專利名稱：太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能的綜合利用，特別是涉及太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
人類的生活、生產(chǎn)都要消耗大量能源，沒有充足的能源供應(yīng)，人類無法生存。迄今為止，人類所使用的一次能源——煤，石油、天然氣，大部分都是從腳下的地球中采挖得來。 然而，地球再大畢竟有限，常規(guī)能源總有枯竭耗盡的一天。隨著人口的急劇增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，所帶來的自然資源極速消耗，將使人類依賴常規(guī)能源的時(shí)間進(jìn)一步縮短。常規(guī)能源均為化石燃料，使用中必然排放大量溫室氣體(如二氧化碳)和有害氣體(如造成酸雨的二氧化硫)，全球溫室效應(yīng)帶來的種種自然災(zāi)害，大氣的嚴(yán)重污染，人類生存環(huán)境和地球生態(tài)環(huán)境的急劇惡化，都要求人類盡量減少常規(guī)能源的使用，必須改用清潔無污染的太陽(yáng)能。太陽(yáng)能是一種巨大的、無污染的自然能源，地球每年從太陽(yáng)獲得的能量高達(dá) 6 X IO17千瓦/小時(shí)，比目前人類年消耗的全部能量還多幾萬倍，是人類取之不盡，用之不竭的新能源，更具有安全、清潔、無排放、不需運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)、隨處可得的優(yōu)點(diǎn)。隨著常規(guī)能源的日趨緊缺漲價(jià)，用戶安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的投資回收期將大大縮短，節(jié)能經(jīng)濟(jì)性則更加突出； 同時(shí)國(guó)家基于環(huán)保要求的“藍(lán)天工程”進(jìn)度加快，執(zhí)行力度加大，也會(huì)加速太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)取代常規(guī)能源鍋爐，成為新一代節(jié)能環(huán)保型設(shè)備。近年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，人們的生活質(zhì)量有了明顯改善，生活熱水由少數(shù)人享用的奢侈品，變?yōu)榇蟊娚畹谋匦杵分?。太?yáng)能熱水器以其安全、經(jīng)濟(jì)、方便的特點(diǎn)，逐漸成為百姓選擇的熱點(diǎn)產(chǎn)品，產(chǎn)銷量以年均27%的速度猛增，行業(yè)發(fā)展正在迅速產(chǎn)業(yè)化。對(duì)于新型的環(huán)保節(jié)能建筑及生活住宅小區(qū)(節(jié)能、環(huán)保、雙水、太陽(yáng)能發(fā)電)正在逐步興起，利用太陽(yáng)能集熱器與建筑可有機(jī)結(jié)合這一特點(diǎn)，在建筑設(shè)計(jì)上不但起到節(jié)能環(huán)保功能效果的同時(shí)，也大大給設(shè)計(jì)人員提供了廣闊的設(shè)計(jì)空間，從而達(dá)到了裝點(diǎn)建筑美化環(huán)境的作用?，F(xiàn)有的太陽(yáng)能集中提供熱水系統(tǒng)具有能源浪費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用過高；夏季集熱器容易產(chǎn)生過熱和過壓現(xiàn)象，使集熱器加速老化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有的太陽(yáng)能集中提供熱水系統(tǒng)的能源浪費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用過高的問題， 并通過采用自動(dòng)檢測(cè)控制和電磁閥8、安全閥7的使用，解決了夏季集熱器容易產(chǎn)生過熱和過壓現(xiàn)象，提供一種太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種全自動(dòng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，包括平板式太陽(yáng)能集熱器1、分液包2、太陽(yáng)能熱水器3、循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5、補(bǔ)液水箱6、電磁閥10、安全閥9和壓力變送器11 ；平板式太陽(yáng)能集熱器1的出口設(shè)置有高溫探頭10，并與分液包2的進(jìn)口相連；分液包2的出口分別與各單元用戶的太陽(yáng)能熱水器3循環(huán)管的進(jìn)口相連；太陽(yáng)能熱水器3循環(huán)管的出口與防凍工質(zhì)
