專利名稱：太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，生活熱水的使用量越來(lái)越大，生活熱水已經(jīng)成為建筑耗能的重要方面。太陽(yáng)能作為一種綠色能源近年來(lái)得到了很大推廣，但太陽(yáng)能的應(yīng)用受天氣影響明顯，利用太陽(yáng)能加熱生活熱水沒(méi)有切實(shí)的保障，人們對(duì)此提出不少改進(jìn)方案，目前一般采用對(duì)太陽(yáng)能加熱水箱增加專門的電輔助加熱或燃?xì)廨o助加熱設(shè)備的改進(jìn)辦法，由于采用專門的電輔助加熱或燃?xì)廨o助加熱設(shè)備，設(shè)備成本及運(yùn)行費(fèi)用都較高。因此，設(shè)計(jì)一種新型的，既能保證使用效果，又能使能源節(jié)約最大化的系統(tǒng)顯得尤為重要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)的不足，若要增加專門的電輔助加熱或燃?xì)廨o助加熱設(shè)備，設(shè)備復(fù)雜、投資大的缺陷，而提出的一種根據(jù)天氣預(yù)報(bào)及逐時(shí)負(fù)荷預(yù)測(cè)確定利用太陽(yáng)能、高效熱泵及低谷電優(yōu)化組合的節(jié)能型太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)既能保證熱水供應(yīng)的質(zhì)量，又能根據(jù)不同環(huán)境條件及負(fù)荷條件，采用不同的加熱方式，有利于節(jié)約能源。本實(shí)用新型所要求解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱器、熱水制備水箱、用戶用水水箱、熱泵、電加熱器，所述太陽(yáng)能集熱器、熱水制備水箱、用戶用水水箱依次連接，所述熱泵分別與熱水制備水箱和用戶用水水箱連接，所述電加熱器連接在熱水制備水箱上，所述熱水制備水箱和用戶用水水箱均連接自來(lái)水管。所述太陽(yáng)能集熱器與熱水制備水箱間、熱泵與熱水制備水箱間、熱泵與用戶用水水箱間為雙向管路，其中太陽(yáng)能集熱器與熱水制備水箱間的一套管路用于輸送熱水制備水箱中的冷水至太陽(yáng)能集熱器，在此管路上連有第一閥門和第一水泵，另一套管路用于輸送太陽(yáng)能集熱器中已加熱的熱水至熱水制備水箱，在此管路上連有第二閥門；熱泵與熱水制備水箱間的一套管路用于輸送熱水制備水箱中的熱水至熱泵，在此管路上連有第六閥門和第五水泵，另一套管路用于輸送經(jīng)熱泵釋放熱量后的水至熱水制備水箱，在此管路上裝有第十閥門；熱泵與用戶用水水箱間的一套管路用于輸送經(jīng)熱泵制備的熱水于用戶用水水箱，在此管路上連接有第十一閥門，另一套管路用于輸送從用戶用水水箱至熱泵的來(lái)水，在此管路上連有第七閥門和第四水泵；所述熱水制備水箱與用戶用水水箱間為單向管路，在此管路上裝有第三閥門和第二水泵，所述用戶用水水箱與用戶間為雙向管路，一套管路用于向用戶供熱水，在此管路上裝有第四閥門和第三水泵，另一套管路用于輸送用戶回水至水箱，在此管路上裝有第五閥門。所述第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵和第五水泵的兩端間均連接止回閥。所述熱水制備水箱2和用戶用水水箱均安裝溫度傳感器和液位傳感器，所述熱水制備水箱和用戶用水水箱連接自來(lái)水的管路上分別裝有第八閥門和第九閥門。所述各閥門為手動(dòng)閘閥、碟閥或電磁閥。在白天有太陽(yáng)能時(shí)，熱水制備水箱與用戶供水水箱之間的閥門關(guān)閉，太陽(yáng)能集熱器加熱系統(tǒng)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)各自獨(dú)立工作。