CN216347128U - 一种双蓄式太阳能热水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双蓄式太阳能热水系统，包括集热器、相变蓄能箱及蓄热水箱；所述集热器的输出端通过第二三通阀分别连接所述相变蓄能箱及蓄热水，所述相变蓄能箱及蓄热水箱的输出端依次通过第一三通阀、第一泵与所述集热器的输入端连接；所述蓄热水箱的输入端与所述相变蓄能箱的输入端之间依次连接有第二阀门及第一阀门，所述蓄热水箱的输出端与所述相变蓄能箱的输出端之间依次连接有第三阀门及第四阀门，所述第一阀门与所述第二阀门之间的管路和所述第三阀门与所述第四阀门之间的管路相连通；所述蓄热水箱上连接有用水端；本实用新型能够提升蓄热能力，保证用户热水供应效果。
Description
技术领域
本实用新型属于太阳能应用技术领域，具体涉及一种双蓄式太阳能热水系统。
背景技术
中国的西北和青藏高原等地区太阳能资源丰富，以太阳能代替或者部分代替常规能源是降低这些地区热水供应能耗的有效技术途径。太阳能是一种可再生的清洁能源，但其辐射照度受昼夜、雨雪天气及阴天的影响，表现为负荷需求不协同性与不稳定性。太阳能的缺点为能流密度低、周期性和不稳定性。为了提高太阳能热水系统的太阳能保证率，通常采取的办法为增大集热器面积与蓄热容量，但同时这种方法会造成初期投资的变大并对实际工程安装造成困难。
现有技术中，如授权公告号为CN212673535U的中国实用新型专利，公开了一种闭式太阳能热水系统，包括管道输送模块，管道输送模块包括供应冷水的补水管道、连接各个模块并形成闭环的连接管道以及向外界供应热水的出水管道，补水管道上串联有补水阀，补水阀与连接管道之间的补水管道上串联有向连接管道单向通流的单向阀；集热模块，集热模块包括若干太阳能热水器；循环模块，循环模块包括循环泵；集热模块、循环模块串联安装在连接管道中，集热模块中的若干太阳能热水器并联安装在连接管道中，补水管道安装在集热模块和循环模块之间的连接管道上，出水管道安装在集热模块出水端的连接管道上。其中通过并联多个太阳能热水器的方式能够通过增大集热器的面积来提高太阳能保证率，但是其仍存在蓄热能力较低的问题，另外其在太阳光照不足的情况下，无法通过其他方式为用户提供热水。
因此，需要设计一种能够提升蓄热能力，保证用户热水供应效果的双蓄式太阳能热水系统来解决目前所面临的技术问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种能够提升蓄热能力，保证用户热水供应效果的双蓄式太阳能热水系统。
本实用新型的技术方案为：双蓄式太阳能热水系统，包括集热器、相变蓄能箱及蓄热水箱；所述集热器的输出端通过第二三通阀分别连接所述相变蓄能箱及蓄热水，所述相变蓄能箱及蓄热水箱的输出端依次通过第一三通阀、第一泵与所述集热器的输入端连接；所述蓄热水箱的输入端与所述相变蓄能箱的输入端之间依次连接有第二阀门及第一阀门，所述蓄热水箱的输出端与所述相变蓄能箱的输出端之间依次连接有第三阀门及第四阀门，所述第一阀门与所述第二阀门之间的管路和所述第三阀门与所述第四阀门之间的管路相连通；所述蓄热水箱上连接有用水端。
双蓄式太阳能热水系统，还包括控制器及与所述控制器相连接的加热装置、第一温度传感器及光照传感器；所述加热装置设置在所述蓄热水箱的内部，用于对蓄热水箱内部的水加热；所述第一温度传感器设置在所述蓄热水箱的内部，用于检测所述蓄热水箱内部的水温；所述光照传感器设置在集热器处，用于检测集热器处的光照强度。
所述相变蓄能箱的内部设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器相连接。
所述控制器为PLC控制器。
所述相变蓄能箱具有空腔结构的箱体，所述箱体的两端分别设置有进水管及出水管，所述箱体的内部均匀设置有若干蓄能管，所述蓄能管为圆柱体中空结构，所述蓄能管的内部填充有相变材料。
