CN110428302A - 一种区域分布式热水共享***及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种区域分布式热水共享***及控制方法，主要由太阳能集热器、太阳能用户水箱、其它能源用户热水管、共享水箱、供水总管、回水总管、远传水表、液位传感器、温度传感器及配套的泵、阀门和管道组成。所述太阳能集热器为太阳能用户水箱提供热水，所述太阳能用户水箱联接供水及回水总管，所述远传水表计量热水流量，所述液位传感器测量水箱液位，所述温度传感器测量水箱温度，所述泵、阀门和管道用于构成热能共享网络。本发明应用在单栋多层建筑或低层建筑社区，用户利用太阳能水箱热水，通过供水、回水总管实现用户和共享水箱间热水的双向输送，每个区域内用户共用一个共享水箱及同一对总管，相邻区域的共享水箱间互相联接，构建社区热水网络，以共享模式缓解热水供需侧不平衡问题。

Description

一种区域分布式热水共享***及控制方法
技术领域
本发明属于太阳能供热工程领域，涉及一种区域分布式热水共享***及控制方法。
背景技术
目前的分散式供热***可利用燃气、电、太阳能等提供能源，满足家庭自身用热需求。然而，普通太阳能及燃气、电等其它能源热水供应***与家庭热水消费在时间和数量上仍存在供需不匹配的问题，导致太阳能用户供热有富余，而其它能源用户却还需要消耗电能或燃气满足热水需求，从而造成能源的浪费，可再生能源利用率低。因此，有必要基于热能共享网络设计，通过热水信息化调度控制，解决这些问题。
发明内容
针对现有技术的不足本发明提出一种提高太阳能利用率、最大化产出太阳能热水、节能环保的区域分布式热水共享***及控制方法。
本发明的目的通过采用下述技术方案予以实现：
一种区域分布式热水共享***，包括多个太阳能热水用户***、供水总管、回水总管、共享水箱和其它能源用户热水取水端，
所述太阳能热水用户***包括太阳能用户水箱、用于给太阳能用户水箱内水加热的太阳能集热器、用于给太阳能用户水箱内水加热的辅热装置以及将冷水管与太阳能用户水箱连接的冷水电磁阀，所述太阳能用户水箱设有两个出水口和一个进水口，其中一个出水口通过太阳能用户第一水管与供水总管连接，另一个出水口通过太阳能用户第二水管与太阳能用户热水取水端连接，所述进水口通过管路与第一电磁三通阀的一端连接，所述第一电磁三通阀的第二端通过太阳能用户第三水管与回水总管连接，所述第一电磁三通阀的第三端通过太阳能用户第四水管与太阳能用户热水取水端连接，所述太阳能用户第一水管上安装有高温水泵和单向阀，所述太阳能用户第二水管上安装有第三高温电磁阀，所述太阳能用户第三水管上安装有第二高温电磁阀；
所述共享水箱的进水口通过共享第一水管与供水总管连接，所述共享水箱的出水口通过共享第二水管与回水总管连接，所述共享第一水管上安装有第一高温电磁阀，所述共享第二水管上安装有单向阀；
所述其它能源用户热水取水端通过管路与第二电磁三通阀的一端连接，所述第二电磁三通阀的第二端与其它能源用户热水管连通，所述第二电磁三通阀的第三端通过其它能源用户共享水管与回水总管连接；
所述共享水箱安装的位置使得其出水口的水平高度高于太阳能用户热水取水端和其它能源用户热水取水端的水平高度。
进一步的，所述太阳能用户第一水管、太阳能用户第四水管和其它能源用户共享水管上安装有用户检测流量的远传水表。
进一步的，所述太阳能用户水箱与太阳能集热器通过循环管并联，所述循环管上设有循环水泵和单向阀。
进一步的，所述太阳能用户水箱内设有用于监测太阳能用户水箱内液位的第一液位传感器和监测太阳能用户水箱内温度的第一温度传感器，所述共享水箱内设有用于监测共享水箱内液位的第二液位传感器和监测共享水箱内温度的第二温度传感器，所述第一液位传感器、第二液位传感器、第一温度传感器和第二温度传感器、第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第一高温电磁阀、第二高温电磁阀、第三高温电磁阀、冷水电磁阀与控制***连接。
