能集热器的输出端分别与循环水泵的输入端、可控制电动三通阀的第一端口连接，循环水泵的输出端与热水使用终端的输入端连接，热水使用终端的输出端与可控制电动三通阀的第二端口连接，可控制电动三通阀的第三端口分别与储热型太阳能集热器的输入端、低谷电储热水箱的输入端连接，低谷电储热水箱的输出端与循环水泵的输入端连接；

所述储热型太阳能集热器的输出端与循环水泵的输入端之间连接有第一可控制电磁阀；

所述低谷电储热水箱的输出端与循环水泵的输入端之间连接有第二可控制电磁阀；

所述低谷电储热水箱与辅助热源连接；

所述第一可控制电磁阀用于控制储热型太阳能集热器的开关；

所述第二可控制电磁阀用于控制低谷电储热水箱的开关。

2.根据权利要求1所述的双储热智能热水系统，其特征在于，所述系统还包括：智能控制器，所述智能控制器分别与储热型太阳能集热器、低谷电储热水箱、辅助热源、第一可控制电磁阀、第二可控制电磁阀连接。

3.根据权利要求1所述的双储热智能热水系统，其特征在于，所述储热型太阳能集热器和低谷电储热水箱通过循环水泵向热水使用终端供热。

4.根据权利要求1所述的双储热智能热水系统，其特征在于，所述系统优先使用储热型太阳能集热器所储热量，其热量不足时切换至低谷电储热水箱供热。

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