所述箱体为圆柱体空腔结构，所述蓄能管与所述箱体的轴向相平行，所述蓄能管的外侧垂直设置有支撑板。
所述支撑板上均匀开设有透水孔。
所述箱体的底部设置有底板。
所述蓄能管为铜制圆柱体中空结构。
双蓄式太阳能热水系统，还包括补水箱，所述补水箱通过第三泵与所述蓄热水箱相连接。
本实用新型的有益效果：
（1）本实用新型的双蓄式太阳能热水系统中，通过集热器收集太阳能，并通过水作为集热介质将吸收到的热量导入蓄热水箱，蓄热水箱内部的温度达到设定值时，将吸收热量的集热介质导入相变蓄能箱内部进行蓄热，在用水端有用水需求时，热水从蓄热水箱流向用水端供用户使用，当光照不足时，将相变蓄能箱的热量导入蓄热水箱中，通过释放相变蓄能箱内部的热量来对水进行加热，满足用户的用水温度需求；
（2）相变蓄能箱中的储热密度较高，在光照强度良好时，储存更多的热量供系统在光照强度较差时使用，能够显著提高太阳能热水系统的蓄热能力。
附图说明
图1为本实用新型中双蓄式太阳能热水系统的示意图。
图2为本实用新型中双蓄式太阳能热水系统的控制器的原理框图。
图3为本实用新型中相变蓄能箱的外部结构示意图。
图4为本实用新型中相变蓄能箱的内部结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。本实用新型可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本实用新型透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1所示，双蓄式太阳能热水系统，包括集热器1、相变蓄能箱2及蓄热水箱3；集热器1的输出端通过第二三通阀32分别连接相变蓄能箱2及蓄热水3，相变蓄能箱2及蓄热水箱3的输出端依次通过第一三通阀31、第一泵21与集热器1的输入端连接；蓄热水箱3的输入端与相变蓄能箱2的输入端之间依次连接有第二阀门42及第一阀门41，蓄热水箱3的输出端与相变蓄能箱2的输出端之间依次连接有第三阀门43及第四阀门44，第一阀门41与第二阀门42之间的管路和第三阀门43与第四阀门44之间的管路相连通；蓄热水箱3上连接有用水端5；在本实施例中，集热器1收集太阳能，并通过水作为集热介质将吸收到的热量导入蓄热水箱3，蓄热水箱3内部的温度达到设定值时，将吸收热量的集热介质导入相变蓄能箱2内部进行蓄热，在用水端5有用水需求时，热水从蓄热水箱3流向用水端5供用户使用，当光照不足时，将相变蓄能箱2的热量导入蓄热水箱3中，通过释放相变蓄能箱2内部的热量来对水进行加热，满足用户的用水温度需求；相变蓄能箱2中的储热密度较高，在光照强度良好时，储存更多的热量供系统在光照强度较差时使用，能够显著提高太阳能热水系统的蓄热能力；其中用水端5可以是水管、淋浴、地暖等热水设备，若是地暖等具有回水管的设备，其回水管与蓄热水箱3连接。
进一步的，为了在相变蓄能箱2热量不足，且光照较差的环境下仍然能够保证热水的供应，如图2所示，双蓄式太阳能热水系统，还包括控制器及与控制器相连接的加热装置6、第一温度传感器7及光照传感器；加热装置6设置在蓄热水箱3的内部，用于对蓄热水箱3内部的水加热；第一温度传感器7设置在蓄热水箱3的内部，用于检测蓄热水箱3内部的水温；光照传感器设置在集热器1处，用于检测集热器1处的光照强度；另外，第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43、第四阀门44、第一三通阀31、第二三通阀32、第三三通阀33均与控制器连接，第一泵21、第二泵22及第三泵23均通过控制器控制其启动或停止。
