TW201506327A - 熱水供應系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種熱水供應系統及其方法，用以透過控制單元控制太陽能加熱單元、第一熱泵單元、鍋爐單元以及電熱單元對水加熱。控制單元操作在預熱階段以及之後的加熱階段。於預熱階段時，太陽能加熱單元以及第一熱泵單元對水預先加熱。於加熱階段時，鍋爐單元對來自太陽能加熱單元以及第一熱泵單元的水繼續加熱至出水溫度並儲存至鍋爐單元以及電熱單元，以提供出水裝置使用。所述熱水供應系統及其方法整合多個水加熱器，以提高熱水產生的效率並達到節能減碳之目的。

Description

熱水供應系統及其方法

本發明有關於一種熱水供應系統及其方法，且特別是一種整合多個水加熱器以對水加熱之熱水供應系統及其方法。

由於鍋爐燃油熱水器可提供持續且較穩定熱水，對於熱水使用量大的機關(如，學校)，一般常用鍋爐熱水器對水加熱，以提供使用者熱水，且為提升服務品質及考量多元需求，經常24小時無間斷供應熱水。鍋爐熱水器係使用煤油來對水資源加熱，而煤油價格持續高漲以及煤油燃燒後產生的二氧化碳很高。如果繼續使用單一鍋爐加熱器對水加熱，除了加熱費用會提高外，煤油燃燒後產生的二氧化碳更會造成全球氣候暖化。因此，如何減少使用鍋爐熱水器時間且可提供充足的熱水給使用量大的機關將變得越來愈重要。一般習用太陽能熱水器，於夜間因無太陽能無法供應充足的熱水；電熱水器使用時瞬間功率需求量大，大量同時使用時易造成跳電情況，且尖峰用電電價較油價相對昂貴；熱泵系統一來無法高效製造高溫(超過80度以上)熱水且製熱通常需要等待一段時間，二來於環境溫度低時製熱效率亦不佳；因此，如何有效利用各式製熱系統之優勢，利用製熱時段最佳化以達高效率混合熱水供應實為目前重要的研發課題。

本發明之目的在於提供一種熱水供應系統及其方法，以整合多種水加熱器於一熱水供應系統中。所述熱水供應系統在不同的時段，使用合適的水加熱器對水加熱，將可以提高熱水產生的效率。另外，使用多種加熱裝置以減少鍋爐單元的使用，將減少煤油的使用，更可達到節能減碳的效果。

在本發明其中一個實施例中，上述熱水供應系統包括太陽能加熱單元、鍋爐單元以及控制單元。太陽能加熱單元具有小型儲水槽儲存水並對水加熱。鍋爐單元包含鍋爐主機以及鍋爐儲水槽。鍋爐主機耦接鍋爐儲水槽以及太陽能加熱單元。鍋爐主機則視已預熱水的進水溫度情況，可將儲存在太陽能加熱單元的水繼續加熱至所設定的出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽。控制單元為耦接太陽能加熱單元以及鍋爐單元。控制單元用以控制太陽能加熱單元以及鍋爐單元，使得熱水供應系統操作在一預熱階段以及一加熱階段且預熱階段在加熱階段之前。在預熱階段時，太陽能加熱單元對儲存在太陽能加熱單元的水進行預熱，並儲存預熱後的熱水。在加熱階段時，太陽能加熱單元輸出預熱後的熱水至鍋爐主機，而鍋爐主機視已預熱水的進水溫度情況，鍋爐主機可對來自太陽能加熱單元的熱水繼續加熱至所設定的出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽。

在本發明其中一個實施例中，上述熱水供應系統可更包括第一熱泵單元。第一熱泵單元具有小型儲水槽儲存水並對水加熱。第一熱泵單元耦接鍋爐單元以及控制單元。鍋爐主機則視已預熱水的進水溫度情況，可將儲存在第一熱泵單元的水繼續加熱至所設定的出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽。在預熱階段時，第一熱泵單元對儲存在鍋爐儲水槽的水加熱。在加熱階段時，第一熱泵單元對儲存在第一熱泵單元的水進行預熱，並儲存預熱後的熱水，而鍋爐主機視已預熱水的進水溫度情況，鍋爐 主機可對來自第一熱泵單元的熱水繼續加熱至所設定的出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽。

