CN103267364A - 一种太阳能加热冷水循环***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能加热冷水循环***及其方法。本发明包括温度显示模块、控制模块和循环模块；循环模块包括热水循环泵、电动三通阀、预热罐、供热罐、第一电磁阀、第二电磁阀和温差循环泵；给水***通过管道与预热罐、供热罐的输入端相连接，其管道上设置有闭式膨胀罐和压力表，预热罐的输出端通过管道与供热罐的输入端相连接；电动三通阀的一个输出端与预热罐的输入端连接，另一个输出端与供热罐的输入端连接；供热罐的输出端与热水循环泵的输入端、各个楼层的管道输入端连接；热水循环泵的输出端与电动三通阀的输入端连接。本发明利用太阳能热量补充管道循环热损失，能减少全年热水循环总能耗约15～25%。
Description
技术领域
本发明属于太阳能加热技术领域，具体涉及一种太阳能加热冷水循环***及其方法。
背景技术
太阳能基本上是取之不竭的可再生能源，利用太阳能来加热生活热水的太阳能光热***技术已经非常成熟。全国各地相继出台了太阳能利用的法规，作为节能减排的一项非常重要的举措。常用的集中太阳能热水***，由预热罐和供热罐组成，太阳能热媒在预热罐加热冷水，然后进入供热罐，供热罐水温达到热水供水温度时，直接向用户供水。供热罐温度低于热水供水温度时需要利用锅炉提供的热媒水进行辅助加热。两个原因会造成辅助加热启用：1、用水较多太阳能不足时从预热罐来水温度较低而降低供热罐水温时；2、用水少但热水循环时管道和热交换器热损失而造成供热罐水温下降。第2种情况发生时如果太阳能充足预热罐温度高于供热罐时，由于没有用水量或用水量极小，预热罐水不能补入供热罐，或只有极少水量补入供热罐，不足以补充供热罐热损失，辅助加热必须开启，而造成太阳能浪费。通常情况下，热水循环能耗在正常入住率的情况下占热水总能耗的30%～50%，其中的约50%左右是在太阳能充足的情况下发生的，也就是说占总能耗的15～25%的太阳能没有利用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种太阳能加热冷水循环***及其方法，利用太阳能热量补充热水循环损失减少辅助加热能耗。
一种太阳能加热冷水循环***，包括温度显示模块、控制模块和循环模块；
所述的温度显示模块包括显示屏和温度传感器，其中温度传感器分别设置在热水循环泵、预热罐、供热罐和太阳能集热板上；分别用于检测热水循环泵、预热罐、供热罐和太阳能集热板的温度。
所述的控制模块包括第一控制点CC1、第二控制点CC2、第三控制点CC3、第四控制点CC4和第五控制点CC5，所述的第一控制点CC1、第二控制点CC2和第五控制点CC5分别与温差循环泵、第一电磁阀和第二电磁阀相连接；第三控制点CC3、第四控制点CC4分别与电动三通阀的两端相连接；
所述的循环模块包括热水循环泵、电动三通阀、预热罐、供热罐、第一电磁阀、第二电磁阀和温差循环泵；预热罐为高效容积式热交换器，其换热系数不低于1200kcal/m2.℃.h。或者采用板式换热器加闭式储水罐组合。供热罐为容积式热交换器。
给水***通过管道与预热罐的输入端、供热罐的输入端相连接，给水***端的管道上设置有闭式膨胀罐和压力表，给水***与预热罐之间的管道上设置有阀门，且该阀门常开；给水***与供热水桶之间的管道上也设置有阀门，且该阀门常闭；预热罐的输出端通过管道与供热罐的输入端相连接；电动三通阀的一个输出端与预热罐的输入端连接，另一个输出端与供热罐的输入端连接；供热罐的输出端与热水循环泵的输入端、各个楼层的管道输入端连接；热水循环泵的输出端与电动三通阀的输入端连接；
预热罐加热输出端与温差循环泵的一端连接；温差循环泵的另一端连接与太阳能集热板的输入端连接，太阳能集热板的输出端与第一电磁阀的一端连接，第一电磁阀的另一端与预热罐的加热输入端连接；且温差循环泵与太阳能集热板之间的管道上设置有闭式膨胀罐和压力表。
供热罐的加热输出端与第二电磁阀的一端连接，第二电磁阀的另一端与热媒管的一端连接，热媒管的另一端与供热罐加热输入端相连接。
