CN103017249A

CN103017249A - 中温太阳能供凉开水热水高效节能设备

Info

Publication number: CN103017249A
Application number: CN2012105781978A
Authority: CN
Inventors: 窦金波; 邢承兴; 吕明; 杨建良; 满风雷; 张水良; 朱永林; 陈松
Original assignee: JIAXING CITY ZHENGXING ENERGY SOURCES TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: JIAXING CITY ZHENGXING ENERGY SOURCES TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: CN103017249B

Abstract

本发明涉及一种中温太阳能供凉开水热水高效节能设备，包括机箱、中温太阳能集热器、凉开水箱、洗澡水箱和自动智能数控计量单元，机箱内设有烧水用的板式换热器II和板式换热器III、高温开水速冷余热回用板式换热器I、辅助电加热器I和辅助电加热器II、管道；管道上设有电磁阀和温控探头，电磁阀和温控探头与自动智能数控计量单元连接；自动智能数控计量单元用于接收温控探头的信号，控制电磁阀的启闭，或根据设定的时间确定电磁阀的启闭。本发明与现用电热开水炉或油锅炉烧开水、洗澡水相比,年均节能率和能耗费用节省率均在80%以上。本发明产水过程全封闭全自动运行,安全可靠,无外界病毒细菌感染、不会改变自来水微量元素含量，供饮用凉开水不含“老水”和“千烧水”，且水资源可得到充分利用。本发明适用于中小学、幼儿院、看守所、监狱等需常年供恒温凉开水和洗澡水等场所。

Description

中温太阳能供凉开水热水高效节能设备

技朮领域

本发明涉及一种中温太阳能利用设备，具体地说是一种中温太阳能供凉开水热水高效节能设备。

背景技术

中小学、幼儿园、看守所、监狱等公用事业单位,出于健康卫生和安全管理要求, 希望能供应不会烫伤人体，符合安全卫生要求的凉开水。目前小学、幼儿园大都采用纯净水机供儿童直饮水，也有先烧开经冷却后用保温桶供水。少年儿童正逢成长期,长期饮用纯净水对健康成长不利,提倡喝白开水是饮用水最佳选择。而看守所和监狱目前均用电开水炉或油锅炉烧开水,经自然冷却后派专人送水至各监舍。目前电热或油锅炉烧开水经自然冷却后供应凉开水的传统方法存在四大缺点：一是能耗高，不能余热回用；二是锅炉内有“千烧水”和 “老水”,容易积存亚硝酸盐致癌物质,不利于健康；三是需人力管理,浪费劳动力且存在管理方面不安全因素；四是当天剩余凉开水未能充分利用,浪费能源和水资源。

发明内容

本发明的目的是设计出一种中温太阳能供凉开水热水高效节能设备。

本发明要解决的是现有中小学、幼儿园、看守所、监狱等供凉开水传统办法存在的能耗高、水质差、不利于健康卫生、浪费人力和水资源、不便于安全管理等诸多问题。

为了实现上述目的,本发明釆用了以下技术方案：

本发明包括机箱、中温太阳能集热器、凉开水箱、洗澡水箱和自动智能数控计量单元，机箱内设有烧水用的板式换热器II和板式换热器III、高温开水速冷余热回用板式换热器I、辅助电加热器I和辅助电加热器II、管道；板式换热器II和板式换热器III通过管道与中温太阳能集热器连接，板式换热器I通过管道和板式换热器II连接，辅助电加热器I和板式换热器II连接，辅助电加热器II和板式换热器III连接，板式换热器I热侧出水口通过管道和凉开水箱连接，板式换热器III的冷侧进水口通过管道与洗澡水箱连接，电加热器II的出水口通过管道与洗澡水箱连接；管道上设有电磁阀和温控探头，电磁阀和温控探头与自动智能数控计量单元连接；自动智能数控计量单元用于接收温控探头的信号，控制电磁阀的启闭，或根据设定的时间确定电磁阀的启闭。

本发明的优点是：与用户现用电热开水炉或油锅炉烧开水、洗澡水相比,年均节能率和能耗费用节省率均在80%以上。本发明产水过程, 安全可靠,无外界病毒细菌感染、不会改变自来水微量元素含量、只经一次短时100～105℃高温灭菌消毒、当天开水箱内剩余凉开水定时排空至洗澡热水箱,故所供饮用凉开水不含“老水”和“千烧水”、水质符合国家生活饮用水卫生标准，且水资源可得到充分利用。本发明的设备安装,维修方便，维护保养成本低。

本发明适用于中小学、幼儿院、看守所、监狱等需常年供恒温凉开水和洗澡水的单位。

本发明自动智能数控计量单元为单片机，它能保证本机组全天候全自动智能化运行，无需专人值守。其智能化控制性能体现在以下四方面：

（1）能根据气象变化自动切换太阳能、热泵和辅助电加热三种组合能源供能状况,实现最佳节能效果。自动智能数控计量单元能分段定时定温产水、供水控制；超温补水和极限水位控制；热泵定时开机控制；中温太阳能集热换热控制、防冻循环和自动补水功能；剩余凉开水定时排空控制等多项程序控制功能,确保设备无人值守、全自动运行；