在本發明其中一個實施例中，上述熱水供應系統可更包括電熱單元。電熱單元為耦接控制單元以及鍋爐儲水槽，以對儲存在鍋爐儲水槽的熱水加熱。在加熱階段時，電熱單元可接收來自鍋爐儲水槽的水。電熱單元主要為於第一熱泵主機故障或夜間優惠電價時段或用水的離峰時段時，供應熱水的加熱需求。

在本發明其中一個實施例中，於加熱階段之後，上述熱水供應系統進入一電熱階段。在電熱階段時，鍋爐單元停止運作。此時，控制單元將改為控制第一熱泵主機對鍋爐儲水槽的熱水加熱至出水溫度以提供至出水裝置。且當第一熱泵主機故障或因熱水需求量大而使得第一熱泵主機無法對鍋爐儲水槽的熱水加熱至出水溫度時，電熱單元可輔助第一熱泵主機對來自鍋爐儲水槽的熱水加熱至出水溫度，並提供加熱後的水至出水裝置。換言之，在電熱階段期間，鍋爐主機為關閉，且當第一熱泵單元故障或第一熱泵主機來不及製造足夠出水溫度的熱水時，控制單元將啟動電熱單元輔助加熱。又若電熱階段為夜間優惠電價時段或用水的離峰時段，電熱單元將直接提供離峰時段熱水的加熱需求。

在本發明其中一個實施例中，上述太陽能加熱單元可包含太陽能集熱板以及太陽能儲水槽。太陽能儲水槽耦接太陽能集熱板，且太陽能集熱板對儲存在太陽能儲水槽的水加熱。

在本發明其中一個實施例中，上述第一熱泵單元可包含第一熱泵主機以及第一熱泵儲水槽。第一熱泵儲水槽耦接第一熱泵主機。第一熱泵主機對儲存在鍋爐儲水槽的水或儲存在第一熱泵儲水槽的水加熱。

在本發明其中一個實施例中，上述太陽能加熱單元可包含出水閥。當儲存在太陽能加熱單元的水溫大於第一預定溫度 時，出水閥被開啟，並提供加熱後的水至出水裝置。

在本發明其中一個實施例中，在加熱階段時，第一熱泵單元可對儲存在第一熱泵單元的水加熱至第二預定溫度，以及鍋爐主機可對來自太陽能加熱單元的水以及第一熱泵單元的水加熱至出水溫度。而第二預定溫度為小於出水溫度。

在本發明其中一個實施例中，上述熱水供應系統更可包含第二熱泵單元。第二熱泵單元包含第二熱泵主機以及第二熱泵儲水槽。第二熱泵儲水槽耦接太陽能加熱單元並儲存來自太陽能加熱單元的水。第二熱泵主機可於電熱階段、預熱階段以及加熱階段對儲存在第二熱泵儲水槽的水加熱至出水溫度，並提供至出水裝置。

在本發明其中一個實施例中，熱水供應方法包括如下步驟：(A)於預熱階段時，控制太陽能加熱單元對儲存在太陽能加熱單元的水進行預熱，並儲存預熱後的熱水，以及控制第一熱泵單元對儲存在鍋爐儲水槽的水加熱。(B)於加熱階段時，控制太陽能加熱單元輸出預熱後的熱水至鍋爐主機，控制第一熱泵單元對儲存在第一熱泵單元的水進行預熱，並儲存預熱後的熱水，以及控制鍋爐主機視已預熱水的進水溫度情況，對來自太陽能加熱單元的熱水以及來自第一熱泵單元的熱水繼續加熱至所設定的出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽以及電熱單元。(C)於電熱階段時，鍋爐主機關閉並控制第一熱泵主機對鍋爐儲水槽的水加熱至出水溫度。且當儲存在鍋爐儲水槽的水溫低於出水溫度或第一熱泵主機故障時，控制電熱單元輔助第一熱泵主機對來自鍋爐儲水槽的熱水加熱，並提供加熱後的水至出水裝置。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。