太陽(yáng)能集熱器對(duì)熱水制備水箱中的水加熱，用戶用水水箱對(duì)用戶供應(yīng)前一天儲(chǔ)存的熱水并適時(shí)檢測(cè)用戶供水水箱的水位、水溫以便對(duì)用戶供水水箱予以補(bǔ)充。當(dāng)晚間沒(méi)有太陽(yáng)能時(shí)，關(guān)閉太陽(yáng)能集熱器側(cè)的循環(huán)水泵，此時(shí)只有熱水供應(yīng)系統(tǒng)工作。在低谷電時(shí)刻前一段時(shí)間，熱水供應(yīng)系統(tǒng)停止工作，熱水制備水箱與用戶用水水箱之間的閥門打開(kāi)，對(duì)熱水制備水箱水溫進(jìn)行檢測(cè)，若水溫低于用戶需要的溫度而高于某一指定溫度(該溫度根據(jù)環(huán)境條件與負(fù)荷預(yù)測(cè)相結(jié)合，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐凸入妰r(jià)計(jì)算求得，此時(shí)單位熱量制備價(jià)格最低)時(shí)則將熱水制備水箱中的水利用水泵輸送到用戶用水水箱，由熱泵繼續(xù)加熱升溫，直至滿足第二天的使用要求。若水溫低于某一指定溫度時(shí)，由電加熱器加熱至指定溫度后方由水泵全部輸送到用戶用水水箱，再由熱泵繼續(xù)加熱，直至滿足使用要求。若水溫高于用戶所需溫度，則可將熱水制備水箱中部分熱水輸送至用戶用水水箱，在水箱中加入冷水混合至用戶所需水溫。因熱泵供熱系數(shù)較高，相比電加熱器加熱又可節(jié)約大量電費(fèi)。因?yàn)闊岜迷诘蜏貢r(shí)供熱系數(shù)小于電加熱器，所以當(dāng)溫度較低時(shí)，可以先用電加熱器加熱至指定溫度后，再由熱泵進(jìn)行加熱更節(jié)約電費(fèi)，且還可充分利用低谷電，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用明顯。第二天，將熱水制備水箱與用戶用水水箱之間的閥門關(guān)閉，太陽(yáng)能集熱器加熱系統(tǒng)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)再次獨(dú)立工作，如此循環(huán)。由于采用了如上技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)成本低廉，設(shè)備簡(jiǎn)易，充分利用太陽(yáng)能，根據(jù)不同情況下輔助采用高效熱泵及電加熱器的低谷供熱措施，有利于節(jié)約能源。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)組成框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型主要由太陽(yáng)能集熱器1、熱水制備水箱2、用戶用水水箱 3、熱泵4、電加熱器5、溫度傳感器11、液位傳感器12、安裝在各管路上的第一至第十一閥門 K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11 以及第一至第五水泵 6、7、8、9、10 組成。本實(shí)用新型的運(yùn)行分四種模式第一種模式為白天有太陽(yáng)能可以利用時(shí)，熱水制備水箱2與用戶用水水箱3各自獨(dú)立工作，并適時(shí)檢測(cè)用戶供水水箱3的水位、水溫，以便對(duì)用戶供水水箱3予以補(bǔ)充。第二種模式為低谷電價(jià)時(shí)間段開(kāi)始前一段時(shí)間，測(cè)定熱水制備水箱2的溫度，若高于某一指定溫度(該溫度根據(jù)環(huán)境條件與負(fù)荷預(yù)測(cè)相結(jié)合，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐凸入妰r(jià)計(jì)算求得，此時(shí)單位熱量制備價(jià)格最低)，將熱水制備水箱2中的水通過(guò)第二水泵7轉(zhuǎn)移到用戶用水水箱3。