CN220689182U - 一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其包括生物质锅炉、太阳能集热器、水暖气和控制器，所述太阳能集热器包括集热管以及储热水箱，所述太阳能集热器还包括安装在所述储热水箱内的用于与所述储热水箱内高温水换热的换热管，所述换热管的两端分别连接至所述生物质锅炉和所述水暖气。本申请通过在储热水箱中增设换热管，使得水在生物质锅炉、换热管与水暖气之间的流动不与大气压连通，形成一个封闭式的取暖系统，具有可以实现太阳光集热器可以任意高度安装，可根据用户家中安装条件柔性调节的效果。

Description

一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统

技术领域

本申请涉及取暖系统的领域，尤其是涉及一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统。

背景技术

近年来，随着社会对于环境保护日益关注以及光能以及生物质清洁能源在取暖领域上的应用与发展，光热+生物质锅炉的采暖系统在中小城镇以及广大农村地区被广泛采用。取暖系统包括太阳能集热器、生物质锅炉、水暖气和控制器。

太阳能集热器包括集热管以及储热水箱，储热水箱通过管路分别与水暖气和生物质锅炉连接。储热水箱上安装有用于排出水汽的排气口。目前，储热水箱多为与大气压连通的开式系统，为了避免储热水箱内的水倒流，在安装使用时，储热水箱位置必须高于生物质锅炉的高度，因此需要安装在用户屋顶上。但是当用户屋顶不具备安装太阳能集热器条件，需要在用户屋顶安装约为3m高的钢架或其他辅助设备，这样会存在一定的危险性，同时增加了材料和施工成本。

发明内容

为了满足太阳能集热器的任意位置安装，本申请提供一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统。

本申请提供的一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统采用如下的技术方案：

一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统，包括生物质锅炉、太阳能集热器、水暖气和控制器，所述太阳能集热器包括集热管以及储热水箱，所述太阳能集热器还包括安装在所述储热水箱内的用于与所述储热水箱内高温水换热的换热管，所述换热管的两端分别连接至所述生物质锅炉和所述水暖气；

所述生物质锅炉通过出水管路与所述水暖气连接，所述换热管一端通过冷水输送管路与所述出水管路连通，另一端通过热水输送管路与所述出水管路连通，所述水暖气换热后的冷水通过冷水回流管路回流至所述生物质锅炉，所述出水管路上安装有电动二通阀以及循环泵，所述电动二通阀安装在所述冷水输送管路与所述热水输送管路之间。

通过采用上述技术方案，通过在储热水箱内增加换热管，并将换热管的两端分别连接至生物质锅炉和水暖气，换热管内的水与储热水箱内的高温介质换热，以将换热管内水加热，并输送至水暖气中以供暖；换热管内运行的水与储热水箱内的水不连通，换热管、生物质锅炉以及水暖气组成不与外界大气连通的封闭式供暖系统，由于换热管与外界大气压不连通，即使储热水箱上开设也有与大气连通的排气口，对换热管内水的运行也没有影响，因此不必考虑水倒流的问题，可以在光线好的任意位置安装太阳能集热器，而不必营造一定高度的安装条件，安装时更加便利，并且生物质锅炉可以直接加热冷水并将加热后的热水通入水暖气中进行供热，也可以将先冷水输送至换热管中，通过换热管与储热水箱中的水换热以对水暖气中供热，通过电动二通阀控制水的流动。

优选的，所述储热水箱上安装有输水口，所述输水口用于与生活热水连接。

通过采用上述技术方案，储热水箱内的水用于洗澡等生活用水，换热管内的水用于与生物质锅炉、水暖气进行换热，实现了生活用水和取暖用水的分开，相比较传统的生活用水和取暖用水混合的形式，储热水箱内的水垢大大减少，使得生活用水更加洁净。

优选的，所述储热水箱内安装有水温传感器，当所述储热水箱内的温度高于所述控制器内预设的高温阈值时，所述电动二通阀关闭以将生物质锅炉内的冷水输送至所述换热管内进行换热，并输送至所述水暖气供暖。

通过采用上述技术方案，当水温传感气检测到储热水箱内的水温高于高温阈值时，电动二通阀关闭，先使用经过换热管换热后的热水给水暖气供暖，即在当室外太阳光较为充足且储热水箱的温度满足水暖气的供热需求时，优先使用储热水箱中的热量，节约生物质能源。

