CN109780621B - 智能型太阳能供热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能型太阳能供热器，涉及太阳能的技术领域，包括相连接的第一供热回路和温度调节回路，第一供热回路包括集热器和贮热水箱，温度调节回路包括集热器、空气源热泵和散热装置，散热装置围绕空气源热泵进行设置；第一供热回路用于通过集热器为贮热水箱提供热量；温度调节回路用于通过集热器为散热装置提供热量，以提高空气源热泵周围的温度，采用双路循环，提高空气源热泵的工作效率。

Description

智能型太阳能供热器

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其是涉及一种智能型太阳能供热器。

背景技术

现有的智能型太阳能供热器中的空气源热泵通过吸收热量进行供暖或水源加热，太阳能集热器利用吸收的太阳能进行供暖或加热。

当前，对于智能型太阳能供热器应用的环境温度较低的情况，如冬季气温较低时，仍然需要通过智能型太阳能供热器进行供暖或加热，此时，空气源热泵和太阳能集热器的工作条件较为苛刻，使用效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供智能型太阳能供热器，采用双路循环，提高空气源热泵的工作效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能型太阳能供热器，包括相连接的第一供热回路和温度调节回路，所述第一供热回路包括集热器和贮热水箱，所述温度调节回路包括集热器、空气源热泵和散热装置，所述散热装置围绕所述空气源热泵进行设置；

所述第一供热回路用于通过所述集热器为所述贮热水箱提供热量；

所述温度调节回路用于通过所述集热器为所述散热装置提供热量，以提高所述空气源热泵周围的温度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述温度调节回路还包括阀门A、阀门D和水泵03，所述集热器的出水口通过所述阀门A与所述散热装置的进口连通，所述散热装置的出口通过所述阀门D和所述水泵03与所述集热器的进水口连通，形成所述温度调节回路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一供热回路还包括阀门B、阀门C和水泵03，所述集热器的出水口通过所述阀门B与所述贮热水箱的进口连通，所述贮热水箱的出口通过所述阀门C和所述水泵03与所述集热器的进水口连通，形成所述第一供热回路。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，还包括外壳，所述外壳内部为真空，并填充有隔热材料，所述外壳上安装有用于交换热量的自动启闭装置、自动换气装置和自动开合装置。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括设置在集热器上的温度传感器T1、设置在靠近所述空气源热泵的所述外壳内壁上的温度传感器T6、设置在背离所述空气源热泵的所述外壳内壁上的温度传感器T5、设置在贮热水箱上的温度传感器T3。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括控制***，所述控制***用于在所述温度传感器T1获取的感应温度与所述温度传感器T3的获取的感应温度的差值大于第一预设阈值的情况下，或在所述温度传感器T6获取的感应温度小于第二预设阈值且所述温度传感器T1获取的感应温度小于第三预设阈值的情况下，控制所述阀门A与所述阀门D关闭，所述阀门B、所述阀门C和所述水泵03开启，将所述贮热水箱中的水泵入所述集热器中，并将所述集热器中的水顶入所述贮热水箱中。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述控制***还用于在所述温度传感器T6获取的感应温度小于第四预设阈值的情况下，控制所述阀门B、所述阀门C关闭，所述阀门A与所述阀门D和所述水泵03开启，将所述集热器中的水泵入所述散热装置中，并将所述散热装置中的水顶入所述集热器中。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述控制***还用于在所述温度传感器T5获取的感应温度与所述温度传感器T6的获取的感应温度的差值大于第五预设阈值的情况下，控制所述自动启闭装置、所述自动换气装置和所述自动开合装置开始工作。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述集热器设置在所述外壳顶部或所述外壳外壁。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，还包括第二供热回路，所述第二供热回路包括所述贮热水箱、水泵02和所述空气源热泵依次连通形成的通路。

本发明实施例提供了一种智能型太阳能供热器，采用的双路循环包括集热器与贮水箱间的循环、集热器与散热装置间的循环。太阳能集热器吸收热量后，与贮热水箱相连，形成第一供热回路，当太阳能集热器制热量未达到贮热水箱供热要求时，切换温度调节回路，空气源热泵启动，将集热器中未达到要求的水为散热装置提供热量；利用上述双路循环将集热器内热水循环至空气源热泵周围散热装置，来提高空气源热泵工作的环境温度，通过智能温控使空气源热泵时刻保证高效率运行，以无视任何环境条件来最大化提升太阳能热泵供热***热效率，将***节能减排发挥到极致。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种智能型太阳能供热器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，当智能型太阳能供热器应用的环境温度较低，空气源热泵和太阳能集热器的工作条件较为苛刻，空气源热泵周围的温度较低，空气源的使用效率低下，太阳能集热器能够利用的太阳能有限，应用成本较高的同时且供暖效果较差。