100‧‧‧熱水供應系統

110‧‧‧控制單元

120‧‧‧鍋爐單元

122‧‧‧鍋爐主機

122a‧‧‧鍋爐主機

122b‧‧‧鍋爐主機

124‧‧‧鍋爐儲水槽

124a‧‧‧鍋爐儲水槽

124b‧‧‧鍋爐儲水槽

130‧‧‧太陽能加熱單元

132‧‧‧太陽能集熱板

134‧‧‧太陽能儲水槽

140‧‧‧第一熱泵單元

140a‧‧‧第一熱泵單元

140b‧‧‧第二熱泵單元

142‧‧‧第一熱泵主機

142a‧‧‧第一熱泵主機

142b‧‧‧第二熱泵主機

144‧‧‧第一熱泵儲水槽

144a‧‧‧第一熱泵儲水槽

144b‧‧‧第二熱泵儲水槽

150‧‧‧電熱單元

160‧‧‧出水裝置

160a、160b、160c、160d、160e、160f、160g、160h、160i、160j、160k‧‧‧出水裝置

圖1是本發明一實施例所提供的熱水供應系統示意圖。

圖2是本發明一實施例所提供的熱水供應方法流程圖。

圖3是本發明一實施例所提供的熱水供應系統應用於學生宿舍淋浴系統示意圖。

圖4是圖3之學生宿舍2-7樓熱水利用狀況示意圖。

〔熱水供應系統及其方法之實施例〕

首先，請參考圖1，是本發明一實施例所提供的熱水供應系統示意圖。如圖1所示，熱水供應系統100包括控制單元110以及多個水加熱器。水加熱器包括鍋爐單元120、太陽能加熱單元130、第一熱泵單元140以及電熱單元150。太陽能加熱單元130以及第一熱泵單元140分別具備太陽能儲水槽134以及第一熱泵儲水槽144儲存水，以對水預先加熱並提供至鍋爐單元120進一步加熱至出水溫度或給使用者直接使用。而水源可由自來水廠提供，本發明對此不作限制。

太陽能加熱單元130包含太陽能集熱板132以及太陽能儲水槽134。太陽能儲水槽134耦接太陽能集熱板132。而太陽能集熱板132則吸收陽光，以對儲存在太陽能儲水槽134的水加熱。在本實施例中，太陽能加熱單元130為太陽能熱水器。一般來說，太陽能熱水器在一天的週期可歸納為「靜止階段」、「製熱階段」、「平衡階段」以及「耗用階段」。「靜止階段」代表太陽能集熱板132接收不到陽光，無法對儲存在太陽能儲水槽134的水加熱。「製熱階段」代表太陽能集熱板132有接收到陽光，可以對儲存在太陽能儲水槽134的水加熱。「平衡階段」代表太陽能集熱板132到達集熱上限，維持儲存在太陽能儲水槽134的水的溫度。而「耗用階段」則代表使用者大量使用儲存在太陽能儲水槽 134的水。故可利用太陽能加熱單元130在太陽能集熱板132有接收到陽光時多製造熱水，除了可提供白天熱水供應，更可提供預先加熱的水以提高之後熱水產生的效率並減少使用鍋爐單元120。

第一熱泵單元140包含第一熱泵主機142以及第一熱泵儲水槽144。其中，第一熱泵儲水槽144耦接第一熱泵主機142。而第一熱泵主機142對儲存在鍋爐儲水槽124的水或對儲存在第一熱泵儲水槽144的水加熱。在本實施例中，第一熱泵單元140可為一般熱泵熱水器或高效超導熱泵熱水器。一般來說，熱泵熱水器運作時，通過輸入電能，以環保製冷劑為媒介，經由壓縮機、蒸發器、冷凝器、膨脹閥、加熱器、控制器等部件高速傳熱以對水加熱。其工作環境溫度為-10℃~45℃，很適合在台灣全年使用。故在鍋爐單元120未使用時，第一熱泵單元140預先對進入鍋爐單元120的水加熱或直接對儲存在鍋爐單元120的水加熱至出水溫度，或在鍋爐單元120使用時，第一熱泵單元140預先對第一熱泵儲水槽144的水加熱，以提高之後熱水產生的效率並減少使用鍋爐單元120。

另外，太陽能加熱單元130更包含一出水閥(未繪出)，當儲存在太陽能儲水槽134的水溫大於一第一預定溫度時，出水閥將被開啟，以提供加熱後的水至出水裝置，而讓使用者於白天的用水離峰時段使用。在本實施例中，出水裝置為一淋浴設備，以提供熱水給使用者使用。

