CN107289640A - 一种多热源辅助式太阳能热水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多热源辅助式太阳能热水装置，包括第一动力装置、转换装置、内部设置有辅助加热器的储能装置以及废热循环装置。其中，第一动力装置、转换装置以及储能装置通过管路依次连接构成循环回路；所述储能装置底部设有入水口和出水口，分别通过入水管道和出水管道与废热循环装置相连，并构成循环回路；本发明所提供的多热源辅助式太阳能热水装置引入工业废热这一热源，而现有技术正是由于热源单一，因而供热不稳定。因此，本发明所提供的太阳能热水装置显著提高了供热的稳定性、提高了供热效率，实现了持续供热水的需求。

Description

一种多热源辅助式太阳能热水装置

技术领域

本发明涉及太阳能集热器光热应用领域，更具体地说，涉及一种多热源辅助式太阳能热水装置。

背景技术

太阳能是一种取之不尽用之不竭的自然能源，其资源丰富、可免费利用、无需运输且绿色无污染，是一种新兴的可再生资源。由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制，以及阴、睛、云、雨等气候因素的影响，太阳能无法持续供应，太阳能转换设备通常将睛天白天收集的太阳能储存起来，以供夜间或阴雨天使用。

太阳能集热设备是日常生活中应用非常广泛的太阳能转换设备，通过光-热转换原理，将太阳能转换成热能，供居民使用。常见的太阳能集热设备包括：太阳能热水器、太阳能空调、太阳能采暖设备、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器等。太阳能热水器是居民生活和工业生产中十分普遍的太阳能集热设备。

工业生产产生的废气含有二氧化碳、二氧化硫、粉尘、灰渣等有害物质，排放到环境中不仅污染环境，还会危害人类的健康通常直接排放到环境中，既造成能源的浪费，又污染环境，如若对其进行回收再利用不仅可以改善环境，还节能环保。

现有技术中，太阳能热水器通常采用太阳能集热和辅助加热相结合的方式。由于太阳能热水器仅能通过太阳能和辅助加热的方式获得热能，遇到阴雨天或者是秋冬季节，只能通过辅助加热的方式获得有限的热源，而不分时段地采用电加热的方式无疑耗能耗电，一旦停止加热则无法实现24小时全天供水。

因此，如何为现有的太阳能***中提供更多的热能，实现多种方式互补供热，并充分利用夜间的低谷价电，从而实现24小时全天供热水的需求，是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多热源辅助式太阳能热水装置，其可充分利用工业生产中排放的废热作为热源加热液体介质，减少了对电的依赖，其热源充足、供热稳定、能源的利用率高，并可以改善环境。

本发明提供一种多热源辅助式太阳能热水装置，包括：

将太阳能转换成热能的转换装置、向所述转换装置提供液体介质的第一动力装置，以及内部设有辅助加热器、用以储存液体介质的储能装置；所述第一动力装置、所述转换装置，以及所述储能装置通过管路依次连接，并构成循环回路；所述储能装置底部设有入水口和出水口、分别通过入水管道和出水管道与废热循环装置相连，并与所述储能装置构成循环回路，以便所述废热循环装置向所述储能装置中通入工业废热。

优选的，所述储能装置内部设有多个沿所述储能装置底端均匀分布的、用以加热液体介质并使液体介质温度均匀的超导热管。

优选的，所述废热循环装置包括：

与所述储能装置相通、用以回收工业废热并向所述储能装置通入回收后的工业废热的废热回收装置；

与所述废热回收装置相连、用以向所述废热回收装置提供所述储能装置内的液体介质的第二动力装置。

优选的，所述转换装置包括用以检测所述转换装置内液体介质温度的第一温度传感器。

优选的，所述储能装置包括用以检测所述储能装置内液体介质温度的第二温度传感器。

优选的，包括与所述第一温度传感器相连、当所述第一温度传感器检测到液体介质温度高于第一预设温度范围时，用以将所述转换装置内的液体介质提供给所述储能装置的第一转换装置控制器。

优选的，包括与所述第二温度传感器相连、用以当所述储能装置内液体介质温度高于第二预设温度范围时，控制所述转换装置，和/或控制所述废热回收装置停止向所述储能装置提供经加热后的液体介质，或停止所述辅助加热器加热的第二转换装置控制器。

优选的，还包括与所述第二温度传感器相连、用以显示所述储能装置内液体介质温度的显示器。

与现有技术相比，本发明提供的一种多热源辅助式太阳能热水装置，所述储能装置设有入水口和出水口，分别通过入水管道和出水管道与废热循环装置相连，构成循环回路，所述废热循环装置因此能够将回收的工业废热通入所述储能装置中。工业废热，可与太阳能集热以及辅助电加热形成多热源或互补热源，向所述储能装置供热。本发明所提供的多热源辅助式太阳能热水器增加了工业废热这一热源，而热源单一性正是现有的太阳能热水装置中供热不稳定的一个重要原因。因此，本发明所提供的太阳能热水装置供热更加稳定，能源的利用率也更高。