一种区域分布式热水控制方法，利用权利要求4所述的区域分布式热水共享***，
首先设定下述参数：
共享水箱容积不大于区域内最大太阳能水箱容积；
针对太阳能用户水箱内温度设定3条温度基准线T1-1、T1-2、T1-3(单位为℃)，针对共享水箱内温度设定2条温度基准线T2-1、T2-2(单位为℃)，其中，T1-1＞T1-3＞T1-2，(T1-1)-(T2-2)＞(T2-2)-(T2-1)＞5℃，T1-3的温度在40℃～45℃之间，T2-2的温度在35℃～45℃之间，
针对太阳能用户水箱内液位设定3条液位基准线L1-1、L1-2、L1-3，针对共享水箱内液位设定2条液位基准线L2-1、L2-2，液位基准线取值为最大液位的百分比，其中，L1-2＞L1-3＞L2-1，L1-1＜L1-3，(L1-2)-(L1-1)＞40％，L2-2不大于5％且不等于零；
设定高温水泵的功能为W泵，热力耗散功率为W损，W损通过预设公式计算得：
其中，L为已知传输距离、β为附加系数(所述附加系数为工程上根据管道安装方式取值)、v为管道内液体流速(通过远传水表可得)、Dz为管道内径、D为管道外径、λ为导热系数、tw为室温、ti为管道入口温度(即共享水箱内水温)，设定管出口温度为to根据能量平衡关系，由比热容×质量流量×(ti-to)＝W损，可得到管出口温度to；
取热量Q＝(管出水口温to-环境水温tw)×质量流量×水比热容；
其中，质量流量＝高温水泵的固定流量；
水泵功率W泵根据泵的选型可知；
通过比较W损+W泵与Q的大小来实时判定是否传输热水，三个参数的单位均为瓦特，当(W损+W泵)＜Q时，可传输热水，当(W损+W泵)≥Q时，不传输热水；
具体控制方法如下：
太阳能用户自运行：太阳能用户水箱14水量小于L1-1时，冷水电磁阀15打开，自动补水至L1-2停止，热水温度低于T1-2时，辅热装置16开始加热，大于T1-3时停止，
共享给热：当太阳能用户水箱14水量大于L1-1、水温高于T1-1且共享水箱4水量低于L2-1，且控制***计算(W损+W泵)＜Q时，控制***控制高温水泵13打开，第一高温电磁阀7打开，此时太阳能用户水箱14通过供水总管1向共享水箱4供水，
共享取热：当太阳能用户水箱14水温高于T1-2或控制***计算(W损+W泵)≥Q时，第三高温电磁阀12开启，太阳能用户热水取水端10直接使用太阳能用户水箱14中的水；
当太阳能用户水箱14水温低于T1-2，共享水箱4水量高于L2-2、水温高于T2-2且控制***计算(W损+W泵)＜Q时，控制***控制第二高温电磁阀8打开，第一电磁三通阀11导通太阳能用户第三水管与太阳能用户第四水管，此时共享水箱4通过回水总管19与太阳能用户热水取水端10连通；
其它能源用户热水取水端取水操作：共享水箱4水量高于L2-2、水温高于T2-2且控制***计算(W损+W泵)＜Q时，控制***控制第二电磁三通阀20导通其它能源用户共享水管与其它能源用户热水取水端21，此时共享水箱4通过回水总管19向其它能源用户热水取水端21供水，当上述条件不满足时，第二电磁三通阀20其它能源用户热水管22和其它能源用户热水取水端21；
共享热水再热：当太阳能用户水箱14水量大于L1-3、水温高于T1-1，共享水箱4水温低于T2-1时，控制***控制第二高温电磁阀8、高温水泵13打开，高温水泵13将热水通过供水总管1送入共享水箱4，共享水箱4内的混合水通过回水总管19进入太阳能用户水箱14进行循环换水换热，当共享水箱4水温达到T2-2时停止循环。
进一步的，所述太阳能用户第一水管、太阳能用户第四水管和其它能源用户共享水管上安装有用户检测流量的远传水表，所述远传水表计量共享的热水量，太阳能用户第一水管上安装的远传水表计量从太阳能用户水箱到用户负荷端传输的共享热水量，作为太阳能用户的收入项，太阳能用户第四水管上安装的远传水表计量从共享水箱到太阳能用户热水取水端10传输的共享热水量，作为太阳能用户的支出项，其它能源用户共享水管上安装的远传水表计量从共享水箱到其它能源用户热水取水端21传输的共享热水量，作为其它用户的支出项；