基于此，本发明实施例提供的一种智能型太阳能供热器，采用双路循环，提高空气源热泵的工作效率。

下面通过实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的一种智能型太阳能供热器的结构示意图。

参照图1，智能型太阳能供热器包括相连接的第一供热回路和温度调节回路，第一供热回路包括集热器和贮热水箱，温度调节回路包括集热器、空气源热泵和散热装置，散热装置围绕空气源热泵进行设置；

第一供热回路用于通过集热器为贮热水箱提供热量；

温度调节回路用于通过集热器为散热装置提供热量，以提高空气源热泵周围的温度。

在实际应用的优选实施例中，集热器为贮热水箱提供热量，形成第一供热回路，集热器为散热装置提供热量，形成温度调节回路，并调节提高空气源热泵周围的温度，采用上述双路循环，提高空气源热泵工作的环境温度，保证工作效率。

需要说明的是，本发明实施例将集热器中通过太阳能加热的热水运输到贮热水箱中，对贮热水箱中的水加热；同理，集热器中的水运输到散热装置中，对散热装置中的水加热，并通过散热装置进行散热。

进一步的，温度调节回路还包括阀门A、阀门D和水泵03，集热器的出水口通过阀门A与散热装置的进口连通，散热装置的出口通过阀门D和水泵03与集热器的进水口连通，形成温度调节回路，用于提高空气源热泵工作的环境温度。

进一步的，第一供热回路还包括阀门B、阀门C和水泵03，集热器的出水口通过阀门B与贮热水箱的进口连通，贮热水箱的出口通过阀门C和水泵03与集热器的进水口连通，形成第一供热回路，用于通过集热器为贮热水箱中的水进行供热。

作为一种示范性实施例，还包括第二供热回路，第二供热回路包括贮热水箱、水泵02和空气源热泵依次连通形成的通路，通过水泵02将贮热水箱中的水泵入空气源热泵中，通过空气源热泵进行加热，并将加热后的水顶入贮热水箱。

传统的智能型太阳能供热器裸露在应用环境中，当应用环境温度较低时，空气源热泵可能不工作或处于较低的工作效率，为了进一步的改善这种情况，提高应用的热效率，作为一种可选的实施例，本发明实施例还包括外壳，且将外壳内部抽为真空，并填充有隔热材料，使得外壳内部得到更好的保温效果；此外，外壳上可安装有用于交换热量的自动启闭装置、自动换气装置和自动开合装置，实现设备内部与外界环境温度的恒定，需要说明的是，空气源热泵通过压缩空气，来获取热量，同时生成温度较低的冷空气，较多的冷空气在外壳内部，会造成空气源热泵周围下降，不利于其处于最佳的工作效率，所以本发明实施例通过自动启闭装置、自动换气装置和自动开合装置的开合工作，能够将产生的冷空气排出，使得外壳内部与外部环境温度达到平衡，以保证空气源热泵的工作效率。

作为一种可能的优选实施例，集热器可根据实际所需的用热量设置在外壳顶部或外壳外壁，具体地，当集热器所需的用热量较小时，可将集热器设置在外壳顶部，当集热器所需的用热量相对较大时，可将集热器设置在外壳的外壁侧，通过上述两种集热器的安装方式，能够实现集热器与外壳内其他器件一体化，一体化的太阳能集热器可在出厂前完成集热器与外壳的固定安装，且所需的连接管道材料较少，节省成本，无需在实际应用的场地上现场进行集热器与外壳的固定安装，节省时间精力。

另外对于集热器所需的用热量较大的情况，无法实现集热器与外壳的一体化，则将集热器与外壳进行就近安装，以节省连接管道所需材料。

本发明实施例提供的太阳能集热器组包括若干个串并联的集热组件。

可以理解的是，除了集热器之外的构成第一供热回路、第二供热回路、温度调节回路的其他器件都设置在外壳的内部。

为了实时获取各个相应器件处的温度，以保证供热回路的正常循环，还包括设置在集热器上的温度传感器T1用于采集获取集热器的温度、设置在靠近空气源热泵的外壳内壁上的温度传感器T6用于获取外壳内部的温度、设置在背离空气源热泵的外壳内壁上的温度传感器T5用于获取外壳外部环境温度、设置在贮热水箱上的温度传感器T3用于获取贮热水箱的温度，还包括如图1中所示的温度传感器T2、温度传感器T4。

