提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法及應用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法及應用系統(tǒng)，其方法為：設置輔助熱源、高溫熱水保溫水箱、混水裝置及混水控制子系統(tǒng)，輔助熱源制備高溫熱水儲存于高溫熱水保溫水箱中；輔助熱源的高溫水箱與太陽能熱水箱分開設置，以降低太陽能熱水箱下部水溫從而提高太陽能熱水系統(tǒng)的熱效率；優(yōu)先使用太陽能熱水，當太陽能熱水低于設定的供水溫度時，在混水控制子系統(tǒng)控制下，低溫太陽能熱水與高溫熱水通過混水裝置按一定比例混合，以滿足供水溫度要求，并可完全利用太陽能熱水。采用本發(fā)明的太陽能熱水系統(tǒng)與常規(guī)的太陽能熱水系統(tǒng)相比，不僅熱效率高，而且太陽能熱水利用率可達100％，具有節(jié)能、環(huán)保之優(yōu)點。
【專利說明】提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法及應用系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于采暖及供熱【技術領域】，尤其是一種提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法及應用該方法的太陽能熱水系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能是一種清潔的可再生能源，其分布廣泛，不受地域的限制。太陽能熱水系統(tǒng)以太陽能為熱源，不僅清潔衛(wèi)生，還可有效減少能源的消耗。但是，受氣候的影響，單一太陽能熱水系統(tǒng)不能全天候運行。為實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)全天候運行，需設置輔助熱源。現(xiàn)行的帶輔助熱源的太陽能熱水系統(tǒng)，需輔助加熱時，其輔助熱源直接加熱太陽能熱水箱中的水。此種帶輔助熱源的熱水器，一方面在進行輔助加熱時提高了太陽能熱水箱中的水溫，因而使得太陽能集熱器入口水溫升高從而導致太陽能熱水系統(tǒng)效率降低；另一方面，不需要輔助熱源加熱天氣下，當太陽能熱水箱中水溫低于供水溫度時就不能供水，不僅使得太陽能熱水利用率低，而且使得第二天太陽能熱水系統(tǒng)太陽能集熱器入口水溫升高從而導致太陽能熱水系統(tǒng)效率降低。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法及應用系統(tǒng)，以提高太陽能熱水系統(tǒng)的熱力性能，一方面可提高現(xiàn)行太陽能熱水系統(tǒng)的熱效率，另一方面提高太陽能熱水系統(tǒng)熱水利用率，在相同的熱負荷條件下，有效減少太陽能集熱器面積，并減少輔助熱源的能源消耗量，以實現(xiàn)熱水供應及采暖的節(jié)能減排。
[0004]本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn):
一種提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法，在太陽能熱水子系統(tǒng)(I )的基礎上設置輔助熱源(15)、高溫熱水保溫水箱(14)、混水裝置(III)及混水控制子系統(tǒng)(II)，輔助熱源(15)的高溫熱水保溫水箱(14)與太陽能熱水箱(6)分開設置，輔助熱源(15)制備高溫熱水儲存于高溫熱水保溫水箱(14)中，當太陽能熱水溫度高于設定的供水溫度時，單一由太陽能熱水箱(6)供水；當太陽能熱水低于設定的供水溫度時，在混水控制子系統(tǒng)(II)控制下，低溫太陽能熱水與高溫熱水通過混水裝置(III)按一定比例混合，滿足供水溫度要求，并可在各種氣候條件下完全利用太陽能熱水。
[0005]本發(fā)明的高溫熱水保溫水箱的容積按當?shù)刈畈焕臍夂驐l件確定。為減少輔助熱源能源消耗量，在不同氣候條件下按需供熱，水位采用控制多檔控制。其檔位數(shù)可以取2、3、4或5，用于調整不同氣候條件下輔助熱源制取的高溫熱水量，利于按需供熱。同時，為減低供水溫度的波動，高溫熱水保溫水箱采用非連續(xù)補水，僅當水箱水位低于設置值時才進行補水，以應對極端氣候條件或熱負荷突增的場合。
[0006]一種提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法的應用系統(tǒng)，包括由下循環(huán)管(I)、太陽能集熱器(2)、集熱器循環(huán)泵(3)、溫差控制器(4)、上循環(huán)管(5)和太陽能熱水箱[6]組成的太陽能熱水子系統(tǒng)(I)，在所述太陽能熱水子系統(tǒng)(I )的基礎上設置混水裝置(III)、混水控制子系統(tǒng)(II )、輔助熱源(15)和高溫熱水保溫水箱(14)，混水裝置(III)包括混水電磁閥a (17)、混水電磁閥b (18)、混水箱(20)、補水電磁閥(21)及熱水供水管(22)，熱水供水管(22)連接于混水箱(20)的底部，混水控制子系統(tǒng)(II)包括可編程邏輯控制器(11)、液位傳感器(13)、液位變送器(9)、溫度傳感器a (12)、溫度變送器a (7)、溫度傳感器b (16)、溫度變送器b (8)、溫度傳感器c (19)和溫度變送器c (10)，可編程邏輯控制器(11)上連接液位變送器(9)、溫度變送器a (7)、溫度變送器b (8)和溫度變送器c (10)，液位傳感器(13)連接液位變送器(9)、溫度傳感器a (12)連接溫度變送器a (7)、溫度傳感器b (16)連接溫度變送器b (8)、溫度傳感器c (19)連接溫度變送器c (10)，液位傳感器