在上述实施例中，当光照传感器检测集热器1处的太阳光强度低于设定值时，控制器输出信号，控制第一阀门41开启，第二阀门42开启，第三阀门43开启，第四阀门44开启，第一三通阀31将蓄热水箱3与相变蓄能箱2的输出端导通，第二三通阀32将蓄热水箱3与相变蓄能箱2的输入端导通，第一泵21停止，第二泵22启动，此时水在蓄热水箱3与相变蓄能箱2之间循环，将相变蓄能箱2内部的热量释放对水进行加热，当相变蓄能箱2热量不足时，第一温度传感器7检测到温度会低于设定值，此时控制器输出相应信号启动加热装置对蓄热水箱3内部的水加热至设定温度上限值，满足在相变蓄能箱2热量不足，且光照较差的环境下热水的供应，满足用户的用水温度需求。
在上述实施例中，当光照传感器检测集热器1处的太阳光强度高于设定值时，具有两种蓄热方式在设计时可供选择，一种为蓄热水箱3与相变蓄能箱2分别蓄热，另一种为蓄热水箱3与相变蓄能箱2同时蓄热。蓄热水箱3与相变蓄能箱2分别蓄热时，第一阶段先对蓄热水箱3蓄热，控制器输出信号控制第一阀门41关闭，第二阀门42关闭，第三阀门43关闭，第四阀门44关闭，第一三通阀31将蓄热水箱3与集热器1的输入端导通，第二三通阀32将蓄热水箱3与集热器1的输出端导通，第一泵21启动，第二泵22停止，在第一泵21的驱动下，集热器1中的水循环流入蓄热水箱3，对蓄热水箱3内部的水进行加热，当蓄热水箱3内部的水温达到设定值时，第一三通阀31及第二三通阀32动作，将相变蓄能箱2的串联在集热器1两端，对集热器1将热量输入相变蓄能箱2内部。蓄热水箱3与相变蓄能箱2同时蓄热时，控制器输出信号控制第一阀门41关闭，第二阀门42关闭，第三阀门43关闭，第四阀门44关闭，第一三通阀31将蓄热水箱3、相变蓄能箱2均与集热器1的输入端导通，第二三通阀32将蓄热水箱3、相变蓄能箱2均与集热器1的输出端导通，第一泵21启动，第二泵22停止，在第一泵21的驱动下，集热器1中的水循环流入蓄热水箱3与相变蓄能箱2内部，蓄热水箱3与相变蓄能箱2同时吸收热量。
上述为蓄热水箱3与相变蓄能箱2并联同时蓄热的方式，蓄热水箱3与相变蓄能箱2还具有串联的两种同时蓄热的方式，一种是集热器1输出端先与蓄热水箱3连接的方式，另一种是集热器1输出端先与相变蓄能箱2连接的方式；集热器1输出端先与蓄热水箱3连接的方式中，控制器输出信号控制第一阀门41开启，第二阀门42关闭，第三阀门43开启，第四阀门44关闭，第一三通阀31将蓄热水箱3与集热器1的输入端导通，第二三通阀32将相变蓄能箱2与集热器1的输出端导通，第一泵21启动，第二泵22启动；集热器1输出端先与相变蓄能箱2连接的方式中，控制器输出信号控制第一阀门41关闭，第二阀门42开启，第三阀门43盖板，第四阀门44开启，第一三通阀31将蓄热水箱3与集热器1的输入端导通，第二三通阀32将相变蓄能箱2与集热器1的输出端导通，第一泵21启动。
在上述实施例中，加热装置可选用电加热管，控制器可选用PLC控制器。
进一步的，为了减小能耗，相变蓄能箱2的内部设置有第二温度传感器8，第二温度传感器8与控制器相连接，通过第二温度传感器8对相变蓄能箱2内部的温度进行检测，当其温度低于设定值时，第一阀门41、第二阀门42、第三阀门43及第四阀门44均关闭，相变蓄能箱2与蓄热水箱3之间不再有水循环流动，加热装置6仅对蓄能水箱3内部的水进行加热，供用户使用。
作为相变蓄能箱2具体的一种实施方式，如图3和4所示，相变蓄能箱2具有空腔结构的箱体201，箱体201的两端分别设置有进水管203及出水管202，箱体201的内部均匀设置有若干蓄能管206，蓄能管206为圆柱体中空结构，蓄能管206的内部填充有相变材料207，蓄能管206采用导热效果良好的材质，相变材料储热密度较高，在光照强度良好时，储存更多的热量供系统在光照强度较差时使用，能够显著提高太阳能热水系统的蓄热能力。