优选的，当所述储热水箱内的温度低于所述控制器内预设的低温阈值时，所述电动二通阀开启，所述生物质锅炉内的热水直接输送至所述水暖气。

通过采用上述技术方案，当室外是阴天或者雨雪天气时，储热水箱内的水温较低，这时打开电动二通阀，经过生物质锅炉加热后产生的热水直接通入水暖气进行供暖，实现了在储热水箱温度较高时优先使用太阳能集热器供暖，在储热水箱温度较低时，直接使用生物质锅炉供暖的柔性智能调节。

优选的，所述换热管为蛇形管或者螺旋形管。

通过采用上述技术方案，增加了换热管的长度，使得水流经换热管与储热水箱内的热水进行换热的时间也延长，提高了换热管的换热效果。

优选的，所述换热管为不锈钢管。

通过采用上述技术方案，不锈钢材质制成的换热管具有较好的导热性能以及耐腐蚀性能。

优选的，所述生物质锅炉包括炉体以及连通在所述炉体顶部的水斗，所述出水管路与所述水斗连通，所述水斗与外界大气压连通用于泄压。

通过采用上述技术方案，如果冬季温度过低导致室外的冷水输送管路或者热水输送管路被冻住时，由于有水斗与外界大气压连通，因此可以直接加热生物质锅炉，以将冷水输送管路或者热水输送管路内的冰加热融化，随着生物质锅炉逐渐加热，水斗向外界散发出水蒸气用于泄压，以降低将管路泄压阀崩坏或者将冷水输送管路、热水输送管路或出水管路崩坏的概率。

优选的，位于室外的所述冷水输送管路和所述热水输送管路上均安装有水管防冻温度传感器，当所述位于室外的所述冷水输送管路或所述热水输送管路内的温度低于所述控制器内预设的冻裂阈值时，所述生物质锅炉输送热水至所述冷水输送管路。

通过采用上述技术方案，当防冻温度传感器检测到冷水输送管路或热水输送管路中的温度低于预先设置在控制器中的冻裂阈值时，反馈至控制器内，控制器控制电动二通阀关闭，以便于用户及时发现进行处理，降低出现更大安全事故的可能性。

优选的，所述储热水箱上安装有水位传感器。

通过采用上述技术方案，当储热水箱内的水位低于水位传感器时，向控制器内发送信号，便于用户及时补水，操作更加便利。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过增加与生物质锅炉和水暖气连接的换热管，经过换热管与储热水箱内的热水进行换热，以输送至水暖气中进行供暖，形成了一个与外界大气压隔绝的封闭式取暖系统，因此不需要考虑水从排气口倒流的问题，太阳能集热器的安装高度可以不受限制，即使需要对高于太阳能集热器的楼层供暖时，也可以满足，安装更加方便，更加便于根据用户的实际情况进行调节；

2.通过将储热水箱的水单独用于生活用水，将换热管中的水单独用于取暖循环用水，实现了生活用水与取暖用水的分开，生活用水更加洁净，用户的使用体验更好；

3.通过设置电动二通阀控制水流的流向，当室外太阳光充足、储热水箱内的水温高于高温阈值时，优先使用储热水箱内的热水与换热管换热进行供热，当室外阴雨天气时，直接使用生物质锅炉加热冷水进行供热，根据储热水箱内的水温进行智能柔性调节，节约生物质能源。

附图说明

图1是本申请取暖系统的整体结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是图1中B处的局部放大图。

图4是图1中C处的局部放大图

附图标记说明：1、生物质锅炉；11、炉体；12、水斗；2、太阳能集热器；21、储热水箱；211、排气口；212、输水口；22、换热管；3、水暖气；4、控制器；51、出水管路；52、冷水输送管路；53、热水输送管路；54、冷水回流管路；6、电动二通阀；7、循环泵；81、水温传感器；82、防冻温度传感器；83、水位传感器；84、出水温度传感器；85、回水温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统。参照图1，落地式光热生物质清洁能源取暖系统包括生物质锅炉1、太阳能集热器2、水暖气3和控制器4。太阳能集热器2包括集热管（图中未示出）、储热水箱21以及安装在储热水箱21内的用于与储热水箱21内高温水换热的换热管22。换热管22的两端分别连接至生物质锅炉1和水暖气3。通过设置换热管22，生物质锅炉1内通入的冷水经过换热管22内与储热水箱21内的热水换热，经过换热后的水流入水暖气3中进行供暖。生物质锅炉1、换热管22以及水暖气3形成了一个与外界大气压隔绝的封闭式取暖系统。由于是一个不与大气压连通的封闭式循环系统，且不使用储热水箱21内的水进行取暖换热循环，因此不需要考虑储热水箱21的安装高度，当用户的房顶不满足安装条件时，可以安装在接收阳光充足的地面，而不必受到安装高度的限制，可以根据用户家中的实际情况进行调节，安装更加方便，并且可以节省材料以及施工成本。