(13)設置在高溫熱水保溫水箱(14)中，溫度傳感器a (12)設置于太陽能熱水箱(6)中，溫度傳感器b (16)設置于高溫熱水保溫水箱(14)中，溫度傳感器c (19)設置于混水箱(20)中，輔助熱源(15)安裝在高溫熱水保溫水箱(14)上，高溫熱水保溫水箱(14)的出水管通過混水電磁閥a(17)與混水箱(20)的頂部相連，太陽能熱水箱(6)的出水管通過混水電磁閥b (18)與混水箱(20)的頂部相連，所述混水電磁閥a (17)、混水電磁閥b (18)、補水電磁閥(21)及輔助熱源(15)的運行均由混水控制子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器(11)按設定的程序進行控制。
[0007]所述太陽能熱水子系統(tǒng)(I )的循環(huán)方式采用機械循環(huán)或是自然循環(huán)，采用機械循環(huán)時，集熱器循環(huán)泵(3)由溫差控制器(4)單獨控制。
[0008]所述輔助熱源(15)可以是電加熱器，也可以是高溫熱泵熱水器。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:通過分開設置輔助熱源的高溫水箱與太陽能熱水箱分，以降低太陽能熱水下部水溫從而提高太陽能熱水系統(tǒng)的熱效率。采用混水裝置，可完全利用太陽能熱水。本發(fā)明涉及的太陽能熱水系統(tǒng)不僅熱效率高，而且太陽能熱水利用率可達100%,具有節(jié)能、環(huán)保之優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0011]圖1中各標號依次表示為:ι-太陽能熱水子系統(tǒng)、I1-混水控制子系統(tǒng)、II1-混水裝置、1-下循環(huán)管、2-太陽能集熱器、3-集熱器循環(huán)泵、4-溫差控制器、5-上循環(huán)管、6-太陽能熱水箱、7-溫度變送器a、8-溫度變送器b、9-液位變送器、10-溫度變送器C、11-可編程邏輯控制器、12-溫度傳感器a、13-液位傳感器、14-高溫熱水保溫水箱、15-輔助熱源、16-溫度傳感器b、17-混水電磁閥a、18-混水電磁閥b、19-溫度傳感器c、20_混水箱、21-補水電磁閥、22-供水熱水管。
【具體實施方式】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術方案，下面將對實施例及所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些實施例及附圖獲得其他等同替換和改進的技術方案。
[0013]本實施例所述的太陽能熱水系統(tǒng)由太陽能熱水子系統(tǒng)1、混水裝置II1、混水控制子系統(tǒng)I1、輔助熱源15、高溫熱水保溫水箱14等部件構成。其太陽能熱水子系統(tǒng)I采用機械循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)，設有集熱器循環(huán)泵3和溫差控制器4。輔助熱源15采用常規(guī)的電加熱器。該太陽能熱水系統(tǒng)通過設置輔助熱源15、高溫熱水保溫水箱14、混水裝置III及混水控制子系統(tǒng)II，輔助熱源15制備的高溫熱水儲存于高溫熱水保溫水箱14中；輔助熱源15的高溫熱水保溫水箱14與太陽能熱水箱6分開設置，以降低太陽能熱水箱6下部水溫從而提高太陽能熱水系統(tǒng)的熱效率。
[0014]高溫熱水保溫水箱14的液位控制可采用3檔控制，分別對應水箱總容量的90%、60%,30%o其補水采用非連續(xù)補水，僅當水箱中的水位低于水箱總容量的20%所對應的水位時才進行補水。補水電磁閥21的啟閉由混水控制子系統(tǒng)II進行控制。
[0015]該太陽能熱水系統(tǒng)的熱水供水溫度可設定為55°C。優(yōu)先使用太陽能熱水，當溫度傳感器al2檢測到太陽能熱水箱6中的熱水溫度高于設定的供水溫度55°C時，僅由太陽能熱水箱6供水(單一太陽能熱水供水模式)。當溫度傳感器al2檢測到太陽能熱水箱6中的熱水溫度低于設定的供水溫度55°C時，切換到由低溫太陽能熱水與高溫熱水混合供水模式。在此種模式下，溫度傳感器al2檢測太陽能熱水箱6中的熱水溫度，溫度傳感器bl6檢測熱水保溫水箱14中的熱水溫度，混水控制子系統(tǒng)II根據(jù)溫度傳感器al2與溫度傳感器bl6檢測的水溫，調節(jié)混水電磁閥al7與混水電磁閥bl8的開度，以實現(xiàn)所需的供水溫度。實際的供水溫度由溫度傳感器cl9檢測。當實際的供水溫度低于設定的供水溫度55°C時，混水控制子系統(tǒng)II自動調整混水電磁閥al7與混水電磁閥bl8的開度，以確保所需的供水溫度，并可在各種氣候條件下完全利用太陽能熱水箱6中的太陽能熱水。
