專利名稱：強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，尤其涉及一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)熱量分配、提高光熱 利用效率、增強(qiáng)蓄熱能力、延長(zhǎng)太陽(yáng)能集熱器使用壽命的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱 水系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，應(yīng)用于住宅建筑中的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)種類較為繁多，從實(shí)際應(yīng)用情況而言， 樓層相對(duì)較低的住宅建筑所應(yīng)用的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式及控制方式都較為簡(jiǎn) 單，易實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的高效利用。而隨著中高層住宅建筑逐漸發(fā)展成為城市新建住宅的主要 形態(tài)，要繼續(xù)加大在中高層住宅中應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的規(guī)模，若不能解決太陽(yáng)能熱水系 統(tǒng)在中高層住宅建筑中的應(yīng)用問(wèn)題，其在城市中的推廣應(yīng)用就不能很好實(shí)現(xiàn)。此外，目前在 中高層住宅應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)仍存在許多困難從技術(shù)角度分析，由于建筑高度高、用戶 多、屋面空間少以及使用功能的特殊性，導(dǎo)致太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的管道、集熱器及相關(guān)配套設(shè) 備等的設(shè)計(jì)應(yīng)用相對(duì)較為復(fù)雜，同時(shí)這也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的熱效率、熱量供應(yīng)及運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn) 生影響，假如依然采用較為簡(jiǎn)單的控制方式，就無(wú)法滿足高層用戶使用太陽(yáng)能熱水的需求。現(xiàn)階段，住宅建筑中最為常用的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)形式為集熱器組共用、分戶設(shè)置 獨(dú)立的水箱，采用強(qiáng)制循環(huán)的方式收集和儲(chǔ)存熱量，這樣太陽(yáng)能熱源與室內(nèi)熱水系統(tǒng)是相 互獨(dú)立的。這種太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中的集換熱系統(tǒng)控制裝置主要功能還是較為簡(jiǎn)單的控制集 熱器對(duì)太陽(yáng)能熱量的收集以及對(duì)熱量的傳輸，功能較為單一，無(wú)法通過(guò)進(jìn)一步的控制來(lái)提 高系統(tǒng)的熱利用效率以及對(duì)熱量的有效利用，主要體現(xiàn)在以下幾方面1、針對(duì)大面積的太 陽(yáng)能集熱器組件長(zhǎng)期放置于室外空間，如果無(wú)法進(jìn)行定期清洗維護(hù)，太陽(yáng)能集熱器組件的 集熱效率必定會(huì)大打折扣；2、由于各季節(jié)太陽(yáng)輻照強(qiáng)度有所不同，一般而言，使用者對(duì)熱量 的需求與熱量本身的供應(yīng)是成一定反比關(guān)系的，在實(shí)際太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用中往往會(huì)對(duì) 富余的太陽(yáng)熱量采取放棄儲(chǔ)存的方式，造成太陽(yáng)能熱量的浪費(fèi)，不能充分利用，而在日照量 不足的情況下有熱量需求時(shí)又帶來(lái)無(wú)法供應(yīng)熱量的尷尬；3、對(duì)于用戶數(shù)較多、規(guī)模較大的 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，必定會(huì)造成熱水使用頻率的差異，若不能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)行熱量的差異化 供應(yīng)，就會(huì)造成熱量輸送不能有的放矢，太陽(yáng)能熱量得不到最大化的利用；4、對(duì)于用戶端的 熱水使用而言，由于控制操作模式缺乏人性化，用戶端操作較為被動(dòng)，加之人們生活習(xí)慣及 思維模式的差異，往往對(duì)太陽(yáng)能熱水的使用會(huì)不加節(jié)制，對(duì)熱量的使用不充分，易造成熱量 的浪費(fèi)，同時(shí)現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與輔助能源在結(jié)合應(yīng)用過(guò)程中，控制方式也較生硬、簡(jiǎn) 單，兩者缺乏有機(jī)的結(jié)合，往往會(huì)使太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在不節(jié)能的弊病。綜上所述，這些問(wèn)題能否得到緩解或解決對(duì)于中高層住宅建筑中太陽(yáng)能熱水的應(yīng) 用是尤為重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決原有太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)只能夠相對(duì)均勻地將太陽(yáng)能熱量分配到每戶的分戶水箱內(nèi)，無(wú)法根據(jù)用戶端水箱的不同參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行差異化運(yùn)行，從而造成太陽(yáng)能 熱量的不必要損失，熱量輸送不能有的放矢，太陽(yáng)能不能得到最大化的利用的技術(shù)問(wèn)題；同 時(shí)解決由于太陽(yáng)能集熱器一般都是放置在屋頂層，容易在玻璃真空管的表面形成積灰層或 被其他異物覆蓋，會(huì)嚴(yán)重影響真空管集熱器對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收能力，直接減小太陽(yáng)能的光 熱效率，而如果對(duì)太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行人工清洗又有很大的難度，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在很大的 不安全性的技術(shù)問(wèn)題；提供一種強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其控制方法，其 能根據(jù)用戶端水箱的不同溫度及用水流量自動(dòng)控制供熱流量的大小，使得收集量有限的太 陽(yáng)能熱量能夠有針對(duì)性地優(yōu)先滿足熱水需求量大的用戶，形成熱量的梯度化及差異化供 應(yīng)，既避免熱量的無(wú)效流失，又能使用戶端的熱水使用更加舒適、人性化，有效減小太陽(yáng)能 熱量的損失，使太陽(yáng)能得到最大化的利用。同時(shí)，其能根據(jù)設(shè)定自動(dòng)控制太陽(yáng)能集熱器自動(dòng) 清洗裝置，完成對(duì)太陽(yáng)能集熱器的自動(dòng)清洗，確保真空管對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收能力，有效提高 太陽(yáng)能系統(tǒng)的光熱效率，而且無(wú)需工人爬到屋頂進(jìn)行手動(dòng)清洗，非常省時(shí)省力，安全性高， 智能化程度高。本發(fā)明同時(shí)解決原有太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在陽(yáng)光充足或用戶使用熱量不多時(shí)，無(wú)法將 多余的太陽(yáng)能熱量進(jìn)一步儲(chǔ)存起來(lái)，造成太陽(yáng)能熱量的浪費(fèi)，太陽(yáng)能利用率不高，另一方面 也增加輔助熱源的消耗的技術(shù)問(wèn)題；提供一種強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及 其控制方法，其能實(shí)現(xiàn)在不同天氣條件下，使得太陽(yáng)能輻照量的收集、轉(zhuǎn)化及儲(chǔ)存達(dá)到最大 化，提高太陽(yáng)能的利用率，減少輔助熱源的消耗，而且系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。