鍋爐單元120包含鍋爐主機122以及鍋爐儲水槽124。鍋爐主機122耦接鍋爐儲水槽124、太陽能加熱單元130之太陽能儲水槽134以及第一熱泵單元140之第一熱泵儲水槽144，以將來自太陽能儲水槽134以及第一熱泵儲水槽144預先加熱的水進一步加熱並儲存至鍋爐儲水槽124，並提供給使用者使用。在本實施例中，儲存在太陽能儲水槽134的水以及第一熱泵儲水槽144 的水亦可先儲存到鍋爐儲水槽124後，鍋爐主機122再對鍋爐儲水槽124的水循環進一步加熱至出水溫度，以提供給使用者使用。又或者鍋爐單元120之鍋爐儲水槽124可直接儲存外界的水源，接著再透過鍋爐主機122對鍋爐儲水槽124的水循環加熱至出水溫度，以提供給使用者使用。本發明不對此作限制。

在本實施例中，鍋爐單元120為鍋爐熱水器。一般而言，鍋爐熱水器係透過燃燒煤油來對鍋爐儲水槽124的水加熱。而在燃燒煤油的過程中，將產生大量的二氧化碳而造成全球氣候暖化。因此，熱水供應系統透過太陽能加熱單元130以及第一熱泵單元140對水預先加熱(例如50度)，接著再透過鍋爐單元120將預先加熱後的水繼續加熱到使用者可使用的出水溫度(例如60度)，將可減少使用鍋爐單元120，降低二氧化碳的產生。

而電熱單元150則耦接鍋爐儲水槽124，用以對來自鍋爐儲水槽124的水加熱。電熱單元150主要為於第一熱泵主機142故障或因熱水需求量大而使得第一熱泵主機142無法對鍋爐儲水槽124的水加熱至出水溫度時，輔助第一熱泵主機142。因此，電熱單元150將輔助第一熱泵主機142對來自鍋爐儲水槽124的水加熱至出水溫度，並提供加熱後的水至出水裝置。又若此時為夜間優惠電價時段或用水的離峰時段，電熱單元150亦可直接對水加熱。在本實施例中，電熱單元150為電熱水器。一般而言，電熱水器為透過電力將電能轉換熱能來對水加熱。

控制單元110為耦接太陽能加熱單元130、第一熱泵單元140、鍋爐單元120以及電熱單元150。控制單元110控制太陽能加熱單元130、第一熱泵單元140、鍋爐單元120以及電熱單元150的運作，使得熱水供應系統操作在一預熱階段、一加熱階段或一電熱階段。其中加熱階段在預熱階段之後且在電熱階段之前。在本實施例中，控制單元110可為一伺服器，本發明不對此作限制。在預熱階段中，太陽能加熱單元130對儲存在太陽能儲 水槽134的水加熱，而第一熱泵單元140則對儲存在鍋爐儲水槽124的水加熱。在本實施例中，儲存在太陽能加熱單元130的水為儲存在太陽能儲水槽134之中，太陽能集熱板132為對太陽能儲水槽134的水預先加熱。第一熱泵單元140之第一熱泵主機142則為對鍋爐儲水槽124的水加熱至一溫度，此溫度較佳為55度。另外，若太陽能儲水槽134的水溫大於第一預定溫度時，出水閥將被開啟。此時儲存在太陽能儲水槽134的水將傳送至出水裝置於白天的用水離峰時段供使用者使用。在本實施例中，第一預定溫度較佳為40度。