进一步的，本发明实施例还包括控制***，可以理解的是，上述温度传感器、阀门、水泵、自动换气装置等器件都是通过控制***控制开关的，其中阀门为电控阀，可根据实际应用场景选择电磁阀和/或电动阀，控制***可包括具备常规控制功能的控制器、控制主板，可设置在外壳的内壁顶端，如图1所示，也可根据实际情况单独放置。

作为一种应用场景，当此时贮热水箱中的水温较低，与集热器中水温的差值大于预设的第一预设阈值(如8℃，可根据实际情况进行调整)，即控制***用于在温度传感器T1获取的感应温度与温度传感器T3的获取的感应温度的差值大于第一预设阈值的情况下，控制阀门A与阀门D关闭，阀门B、阀门C和水泵03开启，启用第一供热回路，通过水泵03将贮热水箱中的温度较低的水泵入集热器中进行加热，并将集热器中的温度相对较高的水顶入贮热水箱中，以实现提高贮热水箱中水温的目的。如此反复，直至将贮热水箱内水温提升至所需温度后停止此循环。

作为另一种应用场景，当此时外壳内部的温度较低小于第二预设阈值(如10℃，可根据实际情况进行调整)，与集热器中水温的温度较低小于预设的第三预设阈值(如25℃，可根据实际情况进行调整)，即控制***在温度传感器T6获取的感应温度小于第二预设阈值且温度传感器T1获取的感应温度小于第三预设阈值的情况下，控制阀门A与阀门D关闭，阀门B、阀门C和水泵03开启，启用第一供热回路，通过水泵03将贮热水箱中的温度较高的水泵入集热器中，并将集热器中的温度较低水顶入贮热水箱中进行加热。直至温度传感器T1感知到集热器水温超过设定温度(如30℃，可根据实际情况进行调整)，控制阀门A与阀门D开启，同时控制阀门B与阀门C关闭、水泵03保持开启，此时，启动温度调节回路。

作为又一种应用场景，外壳内部的温度较低小于第四预设阈值(如10℃，可根据实际情况进行调整)，控制***还用于在温度传感器T6获取的感应温度小于第四预设阈值的情况下，控制阀门B、阀门C关闭，阀门A与阀门D和水泵03开启，此时启用温度调节回路，将集热器中的温度相对较高的水泵入散热装置中，以为空气源热泵提供温度较高的工作环境，并将散热装置中的温度较低的水顶入集热器中进行加热，反复循环，直至当温度传感器T6获知的外壳内部温度大于设定温度(20℃，依据空气源热泵机组运行发最佳环境温度要求可调)，循环停止。

作为又一种应用场景，当外壳内部温度与外壳外部环境温度的差值超过第五预设阈值(10℃，可根据实际情况进行调整)时，即控制***还用于在温度传感器T5获取的感应温度与温度传感器T6的获取的感应温度的差值大于第五预设阈值的情况下，控制自动启闭装置、自动换气装置和自动开合装置开始工作，将空气源热泵生成的冷空气输出，并输入外壳外部空气，使外壳内部温度与外壳外部温度保持恒定。

如图1所示，当控制***控制水泵01工作时，通过水泵01输出热水；作为一种可选的实施例，通过温度传感器T4获取回水管道温度，当回水管道温度小于设定值，将输出的热水从热水回水管道输入，以提高回水管道中水流温度。

本发明实施例提供的智能型太阳能供热器为一种太阳能结合空气源热泵来直接进行供暖的装置，期间去掉了换热装置，直接通过集热器对散热装置进行供热，以减少换热过程中的热损，提高了***的热效率。

本发明实施例不仅实现了太阳能与空气源热泵的新型结合方式(通过设备内外壳间填充保温材质并抽真空，避免了空气源热泵工作的环境温度受外界现实环境温度的影响)，而且利用太阳能集热器内的低温热水(30℃左右)直接为空气源热泵周边环境供暖，进一步保证了空气源热泵工作环境温度；如此，不仅仅能达到极大化地利用太阳能，而且也使空气源热泵机组不管在何种外界环境温度下都能在最适宜的工作环境温度下进行运转，提高空气源热泵的基础工作温度，较现有技术水平进一步扩大空气源热泵的应用区域，克服冬季气温较低的地域热泵效率低下以及无法正常工作的难题，从而大幅度提高了整个***的热效率，既高效又节能。