3回流管相連；太陽(yáng)能熱水器放置在每個(gè)用戶內(nèi)；循環(huán)管的出口末端的高端位置設(shè)置有循環(huán)泵4，循環(huán)泵4的出口設(shè)置有壓力變送器9，壓力變送器9與平板式太陽(yáng)能集熱器1的進(jìn)口、 補(bǔ)液泵5的出口、安全閥7的進(jìn)口、電磁閥8的進(jìn)口相連；防凍工質(zhì)回流管的低端設(shè)置有低溫探頭11，并與循環(huán)泵4的進(jìn)口相連；循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5、電磁閥8、壓力變送器9、高溫探頭10和低溫探頭11的電控制信號(hào)與電氣控制盤12相連。所述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中設(shè)置有防凍工質(zhì)，防凍工質(zhì)與用戶用水為隔離設(shè)置。一種太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行方法，采用電氣控制盤12，電氣控制盤12內(nèi)設(shè)置有程序控制儀13、彩色觸摸屏14、直流電源15、空氣開關(guān)16、接觸器17、繼電器18、指示燈19和轉(zhuǎn)換開關(guān)20 ；程序控制儀13與彩色觸摸屏14、直流電源15、補(bǔ)液泵5、電磁閥8、壓力變送器9、高溫探頭10、低溫探頭11、繼電器18、指示燈19和轉(zhuǎn)換開關(guān)20相連；繼電器18與接觸器17、循環(huán)泵4相連。本發(fā)明的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行方法，運(yùn)行條件如下a)由電氣控制盤12控制系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間；b)當(dāng)高溫探頭10的溫度低于系統(tǒng)設(shè)定溫度tl時(shí)首先檢測(cè)系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力變送器9檢測(cè)的壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的低位壓力pi時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)液泵5將補(bǔ)液箱6內(nèi)的防凍工質(zhì)送入系統(tǒng)內(nèi)，直至壓力變送器9檢測(cè)的壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的高位壓力p2時(shí)停止補(bǔ)液泵5 ；c)系統(tǒng)在每天第一次運(yùn)行時(shí)高溫探頭10的溫度高于設(shè)定溫度t2 ；d)系統(tǒng)運(yùn)行的另一個(gè)條件是高溫探頭10與低溫探頭11的溫差必須大于10°C ；e)在同時(shí)滿足以上三個(gè)條件的情況下電氣控制盤12才會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)循環(huán)泵4為每個(gè)用戶的太陽(yáng)能熱水器3進(jìn)行蓄熱，當(dāng)高溫探頭10與低溫探頭11的溫差小于4°C時(shí)停止循環(huán)泵4，這樣一個(gè)過程就是一次完整的太陽(yáng)能熱水器3蓄熱過程。要求是tl大于t2 ；p2大于pl。為了避免在夏季集熱器產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，當(dāng)高溫探頭10的溫度高于80°C時(shí)電氣控制盤12自動(dòng)打開電磁閥8將平板式太陽(yáng)能集熱器1中的防凍工質(zhì)通過重力流回到補(bǔ)液箱 6內(nèi)，直至壓力變送器9檢測(cè)的壓力低于0. 005Mpa時(shí)關(guān)閉電磁閥8，當(dāng)電磁閥8打開時(shí)循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5均停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)在夏季集熱器產(chǎn)生過壓現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)壓力高于0. 3Mpa安全閥7自動(dòng)打開向補(bǔ)液箱6內(nèi)排放防凍工質(zhì)，直至系統(tǒng)壓力低于0. 2Mpa安全閥7自動(dòng)關(guān)閉。在陰雨天氣的時(shí)候用戶可以根據(jù)個(gè)人的需要啟動(dòng)電輔助加熱，設(shè)定所需的熱水溫度即可達(dá)到自動(dòng)加熱和保溫的功能。本發(fā)明的效果是設(shè)計(jì)系統(tǒng)為強(qiáng)制間接循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行，采用集中集熱、分戶儲(chǔ)熱、 分戶計(jì)量的方式，適用于太陽(yáng)能在多層公寓住宅中使用。