在加熱階段中，太陽能加熱單元130將儲存在太陽能儲水槽134的水提供至鍋爐主機122，第一熱泵單元140對儲存在第一熱泵儲水槽144的水加熱並提供至鍋爐主機122，而鍋爐主機122則對來自太陽能加熱單元130的水以及來自第一熱泵單元140的水加熱至出水溫度，並儲存至鍋爐儲水槽124。而電熱單元150亦將接收來自鍋爐儲水槽124的水。在本實施例中，第一熱泵單元140之第一熱泵主機142為對儲存在第一熱泵儲水槽144的水加熱至一第二預定溫度。而鍋爐主機122則對來自太陽能儲水槽134的水以及第一熱泵儲水槽144的水加熱至一出水溫度。上述第二預定溫度將小於出水溫度。因此，第二預定溫度將作為鍋爐主機122對水加熱到出水溫度前的預熱溫度。第二預定溫度較佳為55度，出水溫度較佳為60度。而當控制單元110操作在電熱階段時，控制單元110關閉鍋爐主機122並改由第一熱泵主機142對鍋爐儲水槽124的水加熱至出水溫度。當第一熱泵主機142故障或因第一熱泵主機142加熱速度不夠快，使得儲存在鍋爐儲水槽的水溫低於出水溫度時，電熱單元150將輔助第一熱泵主機142對鍋爐儲水槽124的水加熱至出水溫度，以提供至出水裝置。在本實施例中，電熱單元150較佳為將鍋爐儲水槽124的水加熱到60度。

另外，請同時參考圖3，熱水供應系統更包含一第二熱泵單元140b。第二熱泵單元140b包含第二熱泵主機142b以及第二熱泵儲水槽144b。第二熱泵儲水槽144b耦接太陽能加熱單元120以及儲存來自太陽能加熱單元120的水。第二熱泵主機142b於電熱階段、預熱階段以及加熱階段對儲存在第二熱泵儲水槽144b的水加熱，並提供加熱後的水至出水裝置。在本實施例中，第二熱泵單元140b可為一般熱泵熱水器或高效超導熱泵熱水器，如同圖1之第一熱泵單元140。

上述熱水供應系統100僅為示範例，多個水加熱器亦可為鍋爐單元120及太陽能加熱單元130的混合應用、鍋爐單元120及第一熱泵單元140的混合應用、鍋爐單元120、太陽能加熱單元130及第一熱泵單元140或是結合其他水加熱器(如，地熱、回收熱)的混合應用，本發明對此不作限定。

以多個水加熱器為鍋爐單元120以及太陽能加熱單元130作為熱水供應系統100為例。熱水供應系統100包含控制單元110、鍋爐單元120以及太陽能加熱單元130。其連結關係與圖1所述之實施例相同，故在此不作贅述。不同的地方在於水加熱器沒有第一熱泵單元140以及電熱單元150。因此，在預熱階段中，太陽能加熱單元130對儲存在太陽能儲水槽134的水加熱。而在加熱階段中，太陽能加熱單元130將儲存在太陽能儲水槽134的水提供至鍋爐主機122，鍋爐主機122則對來自太陽能加熱單元130的水繼續加熱至出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽124，以提供加熱到出水溫度的水給出水裝置。而其他的水加熱器的混合應用(如，鍋爐單元120及第一熱泵單元140的混合應用、鍋爐單元120、太陽能加熱單元130及第一熱泵單元140的混和應用)所組成的熱水供應系統100之連結關係與運作方式，大致上與上述以鍋爐單元120以及太陽能加熱單元130所組成的熱水供應系統100相同，故不再重複贅述。

接下來，請同時參考圖2、圖3以及圖4。以下將以熱水供應系統應用於學生宿舍淋浴系統作說明。在本實施例中，學生宿舍共有1-7樓以及頂樓。頂樓設有太陽能加熱單元130、第一熱泵單元140a、鍋爐單元120，2-7樓分別設有電熱單元150，1樓設有第二熱泵單元140b。另外，1-7樓各樓層皆設有可淋浴之出水裝置，如出水裝置160a、160b、160c、160d、160e、160f、160g、160h、160i、160j、160k。

由於一天當中，07：00-18：00熱水用量最小，18：00-24：00熱水用量最大，00：00-07：00熱水用量居中且屬於夜間離峰用電時間。另外，07：00-18：00所接受到的陽光最多。故本實施例將一天當中的07：00-18：00設為預熱階段、18：00-24：00設為加熱階段，而00：00-07：00則設為電熱階段。本實施例之熱水供應系統供應學生宿舍淋浴系統熱水說明如下。