一种太阳能加热冷水循环的方法，具体如下：
步骤1.采用串联的预热罐和供热罐分别进行加热和储热，当给水***通过管道将冷水输送进预热罐时，若温度显示模块显示太阳能集热板的温度T1与预热罐的温度T2之间的温度差大于或等于8℃时，控制模块通过第一控制点CC1、第二控制点CC2控制温差循环泵和第一电磁阀开启，太阳能集热板产生的热媒对预热罐中的水进行预加热，直至温度显示模块显示太阳能集热板的温度T1与预热罐的温度T2之间的温度差小于或等于3℃，控制模块控制第一电磁阀和温差循环泵关闭；
步骤2.若温度显示模块显示进入热水循环泵的热水温度T4小于预热罐的热水温度T2时，表明预热罐内水温较低，进入热水循环泵的热水不能用于补充供热罐热损失，则控制模块通过第三控制点CC3控制电动三通阀与预热罐相通，直至温度显示模块显示热水循环泵的热水温度T4大于等于预热罐的热水温度T2；若温度显示模块显示进入热水循环泵的热水温度T4大于预热罐的热水温度T2时，表明预热罐内水温较高，进入热水循环泵的热水能够用于补充供热罐热损失，则控制模块过第四控制点CC4控制电动三通阀与供热罐相通。
步骤3.若温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2达到供水温度T3时，则供热罐水温不下降，控制模块通过第五控制点CC5关闭第二电磁阀，供热罐不启动锅炉热媒加热；若温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2低于供水温度T3时，则引起供热罐水温下降，控制模块通过第五控制点CC5开启第二电磁阀6，供热罐启动锅炉热媒加热，直至温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2达到设定供水温度T3，控制模块通过第五控制点CC5关闭第二电磁阀，停止锅炉热媒加热。
所述的热水循环泵由项目设计人根据要求***选定
所述的电动三通阀的型号为具有电动执行机构的三通选择阀，在打开一个方向水流通道同时关闭另一个方向的水流通道。
所述的预热罐的型号为DBRV系列水—水容积式热交换器
所述的供热罐的型号为RV系列水（汽）—水容积式热交换器
所述的温差循环泵的型号由太阳能集成商配套。
本发明有益效果如下：
本发明当太阳能充足时，不需使用辅助热源加热供热罐。当预热罐温度足够高时，热水回流通过电动三通阀切换进入预热罐，利用太阳能热量补充管道循环热损失，可以减少全年热水循环总能耗约15～25%。
附图说明
图1为本发明的结构原理框图。
图中，热水循环泵1、电动三通阀2、预热罐3、供热罐4、第一电磁阀5、第二电磁阀6、温差循环泵7、第一闭式膨胀罐8-1、第二闭式膨胀罐8-2、第一压力表9-1、第二压力表9-2、太阳能集热板10。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种太阳能加热冷水循环***，包括温度显示模块、控制模块和循环模块；
所述的温度显示模块包括显示屏和温度传感器，其中温度传感器分别设置在热水循环泵、预热罐、供热罐和太阳能集热板上；分别用于检测热水循环泵、预热罐、供热罐和太阳能集热板的温度。
所述的控制模块包括第一控制点CC1、第二控制点CC2、第三控制点CC3、第四控制点CC4和第五控制点CC5，所述的第一控制点CC1、第二控制点CC2和第五控制点CC5分别与温差循环泵、第一电磁阀和第二电磁阀相连接；第三控制点CC3、第四控制点CC4分别与电动三通阀的两端相连接；
所述的循环模块包括热水循环泵1、电动三通阀2、预热罐3、供热罐4、第一电磁阀5、第二电磁阀6和温差循环泵7；预热罐3为高效容积式热交换器，其换热系数不低于1200kcal/m2.℃.h，或者采用板式换热器加闭式储水罐组合。供热罐4为容积式热交换器。
