CN109631137A - 一种实现空气式太阳能供暖的方法及供暖*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现空气式太阳能供暖的方法及供暖***，包括太阳能集热模块、气水换热器和气体循环***；气体循环***连通气水换热器和太阳能集热模块，气水换热器内设置有用于换热的气体通道和水通道，气体通道与气体循环***连通，水循环通道与供暖水循环***连通；气体循环***的循环风机将在太阳能集热模块内加热的高温气体送至气水换热器的气体通道内并将换热后的低温气体送回太阳能集热模块，供暖水循环***将低温水送至水通道内与高温气体进行热交换。利用太阳能真空管对空气进行加热，循环风机把热空气吹到气水换热器内，通过气水换热达到给供暖末端水***供暖的目的；充分的利用了太阳能进行供暖，避免低温环境下管道结冰影响供暖。

Description

一种实现空气式太阳能供暖的方法及供暖***
技术领域
本发明涉及太阳能供暖技术领域，尤其涉及一种实现空气式太阳能供暖的方法及供暖***。
背景技术
当前太阳能在国内外应用已经非常普遍，最常用的式太阳能真空管热水器，以及规模化的太阳能真空管热水供应，但是太阳能在供暖方面的应用不多，已有的太阳能供暖也是采用水循环的方式，在太阳能管道中装满水，通过太阳能给水加热，在传递到供热末端(例如地暖或者暖气片)。太阳能在供暖方面应用不多的主要原因是，在零下几十度的冬天，室外的供水管道容易结冰，时间一长，导致太阳能真空管里面的水同样结冰，水结冰膨胀，撑爆太阳能真空管，从而导致真空管大面积损坏，影响在寒冷情况下的供暖。同时太阳能真空管水***在夏季太炎热的情况下回导致水沸腾，尤其是高海拔地区，沸腾的热水膨胀也会导致真空管或者联箱破裂，从而影响使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够利用太阳能供暖且可避免真空管损坏的实现空气式太阳能供暖的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种实现空气式太阳能供暖的方法，通过气体循环***连通气水换热器和太阳能集热模块，气水换热器内设置有用于换热的气体通道和水通道，气体通道与气体循环***连通，水循环通道与供暖水循环***连通；其中，气体循环***的循环风机将在太阳能集热模块内加热的高温气体送至气水换热器的气体通道内并将换热后的低温气体送回太阳能集热模块，供暖水循环***将低温水送至水通道内与高温气体进行热交换。
作为优选的技术方案，还包括控制器，控制器控制循环风机开启或关闭。
作为优选的技术方案，控制器根据预先设定的开启和关闭时间来控制循环风机的开启和关闭。
作为优选的技术方案，控制器获取太阳能集热模块的气体温度，当该温度高于设定的值时开启循环风机，当该温度低于设定的值时关闭循环风机。
作为优选的技术方案，控制器依据设定的循环风机启动时间开启循环风机，控制器检测气水换热模块处的进水温度和出水温度，当出水温度低于设定值且进水温度和出水温度的差值小于设定值时关闭循环风机。
通过空气循环可有效的避免了低温环境下真空管结冰导致其损坏，同时也充分利用了太阳能进行供暖。
本发明所要解决的另一技术问题是提供应用上述方法进行供暖的供暖***。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：供暖***，包括太阳能集热模块、气水换热器、气体循环***和供暖水循环***；
所述气体循环***包括送风管和回风管，所述送风管或所述回风管上设有循环风机；
所述太阳能集热模块包括空气式太阳能集热器，所述空气式太阳能集热器包括入风管和出风管，所述入风管与所述回风管连通，所述出风管与所述送风管连通；还包括数个太阳能真空管，所述入风管与所述太阳能真空管的进风端连通，所述出风管与所述太阳能真空管的出风端连通；
所述气水换热器包括外壳体，所述外壳体设有与所述气体循环***连接的进气口和出气口；所述进气口和所述出气口之间设有气体通道，所述气体通道内设有换热器主体且所述换热器主体内设有与供暖水循环***连通的水通道。