当结算用户的共享热水费用时，用这两个水表的计量数之差(收入项-支出项)，表示用户的净共享热水量，这个值大于0则用户可以获得收益，收益来自于其它该值小于0的用户支付的费用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明可以提高太阳能利用率，最大化产出太阳能热水，同时减轻建筑或社区热水能耗；
2)通过热水互联缓解热水供需侧之间矛盾，以共享水箱作为热水网络储能节点，避免用户无热水可用或有热水无用的情况；
3)通过控制***采集传感器的信息，根据预先设定逻辑对热水网络中的热水进行自动分配，提高热能调控信息化程度；
4)除太阳能外，根据各类能源在本发明专利中即插即用的特性，本发明也可应用在空气能、地热能、生物质能等多种能源上，进行供热，增加分布式可再生能源在能源***中的占比；
5)燃气、电等其它能源用户以低成本从共享水箱取热，降低了对其它不可再生或成本较高能源的消耗，整体降低用热成本、提升了对太阳能的利用率。
综上所述，本发明应用在单栋多层建筑或低层建筑社区，用户利用太阳能水箱热水，通过供水、回水总管实现用户合共享水箱间热水的双向输送，每个区域内用户共用一个共享水箱及同一对总管，相邻区域的共享水箱间互相联接，构建社区热水网络，以共享模式缓解热水供需侧不平衡问题。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明共享给水的逻辑图；
图3为本发明太阳能用户共享取水的逻辑图；
图4为本发明其它能源用户共享取水的逻辑图；
图5为本发明共享水箱再热的逻辑图。
图中：1-供水总管，2-排气阀，3-止回阀，4-共享水箱，5-温度传感器，6-液位传感器，7-高温电磁阀，8-电磁三通阀，8-高温电磁阀，9-远传水表，10-太阳能用户负荷，11-电磁三通阀，12-高温电磁阀，13-高温水泵，14-太阳能用户水箱，15-冷水电磁阀，16-辅热，17-太阳能集热器，18-循环水泵，19-回水总管，20-电磁三通阀，21-其它能源用户负荷，22-其它能源热水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例，来详细说明一种区域分布式热水共享***及控制方法的具体实施方式。
如图1至5所示，热水共享***构建方式为：通过供、回水总管将社区内不同供热类型的用户水箱联接起来，以共享水箱为储热缓冲设备，配套相应的阀门、水泵、液位传感器、温度传感器、远传水表等辅助设备，由控制***进行控制***的运行。为解决上述问题，本***设定了三种热能共享功能：共享给水功能，太阳能用户水箱14在热量剩余的情况下向共享水箱4供水；共享取水功能，用户端水箱温度较低时，太阳能用户太阳能用户热水取水端10和普通其它能源用户热水取水端21从共享水箱中取水；共享热水再热功能，将共享水箱4中低温水与太阳能用户水箱14内高温水通过供水总管1和回水总管19进行循环混合换热，利用太阳能集热器提升共享水箱内热水温度以达到用户用水需求。
为实现以上功能提出具体实施方案：
为保证***的高效运行，根据太阳能用户水箱内温度设定3条温度基准线T1-1、T1-2、T1-3，根据共享水箱内温度设定2条温度基准线T2-1、T2-2，本实施例中T1-1、T1-2、T1-3、T2-1、T2-2的优选值分别为60℃、30℃、45℃、35℃、40℃；根据太阳能用户水箱内液位设定2条液位基准线L1-1、L1-2，根据共享水箱内液位设定2条液位基准线L2-1、L2-2，本实施例中L1-1、L1-2、L2-1、L2-2的优选值分别为最大液位的50％、90％、80％、5％。
本方法中，设定高温水泵的功能为W泵，热力耗散功率为W损，W损通过预设公式计算得：
其中，L为已知传输距离、β为附加系数(工程上根据管道安装方式取值，例如架空管道安装取时β取0.25)、v为管道内液体流速(固定流量除以管内截面积可得)、Dz为管道内径、D为管道外径、λ为导热系数、tw为室温、ti为管道入口温度(即共享水箱内水温)，