同时，本申请这种可以将太阳能集热器2安装在地面的取暖系统，相较于传统取暖系统中将储热水箱21安装在高于生物质锅炉13-4m的情况，减轻了水从上至下流动产生的水压，减少了水压对生物质锅炉1的损坏，延长了生物质锅炉1的使用寿命。

在储热水箱21上开设有排气口211以及用于与生活热水连接的输水口212。储热水箱21内的水用于洗澡等生活用水，换热管22内的水用于与生物质锅炉1、水暖气3进行换热，实现了生活用水和取暖用水的分开。相比较传统形式中，储热水箱21中的水既用于取暖换热循环，又用于生活用水，在取暖换热循环过程中，会将生物质锅炉1、水暖气3以及管路中的水锈和污垢等带回储热水箱21中，造成生活用水浑浊。本申请将生活用水和取暖用水分开，由于储热水箱21的内壁使用食品级不锈钢材质，储热水箱21内的水垢大大减少，使得生活用水更加洁净，用户的使用体验更好。

生物质锅炉1通过出水管路51与水暖气3连接。换热管22一端通水输送管路与所述出水管路51连通，另一端通过热水输送管路53与出水管路51连通。水暖气3换热后的冷水通过冷水回流管路54回流至生物质锅炉1。出水管路51上安装有电动二通阀6以及循环泵7，出水管路51用于输送冷水或者热水。冷水输送管路52位于热水输送管路53的上游，电动二通阀6安装在冷水输送管路52与热水输送管路53之间，循环泵7安装在冷水输送管路52的上游。储热水箱21内安装有水温传感器81，当室外阳光较为充足使得储热水箱21内的温度高于控制器4内预设的高温阈值时，电动二通阀6关闭、循环泵7开启，以将生物质锅炉1内的冷水顺着冷水输送管路52输送至换热管22内，换热管22与储热水箱21中的高温水进行换热，换热后的高温水顺着热水输送管路53输送回出水管路51中，以输送至水暖气3中进行供暖。当室外为阴雨天气时，使得储热水箱21内的温度低于控制器4内预设的低温阈值时，电动二通阀6和循环泵7开启，生物质锅炉1加热产生的热水直接输送至水暖气3进行供暖。通过水温传感器81与电动二通阀6的配合，可以根据储热水箱21中的水温进行供暖方式的柔性调节，在室外温度较高时优先使用太阳能集热器2供热，节约生物质能源。

进一步的，为了增加换热管22的换热效率，提高换热效果，换热管22为蛇形管或者螺旋形管。增加了换热管22的长度，使得水流经换热管22与储热水箱21内的热水进行换热的时间也延长，提高了换热管22的换热效果。

换热管22使用不锈钢金属材质制成，由于不锈钢材质具有较好的导热性能以及耐腐蚀性能，可以提高换热管22的换热效率。

生物质锅炉1包括炉体11以及连通在炉体11顶部的水斗12，出水管路51与水斗12连通，水斗12与外界大气压连通用于泄压。设置水斗12的目的是，如果冬季温度过低导致室外的冷水输送管路52或热水输送管路53内的水被冻住时，此时可以直接加热生物质锅炉1，以将冷水输送管路52或热水输送管路53内的冰加热融化。由于有水斗12与外界大气压连通，随着生物质锅炉1逐渐加热，水斗12向外界散发出水蒸气用于泄压，以降低将管路泄压阀崩坏或者将冷水输送管路52、热水输送管路53、出水管路51崩坏的概率。相比较传统方式中，使得生物质锅炉1或者取暖系统的使用寿命更长，在使用时也更加安全。