给水***通过管道与预热罐3的输入端、供热罐4的输入端相连接，给水***端的管道上设置有第一闭式膨胀罐8-1和第一压力表9-1，给水***与预热罐3之间的管道上设置有阀门，且该阀门常开；给水***与供热罐4之间的管道上也设置有阀门，且该阀门常闭；预热罐3的输出端通过管道与供热罐4的输入端相连接；电动三通阀2的一个输出端与预热罐3的输入端连接，另一个输出端与供热罐4的输入端连接；供热罐4的输出端与热水循环泵1的输入端、各个楼层的管道输入端连接；热水循环泵1的输出端与电动三通阀2的输入端连接；
预热罐加热输出端与温差循环泵7的一端连接；温差循环泵7的另一端连接与太阳能集热板10的输入端连接，太阳能集热板10的输出端与第一电磁阀5的一端连接，第一电磁阀5的另一端与预热罐加热输入端连接；且温差循环泵7与太阳能集热板之间的管道上设置有第二闭式膨胀罐8-2和第二压力表9-2。
供热罐的加热输出端与第二电磁阀6的一端连接，第二电磁阀6的另一端与热媒管的一端连接，热媒管的另一端与供热罐加热输入端相连接。
太阳能加热冷水循环***采用串联的预热罐3和供热罐4进行加热和储热。当冷水进入预热罐3时，太阳能集热板产生的热媒对预热罐3进行预加热，预热后的热水进入供热罐4，并由供热罐4给各个楼层供水。
一种太阳能加热冷水循环的方法，具体如下：
步骤1.采用串联的预热罐和供热罐分别进行加热和储热，当给水***通过管道将冷水输送进预热罐时，若温度显示模块显示太阳能集热板的温度T1与预热罐的温度T2之间的温度差大于或等于8℃时，控制模块通过第一控制点CC1、第二控制点CC2控制温差循环泵和第一电磁阀开启，太阳能集热板产生的热媒对预热罐中的水进行预加热，直至温度显示模块显示太阳能集热板的温度T1与预热罐的温度T2之间的温度差小于或等于3℃，控制模块控制第一电磁阀和温差循环泵关闭；
步骤2.若温度显示模块显示进入热水循环泵的热水温度T4小于预热罐的热水温度T2时，表明预热罐内水温较低，进入热水循环泵的热水不能用于补充供热罐热损失，则控制模块通过第三控制点CC3控制电动三通阀与预热罐相通，直至温度显示模块显示热水循环泵的热水温度T4大于等于预热罐的热水温度T2；若温度显示模块显示进入热水循环泵的热水温度T4大于预热罐的热水温度T2时，表明预热罐3内水温较高，进入热水循环泵的热水能够用于补充供热罐热损失，则控制模块过第四控制点CC4控制电动三通阀与供热罐相通。
步骤3.若温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2达到供水温度T3时，则供热罐水温不下降，控制模块通过第五控制点CC5关闭第二电磁阀，供热罐不启动锅炉热媒加热；若温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2低于供水温度T3时，则引起供热罐水温下降，控制模块通过第五控制点CC5开启第二电磁阀6，供热罐启动锅炉热媒加热，直至温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2达到设定供水温度T3，控制模块通过第五控制点CC5关闭第二电磁阀，停止锅炉热媒加热。
具体简化工作过程如下：
1、当太阳能集热板的温度T1与预热罐3的温度T2之间的温度差大于或等于8℃时，温差循环泵7和第一电磁阀5开启；当太阳能集热板的温度T1与预热罐3的温度T2之间的温度差小于或等于3℃时，第一电磁阀5和温差循环泵7关闭。
2、当进入热水循环泵1的热水温度T4小于预热罐3的热水温度T2时，表明预热罐3内水温较低，进入热水循环泵1的热水不能用于补充供热罐4热损失，电动三通阀2与预热罐3相通；当进入热水循环泵1的热水温度T4大于预热罐3的热水温度T2时，表明预热罐3内水温较高，进入热水循环泵1的热水可以用于补充供热罐4热损失，电动三通阀2与供热罐4相通。
3、当从预热罐3进入供热罐4的热水温度达到供水温度T3时，不会引起供热罐4水温下降，第二电磁阀6关闭，供热罐4不会启动锅炉热媒加热；当从预热罐3进入供热罐4的热水温度低于供水温度T3时，会引起供热罐4水温下降，第二电磁阀6开启，供热罐4启动锅炉热媒加热，达到设定供水温度时第二电磁阀6关闭，停止锅炉热媒加热。
