一種模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是地球上一切能源的主要來源，它是無窮無盡的，無公害的清潔能源，也是21世紀(jì)以后人類可期待的最有希望的能源。我國地域遼闊，年日照時間大于2000小時的地區(qū)約占全國面積的2/3，處于利用太陽能較有利的區(qū)域內(nèi)。
[0003]但是太陽能是稀薄的能源，它的地球表面的能源密度較低。并且太陽輻射熱量有季節(jié)、晝夜的規(guī)律變化，同時還受陰晴云雨等隨機(jī)因素的強(qiáng)烈影響，故太陽輻射熱量具有很大不穩(wěn)定性。由于太陽能集熱與建筑供暖熱負(fù)荷需求具有波動性，以及太陽能集熱與供暖熱負(fù)荷需求具有不同步性等特征，導(dǎo)致要利用太陽能，必須要解決太陽能的間隙性和不可靠性問題。太陽能利用系統(tǒng)中設(shè)置蓄熱裝置是解決上述問題的最有效的方法之一。實踐證明，蓄熱裝置對提高太陽能的利用效率具有特別重要的意義。
[0004]常采用的太陽能供暖蓄熱的方法有，蓄熱水箱蓄熱、相變材料蓄熱、土壤蓄熱等形式。蓄熱水箱蓄熱由于成本低廉、系統(tǒng)可靠性強(qiáng)等特征，導(dǎo)致其是目前最為普遍的蓄熱形式。但是由于受到季節(jié)、天氣以及建筑用熱需求變化的影響，導(dǎo)致蓄熱系統(tǒng)水箱熱量在不斷變化。采用固定容積蓄熱水箱系統(tǒng)后，蓄熱容積過大會造成水箱溫度明顯低于設(shè)計供水溫度，系統(tǒng)需長時間啟動輔助熱源進(jìn)行供熱，降低了系統(tǒng)的節(jié)能性;蓄熱容積過小則會造成集熱器回水溫度偏高，降低集熱器的集熱量，同樣會降低系統(tǒng)的節(jié)能性。由此，常會出現(xiàn)整個供暖季節(jié)水箱水溫波動劇烈，在供暖負(fù)荷需求小的供暖初期和供暖末期，由于蓄熱量大于水箱蓄熱能力，導(dǎo)致蓄熱水箱水溫高于設(shè)計值，一方面使得集熱系統(tǒng)回水水溫升高，集熱板對流換熱量增加，將降低集熱板的集熱效率，減少系統(tǒng)集熱量;另一方面使得蓄熱水箱散熱損失增加，降低了整個系統(tǒng)的用能效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:針對上述存在的問題，提供一種能夠有效解決現(xiàn)有固定蓄熱存在問題的模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于:包括集熱系統(tǒng)、用戶末端以及至少兩組模塊化蓄熱系統(tǒng)，所述集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器和集熱循環(huán)水栗，每組模塊化蓄熱系統(tǒng)包括一個蓄熱水箱，所述蓄熱水箱通過對應(yīng)的閥門組成分別與集熱系統(tǒng)和用戶末端連接形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)，每組模塊化蓄熱系統(tǒng)中的閥門組成互不影響，通過控制每組模塊化蓄熱系統(tǒng)中的閥門組成，能夠使任意一個或多個蓄熱水箱與太陽能集熱器之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)以及使任意一個或多個蓄熱水箱與用戶末端之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明所述的模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)，其所述每組模塊化蓄熱系統(tǒng)中的閥門組成由四個閥門組成，所述蓄熱水箱通過其中兩個閥門與集熱系統(tǒng)連接，所述蓄熱水箱通過其中另兩個閥門與用戶末端連接。
[0008]本發(fā)明所述的模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)，其所述模塊化蓄熱系統(tǒng)為三組，第一組模塊化蓄熱系統(tǒng)包括第一蓄熱水箱、閥門十二、閥門一、閥門二以及閥門十一，第二組模塊化蓄熱系統(tǒng)包括第二蓄熱水箱、閥門十、閥門三、閥門四以及閥門九，第三組模塊化蓄熱系統(tǒng)包括第三蓄熱水箱、閥門五、閥門八、閥門六以及閥門七；