此外，由于工业废热中含有二氧化碳、二氧化硫、粉尘、灰渣等有害物质，排放到环境中不仅污染环境，还会危害人类的健康。因此，将工业生产中产生的大量废热加以回收再利用，可以变废为宝、改善环境、降低温室效应。

总之，本发明所提供的一种多热源辅助式太阳能热水装置，其热源充足、供热稳定、能源利用率高，且节能环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种多热源辅助式太阳能热水装置的结构示意图。

其中，

第一动力装置1、储能装置2、超导热管3、辅助加热器4、废热回收装置5、管路6、转换装置7、第二动力装置8、入水口21、出水口22、入水管道61、出水管道62。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种多热源辅助式太阳能热水装置，该热水装置热源充足、供热稳定、能源利用率高，且节能环保。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种多热源辅助式太阳能热水装置的结构示意图。

在一种具体实施例中，本发明所提供的多热源辅助式太阳能热水装置包括第一动力装置1，第一动力装置1为液体输送装置，可将液体介质输送给转换装置7。

转换装置7，可将自然界收集的太阳能转换成热能；转换装置7通过管路6与第一动力装置1相连，以接收来第一动力装置1输送来的液体介质，通过热能的传递将液体介质加热。转换装置7具体可以为太阳能转换器等太阳能转换装置。

经转换装置7加热后的液体介质通过管路6输送给储能装置2，储能装置2将加热的液体介质储存起来，以供用户使用。储能装置2具体可为储液罐等具有保温功能的密闭储液容器。

储能装置2底部内置辅助加热器4，通电时，辅助加热器4可将储能装置2底部的液体介质加热。辅助加热器4具体可以为加热棒、加热线圈等加热设备。从理论上说应将辅助加热器4设置在储能装置2的内部，当然，设置在储能装置2的外部也是可以的。此外，辅助加热器4的位置也不仅限于储能装置2的底部，设置于中部或上部都是可以实现本发明目的的。

储能装置2底部设有入水口21和出水口22，相应地，入水口21、出水口22端分别接入入水管道61以及出水管道62，并通过入水管道61和出水管道62与废热循环装置相连，以便将回收的工业废热导入储能装置2中。

需要指出的是，上述所述第一动力装置1、转换装置7以及储能装置2通过管路6依次连接并构成循环回路；同时，废热循环装置和储能装置2还通过入水管道61以及出水管道62依次连接并构成循环回路。另外，入水口21以及出水口22设置在储能装置2上的位置不固定，只要便于工业废热导入即可。此外，本文中液体介质优选为生活、工业用水等液体。

具体地说，可以在储能装置2的内部设置多个超导热管3。通入储能装置2中的热量在超导热管3的传导作用下可以将储能装置2中的底部液体介质的热量快速地传递给上部液体介质。为使加热速度更快、更均匀。优选的，可在储能装置2内均匀地遍布多个超导热管3。超导热管3可以为多种具有导热功能的形式和结构，具体可以为超导热管、导热叶片等导热装置。

需要说明的是，超导热管3的安装形式及位置可为多种，且可以采用非均匀的布置方式。

废热循环装置包括废热回收装置5和第二动力装置8。其中，第二动力装置8与第一动力装置1作用相同，都可实现回路中液体介质的循环输送。第二动力装置8开启后向废热回收装置5输送液体介质，废热回收装置5利用其回收的工业废热将液体介质加热，在第二动力装置8的作用下将加热后的液体介质输送到储能装置2中。

本发明中，第一动力装置1和第二动力装置8具体可以为离心泵、齿轮泵、活塞泵、真空泵等。

为检测转换装置7中液体介质的温度，可在转换装置7内设置第一温度传感器，并预先设定第一预设温度范围。与第一温度传感器相连还设置有第一转换装置控制器。当第一温度传感器测得的液体介质温度小于第一预设温度范围时，第一转换装置控制器控制第一动力装置1停止工作，转换装置7继续集热，内部液体介质吸收热量温度不断上升；当测得的液体介质温度大于第一预设温度范围时，第一转换装置控制器第一动力装置1开始工作，将转换装置7中温度较高的液体介质通过管路6转移到储能装置2中。同时，将储能装置2中的液体介质导入到转换装置7中继续集热。同理，在储能装置2中可设置第二温度传感器，并预先设定第二预设温度范围，以测得储能装置2中液体介质的温度。与第二温度传感器相连、设置有用以控制转换装置7和废热回收装置5供热过程以及辅助加热器4加热过程的第二转换装置控制器。当第二温度传感器测得的温度小于第二预设温度范围时，可以通过第一动力装置1定时将转换装置7中大于第一预设温度范围的液体介质、第二动力装置2将废热回收装置5中经加热的液体介质输送至储能装置2中、或辅助加热器4对储能装置2中的液体介质进行加热；当第二温度传感器测得的温度大于第二预设温度范围时，第二转换装置控制器将停止第一动力装置1和第二动力装置8或辅助加热器4工作。