作为优选的技术方案，还包括上空气式太阳能联箱，所述入风管和所述出风管均设置在所述上空气式太阳能联箱内；所述太阳能真空管的上端伸入所述上空气式太阳能联箱内且与所述出风管连通；所述太阳能真空管内设有导风管，所述导风管的下端向所述太阳能真空管的下端延伸且所述导风管的上端穿过所述出风管并与所述入风管连通。
作为优选的技术方案，还包括分别与所述太阳能真空管的两端连通的上空气式太阳能联箱和下空气式太阳能联箱，所述出风管位于所述上空气式太阳能联箱内且与所述太阳能真空管的上端连通；所述入风管位于所述下空气式太阳能联箱内且与所述太阳能真空管的下端连通。
作为优选的技术方案，还包括控制***，所述控制***包括控制器和检测所述出风管处出风温度的第一温度传感器
作为优选的技术方案，所述控制***还包括检测所述换热器进气口处进风温度的第二温度传感器或/和检测所述换热器出气口处出气温度的第三温度传感器。
实现空气式太阳能供暖的***，利用太阳能真空管来进行供暖，利用太阳能真空管对空气进行加热，并利用循环风机，把热空气吹到气水换热装置，通过气水换热，达到给供暖末端同过水***供暖的目的；结构简单、制造成本低，但却充分的利用了太阳能进行供暖，避免了低温环境下管道结冰影响供暖，环保、节能。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是空气式太阳能集热器的第一种实施例结构示意图；
图3是空气式太阳能集热器的第二种实施例结构示意图；
图4是多个空气式太阳能集热器的第二种实施例串联状态结构示意图；
图5是本发明实施例中换热器的结构示意图。
具体实施方式
一种实现空气式太阳能供暖的方法，如图1所示，通过气体循环***连通气水换热器和太阳能集热模块，气水换热器内设置有用于换热的气体通道和水通道，气体通道与气体循环***连通，水循环通道与供暖水循环***连通；其中，气体循环***的循环风机将在太阳能集热模块内加热的高温气体送至气水换热器的气体通道内并将换热后的低温气体送回太阳能集热模块，供暖水循环***将低温水送至水通道内与高温气体进行热交换。通过空气循环可有效的避免了低温环境下真空管结冰导致其损坏，同时也充分利用了太阳能进行供暖。
还包括控制器，控制器控制循环风机开启或关闭。其中，控制器根据预先设定的开启和关闭时间来控制循环风机的开启和关闭；具体的，控制器启动成功后，控制器获取预先设定的启动循环风机的时间点和关闭循环风机的时间点并依据该时间来控制循环风机的开启或关闭。或者，控制器获取太阳能集热模块的气体温度，当该温度高于设定的值时开启循环风机，当该温度低于设定的值时关闭循环风机。例如设定太阳能集热模块的下限温度范围为60-70℃，上限温度范围为120-160℃，当太阳能集热模块的风温高于温度下限时(例如70℃)，才开启循环风机。当太阳能集热模块的温度低于温度下限时(例如60℃)，关闭循环风机。当太阳能集热模块的温度低于温度上限时(例如130℃)，控制器调整循环风机变频器，降低循环风机频率，从而降低风速；当温度高于温度上限时(例如160℃)，控制器调整循环风机变频器，提升循环风机频率，提高风速，从而达到降低风温。亦或者，控制器依据设定的循环风机启动时间开启循环风机，控制器检测气水换热模块处的进水温度和出水温度，当出水温度低于设定值且进水温度和出水我温度的差值小于设定值时关闭循环风机。具体使用时，可依据不同的控制需要选择不同的开关选择。
如图1、图2和图3所示，应用上述方法进行供暖的供暖***，包括太阳能集热模块1、气水换热器3、气体循环***2和供暖水循环模块6；所述气体循环***2包括送风管21和回风管22，所述送风管21或所述回风管22上设有循环风机5，通过循环风机5带动气体在气水换热器3和太阳能集热模块1之间流动。所述太阳能集热模块1包括空气式太阳能集热器，所述空气式太阳能集热器包括入风管12和出风管14，所述入风管12与所述回风管22连通，所述出风管14与所述送风管21连通；还包括数个太阳能真空管13，所述入风管12与所述太阳能真空管13的进风端连通，所述出风管14与所述太阳能真空管13的出风端连通。