（2）凉开水、洗澡热水供水温度、日供水量、分段供水时间均可根据用户要求自由设定, 按时启动；

（3）具有辅助能源启动和水泵备份自动切换功能。确保设备正常供水要求。

（4）每天剩余凉开水排空用于洗澡热水，水资源利用率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明机箱内部结构示意图。

图3为智能数控计量装置面板示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述

如图所示, 本发明包括机箱22、中温太阳能集热器1、凉开水箱25、洗澡水箱24和自动智能数控计量单元23。机箱22内设有烧水用的板式换热器II 21和板式换热器III 18、高温开水速冷余热回用板式换热器I 7、辅助电加热器I 5和辅助电加热器II 16、管道。板式换热器II 21和板式换热器III 18分别通过管道29和管道27与中温太阳能集热器1连接。在管道29上安装有水泵28。板式换热器I 7通过管道19和板式换热器II 21连接。辅助电加热器I 5和板式换热器II21连接。辅助电加热器II 16和板式换热器III18连接，板式换热器I 7热侧出水口通过管道2和凉开水箱25连接。板式换热器III18的冷侧进水口通过管道11与洗澡水箱13连接。在管道11上安装有水泵12。电加热器II16的出水口通过管道10与洗澡水箱13连接。管道上设有电磁阀6、电磁阀31、手动阀8、温控探头4。中温太阳能集热器1设有温控探头3，洗澡水箱24设有温控探头14，凉开水箱25上设有温控探头26，板式换热器III18上设有温控探头17。辅助电加热器I 5和辅助电加热器II 16上也分别设有温控探头。各电磁阀和各温控探头与自动智能数控计量单元23连接。自动智能数控计量单元23用于接收各温控探头的信号，控制各电磁阀的启闭，或根据设定的时间确定各电磁阀的启闭。

所述的管道还包括自来水进水管9和出水管2；板式换热器I7的冷侧进水口接自来水进水管9，板式换热器I7的冷侧出水口接板式换热器II18的冷侧进水口。板式换热器II18的冷侧出水口接辅助电加热器I5的进水口。电加热器I5的热水出水口接板式换热器I7的热侧进水口。板式换热器I7热侧出水口外接出水管2，该出水管2接凉开水箱25，进入凉开水箱25的水贮存并在空气源热泵24辅助加热下维持恒温待用。

洗澡水箱13接自来水进水管9，洗澡水箱13的出水口接入板式换热器III18的冷侧入水口，板式换热器III18的冷侧出水口接辅助电加热器II16的进水口，辅助电加热器II16的出水口接洗澡水箱13。

　　本发明生产的洗澡热水换热依靠***水泵强制循环经板式换热器III换热,由于太阳能的不稳定性，会出现以下三种情况：1.换热后的洗澡水≥45℃，此时用洗澡水箱13贮水平衡后, 如出现洗澡水箱13内贮水超温，则自动进行超温补冷水降温；2.太阳能供热不足换热后洗澡水水温低于要求值，则采用空气源热泵15加热升温；3. 若遇阴雨天，热泵又损坏特殊情况，则由自动智能控制单元23根据洗澡水箱13上的温控探头14在强制换热循环的同时开启辅助电加热器II16加热洗澡用水, 以保证正常供洗澡热水的要求。

所述的机箱22分隔为二室，一室为四壁有隔热保温层的保温室33，该保温室33内设有板式换热器II21、板式换热器III18、板式换热器I7、辅助电加热器I5和辅助电加热器II16，另一室为散热通风良好的常温室35，常温室35内设有自动智能数控计量单元23。

保温室33内高温器件无需单独做保温，采用***内自然热平衡原理，既可减少散热损失，又便于整机安装和维修。机箱22上设有八个快拆管道活接头30与三个多芯电缆插座，用于与***配套设备管路和电路相连接。

管道上的电磁阀和手动阀，用于控制管路的启闭和流量设定。自动智能数控计量单元23通过和电磁阀、温控探头及***设备电路连接，根据温控探头的信号，控制电磁阀动作及整机全自动运转。　

本发明的自动智能数控计量单元23上连接有峰谷电度表、带远传高温水表32二个、水箱水位传感器、集热***温差传感器、空气源热泵控制器等测探探头，能全自动控制整机和***设备联动和监控报警,并能自动记录耗能和产开水、热水的累计数据。

本发明的特点：

利用烧开至100℃以上的开水（密闭承压运行最高可达107℃，便于瞬间灭菌）经换热速冷至40～45℃，换热过程中所回收的高温余热用于预热串流补入的自来水，使其迅速升温至70～80℃后再用少量太阳能或辅助电加热去加热烧开，然后再冷却回收余热不断产出凉开水。其合理流程设计,即使阴雨天纯用辅助电加热产凉开水,与传统方法相比节能率高达70%以上，因此余热回用是本发明继新能源中温太阳能应用外的又一创新点。