设定管出口温度为to根据能量平衡关系，由比热容×质量流量×(ti-to)＝W损，可得到管出口温度to；
取热量Q＝(管出水口温to-环境水温tw)×质量流量×比热容得到；
其中，质量流量＝高温水泵的固定流量；
水泵功率W泵根据泵的选型可知。
以W损+W泵与Q比较来实时判定是否传输热水。三个参数的单位均为瓦特，可以反映实时情况。当(W损+W泵)＜Q时，可传输热水，当(W损+W泵)＞＝Q时，不传输热水。
具体控制方法如下：
太阳能用户自运行：太阳能用户水箱14水量小于L1-1时，冷水电磁阀15打开，自动补水至L1-2停止，热水温度低于T1-2时，辅热16开始加热，大于T1-3时停止。
共享给热：当太阳能用户水箱14水量大于L1-1，水温高于T1-1且共享水箱4水量低于L2-1，且控制***计算沿途耗散热损失W损与水泵电功W泵小于取热量Q时，控制***控制共享给热模式开启，高温水泵13打开，第一高温电磁阀7总管侧进水，由太阳能用户水箱14通过供水总管1向共享水箱4供水。保证用户可以及时共享出剩余热水，共享到共享水箱4的热水温度能够满足用户使用需求，共享水箱液位低于L2-1保证共享水箱4有空间接收热水。
共享取热：当太阳能用户水箱14水温高于T1-2或控制***计算沿途耗散热损失W损和水泵电功W泵大于取热量Q，第三高温电磁阀开启，太阳能用户热水取水端10直接使用水箱14中的水；当太阳能用户水箱14水温低于T1-2，共享水箱4水量高于L2-2，水温高于T2-2且控制***计算沿途耗散热损失W损与水泵电功W泵小于取热量Q时，控制***控制共享取水模式开启，第二高温电磁阀8打开，第一电磁三通阀11导通用户太阳能用户热水取水端10与共享水箱4，由共享水箱4通过回水总管19向太阳能用户热水取水端10供水。共享水箱4温度及液位条件保证用户取水时共享水箱4温度达标且有水可取。
其它能源用户只进行取水操作，共享水箱4水量高于L2-2，水温高于T2-2且控制***计算沿途耗散热损失W损与水泵电功W泵小于取热量Q时，控制***控制共享取水模式开启，第二电磁三通阀20导通其它能源用户热水取水端21与共享水箱4，由共享水箱4通过回水总管19向太阳能其它能源用户热水取水端21供水。共享条件不满足时，三通电磁阀20导通热水管22和其它能源用户热水取水端21，其它能源用户热水取水端21直接使用热水管22中的水；
共享热水再热：当太阳能用户水箱14水量大于L1-3，水温高于T1-1，共享水箱4水温低于T2-1时，控制***控制共享热水再热模式开启，第二高温电磁阀8、高温水泵13打开，高温水泵13将热水送入共享水箱4，共享水箱4中冷水凭重力回流至太阳能用户水箱14。太阳能用户水箱14与共享水箱4通过供水总管1，回水总管19进行循环换水换热。停止逻辑：共享水箱4水温达到T2-2停止。目的是解决若共享水箱4长时间没人取水，导致水量多、液位低，无法加水使温度升高的问题。设定的太阳能用户水箱及共享水箱温度液位条件保证当共享水箱内水温较低时，太阳能用户水箱中热水与共享水箱热水能混合换热后能对共享水箱内热水进行有效升温。
其中，用户供水管上安装远传水表计量共享热水量，由控制***后台计算输送到共享水箱用于区域共享的热水量，作为用户的收入项；所有用户的用水管上安装远传水表计量从共享水箱到用户负荷端传输的共享热水量，作为用户的支入项。当结算用户的共享热水费用时，用这两个水表的计量数之差(收入项-支出项)，表示用户的净共享热水量，这个值大于0则用户可以获得收益，收益来自于其它该值小于0的用户支付的费用。其中，实施共享热水再热功能时，共享水箱和用户水箱间只有热量的交换，液位并不变化，由控制***关闭供水管的供水水表，不计入太阳能用户的供水计量。