在預熱階段(在本實施例為07：00-18：00)時，陽光將照射到太陽能加熱單元130。此時，控制單元110將控制太陽能加熱單元130之太陽能集熱板132對太陽能儲水槽134的水加熱。以及控制單元110控制第一熱泵單元140a對儲存在鍋爐儲水槽124a的水加熱(步驟S310)。如圖4所示，太陽能儲水槽134的入水溫度於07：00-18：00，由30度附近逐漸升溫至50度(如前述太陽能熱水器的「製熱階段」以及「平衡階段」)。鍋爐儲水槽124a的入水溫度於14：00-18：00，由30度附近逐漸升溫至55度。在此預熱階段中，透過太陽能加熱單元130以及第一熱泵單元140a對水預先加熱，使得鍋爐單元120可接著對預先加熱後的水繼續加熱至使用者可使用的出水溫度，提高熱水產生的效率。

而在預熱階段中，當儲存在太陽能儲水槽134的水溫度大於第一預定溫度時，太陽能加熱單元130之出水閥將被開啟，以進一步將太陽能儲水槽134的水提供至2-7樓之出水裝置，如出水裝置160c、160d，於白天的用水離峰時段供使用者使用。在本 實施例中，第一預定溫度設為40度。故如圖4所示，太陽能儲水槽134的水溫於11：00後超過40度，太陽能儲水槽134的水將提供至2-7樓之出水裝置讓使用者使用，直到溫度低於40度。

在加熱階段(在本實施例為18：00-24：00)時，因為入夜而使得陽光將不會照射到太陽能加熱單元130。然而此時太陽能儲水槽134仍然儲存有在預熱階段時預先加熱的水。控制單元110將控制太陽能加熱單元130，以將儲存在太陽能儲水槽134的水提供至鍋爐主機122a。控制單元110將控制第一熱泵主機142a對儲存在第一熱泵儲水槽144a的水預先加熱到第二預定溫度並提供至鍋爐主機122a。以及控制單元110控制鍋爐主機122a對來自太陽能儲水槽134的水以及第一熱泵儲水槽144a的水加熱到出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽124a，以進一步將鍋爐儲水槽124a的水提供至2-7樓之出水裝置，如出水裝置160a、160b。(步驟S320)。而電熱單元150亦將接收來自鍋爐儲水槽124a的水並儲存在電熱單元150之中。在本實施例中，第二預定溫度為55度，出水溫度為60度。當然，控制單元110亦可控制第一熱泵主機142a僅對儲存在第一熱泵儲水槽144a的水預先加熱到第二預定溫度並提供至鍋爐主機122b。接著，控制單元110控制鍋爐主機122b對來自第一熱泵儲水槽144a的水加熱到出水溫度並儲存至鍋爐儲水槽124b，以進一步將鍋爐儲水槽124b的水提供至2-7樓之出水裝置，如出水裝置160e、160f。

如圖4所示，由於第一熱泵主機142a已於預熱階段對鍋爐儲水槽124a預先加熱至55度。故若鍋爐儲水槽124a的水要加熱到出水溫度60度後才能提供給出水裝置，鍋爐主機122a只要再對水加熱5度即可，不需從入水進水的水溫(例如：約30度)開始加熱至60度。因此，水預先加熱將可大大的降低使用鍋爐主機122a的時機，進而可減少煤油使用。再者，太陽能儲水槽134的水溫度於18：00時為50度並慢慢降低至入水進水的水溫 (如前述太陽能熱水器的「耗用階段」)，以及第一熱泵儲水槽144a的水溫於18：00開始升溫至55度。由上述可知，提供給鍋爐主機122a、122b加熱的水比入水進水的水溫高，使得鍋爐主機122a、122b不需從入水進水的水溫(例如：約30度)開始加溫至60度，而可減少煤油的使用。另外，熱泵儲水槽144a的水亦會於18：00開始提供給電熱單元150儲存起來。在電熱階段中，當第一熱泵主機142a故障或因第一熱泵主機142a加熱速度不夠快而使得儲存在鍋爐儲水槽的水溫度低於60度時，電熱單元150將輔助第一熱泵主機142a對鍋爐儲水槽124a的水加熱到60度以提供給出水裝置。