系統(tǒng)中熱媒經(jīng)集熱器集熱后達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，通過系統(tǒng)熱媒干管，分別送入每戶的太陽(yáng)能熱水器內(nèi)進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)用戶用水溫度的提高；水溫一但未滿足用戶需求時(shí)，用戶可隨時(shí)在手動(dòng)關(guān)閉換熱系統(tǒng)后，進(jìn)行電加熱， 直至達(dá)到用戶要求為止。本系統(tǒng)控制將采用全方位定點(diǎn)檢測(cè)自控系統(tǒng)，通過PLC可編程控制器確保了整個(gè)系統(tǒng)在任何環(huán)境及運(yùn)行方式的全自動(dòng)智能調(diào)節(jié)和安全運(yùn)行控制。本發(fā)明利用自然的能源，無廢氣、無噪音，更環(huán)保；陽(yáng)光無需購(gòu)買隨處可見，更經(jīng)濟(jì)；系統(tǒng)運(yùn)行可靠性極高，壽命達(dá)30年以上，更耐用；陽(yáng)光條件下，太陽(yáng)能可節(jié)60% 80% 的常規(guī)能源費(fèi)用，更節(jié)能；每天M小時(shí)都有熱水，更方便。
說明書附1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的電氣控制盤系統(tǒng)圖；圖3是本發(fā)明的操作方法流程圖；設(shè)備明細(xì)表1 平板型太陽(yáng)能集熱器；2 分液包；3 太陽(yáng)能熱水器；4 循環(huán)泵；5 補(bǔ)液泵；6 補(bǔ)液箱；7 安全閥；8 電磁閥；9 壓力變送器；10 高溫探頭；11 低溫探頭；12 電氣控制盤；13 可編程控制器；14 彩色觸摸屏；15 直流電源；16 空氣開關(guān)；17 接觸器；18 繼電器；19 指示燈；20 轉(zhuǎn)換開關(guān)；21 熔斷器；22 電源開關(guān)；23 自來水進(jìn)口 ；24 熱水出口。
具體實(shí)施例方式如

圖1所示，包括平板式太陽(yáng)能集熱器1、分液包2、太陽(yáng)能熱水器3、循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5、補(bǔ)液水箱6、電磁閥10、安全閥9和壓力變送器11 ；平板式太陽(yáng)能集熱器1的出口設(shè)置有高溫探頭10，并與分液包2的進(jìn)口相連；分液包2的出口分別與各單元用戶的太陽(yáng)能熱水器3循環(huán)管的進(jìn)口相連；太陽(yáng)能熱水器3循環(huán)管的出口與防凍工質(zhì)回流管相連；太陽(yáng)能熱水器放置在每個(gè)用戶內(nèi)；循環(huán)管的出口末端的高端位置設(shè)置有循環(huán)泵4，循環(huán)泵4的出口設(shè)置有壓力變送器9，壓力變送器9與平板式太陽(yáng)能集熱器1的進(jìn)口、補(bǔ)液泵5的出口、安全閥7的進(jìn)口、電磁閥8的進(jìn)口相連；防凍工質(zhì)回流管的低端設(shè)置有低溫探頭11，并與循環(huán)泵4的進(jìn)口相連；循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5、電磁閥8、壓力變送器9、高溫探頭10和低溫探頭11 的電控制信號(hào)與電氣控制盤12相連。如圖2所示的電氣控制盤系統(tǒng)，電氣控制盤12內(nèi)設(shè)置有程序控制儀13、彩色觸摸屏14、直流電源15、空氣開關(guān)16、接觸器17、繼電器18、指示燈19和轉(zhuǎn)換開關(guān)20 ；程序控制儀13與彩色觸摸屏14、直流電源15、補(bǔ)液泵5、電磁閥8、壓力變送器9、高溫探頭10、低溫探頭11、繼電器18、指示燈19和轉(zhuǎn)換開關(guān)20相連；繼電器18與接觸器17、循環(huán)泵4相連。本發(fā)明的工作過程如圖3所示由于循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5安裝在頂層用戶的屋頂上，為了避免循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音擾民，系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間通過電氣控制盤12控制在每天的8:00至17:00之間。 當(dāng)高溫探頭10的溫度tl低于80°C時(shí)首先檢測(cè)系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力變送器9檢測(cè)的壓力低于 Pl為0. IMpa時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)液泵5將補(bǔ)液箱6內(nèi)的防凍工質(zhì)送入系統(tǒng)內(nèi)，直至壓力變送器9檢測(cè)的壓力高于P2為0. 