本發(fā)明還解決原有太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的控制操作模式缺乏人性化，用戶端操作較為 被動(dòng)，智能化程度不高，對(duì)太陽(yáng)能熱量的使用不夠充分，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與輔助能源的結(jié)合 控制方式較為生硬、簡(jiǎn)單，易造成熱量的浪費(fèi)的技術(shù)問(wèn)題；提供一種強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其控制方法，其能根據(jù)用戶所選擇的預(yù)約工作模式，確定合適的熱水溫 度及熱水供應(yīng)量，從而控制是否啟動(dòng)輔助熱源進(jìn)行加熱，控制更加人性化和智能化，使太陽(yáng) 能和輔助熱源得到有機(jī)結(jié)合，更加節(jié)約能源。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的本發(fā)明的強(qiáng)制循 環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)包括集熱控制系統(tǒng)、系統(tǒng)主控裝置和多個(gè)分戶換熱控制系 統(tǒng)；所述的集熱控制系統(tǒng)包括通過(guò)循環(huán)主管連成一個(gè)循環(huán)集熱回路的太陽(yáng)能集熱器組、熱 量計(jì)、第一電磁閥、緩沖介質(zhì)水箱、循環(huán)水泵和第二電磁閥，所述的循環(huán)集熱回路上設(shè)有若 干溫度傳感器，集熱控制系統(tǒng)中的溫度傳感器、熱量計(jì)、第一電磁閥、第二電磁閥、循環(huán)水泵 均和所述的系統(tǒng)主控裝置電連接；所述的分戶換熱控制系統(tǒng)包括分戶水箱、循環(huán)支管、角行 程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)和戶式分控裝置，所述的流量計(jì)設(shè)于分戶水箱的用水出口端，所述 的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)于和分戶水箱內(nèi)的換熱管的進(jìn)口相連的循環(huán)支管上，這根循環(huán)支 管又通過(guò)下行循環(huán)主管連接到循環(huán)集熱回路中第二電磁閥和循環(huán)水泵之間的循環(huán)主管上， 和分戶水箱內(nèi)的換熱管的出口相連的循環(huán)支管通過(guò)另一根下行循環(huán)主管連接到循環(huán)集熱 回路中第二電磁閥和太陽(yáng)能集熱器組之間的循環(huán)主管上，所述的分戶換熱控制系統(tǒng)中設(shè)有 若干溫度傳感器，分戶換熱控制系統(tǒng)中的溫度傳感器、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)均和所 述的戶式分控裝置電連接，戶式分控裝置又和所述的系統(tǒng)主控裝置電連接；構(gòu)成太陽(yáng)能集 熱器組的太陽(yáng)能集熱器上設(shè)有由系統(tǒng)主控裝置自動(dòng)控制的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置。太 陽(yáng)能集熱器組采集太陽(yáng)輻照量，所述的系統(tǒng)主控裝置通過(guò)溫度傳感器采集循環(huán)集熱回路中各點(diǎn)的溫度、通過(guò)熱量計(jì)采集太陽(yáng)能集熱器的熱量累計(jì)值，所述的戶式分控裝置通過(guò)溫度 傳感器采集分戶換熱控制系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度及熱水用水出口端的流量值，并將這些溫度值 及流量值輸送給系統(tǒng)主控裝置，系統(tǒng)主控裝置經(jīng)過(guò)分析、處理和運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào) 控制系統(tǒng)中循環(huán)水泵、各電磁閥的啟閉以及角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，實(shí)現(xiàn)先集中集 熱再分戶換熱。角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由角行程的電動(dòng)執(zhí)行器配合角行程的閥使用，能夠 實(shí)現(xiàn)閥門90度以內(nèi)旋轉(zhuǎn)從而控制管道流體的通斷及流量大小。通過(guò)系統(tǒng)主控裝置或戶式 分控裝置的內(nèi)部程序?qū)⒎謶羲涞臏囟刃盘?hào)與角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟檔位進(jìn)行匹配， 從而控制管道的變流量工作狀態(tài)，同時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)置在分戶水箱用水出口端的流量計(jì)，比較分 戶水箱溫度變化與實(shí)際熱水使用情況的關(guān)系，從而判斷用戶使用熱水的頻率，實(shí)現(xiàn)熱量的 差異化供應(yīng)即熱水使用量大的用戶的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度較大，供熱較多；熱水 使用量小的用戶的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度較小，供熱較少。有效避免太陽(yáng)能熱量的無(wú) 效流失，使太陽(yáng)能得到最大化的利用。系統(tǒng)主控裝置根據(jù)設(shè)定自動(dòng)控制太陽(yáng)能集熱器自動(dòng) 清洗裝置的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能集熱器的自動(dòng)清洗，確保真空管對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收能力，有 效提高太陽(yáng)能系統(tǒng)的光熱效率，而且無(wú)需工人爬到屋頂進(jìn)行手動(dòng)清洗，非常省時(shí)省力，安全 性高，智能化程度高。作為優(yōu)選，所述的循環(huán)集熱回路上連接有集熱支路，所述的集熱支路包括屋面儲(chǔ) 熱水箱和第三電磁閥、第四電磁閥，連接在第一電磁閥和太陽(yáng)能集熱器組之間的循環(huán)主管 經(jīng)第三電磁閥和屋面儲(chǔ)熱水箱的進(jìn)口連通，屋面儲(chǔ)熱水箱的出口與連接在緩沖介質(zhì)水箱和 循環(huán)水泵之間的循環(huán)主管連通，所述的屋面儲(chǔ)熱水箱的進(jìn)口還通過(guò)第四電磁閥和連接在第 二電磁閥和太陽(yáng)能集熱器組之間的循環(huán)主管連通，所述的集熱支路上設(shè)有若干溫度傳感 器，所述的溫度傳感器、第三電磁閥及第四電磁閥均和所述的系統(tǒng)主控裝置電連接。緩沖介 質(zhì)水箱采用小容量的水箱，屋面儲(chǔ)熱水箱采用大容量的水箱。其中，緩沖介質(zhì)水箱的作用 是，可以對(duì)管道介質(zhì)水的循環(huán)起到蓄積與緩沖作用，有效地將氣液進(jìn)行分離，保證循環(huán)水泵 在運(yùn)行過(guò)程中不帶氣運(yùn)轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)。而大容量的屋面儲(chǔ)熱水箱的作用是，當(dāng)天氣情況良好太 陽(yáng)輻照量充足時(shí)，根據(jù)用戶熱水使用情況，分戶水箱的熱量可能會(huì)儲(chǔ)存達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)，為 了能夠收集并儲(chǔ)存多余的熱量，通過(guò)系統(tǒng)主控裝置對(duì)各個(gè)電磁閥啟閉狀態(tài)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換操 作的控制，對(duì)屋面儲(chǔ)熱水箱中的介質(zhì)水進(jìn)行加熱，將富余的太陽(yáng)能熱量轉(zhuǎn)移到大容量的屋 面儲(chǔ)熱水箱中。當(dāng)用戶將各自分戶水箱中的有效熱量使用完，且太陽(yáng)能不足時(shí)，可以將儲(chǔ) 存在屋面儲(chǔ)熱水箱中的熱量作為熱源及時(shí)和分戶水箱進(jìn)行熱交換，尤其能夠滿足用戶在夜 間及陰雨天氣狀況下的熱量供應(yīng)，既有效存儲(chǔ)了富余的太陽(yáng)能，又能保證太陽(yáng)輻照量不足 時(shí)用戶的熱水使用，使得太陽(yáng)能輻照量的收集、轉(zhuǎn)化及儲(chǔ)存達(dá)到最大化，提高太陽(yáng)能的利用 率，減少輔助熱源的消耗，更加節(jié)能。作為優(yōu)選，所述的最底層用戶的設(shè)有角行程式電動(dòng)閥的循環(huán)支管上設(shè)有底層流量 計(jì)，兩根下行循環(huán)主管位于底層用戶處的管段通過(guò)帶有第五電磁閥的管路相連，所述的底 層流量計(jì)、第五電磁閥均和所述的系統(tǒng)主控裝置電連接。第五電磁閥的設(shè)置提高了換熱效 率。當(dāng)管道中介質(zhì)水溫度還處于較低溫度時(shí)，第五電磁閥開(kāi)啟、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉， 太陽(yáng)能集熱器先加熱循環(huán)主管、下行循環(huán)主管內(nèi)的介質(zhì)水，避免熱量在不需要的管段內(nèi)造 成不必要的損失。當(dāng)上述這些管路中的介質(zhì)水被加熱到一定溫度后，第五電磁閥關(guān)閉、角行 程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟(不同用戶開(kāi)啟不同角度)，分戶水箱換熱。