其中，控制***实现对智能型太阳能供热器的全方面智能控制，时刻保证空气源热泵运行环境温度达到最佳温度，进而提高了空气源热泵机组的热效率，特别适合于冬季气温较低的地域。

本发明实施例采用的双路循环包括集热器与贮水箱间的循环、集热器与散热装置间的循环。太阳能集热器吸收热量后，与贮热水箱相连，形成第一供热回路，当太阳能集热器制热量未达到贮热水箱供热要求时，切换温度调节回路，空气源热泵启动，将集热器中未达到要求的水为散热装置提供热量；利用上述双路循环将集热器内热水循环至空气源热泵周围散热装置，来提高空气源热泵工作的环境温度，通过智能温控使空气源热泵时刻保证高效率运行，以无视任何环境条件来最大化提升太阳能热泵供热***热效率，将***节能减排发挥到极致。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能型太阳能供热器，其特征在于，包括相连接的第一供热回路和温度调节回路，所述第一供热回路包括集热器和贮热水箱，所述温度调节回路包括集热器、空气源热泵和散热装置，所述散热装置围绕所述空气源热泵进行设置；还包括温度传感器T4；

所述第一供热回路用于通过所述集热器为所述贮热水箱提供热量；

所述温度调节回路用于通过所述集热器为所述散热装置提供热量，以提高所述空气源热泵周围的温度；

所述温度调节回路还包括阀门A、阀门D和水泵03，所述集热器的出水口通过所述阀门A与所述散热装置的进口连通，所述散热装置的出口通过所述阀门D和所述水泵03与所述集热器的进水口连通，形成所述温度调节回路；

通过所述温度传感器T4获取回水管道温度，当所述回水管道温度小于预先设定值，将输出的热水从所述回水管道输入。

2.根据权利要求1所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，所述第一供热回路还包括阀门B、阀门C和水泵03，所述集热器的出水口通过所述阀门B与所述贮热水箱的进口连通，所述贮热水箱的出口通过所述阀门C和所述水泵03与所述集热器的进水口连通，形成所述第一供热回路。

3.根据权利要求2所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，还包括外壳，所述外壳内部为真空，并填充有隔热材料，所述外壳上安装有用于交换热量的自动启闭装置、自动换气装置和自动开合装置。

4.根据权利要求3所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，还包括设置在集热器上的温度传感器T1、设置在靠近所述空气源热泵的所述外壳内壁上的温度传感器T6、设置在背离所述空气源热泵的所述外壳内壁上的温度传感器T5、设置在贮热水箱上的温度传感器T3。

5.根据权利要求4所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，还包括控制***，所述控制***用于在所述温度传感器T1获取的感应温度与所述温度传感器T3的获取的感应温度的差值大于第一预设阈值的情况下，或在所述温度传感器T6获取的感应温度小于第二预设阈值且所述温度传感器T1获取的感应温度小于第三预设阈值的情况下，控制所述阀门A与所述阀门D关闭，所述阀门B、所述阀门C和所述水泵03开启，将所述贮热水箱中的水泵入所述集热器中，并将所述集热器中的水顶入所述贮热水箱中。

6.根据权利要求5所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，所述控制***还用于在所述温度传感器T6获取的感应温度小于第四预设阈值的情况下，控制所述阀门B、所述阀门C关闭，所述阀门A与所述阀门D和所述水泵03开启，将所述集热器中的水泵入所述散热装置中，并将所述散热装置中的水顶入所述集热器中。

7.根据权利要求5所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，所述控制***还用于在所述温度传感器T5获取的感应温度与所述温度传感器T6的获取的感应温度的差值大于第五预设阈值的情况下，控制所述自动启闭装置、所述自动换气装置和所述自动开合装置开始工作。

8.根据权利要求3所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，所述集热器设置在所述外壳顶部或所述外壳外壁。

9.根据权利要求1所述的智能型太阳能供热器，其特征在于，还包括第二供热回路，所述第二供热回路包括所述贮热水箱、水泵02和所述空气源热泵依次连通形成的通路。