以上显示和描述了本发明专利的基本原理和主要特征以及本发明专利的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明专利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专利的原理，在不脱离本发明专利精神和范围的前提下，本发明专利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专利范围内。本发明专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种区域分布式热水共享***，其特征在于：包括多个太阳能热水用户***、供水总管、回水总管、共享水箱和其它能源用户热水取水端，
所述太阳能热水用户***包括太阳能用户水箱、用于给太阳能用户水箱内水加热的太阳能集热器、用于给太阳能用户水箱内水加热的辅热装置以及将冷水管与太阳能用户水箱连接的冷水电磁阀，所述太阳能用户水箱设有两个出水口和一个进水口，其中一个出水口通过太阳能用户第一水管与供水总管连接，另一个出水口通过太阳能用户第二水管与太阳能用户热水取水端连接，所述进水口通过管路与第一电磁三通阀的一端连接，所述第一电磁三通阀的第二端通过太阳能用户第三水管与回水总管连接，所述第一电磁三通阀的第三端通过太阳能用户第四水管与太阳能用户热水取水端连接，所述太阳能用户第一水管上安装有高温水泵和单向阀，所述太阳能用户第二水管上安装有第三高温电磁阀，所述太阳能用户第三水管上安装有第二高温电磁阀；
所述共享水箱的进水口通过共享第一水管与供水总管连接，所述共享水箱的出水口通过共享第二水管与回水总管连接，所述共享第一水管上安装有第一高温电磁阀，所述共享第二水管上安装有单向阀；
所述其它能源用户热水取水端通过管路与第二电磁三通阀的一端连接，所述第二电磁三通阀的第二端与其它能源用户热水管连通，所述第二电磁三通阀的第三端通过其它能源用户共享水管与回水总管连接；
所述共享水箱安装的位置使得其出水口的水平高度高于太阳能用户热水取水端和其它能源用户热水取水端的水平高度。
2.根据权利要求1所述的区域分布式热水共享***，其特征在于：所述太阳能用户第一水管、太阳能用户第四水管和其它能源用户共享水管上安装有用户检测流量的远传水表。
3.根据权利要求1所述的区域分布式热水共享***，其特征在于：所述太阳能用户水箱与太阳能集热器通过循环管并联，所述循环管上设有循环水泵和单向阀。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的区域分布式热水共享***，其特征在于：所述太阳能用户水箱内设有用于监测太阳能用户水箱内液位的第一液位传感器和监测太阳能用户水箱内温度的第一温度传感器，所述共享水箱内设有用于监测共享水箱内液位的第二液位传感器和监测共享水箱内温度的第二温度传感器，所述第一液位传感器、第二液位传感器、第一温度传感器和第二温度传感器、第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第一高温电磁阀、第二高温电磁阀、第三高温电磁阀、冷水电磁阀与控制***连接。
5.一种区域分布式热水控制方法，利用权利要求4所述的区域分布式热水共享***，其特征在于：
首先设定下述参数：
共享水箱容积不大于区域内最大太阳能水箱容积；
针对太阳能用户水箱内温度设定3条温度基准线T1-1、T1-2、T1-3(单位为℃)，针对共享水箱内温度设定2条温度基准线T2-1、T2-2(单位为℃)，其中，T1-1＞T1-3＞T1-2，(T1-1)-(T2-2)＞(T2-2)-(T2-1)＞5℃，T1-3的温度在40℃～45℃之间，T2-2的温度在35℃～45℃之间，
针对太阳能用户水箱内液位设定3条液位基准线L1-1、L1-2、L1-3，针对共享水箱内液位设定2条液位基准线L2-1、L2-2，液位基准线取值为最大液位的百分比，其中，L1-2＞L1-3＞L2-1，L1-1＜L1-3，(L1-2)-(L1-1)＞40％，L2-2不大于5％且不等于零；
设定高温水泵的功能为W泵，热力耗散功率为W损，W损通过预设公式计算得：