在電熱階段(在本實施例為00：00-07：00)時，陽光不會照射到太陽能加熱單元130。此時太陽能儲水槽134的水溫將降低至入水進水的水溫(例如：約30度)，而鍋爐單元120亦將停止運作。此時，控制單元110改為控制第一熱泵主機142a對鍋爐儲水槽124a的水加熱至出水溫度以提供至出水裝置。在電熱階段中，若第一熱泵主機142a故障或因熱水需求量大使得第一熱泵主機142a無法對鍋爐儲水槽124的水加熱至出水溫度時，控制單元110將控制電熱單元150以輔助第一熱泵主機142a對鍋爐儲水槽124a的水加熱到出水溫度，並提供至2-7樓的出水裝置，如出水裝置160g、160h(步驟S330)。如圖4所示，於00：00-07：00，太陽能熱泵儲水槽144a的水溫度降低至入水進水的水溫(如前述太陽能熱水器的「靜止階段」)，以及鍋爐儲水槽124a的水溫度因第一熱泵單元140a來不及製造足夠的出水溫度的熱水而降低至入水進水的水溫。而電熱單元150所儲存的加熱後的水則保持60度。

另外，第二熱泵單元140b之第二熱泵主機142b將於電熱階段、預熱階段以及加熱階段(在本實施例為00：00-24：00)對儲存在第二熱泵儲水槽144b的水加熱，並提供加熱後的水至1樓的出 水裝置，如出水裝置160i、160j、160k。使得學生宿舍淋浴系統24小時都有熱水可以使用。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提供的熱水供應系統及其方法，透過整合多個水加熱器，如太陽能加熱單元130、第一熱泵單元140a、第二熱泵單元140b、鍋爐單元120以及電熱單元150於一熱水供應系統中。所述熱水供應系統可在不同的時間區段，使用合適的加熱裝置對水加熱，以提供至出水裝置或在鍋爐單元繼續加熱，將可以提高熱水產生的效率。另外，使用多種加熱裝置以減少鍋爐單元的使用，將減少煤油的使用，更可達到節能減碳的效果。

以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

100‧‧‧熱水供應系統

110‧‧‧控制單元

120‧‧‧鍋爐單元

122‧‧‧鍋爐主機

124‧‧‧鍋爐儲水槽

130‧‧‧太陽能加熱單元

132‧‧‧太陽能集熱板

134‧‧‧太陽能儲水槽

140‧‧‧第一熱泵單元

142‧‧‧第一熱泵主機

144‧‧‧第一熱泵儲水槽

150‧‧‧電熱單元

160‧‧‧出水裝置

Claims (16)