作為優(yōu)選，所述的循環(huán)水泵上并聯(lián)有一個(gè)備用循環(huán)水泵，備用循環(huán)水泵和所述的 系統(tǒng)主控裝置電連接。系統(tǒng)具備循環(huán)水泵的自檢切換功能，作為整個(gè)系統(tǒng)交換熱量的核心 部件，循環(huán)水泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性起重要作用。若熱量計(jì)監(jiān)測(cè)到在循環(huán)水泵開(kāi) 啟的狀態(tài)下在規(guī)定時(shí)間內(nèi)流量很小或無(wú)流量時(shí)，則關(guān)閉循環(huán)水泵、開(kāi)啟備用循環(huán)水泵，確保 整個(gè)系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。若仍然出現(xiàn)上述情況則發(fā)出信號(hào)停止水泵運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水泵防空轉(zhuǎn) 保護(hù)功能，并發(fā)出故障報(bào)警，便于管理人員及時(shí)作出處理進(jìn)行維修。作為優(yōu)選，所述的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置包括和太陽(yáng)能集熱器的安裝支架相 連的豎向?qū)к?、能在豎向?qū)к壣匣瑒?dòng)的移動(dòng)式聯(lián)集器以及連接在移動(dòng)式聯(lián)集器上且位于太 陽(yáng)能集熱器的真空管上方的灑水直管，移動(dòng)式聯(lián)集器上通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓連接有長(zhǎng)條形固定 板，長(zhǎng)條形固定板的下平面上連接有擦拭棉條，所述的灑水直管上設(shè)有多個(gè)噴嘴，所述的灑 水直管和供水軟管連通，供水軟管經(jīng)第六電磁閥和水源相連，所述的移動(dòng)式聯(lián)集器設(shè)有兩 個(gè)以上能在所述的豎向?qū)к壣匣瑒?dòng)的滑輪，所述的滑輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 第六電磁閥分別通過(guò)電纜和所述的系統(tǒng)主控裝置相連。系統(tǒng)主控裝置控制第六電磁閥的開(kāi) 閉，以控制灑水直管上噴嘴的噴水；系統(tǒng)主控裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以控制移動(dòng)式聯(lián)集器在豎 向?qū)к壣蟻?lái)回移動(dòng)，從而帶動(dòng)灑水直管、擦拭棉條在真空管上來(lái)回移動(dòng)，完成對(duì)真空管的自 動(dòng)清洗。通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓可調(diào)整長(zhǎng)條形固定板的高度和松緊度，確保在移動(dòng)擦洗過(guò)程中擦拭 棉條與真空管的緊密貼緊，也方便擦拭棉條的更換。作為優(yōu)選，所述的灑水直管有兩條，分別位于所述的擦拭棉條的前、后側(cè)，所述的 灑水直管上的噴嘴和所述的太陽(yáng)能集熱器的真空管一一對(duì)應(yīng)，所述的擦拭棉條的下平面設(shè) 有和太陽(yáng)能集熱器的真空管匹配的凹槽。不管擦拭棉條朝哪個(gè)方向移動(dòng)，均能夠?qū)崿F(xiàn)先噴 水、后擦拭、再噴水的多重清洗功能，從而實(shí)現(xiàn)灑水清洗的工作流程，確保清洗得更加干凈。 擦拭棉條上的凹槽是根據(jù)集熱器上真空管的管徑及間距而制作成的，進(jìn)一步確保擦拭棉條 與真空管的緊密貼緊，提高清洗效果。作為優(yōu)選，所述的豎向?qū)к壩挥谔?yáng)能集熱器的左側(cè)，太陽(yáng)能集熱器的右側(cè)設(shè)有 豎向?qū)驐U，所述的灑水直管、擦拭棉條的游離端擱在所述的豎向?qū)驐U上；豎向?qū)к?、豎 向?qū)驐U的下端和太陽(yáng)能集熱器的安裝支架的下梁相連，豎向?qū)к壍纳隙撕吞?yáng)能集熱器 的安裝支架的上梁相連，豎向?qū)驐U的上端和豎向?qū)к壷g連接有一根橫向?qū)к?，所述?橫向?qū)к壣显O(shè)有若干能在橫向?qū)к壣弦苿?dòng)的移動(dòng)式固定支架，所述的移動(dòng)式固定支架設(shè)有 朝下的卡口，所述的卡口掛卡在太陽(yáng)能集熱器的安裝支架的上梁上。橫向?qū)к?、豎向?qū)к壓?豎向?qū)驐U構(gòu)成一個(gè)架體，使整個(gè)清洗裝置安裝更加穩(wěn)固。固定支架可以沿著橫向?qū)к壱?動(dòng)，可方便調(diào)整多個(gè)固定支架之間的間距，也便于根據(jù)需要增減固定支架的數(shù)量，有利于提 高清洗裝置與集熱器安裝支架之間固定的牢靠度。作為優(yōu)選，所述的分戶水箱設(shè)有電或燃?xì)獾妮o助加熱器，所述的輔助加熱器的啟 動(dòng)開(kāi)關(guān)和所述的戶式分控裝置電連接。當(dāng)太陽(yáng)能熱量不足時(shí)，戶式分控裝置會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)輔 助加熱器，對(duì)分戶水箱內(nèi)的水繼續(xù)加熱，滿足人們的洗浴需要。本發(fā)明的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的控制方法為所述的太陽(yáng)能集 熱器組采集太陽(yáng)輻照量，所述的系統(tǒng)主控裝置通過(guò)溫度傳感器采集循環(huán)集熱回路中各點(diǎn)的 溫度、通過(guò)流量計(jì)采集各戶所用熱水的流量值，所述的戶式分控裝置通過(guò)溫度傳感器采集 分戶換熱控制系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度，并將這些溫度值及流量值輸送給系統(tǒng)主控裝置，系統(tǒng)主控裝置經(jīng)過(guò)分析、處理和運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，先指令第一電磁閥、第二電磁閥和循 環(huán)水泵開(kāi)啟，進(jìn)行集中集熱，集熱到設(shè)定溫度值后，再指令第二電磁閥關(guān)閉，同時(shí)發(fā)送相關(guān) 控制信號(hào)給戶式分控裝置，由戶式分控裝置指令角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟或關(guān)閉，進(jìn)行 分戶換熱；所述的分戶換熱的方法為所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度檔位分為0 9 檔，相鄰檔位相隔為10度，9檔開(kāi)度最大即90度，0檔最小即為關(guān)閉狀態(tài)；所述的系統(tǒng)主控 裝置通過(guò)所述的戶式分控裝置實(shí)時(shí)采集分戶水箱的溫度，所述的系統(tǒng)主控裝置預(yù)先設(shè)定10 個(gè)不同溫度區(qū)間，每個(gè)溫度區(qū)間和所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度檔位一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)采 集到的分戶水箱的溫度落在某一溫度區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)主控裝置發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的角行 程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥到達(dá)與該溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的檔位。作為優(yōu)選，所述的分戶水箱設(shè)有電或燃?xì)獾妮o助加熱器，所述的輔助加熱器的啟 動(dòng)開(kāi)關(guān)和所述的戶式分控裝置電連接；所述的分戶換熱的方法還包括所用人數(shù)選擇和季節(jié) 選擇，所述的戶式分控裝置預(yù)先已設(shè)置好與各個(gè)季節(jié)、洗澡人數(shù)對(duì)應(yīng)的合理的洗浴水溫，用 戶在戶式分控裝置上選擇好季節(jié)和所用人數(shù)后，戶式分控裝置會(huì)自動(dòng)根據(jù)分戶水箱內(nèi)的當(dāng) 前水溫進(jìn)行判斷，是否能滿足用戶的熱水使用要求，若分戶水箱內(nèi)的熱水難以滿足人們所 選擇模式下正常使用要求時(shí)，戶式分控裝置會(huì)發(fā)出控制信號(hào)指令所述的輔助加熱器進(jìn)行智 能化加溫。本發(fā)明的有益效果是1.