除上述两个温度传感器外，为测量水位，还可在储能装置2中设置液位传感器，相应地，与液位传感器相连的设置液位控制器。当储能装置2中的液体介质达到预设的水位线时，液位控制器则停止其它的供水装置向储能装置2供水。

本文所述的测温装置和测水位装置，不仅限于温度传感器和液位传感器，还可为能实现温度测量和液位检测功能的其它装置。此外，本文所述的第一转换装置控制器、第二转换装置控制器以及液位控制器可以集成于一个感应控制装置中，也可为独立的控制装置。

此外，本发明实施例所提供的太阳能热水装置还可以设有显示器。显示器与第二温度传感器相连，用以显示储能装置2中的液体温度。如有需要，还可以通过第三温度传感器和湿度传感器将环境温度和湿度等参数传递至上述显示器上。

在太阳能充足的白天，加热储能装置2中液体介质的热源主要为经转换装置7太阳能转换，和/或废热回收装置5回收的工业废热。在第一转换装置控制器的控制下，第一动力装置1将转换装置7中加热到第一预设温度的液体介质输送至储能装置2中，并向转换装置7中输送未经加热的液体介质；与此同时，在第二转换装置控制器的控制下，第二动力装置8将未经加热的液体介质输入至废热回收装置5中，由于废热回收装置5中回收有工业生产中排放的废热，并在热传导作用下，将液体介质加热，加热后的液体介质在第二动力装置8的作用下输送至储能装置2中，由于超导热管3具有良好的导热性，可快速地将储能装置2下端的热量沿超导热管3轴向传导至上端，使温度均匀化，同时，由于沿储能装置2底端均匀分布多个超导热管3，可实现同步传热，传导速度更快；当储能装置2中第二温度传感器显示的温度超过第二预设温度范围时，第一转换装置控制器，和/或第二转换装置控制器将分别控制第一动力装置1以及第二动力装置8停止工作，即停止向储能装置2中供热。

在缺少太阳能的白天，热源主要为经废热回收装置5回收的工业废热。当储能装置2中第二温度传感器显示的温度超过第二预设温度范围时，第二转换装置将控制第二动力装置8停止工作，即停止向储能装置2中供热。

在夜间，当太阳能和工业废热不足以供应热量时，可利用夜间的低谷价电通过辅助加热器4对储能装置2中的液体介质进行加热，从而满足24小时的供热要求。为实现夜间加热智能控制、减少能耗，与辅助电热器4相连还可设置辅助加热控制器，定时地控制辅助加热器4利用低谷价电对液体介质进行加热。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的一种多热源辅助式太阳能热水装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多热源辅助式太阳能热水装置，包括将太阳能转换成热能的转换装置(7)、向所述转换装置(7)提供液体介质的第一动力装置(1)，以及内部设有辅助加热器(4)、用以储存液体介质的储能装置(2)；所述第一动力装置(1)、所述转换装置(7)，以及所述储能装置(2)通过管路(6)依次连接，并构成循环回路；其特征在于，所述储能装置(2)底部设有入水口(21)和出水口(22)、分别通过入水管道(61)和出水管道(62)与废热循环装置相连，并与所述储能装置(2)构成循环回路，以便所述废热循环装置向所述储能装置(2)中通入工业废热。

2.根据权利要求1所述的太阳能热水装置，其特征在于，所述储能装置(2)内部设有多个沿所述储能装置(2)底端均匀分布的、用以加热液体介质并使液体介质温度均匀的超导热管(3)。

3.根据权利要求1所述的太阳能热水装置，其特征在于，所述废热循环装置包括：

与所述储能装置(2)相通、用以回收工业废热并向所述储能装置(2)通入回收后的工业废热的废热回收装置(5)；

与所述废热回收装置(5)相连、用以向所述废热回收装置(5)提供所述储能装置(2)内的液体介质的第二动力装置(8)。

4.根据权利要求1所述的太阳能热水装置，其特征在于，所述转换装置(7)包括用以检测所述转换装置(7)内液体介质温度的第一温度传感器。

5.根据权利要求1所述的太阳能热水装置，其特征在于，所述储能装置(2)包括用以检测所述储能装置(2)内液体介质温度的第二温度传感器。

6.根据权利要求4所述的太阳能热水装置，其特征在于，包括与所述第一温度传感器相连、当所述第一温度传感器检测到液体介质温度高于第一预设温度范围时，用以将所述转换装置(7)内的液体介质提供给所述储能装置(2)的第一转换装置控制器。

7.根据权利要求5所述的太阳能热水装置，其特征在于，包括与所述第二温度传感器相连、用以当所述储能装置(2)内液体介质温度高于第二预设温度范围时，控制所述转换装置(7)，和/或控制所述废热回收装置(5)停止向所述储能装置(2)提供经加热后的液体介质，或停止所述辅助加热器(4)加热的第二转换装置控制器。

8.根据权利要求5所述的太阳能热水装置，其特征在于，还包括：

与所述第二温度传感器相连、用以显示所述储能装置(2)内液体介质温度的显示器。