13Mpa停止補(bǔ)液泵5。為了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有一個(gè)較高的初始溫度，系統(tǒng)在每天第一次運(yùn)行時(shí)高溫探頭10的溫度t2必須高于30°C ；系統(tǒng)運(yùn)行的另一個(gè)條件是高溫探頭10與低溫探頭11的溫差必須大于10°C ；在同時(shí)滿足以上三個(gè)條件的情況下電氣控制盤 12才會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)循環(huán)泵4為每個(gè)用戶的太陽(yáng)能熱水器3進(jìn)行蓄熱，當(dāng)高溫探頭10與低溫探頭11的溫差小于4°C時(shí)停止循環(huán)泵4，這樣一個(gè)過程就是一次完整的太陽(yáng)能熱水器3蓄熱過程。為了避免在夏季集熱器產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，當(dāng)高溫探頭10的溫度高于80°C時(shí)電氣控制盤12自動(dòng)打開電磁閥8將平板式太陽(yáng)能集熱器1中的防凍工質(zhì)通過重力流回到補(bǔ)液箱 6內(nèi)，直至壓力變送器9檢測(cè)的壓力低于0. 005Mpa時(shí)關(guān)閉電磁閥8，當(dāng)電磁閥8打開時(shí)循環(huán)泵4、補(bǔ)液泵5均停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)在夏季集熱器產(chǎn)生過壓現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)壓力高于0. 3Mpa安全閥7自動(dòng)打開向補(bǔ)液箱6內(nèi)排放防凍工質(zhì)，直至系統(tǒng)壓力低于0. 2Mpa安全閥7自動(dòng)關(guān)閉。在陰雨天氣的時(shí)候用戶可以根據(jù)個(gè)人的需要啟動(dòng)電輔助加熱，設(shè)定所需的熱水溫度即可達(dá)到自動(dòng)加熱和保溫的功能。本發(fā)明應(yīng)用于天津市東麗區(qū)一處新建小區(qū)一棟18層一梯6戶共計(jì)107戶居民樓。 地理位置北緯39° 06'，東經(jīng)117° 10'。平板式太陽(yáng)能集熱器安裝在屋頂，用桁架按照矩陣式排列固定，南向并與水平成40°角。集熱面積為180m2，每戶太陽(yáng)能熱水器的容積為80L，107戶共計(jì)8560L。通過使用本發(fā)明一年后，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)確認(rèn)平均每天(陰雨天除外)可為107戶用戶提供80L、50°C的熱水。本發(fā)明每天(陰雨天除外)運(yùn)行所需用電 7. 35度。而每天用電加熱產(chǎn)生8560L、50°C (平均初始水溫按13°C計(jì)算)所需用電425. 36 度。每天可節(jié)約用電418. 01度。同時(shí)每年可增加社會(huì)效益、減少污染物排放如下
權(quán)利要求
1.一種全自動(dòng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，包括平板式太陽(yáng)能集熱器(1)、分液包O)、太陽(yáng)能熱水器(3)、循環(huán)泵G)、補(bǔ)液泵(5)、補(bǔ)液水箱(6)、電磁閥(10)、安全閥(9)和壓力變送器(11)；其特征在于平板式太陽(yáng)能集熱器(1)的出口設(shè)置有高溫探頭(10)，并與分液包(2) 的進(jìn)口相連；分液包O)的出口分別與各單元用戶的太陽(yáng)能熱水器C3)循環(huán)管的進(jìn)口相連；太陽(yáng)能熱水器C3)循環(huán)管的出口與防凍工質(zhì)回流管相連；太陽(yáng)能熱水器放置在每個(gè)用戶內(nèi)；循環(huán)管的出口末端的高端位置設(shè)置有循環(huán)泵G)，循環(huán)泵(4)的出口設(shè)置有壓力變送器(9)，壓力變送器(9)與平板式太陽(yáng)能集熱器(1)的進(jìn)口、補(bǔ)液泵(5)的出口、安全閥(7) 的進(jìn)口、電磁閥⑶的進(jìn)口相連；防凍工質(zhì)回流管的低端設(shè)置有低溫探頭(11)，并與循環(huán)泵(4)的進(jìn)口相連；循環(huán)泵(4)、補(bǔ)液泵(5)、電磁閥(8)、壓力變送器(9)、高溫探頭(10)和低溫探頭(11)的電控制信號(hào)與電氣控制盤(12)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中設(shè)置有防凍工質(zhì)，防凍工質(zhì)與用戶用水為隔離設(shè)置。