所述太陽能集熱器的出口端通過管路與閥門一的第一接口端連通，所述閥門一的第二接口端通過管路與第一蓄熱水箱連通，所述第一蓄熱水箱通過管路與閥門十二的第二接口端連通，所述閥門十二的第一接口端通過設(shè)置集熱循環(huán)水栗的管路與太陽能集熱器的進(jìn)口端連通，所述太陽能集熱器與第一蓄熱水箱之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)，通過控制閥門一和閥門十二，使太陽能集熱器對第一蓄熱水箱的回水直接進(jìn)行加熱;所述太陽能集熱器的出口端通過管路與閥門三的第一接口端連通，所述閥門三的第二接口端通過管路與第二蓄熱水箱連通，所述第二蓄熱水箱通過管路與閥門十的第二接口端連通，所述閥門十的第一接口端通過設(shè)置集熱循環(huán)水栗的管路與太陽能集熱器的進(jìn)口端連通，所述太陽能集熱器與第二蓄熱水箱之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)，通過控制閥門三和閥門十，使太陽能集熱器對第二蓄熱水箱的回水直接進(jìn)行加熱;所述太陽能集熱器的出口端通過管路與閥門五的第一接口端連通，所述閥門五的第二接口端通過管路與第三蓄熱水箱連通，所述第三蓄熱水箱通過管路與閥門八的第二接口端連通，所述閥門八的第一接口端通過設(shè)置集熱循環(huán)水栗的管路與太陽能集熱器的進(jìn)口端連通，所述太陽能集熱器與第三蓄熱水箱之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)，通過控制閥門五和閥門八，使太陽能集熱器對第三蓄熱水箱的回水直接進(jìn)行加熱；
所述用戶末端的供暖回水通過設(shè)置有供暖循環(huán)水栗的管路與閥門七的第一接口端連通，所述閥門七的第二接口端通過管路與第三蓄熱水箱連通，所述第三蓄熱水箱通過管路與閥門六的第二接口端連通，所述閥門六的第一接口端通過管路將被加熱的供暖回水供于用戶末端，通過控制閥門七和閥門六，使所述用戶末端與第三蓄熱水箱之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu);所述用戶末端的供暖回水通過設(shè)置有供暖循環(huán)水栗的管路與閥門九的第一接口端連通，所述閥門九的第二接口端通過管路與第二蓄熱水箱連通，所述第二蓄熱水箱通過管路與閥門四的第二接口端連通，所述閥門四的第一接口端通過管路將被加熱的供暖回水供于用戶末端，通過控制閥門九和閥門四，使所述用戶末端與第二蓄熱水箱之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu);所述用戶末端的供暖回水通過設(shè)置有供暖循環(huán)水栗的管路與閥門十一的第一接口端連通，所述閥門十一的第二接口端通過管路與第一蓄熱水箱連通，所述第一蓄熱水箱通過管路與閥門二的第二接口端連通，所述閥門二的第一接口端通過管路將被加熱的供暖回水供于用戶末端，通過控制閥門十一和閥門二，使所述用戶末端與第一蓄熱水箱之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明所述的模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)，其在所述閥門二、閥門四、閥門六的第一接口端與用戶末端之間設(shè)置有輔助熱源系統(tǒng)，所述輔助熱源系統(tǒng)包括輔助熱源、第一三通閥以及第二三通閥，所述閥門二、閥門四、閥門六的第一接口端通過管路與第一三通閥的第一接口端連通，所述第一三通閥的第二接口端通過管路與第二三通閥的第二接口端連通，所述第一通閥的第三接口端通過輔助熱源與第二三通閥的第三接口端連通，所述第二三通閥的第一接口端通過管路將被加熱的供暖回水供于用戶末端。
[0010]—種模塊化準(zhǔn)彈性蓄熱直接式太陽能供暖系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:控制閥門一和閥門十二，使太陽能集熱器與第一蓄熱水箱連通形成循環(huán)通路，啟動集熱循環(huán)水栗，將經(jīng)過太陽能集熱器加熱的回水通過閥門一流入第一蓄熱