1. 一種熱水供應系統，包括：一太陽能加熱單元，用以對水加熱；一鍋爐單元，包含一鍋爐主機以及一鍋爐儲水槽，該鍋爐主機耦接該鍋爐儲水槽以及該太陽能加熱單元，用以對來自該太陽能加熱單元的水加熱並儲存至該鍋爐儲水槽；以及一控制單元，耦接該太陽能加熱單元以及該鍋爐單元，該控制單元用以控制該太陽能加熱單元以及該鍋爐單元，使得該熱水供應系統操作在一預熱階段或一加熱階段，且該預熱階段在該加熱階段之前；其中，在該預熱階段中，該太陽能加熱單元對水進行預熱，並儲存預熱後的熱水；以及其中，在該加熱階段中，該太陽能加熱單元輸出預熱後的熱水至該鍋爐主機，該鍋爐主機對來自該太陽能加熱單元的熱水加熱至一出水溫度並儲存至該鍋爐儲水槽。
2. 根據請求項第1項之熱水供應系統，其更包含一第一熱泵單元，該第一熱泵單元耦接該鍋爐單元以及該控制單元，在該預熱階段中，該第一熱泵單元對儲存在該鍋爐儲水槽的水加熱，在該加熱階段中，該第一熱泵單元對儲存在該第一熱泵單元的水進行預熱，並儲存預熱後的熱水，該鍋爐主機對來自該第一熱泵單元的熱水加熱至該出水溫度並儲存至該鍋爐儲水槽。
3. 根據請求項第2項之熱水供應系統，其更包含一電熱單元，該電熱單元耦接該控制單元以及該鍋爐儲水槽，在該加熱階段中，該電熱單元接收來自該鍋爐儲水槽的水。
4. 根據請求項第3項之熱水供應系統，其中，於該加熱階段之後，該熱水供應系統進入一電熱階段，在該電熱階段中，該控制單元關閉該鍋爐主機，並且於儲存在該鍋爐儲水槽的水溫低於該出水溫度或該第一熱泵主機故障時，該電熱單元對來自該鍋爐儲水槽 的熱水加熱至該出水溫度。
5. 根據請求項第1項之熱水供應系統，其中，該太陽能加熱單元包含一太陽能集熱板以及一太陽能儲水槽，該太陽能儲水槽耦接該太陽能集熱板，且該太陽能集熱板對儲存在該太陽能儲水槽的水加熱。
6. 根據請求項第2項之熱水供應系統，其中，該第一熱泵單元包含一第一熱泵主機以及一第一熱泵儲水槽，該第一熱泵儲水槽耦接該第一熱泵主機，該第一熱泵主機對儲存在該鍋爐儲水槽的水或儲存在該第一熱泵儲水槽的水加熱。
7. 根據請求項第1項之熱水供應系統，其中，該太陽能加熱單元包含一出水閥，當儲存在該太陽能加熱單元的水溫大於一第一預定溫度時，該出水閥被開啟，以提供加熱後的水至一出水裝置。
8. 根據請求項第2項之熱水供應系統，其中，在該加熱階段中，該第一熱泵單元對儲存在該第一熱泵單元的水加熱至一第二預定溫度，以及該鍋爐主機對來自該太陽能加熱單元的水以及來自該第一熱泵單元的水加熱至該出水溫度，且該第二預定溫度小於該出水溫度。
9. 根據請求項第1項之熱水供應系統，其更包含一第二熱泵單元，該第二熱泵單元包含一第二熱泵主機以及一第二熱泵儲水槽，該第二熱泵儲水槽耦接該太陽能加熱單元並儲存來自該太陽能加熱單元的水，該控制單元控制該第二熱泵主機對儲存在該第二熱泵儲水槽的水加熱至該出水溫度，並提供至一出水裝置。
10. 一種根據請求項第1項之熱水供應方法，包括如下步驟：於該預熱階段中，控制該太陽能加熱單元對水進行預熱，並儲存預熱後的熱水；以及於該加熱階段中，控制該太陽能加熱單元輸出預熱後的熱水至該鍋爐主機，以及控制該鍋爐主機對來自該太陽能加熱單元的熱水加熱至一出水溫度並儲存至該鍋爐儲水槽。
11. 根據請求項第10項之熱水供應方法，其中，於該預熱階段中，控制一第一熱泵單元對儲存在該鍋爐儲水槽的水加熱，於加熱階段中，控制該第一熱泵單元對儲存在該第一熱泵單元的水進行預熱，並儲存預熱後的熱水，以及控制該鍋爐主機對來自該第一熱泵單元的熱水加熱至該出水溫度並儲存至該鍋爐儲水槽，其中，該第一熱泵單元耦接該鍋爐主機以及該控制單元。
12. 根據請求項第11項之熱水供應方法，其中，於該加熱階段中，一電熱單元接收來自該鍋爐儲水槽的水，其中，該電熱單元耦接該控制單元以及該鍋爐儲水槽。
13. 根據請求項第12項之熱水供應方法，其中，於該加熱階段之後，更包含一電熱階段，於該電熱階段中，關閉該鍋爐主機，且於儲存在該鍋爐儲水槽的水溫低於該出水溫度或該第一熱泵主機故障時，控制該電熱單元對來自該鍋爐儲水槽的熱水加熱至該出水溫度。
14. 根據請求項第10項之熱水供應方法，其中，該太陽能加熱單元包含一出水閥，若儲存在該太陽能加熱單元的水溫大於一第一預定溫度時，該出水閥被開啟，以提供加熱後的水至一出水裝置。
15. 根據請求項第11項之熱水供應方法，其中，於該加熱階段中，控制該第一熱泵單元對儲存在該第一熱泵單元的水加熱至一第二預定溫度，以及控制該鍋爐主機對來自該太陽能加熱單元的水以及該第一熱泵單元的水加熱至該出水溫度，其中，該第二預定溫度小於該出水溫度。
16. 根據請求項第10項之熱水供應方法，其更包含一第二熱泵單元，該第二熱泵單元耦接該太陽能加熱單元並儲存來自該太陽能加熱單元的水，且該控制單元控制該第二熱泵單元對儲存在該第二熱泵單元的水加熱至該出水溫度，並提供至一出水裝置。