其中，L为已知传输距离、β为附加系数(所述附加系数为工程上根据管道安装方式取值)、v为管道内液体流速(通过远传水表可得)、Dz为管道内径、D为管道外径、λ为导热系数、tw为室温、ti为管道入口温度(即共享水箱内水温)，
设定管出口温度为to根据能量平衡关系，由比热容×质量流量×(ti-to)＝W损，可得到管出口温度to；
取热量Q＝(管出水口温to-环境水温tw)×质量流量×水比热容；
其中，质量流量＝高温水泵的固定流量；
水泵功率W泵根据泵的选型可知；
通过比较W损+W泵与Q的大小来实时判定是否传输热水，三个参数的单位均为瓦特，当(W损+W泵)＜Q时，可传输热水，当(W损+W泵)≥Q时，不传输热水；
具体控制方法如下：
太阳能用户自运行：太阳能用户水箱(14)水量小于L1-1时，冷水电磁阀(15)打开，自动补水至L1-2停止，热水温度低于T1-2时，辅热装置(16)开始加热，大于T1-3时停止，
共享给热：当太阳能用户水箱(14)水量大于L1-1、水温高于T1-1且共享水箱(4)水量低于L2-1，且控制***计算(W损+W泵)＜Q时，控制***控制高温水泵(13)打开，第一高温电磁阀(7)打开，此时太阳能用户水箱(14)通过供水总管(1)向共享水箱(4)供水，
共享取热：当太阳能用户水箱(14)水温高于T1-2或控制***计算(W损+W泵)≥Q时，第三高温电磁阀(12)开启，太阳能用户热水取水端(10)直接使用太阳能用户水箱(14)中的水；
当太阳能用户水箱(14)水温低于T1-2，共享水箱(4)水量高于L2-2、水温高于T2-2且控制***计算(W损+W泵)＜Q时，控制***控制第二高温电磁阀(8)打开，第一电磁三通阀(11)导通太阳能用户第三水管与太阳能用户第四水管，此时共享水箱(4)通过回水总管(19)与太阳能用户热水取水端(10)连通；
其它能源用户热水取水端取水操作：共享水箱(4)水量高于L2-2、水温高于T2-2且控制***计算(W损+W泵)＜Q时，控制***控制第二电磁三通阀(20)导通其它能源用户共享水管与其它能源用户热水取水端(21)，此时共享水箱(4)通过回水总管(19)向其它能源用户热水取水端(21)供水，当上述条件不满足时，第二电磁三通阀(20)其它能源用户热水管(22)和其它能源用户热水取水端(21)；
共享热水再热：当太阳能用户水箱(14)水量大于L1-3、水温高于T1-1，共享水箱(4)水温低于T2-1时，控制***控制第二高温电磁阀(8)、高温水泵(13)打开，高温水泵(13)将热水通过供水总管(1)送入共享水箱(4)，共享水箱(4)内的混合水通过回水总管(19)进入太阳能用户水箱(14)进行循环换水换热，当共享水箱(4)水温达到T2-2时停止循环。
6.根据权利要求5所述的区域分布式热水控制方法，其特征在于：所述太阳能用户第一水管、太阳能用户第四水管和其它能源用户共享水管上安装有用户检测流量的远传水表，所述远传水表计量共享的热水量，太阳能用户第一水管上安装的远传水表计量从太阳能用户水箱到用户负荷端传输的共享热水量，作为太阳能用户的收入项，太阳能用户第四水管上安装的远传水表计量从共享水箱到太阳能用户热水取水端(10)传输的共享热水量，作为太阳能用户的支出项，其它能源用户共享水管上安装的远传水表计量从共享水箱到其它能源用户热水取水端(21)传输的共享热水量，作为其它用户的支出项；
当结算用户的共享热水费用时，用这两个水表的计量数之差(收入项-支出项)，表示用户的净共享热水量，这个值大于0则用户可以获得收益，收益来自于其它该值小于0的用户支付的费用。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110986138A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 西安建筑科技大学 一种分散式太阳能供热***与方法
CN110986137A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 西安建筑科技大学 一种分布式太阳能供热***与方法