Claims (4)
1. 一种太阳能加热冷水循环***，其特征在于包括温度显示模块、控制模块和循环模块；
所述的温度显示模块包括显示屏和温度传感器，其中温度传感器分别设置在热水循环泵、预热罐、供热罐和太阳能集热板上；分别用于检测热水循环泵、预热罐、供热罐和太阳能集热板的温度；
所述的控制模块包括第一控制点CC1、第二控制点CC2、第三控制点CC3、第四控制点CC4和第五控制点CC5，所述的第一控制点CC1、第二控制点CC2和第五控制点CC5分别与温差循环泵、第一电磁阀和第二电磁阀相连接；第三控制点CC3、第四控制点CC4分别与电动三通阀的两端相连接；
所述的循环模块包括热水循环泵、电动三通阀、预热罐、供热罐、第一电磁阀、第二电磁阀和温差循环泵；给水***通过管道与预热罐的输入端、供热罐的输入端相连接，给水***端的管道上设置有闭式膨胀罐和压力表，给水***与预热罐之间的管道上设置有阀门，且该阀门常开；给水***与供热水桶之间的管道上也设置有阀门，且该阀门常闭；预热罐的输出端通过管道与供热罐的输入端相连接；电动三通阀的一个输出端与预热罐的输入端连接，另一个输出端与供热罐的输入端连接；供热罐的输出端与热水循环泵的输入端、各个楼层的管道输入端连接；热水循环泵的输出端与电动三通阀的输入端连接；
预热罐加热输出端与温差循环泵的一端连接；温差循环泵的另一端连接与太阳能集热板的输入端连接，太阳能集热板的输出端与第一电磁阀的一端连接，第一电磁阀的另一端与预热罐的加热输入端连接；且温差循环泵与太阳能集热板之间的管道上设置有闭式膨胀罐和压力表；
供热罐的加热输出端与第二电磁阀的一端连接，第二电磁阀的另一端与热媒管的一端连接，热媒管的另一端与供热罐加热输入端相连接。
2.如权利要求1所述的一种太阳能加热冷水循环***，其特征在于预热罐为高效容积式热交换器，其换热系数不低于1200kcal/m2.℃.h，供热罐为容积式热交换器。
3.如权利要求1所述的一种太阳能加热冷水循环***，其特征在于预热罐为板式换热器加闭式储水罐组合。
4.一种太阳能加热冷水循环的方法，其特征在于如下步骤：
步骤1. 采用串联的预热罐和供热罐分别进行加热和储热，当给水***通过管道将冷水输送进预热罐时，若温度显示模块显示太阳能集热板的温度T1与预热罐的温度T2之间的温度差大于或等于8℃时，控制模块通过第一控制点CC1、第二控制点CC2控制温差循环泵和第一电磁阀开启，太阳能集热板产生的热媒对预热罐中的水进行预加热，直至温度显示模块显示太阳能集热板的温度T1与预热罐的温度T2之间的温度差小于或等于3℃，控制模块控制第一电磁阀和温差循环泵关闭；
步骤2.若温度显示模块显示进入热水循环泵的热水温度T4小于预热罐的热水温度T2时，表明预热罐内水温较低，进入热水循环泵的热水不能用于补充供热罐热损失，则控制模块通过第三控制点CC3控制电动三通阀与预热罐相通，直至温度显示模块显示热水循环泵的热水温度T4大于等于预热罐的热水温度T2；若温度显示模块显示进入热水循环泵的热水温度T4大于预热罐的热水温度T2时，表明预热罐内水温较高，进入热水循环泵的热水能够用于补充供热罐热损失，则控制模块过第四控制点CC4控制电动三通阀与供热罐相通；
步骤3.若温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2达到供水温度T3时，则供热罐水温不下降，控制模块通过第五控制点CC5关闭第二电磁阀，供热罐不启动锅炉热媒加热；若温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2低于供水温度T3时，则引起供热罐水温下降，控制模块通过第五控制点CC5开启第二电磁阀，供热罐启动锅炉热媒加热，直至温度显示模块显示从预热罐进入供热罐的热水温度T2达到设定供水温度T3，控制模块通过第五控制点CC5关闭第二电磁阀，停止锅炉热媒加热。
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