通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集及處理，包括屋頂共用部分 設(shè)備以及設(shè)置于各用戶戶內(nèi)的設(shè)備，可以方便地監(jiān)控系統(tǒng)整體運(yùn)行情況，對(duì)結(jié)凍、過(guò)熱及設(shè) 備運(yùn)行異常等狀況進(jìn)行自檢并自動(dòng)處理；同時(shí)實(shí)現(xiàn)集熱與換熱的協(xié)調(diào)運(yùn)作，避免了系統(tǒng)熱 量的流失，提高了換熱效率。2.通過(guò)設(shè)置雙水箱，即緩沖介質(zhì)水箱和屋面儲(chǔ)熱水箱，一方面 可以保證太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)熱量的均衡分配，另一方面當(dāng)太陽(yáng)輻照 量充足且分戶水箱的熱量?jī)?chǔ)存達(dá)到滿負(fù)荷的情況下，可以將富余的太陽(yáng)能熱量轉(zhuǎn)移儲(chǔ)存到 屋面儲(chǔ)熱水箱中，既能滿足用戶在夜間及陰雨天氣狀況下的熱量供應(yīng)，又能使太陽(yáng)能輻照 量的收集、轉(zhuǎn)化及儲(chǔ)存達(dá)到最大化，提高太陽(yáng)能的利用率，減少輔助熱源的消耗。3.通過(guò) 監(jiān)測(cè)底層用戶支管流量狀態(tài)，來(lái)控制太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)集熱及換熱狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，保證太陽(yáng)能 熱量都能夠均勻的分配給不同樓層的熱量需求用戶，避免高低層熱量交換不均衡現(xiàn)象的出 現(xiàn)。4.系統(tǒng)主控裝置通過(guò)三種操作模式轉(zhuǎn)換來(lái)指令太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置的智能化工 作，使太陽(yáng)能集熱器真空管處于最佳工作環(huán)境，提高光熱利用效率，尤其適合在天氣條件惡 劣及人工維護(hù)較困難的情況下應(yīng)用。5.在進(jìn)入每戶的循環(huán)支管上設(shè)置能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)啟 度的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，并將開(kāi)啟度與分戶水箱的溫度加以智能化的對(duì)應(yīng)控制，從而起 到調(diào)整進(jìn)入各分戶水箱的熱流量的作用，從而保證能夠優(yōu)先滿足熱水使用率較大住戶的需 求，對(duì)于長(zhǎng)期無(wú)熱水使用記錄的用戶可采取截流的措施，避免熱量在不必要的管段造成的 熱量損失。6.具有人性化控制功能。通過(guò)季節(jié)模式的選擇及熱水使用人數(shù)的選擇，確定合 適的熱水溫度，判斷當(dāng)前水溫是否能滿足用戶的熱水使用需求，從而再確定是否啟動(dòng)輔助 熱源。即節(jié)能又能滿足人們的用水需要，控制非常人性化和智能化。


圖1是本發(fā)明強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的一種系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意 圖。
圖2是本發(fā)明強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中電器部分的一種電路連 接框圖。圖3是本發(fā)明中太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的控制方法的一種控制流 程時(shí)序框圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例1 本實(shí)施例的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，如圖1、圖2所示， 包括集熱控制系統(tǒng)、系統(tǒng)主控裝置1和多個(gè)分戶換熱控制系統(tǒng)。圖1中虛線表示電連接的 電纜線。集熱控制系統(tǒng)包括通過(guò)循環(huán)主管9連成一個(gè)循環(huán)集熱回路的太陽(yáng)能集熱器組2、 熱量計(jì)3、第一電磁閥4、緩沖介質(zhì)水箱5、循環(huán)水泵6和第二電磁閥7，循環(huán)水泵6上并聯(lián)有 一個(gè)備用循環(huán)水泵40。構(gòu)成太陽(yáng)能集熱器組的太陽(yáng)能集熱器上安裝有由系統(tǒng)主控裝置1自 動(dòng)控制的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置。循環(huán)集熱回路上連接有集熱支路，集熱支路包括屋 面儲(chǔ)熱水箱16和第三電磁閥17、第四電磁閥18，連接在第一電磁閥4和太陽(yáng)能集熱器組2 之間的循環(huán)主管9經(jīng)第三電磁閥17和屋面儲(chǔ)熱水箱16的進(jìn)口連通，屋面儲(chǔ)熱水箱16的出 口與連接在緩沖介質(zhì)水箱5和循環(huán)水泵6之間的循環(huán)主管9連通，屋面儲(chǔ)熱水箱16的進(jìn)口 還通過(guò)第四電磁閥18和連接在第二電磁閥7和太陽(yáng)能集熱器組2之間的循環(huán)主管9連通。 太陽(yáng)能集熱器組2上的不同位置處安裝有兩個(gè)溫度傳感器8，屋面儲(chǔ)熱水箱16內(nèi)安裝有溫 度傳感器8，第四電磁閥18和太陽(yáng)能集熱器組2相連的循環(huán)主管9上安裝有溫度傳感器8。 各個(gè)溫度傳感器8、熱量計(jì)3、第一電磁閥4、第二電磁閥7、第三電磁閥17、第四電磁閥18、 循環(huán)水泵6及備用循環(huán)水泵40均和系統(tǒng)主控裝置1通過(guò)電纜相連。分戶換熱控制系統(tǒng)包括分戶水箱11、循環(huán)支管10、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12、流量 計(jì)13和戶式分控裝置14。流量計(jì)13安裝于分戶水箱11的用水進(jìn)口端，角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥12安裝于和分戶水箱11內(nèi)的換熱管的進(jìn)口相連的循環(huán)支管10上，這根循環(huán)支管10又 通過(guò)下行循環(huán)主管15連接到循環(huán)集熱回路中第二電磁閥7和循環(huán)水泵6之間的循環(huán)主管 9上，和分戶水箱11內(nèi)的換熱管的出口相連的循環(huán)支管10通過(guò)另一根下行循環(huán)主管15連 接到循環(huán)集熱回路中第二電磁閥7和太陽(yáng)能集熱器組2之間的循環(huán)主管9上，分戶水箱11 內(nèi)安裝有電的輔助加熱器41。最底層用戶的安裝有角行程式電動(dòng)閥12的循環(huán)支管10上安 裝有底層流量計(jì)19，兩根下行循環(huán)主管15位于底層用戶處的管段通過(guò)帶有第五電磁閥20 的管路相連。每個(gè)分戶水箱11的上部和下部各安裝有一個(gè)溫度傳器8，供熱的下行循環(huán)主 管15上并且靠近與每戶的循環(huán)支管10的連接處安裝有溫度傳感器8，分戶水箱的熱水用 水出口端安裝有溫度傳感器8。分戶換熱控制系統(tǒng)中的溫度傳感器8、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 12、流量計(jì)13和輔助加熱器41的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)均和戶式分控裝置14通過(guò)電纜相連，戶式分控 裝置14又和系統(tǒng)主控裝置1通過(guò)電纜相連。底層流量計(jì)19、第五電磁閥20和系統(tǒng)主控裝 置1通過(guò)電纜相連。如圖3所示，太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置包括豎向?qū)к?1、橫向?qū)к?4、豎向?qū)?桿33、移動(dòng)式聯(lián)集器22、擦拭棉條24、灑水直管23和驅(qū)動(dòng)電機(jī)28。豎向?qū)к?1位于太陽(yáng)能集熱器的左側(cè)，豎向?qū)驐U33位于太陽(yáng)能集熱器的右側(cè)。豎向?qū)к?1的下端、豎向?qū)?桿33的下端和太陽(yáng)能集熱器的安裝支架的下梁38相連，豎向?qū)к?1的上端和太陽(yáng)能集熱 器的安裝支架的上梁39相連，豎向?qū)驐U33的上端通過(guò)橫向?qū)к?4和豎向?qū)к?1相連。 橫向?qū)к墸?4上活動(dòng)安裝有三個(gè)能在橫向?qū)к墸?4上移動(dòng)的移動(dòng)式固定支架35，移動(dòng)式固定 支架35有朝下的卡口 36，卡口 36掛卡在太陽(yáng)能集熱器的安裝支架的上梁39上，三個(gè)移動(dòng) 式固定支架35相隔一段距離，間隔地掛卡在上梁39上。移動(dòng)式聯(lián)集器22朝向豎向?qū)к?1 的一側(cè)安裝有三個(gè)能在豎向?qū)к壣匣瑒?dòng)的滑輪，滑輪和安裝于太陽(yáng)能集熱器旁的驅(qū)動(dòng)電機(jī) 28相連。