更为具体的，箱体201为圆柱体空腔结构，蓄能管206与箱体201的轴向相平行，蓄能管206的外侧垂直设置有支撑板204；支撑板204上开设有与蓄能管206相匹配的圆孔，蓄能管206固定在该圆孔中，支撑板204的外侧与箱体201的内壁固定连接，对蓄能管206提供稳定支撑；支撑板204上均匀开设有透水孔205，通过透水孔205能够使箱体201内部的水从进水管203流动至出水管202；箱体201的底部设置有底板208，底板与箱体201为一体结构；蓄能管206为铜制圆柱体中空结构。
进一步的，双蓄式太阳能热水系统，还包括补水箱4，补水箱4通过第三泵23与蓄热水箱3相连接，可通过在蓄热水箱3上设置液位计对蓄热水箱3内部的水量进行检查，水量低于设定值时启动第三泵23将补水箱4内部的水补入蓄热水箱3中。
至此，已经详细描述了本实用新型的各实施例。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种双蓄式太阳能热水系统，其特征在于，包括集热器、相变蓄能箱及蓄热水箱；
所述集热器的输出端通过第二三通阀分别连接所述相变蓄能箱及蓄热水，所述相变蓄能箱及蓄热水箱的输出端依次通过第一三通阀、第一泵与所述集热器的输入端连接；
所述蓄热水箱的输入端与所述相变蓄能箱的输入端之间依次连接有第二阀门及第一阀门，所述蓄热水箱的输出端与所述相变蓄能箱的输出端之间依次连接有第三阀门及第四阀门，所述第一阀门与所述第二阀门之间的管路和所述第三阀门与所述第四阀门之间的管路相连通；
所述蓄热水箱上连接有用水端。
2.根据权利要求1所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于，还包括控制器及与所述控制器相连接的加热装置、第一温度传感器及光照传感器；
所述加热装置设置在所述蓄热水箱的内部，用于对蓄热水箱内部的水加热；
所述第一温度传感器设置在所述蓄热水箱的内部，用于检测所述蓄热水箱内部的水温；
所述光照传感器设置在集热器处，用于检测集热器处的光照强度。
3.根据权利要求2所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：所述相变蓄能箱的内部设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器相连接。
4.根据权利要求2所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：所述控制器为PLC控制器。
5.根据权利要求1所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：所述相变蓄能箱具有空腔结构的箱体，所述箱体的两端分别设置有进水管及出水管，所述箱体的内部均匀设置有若干蓄能管，所述蓄能管为圆柱体中空结构，所述蓄能管的内部填充有相变材料。
6.根据权利要求5所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：所述箱体为圆柱体空腔结构，所述蓄能管与所述箱体的轴向相平行，所述蓄能管的外侧垂直设置有支撑板。
7.根据权利要求6所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：所述支撑板上均匀开设有透水孔。
8.根据权利要求5所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：所述箱体的底部设置有底板。
9.根据权利要求5所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：所述蓄能管为铜制圆柱体中空结构。
10.根据权利要求1所述的双蓄式太阳能热水系统，其特征在于：还包括补水箱，所述补水箱通过第三泵与所述蓄热水箱相连接。
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