CN111473392A (zh) * 2020-04-17 2020-07-31 内蒙古润泰新能源科技有限公司 一种太阳能供能智能监控***及智能监控方法
CN111895665A (zh) * 2020-05-22 2020-11-06 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 热水供应方法、装置、存储介质及终端

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002213817A (ja) * 2001-01-17 2002-07-31 Hitachi Chem Co Ltd 出湯温度を相互通信で制御する太陽熱利用給湯装置
CN101782251A (zh) * 2009-11-28 2010-07-21 赵延斌 一种太阳能热水器多台共享分户控制装置
CN109723586A (zh) * 2019-01-28 2019-05-07 西华大学 用于内燃机的常温常压下呈固态的生物燃料供给装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002213817A (ja) * 2001-01-17 2002-07-31 Hitachi Chem Co Ltd 出湯温度を相互通信で制御する太陽熱利用給湯装置
CN101782251A (zh) * 2009-11-28 2010-07-21 赵延斌 一种太阳能热水器多台共享分户控制装置
CN109723586A (zh) * 2019-01-28 2019-05-07 西华大学 用于内燃机的常温常压下呈固态的生物燃料供给装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.R.HASAN ET AL: "Design, implementation and performance of a controller for uninterruptible solar hot water system", 《2011 IEEE 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL ENGINEERING AND ENGINEERING MANAGEMENT》 *
李大鹏 等: "长沙地区多功能地源热泵***的模拟与分析", 《中南大学学报(自然科学版)》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110986138A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 西安建筑科技大学 一种分散式太阳能供热***与方法
CN110986137A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 西安建筑科技大学 一种分布式太阳能供热***与方法
CN110986137B (zh) * 2019-12-24 2021-07-06 西安建筑科技大学 一种分布式太阳能供热***与方法
CN110986138B (zh) * 2019-12-24 2021-07-20 西安建筑科技大学 一种分散式太阳能供热***与方法
CN111473392A (zh) * 2020-04-17 2020-07-31 内蒙古润泰新能源科技有限公司 一种太阳能供能智能监控***及智能监控方法
CN111895665A (zh) * 2020-05-22 2020-11-06 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 热水供应方法、装置、存储介质及终端

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