所述空气式太阳能集热器还设置有固定支撑所述太阳能真空管13的固定装置，当固定装置仅包含上空气式太阳能联箱11时，如图2所示，所述入风管12和所述出风管14均设置在所述上空气式太阳能联箱11内；所述太阳能真空管13的上端伸入所述上空气式太阳能联箱11内且与所述出风管14连通；所述太阳能真空管13内设有导风管15，所述导风管15的下端向所述太阳能真空管13的下端延伸且所述导风管15的上端穿过所述出风管14并与所述入风管12连通。所述导风管15伸入所述太阳能真空管13的下端且所述导风管15位于所述太阳能真空管13内的一端固定有阻挡匀气件16，所述阻挡匀气件16内设有十字形气孔且所述十字形气孔的一端与所述导风管15连通。该空气式太阳能集热器的一个特点是空气式太阳能联箱11位于上方，太阳能真空管13从下面与水平面有一定的角度插在空气式太阳能联箱11中，导风管15将入风管12流入的低温气体向太阳能真空管13的下端引入，在太阳能真空管内加热并顺着太阳能真空管13向上流动，最后自出风管14流出。阻挡匀气件16的设置一方面是给予导气管15一支撑力，同时也提高了气体的匀布，使得气流均匀被加热。
而当固定装置包含上空气式太阳能联箱11和下空气式太阳能联箱18时，如图3所示，所述出风管14位于所述上空气式太阳能联箱11内且与所述太阳能真空管13的上端连通；所述入风管12位于所述下空气式太阳能联箱18内且与所述太阳能真空管13的下端连通。此种结构可省去导风管15，直接在天阳能真空管13的两端输入和输出气体，同时也便于将多个空气式太阳能集热器串联，如图4所示，可增大对太阳能的利用，提高热量的收集量，为供暖水循环***提供更多的热量。无论采用哪种结构，都是利用气体热传导技术，解决了太阳能真空管水***在室外零下低温的问题以及霜冻问题，利用热空气流动原理，可以在寒冷天气下，能更有效利用太阳能。其中，上空气式太阳能联箱11和下空气式太阳能联箱18可为圆形结构、四边形结构、六边形结构或者多边形结构的任一一种结构。为了避免集热器内热量散失，所述上空气式太阳能联箱11和下空气式太阳能联箱18内还设有保温层17，所述入风管12和所述出风管14均位于所述保温层17内。
如图5所示，所述气水换热器3包括外壳体32，所述外壳体32设有与所述气体循环***2连接的进气口和出气口；所述进气口和所述出气口分别连接有进气管31和出气管33，所述进气管31和所述出气管33均为锥形管且所述锥形管的大端与所述外壳体32连接。进气口和出气口之间设有气体通道，所述气体通道内设有换热器主体34，所述换热器主体34内设有与供暖水循环***6连通的水通道。水通道的进水端35和出水端36分别与供暖水循环***6连接，实现供暖水循环***内的水在换热器主体34内的换热。
还包括控制***，所述控制***包括控制器41、检测所述出风管处出风温度的第一温度传感器44，基于上述控制***的实现过程包括以下步骤
步骤101：控制器41启动成功，并读第一温度传感器44的温度值，当第一温度传感器44检测到出风管处温度高于温度设定值时，启动循环风机5；
步骤102：循环风机5把空气式太阳能集热器中的热空气通过送风管21吹到气水换热器3；
步骤103：气水换热器3的气体通道内的热空气热量通过换热器主体34与水通道内的水进行换热，热量传递到供暖水循环***6中；
步骤104：重复步骤102和步骤103，通过气水换热器3不停的吸收气式太阳能集热器给空气加热的热量，并把热量传导到流动的供暖水循环***6中，最终到达空气和水换热的目的；
步骤105：控制器41定时检测第一温度传感器44的温度值，当第一温度传感器44检测到出风管处温度低于设定温度值时，关闭循环风机5。
进一步的，控制***还包括检测所述换热器进气口处进风温度的第二温度传感器42和/或检测所述换热器出气口处出气温度的第三温度传感器43，方便检测***中不同部位的温度，从而综合控制循环风机5。
当所述控制***包括检测所述所述水通道的进水温度的第四温度传感器和检测所述水通道出水温度的第五温度传感器时还可采用以下步骤实现供暖：