为了进一步降低发生爆炸事故的概率，位于室外的冷水输送管路52和热水输送管路53上均安装有防冻温度传感器82，当位于室外的冷水输送管路52或热水输送管路53的温度低于控制器4内预设的冻裂阈值时，防冻温度传感器82将电信号传递至控制器4中，控制器4控制电动二通阀6关闭，截断热水直接输送至水暖气3的道路，此时燃烧生物质锅炉1内的水并将热水输送至冷水输送管路52和热水输送管路53，以将管路中的冰块疏解融化。设置防冻温度传感器82便于用户及时发现进行处理，降低出现更大安全事故的可能性。

进一步的，储热水箱21上安装有水位传感器83，当储热水箱21内的水位低于水位传感器83时，向控制器4内发送信号，便于用户及时补水，操作更加便利。

为了保障系统的运行安全，在出水管路51靠近炉体11出水口的位置安装有出水温度传感器84，在冷水回流管路54上安装有回水温度传感器85。

本申请实施例一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统的实施原理为：当室外阳光较为充足使得储热水箱21内的温度高于控制器4内预设的高温阈值时，控制器4控制电动二通阀6关闭、循环泵7开启，以将生物质锅炉1内的冷水输送至换热管22内，经过换热管22换热后的热水输送至水暖气3中进行供暖；当室外为阴雨天气，储热水箱21内的温度低于控制器4内预设的低温阈值时，控制器4控制电动二通阀6和循环泵7开启，生物质锅炉1加热产生的热水直接输送至水暖气3进行供暖。生物质锅炉1、换热管22以及水暖气3之间形成一个不与大气压连通的封闭式取暖系统，因此不必考虑在供水时水流在大气压作用下倒流的情况，使得太阳光集热器可以任意高度设置，当用户房顶不满足安装条件中，可以设置在地面或者其他接收阳光充足的地方，安装更为便利。同时，由于换热管22中流动的是取暖用水，储热水箱21中是生活用水，实现了生活用水与取暖用水分开，生活用水更加洁净。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种落地式光热生物质清洁能源取暖系统，包括生物质锅炉(1)、太阳能集热器(2)、水暖气(3)和控制器(4)，所述太阳能集热器(2)包括集热管以及储热水箱(21)，其特征在于：所述太阳能集热器(2)还包括安装在所述储热水箱(21)内的用于与所述储热水箱(21)内高温水换热的换热管(22)，所述换热管(22)的两端分别连接至所述生物质锅炉(1)和所述水暖气(3)；

所述生物质锅炉(1)通过出水管路(51)与所述水暖气(3)连接，所述换热管(22)一端通过冷水输送管路(52)与所述出水管路(51)连通，另一端通过热水输送管路(53)与所述出水管路(51)连通，所述水暖气(3)换热后的冷水通过冷水回流管路(54)回流至所述生物质锅炉(1)，所述出水管路(51)上安装有电动二通阀(6)以及循环泵(7)，所述电动二通阀(6)安装在所述冷水输送管路(52)与所述热水输送管路(53)之间。

2.根据权利要求1所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：所述储热水箱(21)上安装有输水口(212)，所述输水口(212)用于与生活热水连接。

3.根据权利要求1所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：所述储热水箱(21)内安装有水温传感器(81)，当所述储热水箱(21)内的温度高于所述控制器(4)内预设的高温阈值时，所述电动二通阀(6)关闭以将生物质锅炉(1)内的冷水输送至所述换热管(22)内进行换热，并输送至所述水暖气(3)供暖。

4.根据权利要求1所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：当所述储热水箱(21)内的温度低于所述控制器(4)内预设的低温阈值时，所述电动二通阀(6)开启，所述生物质锅炉(1)内的热水直接输送至所述水暖气(3)。

5.根据权利要求1所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：所述换热管(22)为蛇形管或者螺旋形管。

6.根据权利要求5所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：所述换热管(22)为不锈钢管。

7.根据权利要求1所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：所述生物质锅炉(1)包括炉体(11)以及连通在所述炉体(11)顶部的水斗(12)，所述出水管路(51)与所述水斗(12)连通，所述水斗(12)与外界大气压连通用于泄压。

8.根据权利要求7所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：位于室外的所述冷水输送管路(52)和所述热水输送管路(53)上均安装有水管防冻温度传感器(82)，当所述位于室外的所述冷水输送管路(52)或所述热水输送管路(53)内的温度低于所述控制器(4)内预设的冻裂阈值时，所述生物质锅炉(1)输送热水至所述冷水输送管路(52)。

9.根据权利要求1所述的落地式光热生物质清洁能源取暖系统，其特征在于：所述储热水箱(21)上安装有水位传感器(83)。