第三種模式是當(dāng)熱水制備水箱2中的水低于某一指定溫度時(shí)，在低谷電價(jià)時(shí)間段由電加熱器5對(duì)熱水制備水箱2中的水加熱至該指定溫度后轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3。第四種模式是在低谷電價(jià)時(shí)間段由熱泵4利用低谷電對(duì)用戶用水水箱3中的水繼續(xù)加熱直至滿足第二天使用溫度要求。本實(shí)用新型的這四種模式即可滿足幾乎任何天氣情況。白天天氣晴朗，日照充足，室外溫度較高時(shí)，熱水制備水箱2中水的溫度達(dá)到或超過(guò)用戶所需水溫，則夜間只需將熱水制備水箱2中的水轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3中即可。當(dāng)白天日照不充足，天氣情況不理想時(shí)，夜間低谷電價(jià)時(shí)刻利用熱泵4對(duì)轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3 的水繼續(xù)加熱，直至滿足要求。當(dāng)天氣情況很差時(shí)，如冬天連續(xù)陰雨天時(shí)，水溫未達(dá)到指定溫度，熱泵4此時(shí)的效率較低，晚間先利用低谷電用電加熱器5進(jìn)行加熱至指定溫度，然后用第二水泵7轉(zhuǎn)移到用戶用水水箱3中，再由熱泵4加熱至滿足要求。在第一種運(yùn)行模式下，第三閥門K3關(guān)閉，第二水泵7不運(yùn)行，熱水制備水箱2與用戶用水水箱3各自獨(dú)立工作，并適時(shí)檢測(cè)用戶供水水箱3的水位、水溫，以便對(duì)用戶供水水箱3予以補(bǔ)充。第一閥門Kl、第二閥門K2打開(kāi)，第一水泵6運(yùn)行，太陽(yáng)能集熱器1對(duì)熱水制備水箱2中的水加熱。第六閥門K6、第七閥門K7、第十閥門K10、第十一閥門Kll關(guān)閉，第四水泵9、第五水泵10不運(yùn)行，熱泵4不工作，第四閥門K4、第五閥門K5打開(kāi)，第三水泵8運(yùn)行，用戶用水水箱3向用戶供應(yīng)熱水。此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)一邊利用太陽(yáng)能蓄熱，一邊對(duì)用戶供應(yīng)熱水。若遇到白天無(wú)太陽(yáng)能可用時(shí)，第一水泵6不運(yùn)行以免耗費(fèi)不必要的電能。在第二種運(yùn)行模式下，第三閥門K3打開(kāi)，第二水泵7運(yùn)行，第一閥門K1、第二閥門 K2、第六閥門K6、第七閥門K7、第四閥門K4、第五閥門K5關(guān)閉，熱水制備水箱2中的水轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3。在此模式下，若熱水制備水箱2中的水溫超過(guò)用戶使用要求，則只將部分水轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3中，打開(kāi)第九閥門K9將冷熱水混合至用戶所需水溫；若熱水制備水箱2的水溫等于或低于用戶要求，高于指定溫度時(shí)則將熱水制備水箱2的水全部轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3中，轉(zhuǎn)移完成后，第二水泵7停止運(yùn)行，關(guān)閉第三閥門K3，打開(kāi)第八閥門 K8，熱水制備水箱2中充水，充滿后關(guān)閉第八閥門K8。當(dāng)熱水制備水箱2中的溫度低于指定溫度時(shí)，先在熱水制備水箱2中由電加熱器5加熱至指定溫度后，將熱水制備水箱2的水全部轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3中，轉(zhuǎn)移完成后，第二水泵7停止運(yùn)行，關(guān)閉第三閥門K3，打開(kāi)第八閥門K8，熱水制備水箱2中充水，充滿后關(guān)閉閥門K8。