3.權(quán)利要求1或2的一種太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征是采用電氣控制盤(12)，電氣控制盤(12)內(nèi)設(shè)置有程序控制儀(13)、彩色觸摸屏(14)、直流電源(15)、空氣開關(guān)(16)、接觸器(17)、繼電器(18)、指示燈(19)和轉(zhuǎn)換開關(guān)(20)；程序控制儀(13)與彩色觸摸屏(14)、直流電源(15)、補(bǔ)液泵(5)、電磁閥(8)、壓力變送器(9)、高溫探頭(10)、低溫探頭(11)、繼電器(18)、指示燈(19)和轉(zhuǎn)換開關(guān)(20)相連；繼電器(18)與接觸器(17)、 循環(huán)泵⑷相連。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征是運(yùn)行條件如下1)由電氣控制盤(12)控制系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間；2)當(dāng)高溫探頭(10)的溫度低于系統(tǒng)設(shè)定溫度tl時(shí)首先檢測(cè)系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力變送器 (9)檢測(cè)的壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的低位壓力Pl時(shí)啟動(dòng)補(bǔ)液泵( 將補(bǔ)液箱(6)內(nèi)的防凍工質(zhì)送入系統(tǒng)內(nèi)，直至壓力變送器(9)檢測(cè)的壓力達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的高位壓力p2時(shí)停止補(bǔ)液泵(5)；系統(tǒng)在每天第一次運(yùn)行時(shí)高溫探頭(10)的溫度設(shè)定溫度高于t2；3)系統(tǒng)運(yùn)行的另一個(gè)條件是高溫探頭(10)與低溫探頭(11)的溫差必須大于10°C；4)在同時(shí)滿足以上三個(gè)條件的情況下電氣控制盤(12)才會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)循環(huán)泵(4)為每個(gè)用戶的太陽(yáng)能熱水器⑶進(jìn)行蓄熱，當(dāng)高溫探頭(10)與低溫探頭(11)的溫差小于4°C時(shí)停止循環(huán)泵G)，這樣一個(gè)過程就是一次完整的太陽(yáng)能熱水器C3)蓄熱過程。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征是為了避免集熱器產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，當(dāng)高溫探頭(10)的溫度高于tl時(shí)電氣控制盤(12)自動(dòng)打開電磁閥⑶將平板式太陽(yáng)能集熱器(1)中的防凍工質(zhì)通過重力流回到補(bǔ)液箱(6)內(nèi)，直至壓力變送器(9)檢測(cè)的壓力低于0. 005Mpa時(shí)關(guān)閉電磁閥(8)，當(dāng)電磁閥⑶打開時(shí)循環(huán)泵、補(bǔ)液泵(5)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征是當(dāng)在集熱器產(chǎn)生過壓現(xiàn)象時(shí)，系統(tǒng)壓力高于0.3Mpa安全閥(7)自動(dòng)打開向補(bǔ)液箱(6)內(nèi)排放防凍工質(zhì)，直至系統(tǒng)壓力低于0.2Mpa安全閥(7)自動(dòng)關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；平板式太陽(yáng)能集熱器的出口設(shè)置有高溫探頭，并與分液包的進(jìn)口相連；分液包的出口分別與各單元用戶的太陽(yáng)能熱水器循環(huán)管的進(jìn)口相連；太陽(yáng)能熱水器循環(huán)管的出口與防凍工質(zhì)回流管相連；太陽(yáng)能熱水器放置在每個(gè)用戶內(nèi)；循環(huán)管的出口末端的高端位置設(shè)置有循環(huán)泵，循環(huán)泵的出口設(shè)置有壓力變送器，壓力變送器與平板式太陽(yáng)能集熱器的進(jìn)口、補(bǔ)液泵的出口、安全閥的進(jìn)口、電磁閥的進(jìn)口相連；防凍工質(zhì)回流管的低端設(shè)置有低溫探頭，并與循環(huán)泵的進(jìn)口相連；循環(huán)泵、補(bǔ)液泵、電磁閥、壓力變送器、高溫探頭和低溫探頭的電控制信號(hào)與電氣控制盤相連。本發(fā)明利用自然的能源，可節(jié)60％～80％的常規(guī)能源費(fèi)用。
文檔編號(hào)F24D17/00GK102155759SQ20111011891
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者陳世萍 申請(qǐng)人:天津市光翼環(huán)?？萍加邢薰?br>