步骤101：控制器41启动成功，获取***预设的启动循环风机5的时间点，根据配置启动循环风机5的时间点，启动循环风机5。
步骤102：循环风机5把空气式太阳能集热器中的热空气通过送风管21吹到气水换热器3；
步骤103：气水换热器3的气体通道内的热空气热量通过换热器主体34与水通道内的水进行换热，热量传递到供暖水循环***6中；
步骤104：通过气水换热器3不停的吸收气式太阳能集热器给空气加热的热量，并把热量传导到流动的供暖水循环***6中，最终到达空气和水换热的目的；
步骤105：控制器41通过第五温度传感器和第四温度传感器分别读取气水换热器3的出水和进水的温度，根据出水的温度小于预设值，以及出水和进水的温度差小于预设值，关闭循环风机5。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种实现空气式太阳能供暖的方法，其特征在于：通过气体循环***连通气水换热器和太阳能集热模块，气水换热器内设置有用于换热的气体通道和水通道，气体通道与气体循环***连通，水循环通道与供暖水循环***连通；其中，气体循环***的循环风机将在太阳能集热模块内加热的高温气体送至气水换热器的气体通道内并将换热后的低温气体送回太阳能集热模块，供暖水循环***将低温水送至水通道内与高温气体进行热交换。
2.如权利要求1所述的一种实现空气式太阳能供暖的方法，其特征在于：还包括控制器，控制器控制循环风机开启或关闭。
3.如权利要求2所述的一种实现空气式太阳能供暖的方法，其特征在于：控制器根据预先设定的开启和关闭时间来控制循环风机的开启和关闭。
4.如权利要求2所述的一种实现空气式太阳能供暖的方法，其特征在于：控制器获取太阳能集热模块的气体温度，当该温度高于设定的值时开启循环风机，当该温度低于设定的值时关闭循环风机。
5.如权利要求2所述的一种实现空气式太阳能供暖的方法，其特征在于：控制器依据设定的循环风机启动时间开启循环风机，控制器检测气水换热模块处的进水温度和出水温度，当出水温度低于设定值且进水温度和出水温度的差值小于设定值时关闭循环风机。
6.一种应用权利要求1至5中任一项所述的实现空气式太阳能供暖的方法进行供暖的供暖***，其特征在于：包括太阳能集热模块、气水换热器、气体循环***和供暖水循环***；
所述气体循环***包括送风管和回风管，所述送风管或所述回风管上设有循环风机；
所述太阳能集热模块包括空气式太阳能集热器，所述空气式太阳能集热器包括入风管和出风管，所述入风管与所述回风管连通，所述出风管与所述送风管连通；还包括数个太阳能真空管，所述入风管与所述太阳能真空管的进风端连通，所述出风管与所述太阳能真空管的出风端连通；
所述气水换热器包括外壳体，所述外壳体设有与所述气体循环***连接的进气口和出气口；所述进气口和所述出气口之间设有气体通道，所述气体通道内设有换热器主体且所述换热器主体内设有与供暖水循环***连通的水通道。
7.如权利要求6所述的供暖***，其特征在于：还包括上空气式太阳能联箱，所述入风管和所述出风管均设置在所述上空气式太阳能联箱内；所述太阳能真空管的上端伸入所述上空气式太阳能联箱内且与所述出风管连通；所述太阳能真空管内设有导风管，所述导风管的下端向所述太阳能真空管的下端延伸且所述导风管的上端穿过所述出风管并与所述入风管连通。
8.如权利要求6所述的供暖***，其特征在于：还包括分别与所述太阳能真空管的两端连通的上空气式太阳能联箱和下空气式太阳能联箱，所述出风管位于所述上空气式太阳能联箱内且与所述太阳能真空管的上端连通；所述入风管位于所述下空气式太阳能联箱内且与所述太阳能真空管的下端连通。
9.如权利要求6所述的供暖***，其特征在于：还包括控制***，所述控制***包括控制器和检测所述出风管处出风温度的第一温度传感器。
10.如权利要求9所述的供暖***，其特征在于：所述控制***还包括检测所述换热器进气口处进风温度的第二温度传感器或/和检测所述换热器出气口处出气温度的第三温度传感器。
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