[0016]輔助熱源15的運行由混水控制子系統(tǒng)II的可編程邏輯控制器11按設定的程序進行控制?；焖刂谱酉到y(tǒng)II根據(jù)當天的實際氣候條件選擇高溫熱水保溫水箱14的液位，并使輔助熱源15將高溫熱水保溫水箱14中的水加熱至用戶設定的溫度。
[0017]本發(fā)明的技術方案及其應用和熱水系統(tǒng)包括但不限于上述實施例，凡是采用本發(fā)明權利要求限定的技術路線的以及在此基礎上的其它簡單變換或增添的技術方案均在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法，其特征在于:在太陽能熱水子系統(tǒng)(I )的基礎上設置輔助熱源(15)、高溫熱水保溫水箱(14)、混水裝置(III)及混水控制子系統(tǒng)(II )，輔助熱源(15)的高溫熱水保溫水箱(14)與太陽能熱水箱(6)分開設置，輔助熱源(15)制備高溫熱水儲存于高溫熱水保溫水箱(14)中，當太陽能熱水溫度高于設定的供水溫度時，單一由太陽能熱水箱(6)供水；當太陽能熱水低于設定的供水溫度時，在混水控制子系統(tǒng)(II)控制下，低溫太陽能熱水與高溫熱水通過混水裝置(III)按一定比例混合，滿足供水溫度要求。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法，其特征在于:所述高溫熱水保溫水箱(14)的水位采用多檔控制，其檔位數(shù)取2、3、4或5，以調整不同氣候條件下輔助熱源制取的高溫熱水量。
3.根據(jù)權利要求1所述的提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法，其特征在于:所述高溫熱水保溫水箱(14)采用非連續(xù)補水，僅當高溫熱水保溫水箱(14)水位低于設置值時才進行補水。
4.一種提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法的應用系統(tǒng)，其特征在于，包括由下循環(huán)管(I)、太陽能集熱器(2)、集熱器循環(huán)泵(3)、溫差控制器(4)、上循環(huán)管(5)和太陽能熱水箱(6)組成的太陽能熱水子系統(tǒng)(I )，在所述太陽能熱水子系統(tǒng)(I )的基礎上設置混水裝置(III)、混水控制子系統(tǒng)(II )、輔助熱源(15)和高溫熱水保溫水箱(14)，所述的混水裝置(III)包括混水電磁閥a (17)、混水電磁閥b (18)、混水箱(20)、補水電磁閥(21)及熱水供水管(22)，所述的熱水供水管(22)連接于混水箱(20)的底部，混水控制子系統(tǒng)(II)包括可編程邏輯控制器(11)、液位傳感器(13)、液位變送器(9)、溫度傳感器a (12)、溫度變送器a (7)、溫度傳感器b (16)、溫度變送器b (8)、溫度傳感器c (19)和溫度變送器c(10)，可編程邏輯控制器(11)上連接液位變送器(9)、溫度變送器a (7)、溫度變送器b (8)和溫度變送器c (10),液位傳感器(13)連接液位變送器(9)、溫度傳感器a (12)連接溫度變送器a (7)、溫度傳感器b (16)連接溫度變送器b (8)、溫度傳感器c (19)連接溫度變送器c (10)，液位傳感器(13)設置在高溫熱水保溫水箱(14)中，溫度傳感器a (12)設置于太陽能熱水箱(6)中，溫度傳感器b (16)設置于高溫熱水保溫水箱(14)中，溫度傳感器c (19)設置于混水箱(20)中，輔助熱源(15)安裝在高溫熱水保溫水箱(14)上，高溫熱水保溫水箱(14)的出水管通過混水電磁閥a(17)與混水箱(20)的頂部相連，太陽能熱水箱(6)的出水管通過混水電磁閥b (18)與混水箱(20)的頂部相連，所述混水電磁閥a (17)、混水電磁閥b (18)、補水電磁閥(21)及輔助熱源(15)均與可編程邏輯控制器(11)連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法的應用系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能熱水子系統(tǒng)(I )的循環(huán)方式采用機械循環(huán)或是自然循環(huán)，采用機械循環(huán)時，集熱器循環(huán)泵(3 )由溫差控制器(4 )單獨控制。
6.根據(jù)權利要求4所述的提高太陽能熱水系統(tǒng)熱效率及熱利用率的方法的應用系統(tǒng)，其特征在于:所述輔助熱源(15)選擇電加熱器或是高溫熱泵熱水器。
【文檔編號】F24J2/40GK103743131SQ201410004536
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】羅會龍, 楊曉川, 熊濤, 李永亮, 馬瑞芳, 嚴永波 申請人:昆明東啟科技股份有限公司