辅助能源采用了空气源热泵和辅助电加热在廉价低谷时段每天提前产凉开水和洗澡水一半的节能措施，既能确保早晨正常供水，又留有足够空间充分利用第二天太阳能产开水和洗澡水，实现需求平衡和降低能耗费用，还为富余低谷电利用增加了途径。本发明组合能源的优化配置和低谷电适当应用为大幅度节约能源和降低运行能耗费用创造了条件。

中温太阳能高效换热器设计和内外流程的合理安排。中温太阳能换热装置板式换热器II21用于烧开水，板式换热器III18则用于加热洗澡水。板式换热器II21、3内外流程设计：内部流程板式换热器II18为4*/2*组合、板式换热器III18为2*/2*组合,外部流程为串流分级供热，即100～150℃中温太阳能输出热工质优先进入板式换热器II21换热用于烧开水，经换热降至80℃左右再进板式换热器III18用于加热洗澡热水,经二次换热降温至45～50℃低温工质重新回到太阳能集热器加热升温至100℃以上再重复应用,此设计能使中温太阳能得以高效合理应用。

产凉开水恒温调控,因四季自来水温变化会造成板式换热器I7凉开水出口温度波动, 本发明通过自动调整自来水内外流量设定比例，以此控制板式换热器I7的冷侧进水量，达到控制余热的回用程度，实现凉开水输出温度恒定在40～45℃的设定温度范围。凉开水贮存水箱25难免存在散热温降, 本发明通过空气源热泵24或辅助电加热器5来维持水箱25长时间保持恒温。

洗澡水恒温调控采用超温补水降温和空气源热泵15、辅助电加热8升温的双向调温措施。

辅助电加热器I5是开水分路辅助能源, 在下述三种情况下开启：1.开水分路刚开机时预热内部贮水至100℃作启动循环产开水之用；2.为满足早晨首次凉开水供应, 清晨太阳能应用赶不及，只能提前利用晚上的低谷电辅助加热预产额定日供量的一半作为备用；3.白天若遇阴雨天太阳能供热不足时，则需启动辅助能源用于加热开水。

电加热器II16为洗澡水加热备用能源，平时不常开启，只有既无太阳能供热又出现空气源热泵15故障时,在自动智能数控单元23控制下自动开启辅助电加热器II16加热洗澡水，以作应急之需。

Claims

1.一种中温太阳能供凉开水热水高效节能设备，包括机箱、中温太阳能集热器、凉开水箱、洗澡水箱和自动智能数控计量单元，其特征在于机箱内设有烧水用的板式换热器II和板式换热器III、高温开水速冷余热回用板式换热器I、辅助电加热器I和辅助电加热器II、管道；板式换热器II和板式换热器III通过管道与中温太阳能集热器连接，板式换热器I通过管道和板式换热器II连接，辅助电加热器I和板式换热器II连接，辅助电加热器II和板式换热器III连接，板式换热器I热侧出水口通过管道和凉开水箱连接，板式换热器III的冷侧进水口通过管道与洗澡水箱连接，电加热器II的出水口通过管道与洗澡水箱连接；管道上设有电磁阀和温控探头，电磁阀和温控探头与自动智能数控计量单元连接；自动智能数控计量单元用于接收温控探头的信号，控制电磁阀的启闭，或根据设定的时间确定电磁阀的启闭。

2.根据权利要求1所述的中温太阳能供凉开水热水高效节能设备，其特征在于所述的管道包括自来水进水管和出水管；板式换热器I的冷侧进水口接自来水进水管，板式换热器I的冷侧出水口接板式换热器II的冷侧进水口；板式换热器II的冷侧出水口接辅助电加热器I的进水口，电加热器I的热水出水口接板式换热器I的热侧进水口，板式换热器I热侧出水口外接出水管；洗澡水箱接自来水进水管，洗澡水箱的出水口接板式换热器III的冷侧入水口，板式换热器III的冷侧出水口接辅助电加热器II的进水口，辅助电加热器II的出水口接洗澡水箱。

3.根据权利要求1所述的中温太阳能供凉开水热水高效节能设备，其特征在于所述的机箱分隔为二室，一室为四壁有隔热保温层的保温室，该保温室内设有板式换热器II、板式换热器III、板式换热器I、辅助电加热器I和电加热器II，另一室为散热通风良好的常温室，常温室内设有自动智能数控计量单元。

4.根据权利要求1所述的中温太阳能供凉开水热水高效节能设备，其特征在于机箱上设有八个快拆管道活接头。

5.根据权利要求1所述的中温太阳能供凉开水热水高效节能设备，其特征在于管道上还设有手动阀和水泵。