移動(dòng)式聯(lián)集器22的另一側(cè)連接有兩根灑水直管23，移動(dòng)式聯(lián)集器22的這一側(cè)還 通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓連接有長(zhǎng)條形固定板31，長(zhǎng)條形固定板31的下平面和擦拭棉條M相連，灑 水直管23和擦拭棉條M都位于真空管37的上方，灑水直管23和擦拭棉條M的游離端擱 在豎向?qū)驐U33上。擦拭棉條M的下平面有和太陽(yáng)能集熱器的真空管37匹配的多個(gè)凹 槽，一個(gè)凹槽對(duì)應(yīng)一個(gè)真空管。兩條灑水直管23分別位于擦拭棉條M的前、后側(cè)，灑水直 管23上有多個(gè)噴嘴25，一個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)一個(gè)真空管37。兩根灑水直管23位于移動(dòng)式聯(lián)集器 內(nèi)的管口和伸入移動(dòng)式聯(lián)集器內(nèi)的供水軟管26連通，供水軟管沈經(jīng)第六電磁閥27和水源 相連。驅(qū)動(dòng)電機(jī)觀、第六電磁閥27分別通過(guò)電纜和系統(tǒng)主控裝置1相連。系統(tǒng)主控裝置1和戶式分控裝置14均為軟硬件結(jié)合的設(shè)備。系統(tǒng)主控裝置1包括 通過(guò)總線相連的主控CPU模塊、AD采樣轉(zhuǎn)換模塊、存儲(chǔ)模塊、操作按鍵模塊、液晶顯示模塊、 開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、報(bào)警模塊、通信模塊、擴(kuò)展模塊及為整個(gè)系統(tǒng)主控裝置1提供工作電壓的電 源變換模塊。AD采樣轉(zhuǎn)換模塊的各個(gè)輸入端分別和集熱控制系統(tǒng)中的溫度傳感器、熱量計(jì)、 底層流量計(jì)及分戶換熱控制系統(tǒng)中的戶式分控裝置通過(guò)電纜線相連，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的各個(gè) 輸出端分別和集熱控制系統(tǒng)中的各個(gè)電磁閥、循環(huán)水泵、備用循環(huán)水泵及分戶換熱控制系 統(tǒng)中的戶式分控裝置通過(guò)電纜線相連。戶式分控裝置14結(jié)構(gòu)類似，在此不再多述。上述強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的控制方法為太陽(yáng)能集熱器組2采 集太陽(yáng)輻照量，系統(tǒng)主控裝置1通過(guò)溫度傳感器8采集循環(huán)集熱回路中各點(diǎn)的溫度，戶式分 控裝置14通過(guò)溫度傳感器8采集分戶換熱控制系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度、通過(guò)流量計(jì)13采集各 戶所用熱水的流量值，并將這些溫度值及流量值輸送給系統(tǒng)主控裝置1，系統(tǒng)主控裝置1經(jīng) 過(guò)分析、處理和運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，先指令第一電磁閥4、第五電磁閥20和循環(huán)水 泵6開(kāi)啟，進(jìn)行集中集熱，集熱到設(shè)定溫度值后，再指令第五電磁閥20關(guān)閉，同時(shí)發(fā)送相關(guān) 控制信號(hào)給戶式分控裝置14，由戶式分控裝置14指令角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12的開(kāi)啟或關(guān) 閉，進(jìn)行分戶換熱。分戶換熱的方法為角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12的開(kāi)度檔位分為0 9檔， 相鄰檔位相隔為10度，9檔開(kāi)度最大即90度，0檔最小即為關(guān)閉狀態(tài)；系統(tǒng)主控裝置1通 過(guò)戶式分控裝置14實(shí)時(shí)采集分戶水箱11的溫度，系統(tǒng)主控裝置1預(yù)先設(shè)定10個(gè)不同溫度 區(qū)間，每個(gè)溫度區(qū)間和角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12的開(kāi)度檔位一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)采集到的分戶水箱 11的溫度落在某一溫度區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)主控裝置1發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥12 使角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥到達(dá)與該溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的檔位。分戶換熱的方法還包括所用人數(shù)選 擇和季節(jié)選擇，戶式分控裝置14預(yù)先已設(shè)置好與各個(gè)季節(jié)、洗澡人數(shù)對(duì)應(yīng)的合理的洗浴水 溫，用戶在戶式分控裝置14上選擇好季節(jié)和所用人數(shù)后，戶式分控裝置14會(huì)自動(dòng)根據(jù)分戶 水箱11內(nèi)的當(dāng)前水溫進(jìn)行判斷，是否能滿足用戶的熱水使用要求，若分戶水箱內(nèi)的水溫難 以滿足人們所選擇模式下正常使用要求時(shí)，戶式分控裝置11會(huì)發(fā)出控制信號(hào)指令輔助加熱器41進(jìn)行智能化加溫。 本實(shí)施例具體的工作過(guò)程如下，如圖4所示 1.太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)集換熱工作狀態(tài)
太陽(yáng)能集熱器組采集太陽(yáng)輻照量，其上的兩個(gè)溫度傳感器采集的溫度分別為Tl和T2 (可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置更多的溫度傳感器，以方便獲取集熱器多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度值)，并在 系統(tǒng)主控裝置上實(shí)時(shí)顯示，系統(tǒng)主控裝置比較Tl和T2，自動(dòng)篩選獲取其中的最高溫度點(diǎn) (假定Tl > T2)，同時(shí)記錄循環(huán)主管的溫度T3，并自動(dòng)計(jì)算溫度Tl與溫度T3的溫度差值， 當(dāng)Tl- T3彡Δ Τ( Δ T的溫度值可根據(jù)實(shí)際設(shè)定)，說(shuō)明太陽(yáng)能集熱器組已經(jīng)收集一定熱 量，此時(shí)系統(tǒng)主控裝置指令循環(huán)水泵啟動(dòng)運(yùn)行，指令第一電磁閥與第五電磁閥開(kāi)啟，系統(tǒng)循 環(huán)首先加熱循環(huán)主管及緩沖介質(zhì)水箱中的介質(zhì)水。設(shè)置在各用戶處的戶式分控裝置記錄 下行循環(huán)主管中的溫度Τ5以及分戶水箱的上部、下部的溫度Τ6和Τ7的平均值，這些數(shù)據(jù) 傳輸給系統(tǒng)主控裝置進(jìn)行處理。當(dāng)靠近某戶的下行循環(huán)主管中介質(zhì)水的溫度值Τ5與底層 住戶的分戶水箱溫度Τ6與Τ7的平均值達(dá)到一定溫差，即[Τ5- (Τ6 +Τ7) /2]彡Δ Τ( Δ T 可根據(jù)實(shí)際設(shè)定)，則該戶的戶式分控裝置指令該戶循環(huán)支管上的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi) 啟。當(dāng)?shù)讓恿髁坑?jì)監(jiān)測(cè)到有流量通過(guò)時(shí)，則系統(tǒng)主控裝置指令第五電磁閥關(guān)閉，系統(tǒng)將有效 熱量換入到分戶水箱中。當(dāng)[Τ5- (Τ6 +Τ7)/2] <ΔΤ(ΔΤ可根據(jù)實(shí)際設(shè)定)時(shí)，該戶的 角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。在上述這種循環(huán)模式下，第二、第三和第四電磁閥均處于關(guān)閉狀 態(tài)。 循環(huán)水泵具有自檢切換功能，在系統(tǒng)運(yùn)行t分鐘內(nèi)(t值可調(diào)整)，系統(tǒng)主控裝置監(jiān) 測(cè)到介質(zhì)水流量很小或無(wú)流量時(shí)自動(dòng)切換啟動(dòng)備用循環(huán)水泵，若仍然出現(xiàn)介質(zhì)水流量小或 無(wú)流量的情況，則系統(tǒng)主控裝置發(fā)出警報(bào)指令，并停止備用循環(huán)水泵的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水泵防空 轉(zhuǎn)保護(hù)功能。2.富余太陽(yáng)能熱量的儲(chǔ)存工作狀態(tài)
當(dāng)太陽(yáng)輻照量充足且分戶水箱熱量?jī)?chǔ)存達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，為了防止分戶水箱繼續(xù)升溫 導(dǎo)致溫度過(guò)高的情況出現(xiàn)，此時(shí)戶式分控裝置指令角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，直至所有用 戶的分戶水箱溫度都達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)，則所有的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥均關(guān)閉，此時(shí)換熱狀 態(tài)被強(qiáng)制切斷。若太陽(yáng)能輻照仍然較為強(qiáng)烈，為了最大化利用太陽(yáng)能量，系統(tǒng)主控裝置會(huì) 切換循環(huán)控制模式，使系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)入儲(chǔ)熱工作狀態(tài)，其過(guò)程是系統(tǒng)主控裝置發(fā)出指令，開(kāi) 啟第二、第三電磁閥，關(guān)閉第一、第四電磁閥，此時(shí)太陽(yáng)能集熱器組吸收的熱量通過(guò)屋面儲(chǔ) 熱水箱、循環(huán)水泵再回到太陽(yáng)能集熱器組，將熱量直接傳遞到屋面儲(chǔ)熱水箱中，屋面儲(chǔ)熱水 箱的溫度T4達(dá)到上限溫度時(shí)，為防止水箱溫度過(guò)高，則強(qiáng)制循環(huán)水泵停止運(yùn)行。當(dāng)太陽(yáng)輻 照不足或夜間等天氣造成集熱元件無(wú)法獲取有效熱量狀態(tài)下，滿足屋面儲(chǔ)熱水箱的溫度T4 與分戶水箱的溫度T6和T7的平均值達(dá)到一定溫差，即[T4- (T6 +T7)/2]彡Δ Τ( Δ T可 根據(jù)實(shí)際設(shè)定)，系統(tǒng)主控裝置發(fā)出指令，開(kāi)啟第四電磁閥及循環(huán)水泵，關(guān)閉第一、第二、第 三電磁閥，此時(shí)將屋面儲(chǔ)熱水箱作為熱源進(jìn)行系統(tǒng)熱交換過(guò)程。3.熱量的差異化供應(yīng)工作狀態(tài)
系統(tǒng)主控裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控分戶水箱的溫度變化，當(dāng)有用戶在頻繁使用熱水，導(dǎo)致分戶水 箱溫度下降，且其他用戶的分戶水箱熱量未出現(xiàn)明顯下降的情況下，系統(tǒng)主控裝置通過(guò)戶 式分控裝置發(fā)出指令自動(dòng)調(diào)節(jié)角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，以調(diào)節(jié)進(jìn)出分戶水箱的熱流量。對(duì)于熱水用量較大的用戶會(huì)增大角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，而對(duì)于熱水用量暫時(shí)較 少，且分戶水箱內(nèi)已儲(chǔ)存了一定熱量的用戶，則減小角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，從而保證 能夠優(yōu)先滿足熱水利用率較大住戶的換熱需求。通過(guò)對(duì)分戶水箱的溫度及熱水使用頻率的綜合判斷，系統(tǒng)主控裝置控制角行程式 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度，其具體方法為角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度檔位分為0 9檔，相鄰 檔位相隔為10度，9檔開(kāi)度最大即90度，4、5檔為半開(kāi)狀態(tài)，0檔最小即為關(guān)閉狀態(tài)；另外 將分戶水箱的溫度區(qū)間分為8檔，即< 10°C、10 20°C、20 30°C、30 40°C、40 50°C、 50 60°C、60 70°C、>70°C。通過(guò)系統(tǒng)主控裝置中的內(nèi)部程序?qū)⒉煌瑴囟葏^(qū)間與角行程 式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的各個(gè)開(kāi)度檔位進(jìn)行匹配。當(dāng)系統(tǒng)主控裝置監(jiān)測(cè)并統(tǒng)計(jì)的分戶水箱溫度范圍 包括了其中的5個(gè)及以上溫度區(qū)間時(shí)，則分戶水箱的溫度與角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度檔 位關(guān)系為< 10°C的溫度區(qū)間與角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的9檔對(duì)應(yīng)、10 20°C與8檔對(duì)應(yīng)、 20 30°C與7檔對(duì)應(yīng)、30 40°C與6檔對(duì)應(yīng)、40 50°C與4檔對(duì)應(yīng)、50 60°C與2檔對(duì) 應(yīng)、60 70°C與1檔對(duì)應(yīng)、> 70°C與0檔對(duì)應(yīng)。當(dāng)統(tǒng)計(jì)的分戶水箱溫度范圍包括其中的4 個(gè)及以下溫度檔位時(shí)(不包括> 70°C的溫度檔位)，則角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度分別為 9檔、7檔、5檔、3檔(低于4個(gè)溫度檔位的，以高檔位開(kāi)啟度為優(yōu)先匹配選項(xiàng))。若包含了 > 70°C檔的4個(gè)及以下溫度檔位時(shí)，角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度分別為9檔、6檔、3檔及0 檔(低于4個(gè)溫度檔位的，以高檔位開(kāi)啟度為優(yōu)先匹配選項(xiàng))。以上幾種溫度區(qū)間與角行程 式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟度的配對(duì)形式，能夠使控制系統(tǒng)在操作上更加智能化、人性化。另外，系統(tǒng)主控裝置監(jiān)測(cè)分戶水箱熱水用水進(jìn)口端的流量計(jì)，若在設(shè)定周期內(nèi)(可 設(shè)定0到60天)，無(wú)流量感應(yīng)，則可判斷該分戶水箱無(wú)熱水使用記錄，則在換熱過(guò)程中自動(dòng) 將該戶的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)定為0檔位。角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的檔位調(diào)節(jié)是根據(jù)系統(tǒng)主控裝置的邏輯模塊對(duì)溫度區(qū)間的 判斷，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸入信號(hào)，角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部的控制 裝置把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)4 20mA的角行程反饋信號(hào)，驅(qū)動(dòng)閥體進(jìn)行開(kāi)度調(diào)節(jié)。4.太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗功能
系統(tǒng)主控裝置通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行及第六電磁閥的開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能集熱器的 真空管的自動(dòng)清洗。系統(tǒng)主控裝置可以設(shè)定三種工作模式一種是定期定時(shí)的工作狀態(tài)，可 設(shè)定1 60天的間隔性工作時(shí)間，以及1 60分鐘的定時(shí)自動(dòng)清洗時(shí)間；另一種是結(jié)合實(shí) 時(shí)的天氣情況與整個(gè)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的熱效率狀態(tài)，即將系統(tǒng)主控裝置與遠(yuǎn)端PC機(jī)相連 接(PC機(jī)上有實(shí)時(shí)天氣情況信息)，讀取實(shí)時(shí)的天氣狀態(tài)，并進(jìn)行累積統(tǒng)計(jì)，同時(shí)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能 熱水系統(tǒng)的熱效率狀態(tài)，當(dāng)熱效率下降較為明顯時(shí)，則判斷集熱器需要清洗，系統(tǒng)主控裝置 啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及第六電磁閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空管的自動(dòng)清洗；第三種則是手動(dòng)開(kāi)啟模式，通過(guò)人 工強(qiáng)制開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)及第六電磁閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)真空管的自動(dòng)清洗。5.用戶端熱水及輔助熱源的使用
用戶端在使用熱水時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)戶式分控裝置進(jìn)行使用模式的選擇操作可以 設(shè)定1人洗、2人洗或3人洗等人數(shù)設(shè)置模式，將會(huì)在戶式分控裝置的后臺(tái)運(yùn)算中預(yù)先設(shè)置 好合理的洗浴熱水用量L ；季節(jié)設(shè)置模式可分為春秋季、冬季、夏季三個(gè)選項(xiàng)模式，在每個(gè) 季節(jié)模式中均會(huì)預(yù)先設(shè)定好合理的洗浴水溫。當(dāng)戶式分控裝置偵測(cè)到分戶水箱的用水出口端溫度無(wú)法滿足使用者的熱水需求時(shí)，會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟輔助加熱器，并且智能化地調(diào)整人體在不同季節(jié)舒適的熱水出水溫度，既滿 足用戶熱水使用的舒適性，又能合理的利用常規(guī)能源。輔助加熱器的工作模式可以預(yù)設(shè)三個(gè)時(shí)間點(diǎn)，用戶可以根據(jù)常用的熱水使用時(shí)間 及習(xí)慣，提前設(shè)定三個(gè)加熱時(shí)間，若在這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)分戶水箱溫度未達(dá)到需求溫度，則自動(dòng) 開(kāi)啟輔助加熱器，達(dá)到需求溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉輔助加熱器。所用人數(shù)模式可以設(shè)定1人洗模 式、2人洗模式或3人洗模式，用戶選擇好后，戶式分控裝置在后臺(tái)運(yùn)算控制中預(yù)先設(shè)置好 每人合理的洗浴熱水用量，可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的修改。季節(jié)模式分為春秋季、冬季、夏季三個(gè)選 項(xiàng)模式，在每個(gè)季節(jié)模式中均會(huì)預(yù)先設(shè)定好合理的洗浴溫度T0，也可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的修改。日 常需求的熱水量同時(shí)根據(jù)所用人數(shù)模式和季節(jié)模式的選擇而進(jìn)行計(jì)算，最終判斷熱水是否 足夠、是否需要開(kāi)啟輔助加熱器。首先戶式分控裝置會(huì)判斷分戶水箱的溫度分層情況，比較 分戶水箱的下部溫度T7與正常洗浴溫度T0，在不同的所用人數(shù)模式和水箱上、下部溫度分 層情況下，戶式分控裝置后臺(tái)計(jì)算運(yùn)行的公式是根據(jù)能量守恒定律進(jìn)行換算的，分戶水箱 溫度情況不同，公式也會(huì)有所區(qū)別。輔助加熱器會(huì)根據(jù)不同公式的設(shè)定進(jìn)行加熱，直至分戶 水箱內(nèi)熱水量在理論上能夠滿足不同用戶人數(shù)的使用要求，同時(shí)需要兼顧的條件是分戶水 箱加熱的上限溫度為70°C，若需求熱水量所需的加熱溫度超過(guò)70°C，則需要用戶在使用過(guò) 程中進(jìn)行多次加熱。具體的判斷流程為當(dāng)T7 < TO時(shí)，選擇1人洗模式，若同時(shí)又滿足分 戶水箱的上部溫度T6 < T0，則啟動(dòng)輔助加熱器，直至加熱到T6=T0，關(guān)閉輔助加熱器；選擇 2、3人洗模式時(shí)，讀取Τ6及分戶水箱的用水出口端溫度Τ8的溫度值，若戶式分控裝置計(jì)算 判斷符合[(Τ6-Τ8) X 100/L+ Τ8] < Τ0，則啟動(dòng)輔助加熱器，直至滿足T6=LX (T0-T8) /100+ T8，且T6的條件，關(guān)閉輔助加熱器。而當(dāng)T7> TO時(shí)，選擇1人洗模式，同時(shí) 又滿足Τ6 < Τ0，則啟動(dòng)輔助加熱器，直至加熱到Τ6=Τ0，關(guān)閉輔助加熱器；選擇2、3人洗模 式時(shí)，讀取Τ6、Τ7及Τ8的溫度值，若戶式分控裝置計(jì)算判斷符合[100X (Τ6+Τ7 - 2T8)/L+ T8] < T0，則啟動(dòng)輔助加熱器，直至滿足T7=LX (TO-T8)/100+2T8-T7，且T7彡70°C的條 件，關(guān)閉輔助加熱器。當(dāng)分戶水箱的熱水滿足使用要求后，戶式分控裝置自動(dòng)讀取分戶水箱上、下部相 連的溫度傳感器T6、T7的示數(shù)，再結(jié)合季節(jié)選擇及分戶水箱熱水溫度，智能計(jì)算并顯示熱 水可使用的時(shí)間長(zhǎng)短。即在T7 < TO時(shí)，可沖洗時(shí)間為t=(100XT6) / (TOX6);當(dāng)T7彡TO 時(shí)，可沖洗時(shí)間為t=100 (T6+T7) / (T0X6)。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于包括集熱控制系統(tǒng)、系統(tǒng) 主控裝置(1)和多個(gè)分戶換熱控制系統(tǒng)；所述的集熱控制系統(tǒng)包括通過(guò)循環(huán)主管(9)連成 一個(gè)循環(huán)集熱回路的太陽(yáng)能集熱器組(2)、熱量計(jì)(3)、第一電磁閥(4)、緩沖介質(zhì)水箱(5)、 循環(huán)水泵(6)和第二電磁閥(7)，所述的循環(huán)集熱回路上設(shè)有若干溫度傳感器(8)，集熱控 制系統(tǒng)中的溫度傳感器(8)、熱量計(jì)(3)、第一電磁閥(4)、第二電磁閥(7)、循環(huán)水泵(6)均 和所述的系統(tǒng)主控裝置(1)電連接；所述的分戶換熱控制系統(tǒng)包括分戶水箱(11)、循環(huán)支 管(10)、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(12)、流量計(jì)(13)和戶式分控裝置(14)，所述的流量計(jì)(13) 設(shè)于分戶水箱(11)的用水進(jìn)口端，所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(12)設(shè)于和分戶水箱(11) 內(nèi)的換熱管的進(jìn)口相連的循環(huán)支管(10)上，這根循環(huán)支管(10)又通過(guò)下行循環(huán)主管(15) 連接到循環(huán)集熱回路中第二電磁閥(7)和循環(huán)水泵(6)之間的循環(huán)主管(9)上，和分戶水箱 (11)內(nèi)的換熱管的出口相連的循環(huán)支管(10)通過(guò)另一根下行循環(huán)主管(15)連接到循環(huán)集 熱回路中第二電磁閥(7)和太陽(yáng)能集熱器組(2)之間的循環(huán)主管(9)上，所述的分戶換熱控 制系統(tǒng)中設(shè)有若干溫度傳感器(8)，分戶換熱控制系統(tǒng)中的溫度傳感器(8)、角行程式電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥(12)、流量計(jì)(13)均和所述的戶式分控裝置(14)電連接，戶式分控裝置(14)又和所 述的系統(tǒng)主控裝置(1)電連接；構(gòu)成太陽(yáng)能集熱器組的太陽(yáng)能集熱器上設(shè)有由系統(tǒng)主控裝 置(1)自動(dòng)控制的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的 循環(huán)集熱回路上連接有集熱支路，所述的集熱支路包括屋面儲(chǔ)熱水箱(16)和第三電磁閥 (17)、第四電磁閥(18)，連接在第一電磁閥(4)和太陽(yáng)能集熱器組(2)之間的循環(huán)主管(9) 經(jīng)第三電磁閥(17)和屋面儲(chǔ)熱水箱(16)的進(jìn)口連通，屋面儲(chǔ)熱水箱(16)的出口與連接在 緩沖介質(zhì)水箱(5)和循環(huán)水泵(6)之間的循環(huán)主管(9)連通，所述的屋面儲(chǔ)熱水箱(16)的 進(jìn)口還通過(guò)第四電磁閥(18 )和連接在第二電磁閥(7 )和太陽(yáng)能集熱器組(2 )之間的循環(huán)主 管(9)連通，所述的集熱支路上設(shè)有若干溫度傳感器(8)，所述的溫度傳感器(8)、第三電磁 閥(17)及第四電磁閥(18)均和所述的系統(tǒng)主控裝置(1)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于最 底層用戶的設(shè)有角行程式電動(dòng)閥(12)的循環(huán)支管(10)上設(shè)有底層流量計(jì)(19)，兩根下行 循環(huán)主管(15)位于底層用戶處的管段通過(guò)帶有第五電磁閥(20)的管路相連，所述的底層 流量計(jì)(19)、第五電磁閥(20)均和所述的系統(tǒng)主控裝置(1)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于所 述的循環(huán)水泵(6)上并聯(lián)有一個(gè)備用循環(huán)水泵(40)，備用循環(huán)水泵(40)和所述的系統(tǒng)主控 裝置(1)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的 太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置包括和太陽(yáng)能集熱器的安裝支架相連的豎向?qū)к?21)、能在豎 向?qū)к?21)上滑動(dòng)的移動(dòng)式聯(lián)集器(22)以及連接在移動(dòng)式聯(lián)集器(22)上且位于太陽(yáng)能集 熱器的真空管(37)上方的灑水直管(23)，移動(dòng)式聯(lián)集器(22)上通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓連接有長(zhǎng)條 形固定板(31)，長(zhǎng)條形固定板(31)的下平面上連接有擦拭棉條(24)，所述的灑水直管(23) 上設(shè)有多個(gè)噴嘴(25)，所述的灑水直管(23)和供水軟管(26)連通，供水軟管(26)經(jīng)第六電 磁閥(27)和水源相連，所述的移動(dòng)式聯(lián)集器(22)設(shè)有兩個(gè)以上能在所述的豎向?qū)к?21) 上滑動(dòng)的滑輪，所述的滑輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)(28)相連，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(28)、第六電磁閥(27)分別通過(guò)電纜和所述的系統(tǒng)主控裝置(1)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的 灑水直管(23)有兩條，分別位于所述的擦拭棉條(24)的前、后側(cè)，所述的灑水直管(23)上 的噴嘴(25)和所述的太陽(yáng)能集熱器的真空管(37)—一對(duì)應(yīng)，所述的擦拭棉條(24)的下平 面設(shè)有和太陽(yáng)能集熱器的真空管(37)匹配的凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于所 述的豎向?qū)к?21)位于太陽(yáng)能集熱器的左側(cè)，太陽(yáng)能集熱器的右側(cè)設(shè)有豎向?qū)驐U(33)， 所述的灑水直管(23)、擦拭棉條(24)的游離端擱在所述的豎向?qū)驐U(33)上；豎向?qū)к?(21)、豎向?qū)驐U(33)的下端和太陽(yáng)能集熱器的安裝支架的下梁(38)相連，豎向?qū)к?21) 的上端和太陽(yáng)能集熱器的安裝支架的上梁(39)相連，豎向?qū)驐U(33)的上端和豎向?qū)к?(21)之間連接有一根橫向?qū)к?34)，所述的橫向?qū)к?34)上設(shè)有若干能在橫向?qū)к?34) 上移動(dòng)的移動(dòng)式固定支架(35)，所述的移動(dòng)式固定支架(35)設(shè)有朝下的卡口(36)，所述的 卡口(36)掛卡在太陽(yáng)能集熱器的安裝支架的上梁(39)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于所 述的分戶水箱(11)設(shè)有電或燃?xì)獾妮o助加熱器(41)，所述的輔助加熱器(41)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 和所述的戶式分控裝置(14)電連接。
9.一種如權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的控制方法， 其特征在于所述的太陽(yáng)能集熱器組(2)采集太陽(yáng)輻照量，所述的系統(tǒng)主控裝置(1)通過(guò)溫 度傳感器(8)采集循環(huán)集熱回路中各點(diǎn)的溫度，所述的戶式分控裝置(14)通過(guò)溫度傳感器 (8)采集分戶換熱控制系統(tǒng)中各點(diǎn)的溫度、通過(guò)流量計(jì)(13)采集各戶所用熱水的流量值， 并將這些溫度值及流量值輸送給系統(tǒng)主控裝置(1 )，系統(tǒng)主控裝置(1)經(jīng)過(guò)分析、處理和運(yùn) 算，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，先指令第一電磁閥(4)、第五電磁閥(20)和循環(huán)水泵(6)開(kāi)啟，進(jìn) 行集中集熱，集熱到設(shè)定溫度值后，再指令第五電磁閥(20)關(guān)閉，同時(shí)發(fā)送相關(guān)控制信號(hào)給 戶式分控裝置(14)，由戶式分控裝置(14)指令角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(12)的開(kāi)啟或關(guān)閉，進(jìn) 行分戶換熱；所述的分戶換熱的方法為所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(12)的開(kāi)度檔位分為 0 9檔，相鄰檔位相隔為10度，9檔開(kāi)度最大即90度，0檔最小即為關(guān)閉狀態(tài)；所述的系 統(tǒng)主控裝置(1)通過(guò)所述的戶式分控裝置(14)實(shí)時(shí)采集分戶水箱(11)的溫度，所述的系 統(tǒng)主控裝置(1)預(yù)先設(shè)定10個(gè)不同溫度區(qū)間，每個(gè)溫度區(qū)間和所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 (12)的開(kāi)度檔位一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)采集到的分戶水箱(11)的溫度落在某一溫度區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)主 控裝置(1)發(fā)出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(12)使角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥到 達(dá)與該溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的檔位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的控制方法，其特 征在于所述的分戶水箱(11)設(shè)有電或燃?xì)獾妮o助加熱器(41)，所述的輔助加熱器(41)的 啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和所述的戶式分控裝置(14)電連接；所述的分戶換熱的方法還包括所用人數(shù)選 擇和季節(jié)選擇，所述的戶式分控裝置(14)預(yù)先已設(shè)置好與各個(gè)季節(jié)、洗澡人數(shù)對(duì)應(yīng)的合理 的洗浴水溫，用戶在戶式分控裝置(14)上選擇好季節(jié)和所用人數(shù)后，戶式分控裝置(14)會(huì) 自動(dòng)根據(jù)分戶水箱(11)內(nèi)的當(dāng)前水溫進(jìn)行判斷，是否能滿足用戶的熱水使用要求，若分戶 水箱內(nèi)的熱水難以滿足人們所選擇模式下正常使用要求時(shí)，戶式分控裝置(11)會(huì)發(fā)出控制 信號(hào)指令所述的輔助加熱器(41)進(jìn)行智能化加溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種強(qiáng)制循環(huán)和間接換熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其控制方法。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)包括系統(tǒng)主控裝置、循環(huán)集熱回路、集熱支路以及由分戶水箱、循環(huán)支管、角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)和戶式分控裝置構(gòu)成的分戶換熱控制系統(tǒng)，戶式分控裝置和系統(tǒng)主控裝置電連接，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有若干溫度傳感器。太陽(yáng)能集熱器組上設(shè)有由系統(tǒng)主控裝置自動(dòng)控制的太陽(yáng)能集熱器自動(dòng)清洗裝置?？刂品椒òㄏ到y(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分戶水箱的溫度及流量，自動(dòng)調(diào)節(jié)角行程式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟度來(lái)調(diào)整供給分戶水箱的熱流量，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱量的差異化供應(yīng)；通過(guò)季節(jié)選擇及所用人數(shù)選擇，確定合理的溫度及用水量，從而確定是否啟動(dòng)輔助熱源，控制非常人性化和智能化，也節(jié)約能源。
文檔編號(hào)F24J2/46GK102080851SQ20111000728
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者倪宏演, 崔新明, 廖春波, 李敏妃, 王挺, 范偉 申請(qǐng)人:崔新明