在第三種運(yùn)行模式下，閥門全部關(guān)閉，利用低谷電由電加熱器5在熱水制備水箱2 中進(jìn)行加熱，加熱至指定溫度后，第三閥門K3打開(kāi)，第二水泵7運(yùn)行，第一閥門Kl、第二閥門 K2、第四閥門K4、第五閥門K5、第六閥門K6、第七閥門K7關(guān)閉，熱水制備水箱2中的水轉(zhuǎn)移至用戶用水水箱3。若熱水制備水箱2中溫度高于指定溫度，則不需要第三種模式。在第四種運(yùn)行模式下，第六閥門K6、第七閥門K7、第十閥門K10、第十一閥門Kll打開(kāi)，其余閥門關(guān)閉。第四水泵9、第五水泵10運(yùn)行，熱泵4開(kāi)始工作，由熱泵4經(jīng)第四水泵9 及第五水泵10繼續(xù)對(duì)用戶用水水箱3中的水加熱，直至達(dá)到所需水溫。若在第二種模式下熱水制備水箱2溫度高于用戶使用要求的情況下，則不需要第四種模式。圖1中第一水泵6、第二水泵7、第三水泵8、第四水泵9和第五水泵10兩端分別連接第五止回閥17、第一止回閥13、第二止回閥14、第三止回閥15、第四止回閥16，以旁通保護(hù)各水泵，防止運(yùn)行過(guò)程中突然停電而引起水流對(duì)泵進(jìn)行的沖擊，損壞水泵。溫度傳感器 11與液位傳感器12用來(lái)檢測(cè)熱水制備水箱2、用戶用水水箱3內(nèi)的水溫和水量。以上實(shí)施步驟中，整個(gè)系統(tǒng)控制簡(jiǎn)便，因此采用手動(dòng)控制或自動(dòng)控制都容易實(shí)現(xiàn)。若手動(dòng)控制，各閥門可采用手動(dòng)閥閘或蝶閥，按照上述具體實(shí)施方式
進(jìn)行操作即可。若為自動(dòng)控制，各閥門可采用電磁閥等電控閥門，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)的檢測(cè)采用傳感器，各對(duì)應(yīng)閥門、水泵熱泵等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，控制平臺(tái)可采用微機(jī)等，這樣整個(gè)系統(tǒng)可全自動(dòng)運(yùn)行。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽(yáng)能集熱器、熱水制備水箱、用戶用水水箱、熱泵、電加熱器，所述太陽(yáng)能集熱器、熱水制備水箱、用戶用水水箱依次連接，所述熱泵分別與熱水制備水箱和用戶用水水箱連接，所述電加熱器連接在熱水制備水箱上，所述熱水制備水箱和用戶用水水箱均連接自來(lái)水管。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽(yáng)能集熱器與熱水制備水箱間、熱泵與熱水制備水箱間、熱泵與用戶用水水箱間為雙向管路，其中太陽(yáng)能集熱器與熱水制備水箱間的一套管路用于輸送熱水制備水箱中的冷水至太陽(yáng)能集熱器，在此管路上連有第一閥門和第一水泵，另一套管路用于輸送太陽(yáng)能集熱器中已加熱的熱水至熱水制備水箱，在此管路上連有第二閥門；熱泵與熱水制備水箱間的一套管路用于輸送熱水制備水箱中的熱水至熱泵，在此管路上連有第六閥門和第五水泵，另一套管路用于輸送經(jīng)熱泵釋放熱量后的水至熱水制備水箱，在此管路上裝有第十閥門；熱泵與用戶用水水箱間的一套管路用于輸送經(jīng)熱泵制備的熱水于用戶用水水箱，在此管路上連接有第十一閥門，另一套管路用于輸送從用戶用水水箱至熱泵的來(lái)水，在此管路上連有第七閥門和第四水泵； 所述熱水制備水箱與用戶用水水箱間為單向管路，在此管路上裝有第三閥門和第二水泵， 所述用戶用水水箱與用戶間為雙向管路，一套管路用于向用戶供熱水，在此管路上裝有第四閥門和第三水泵，另一套管路用于輸送用戶回水至水箱，在此管路上裝有第五閥門。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述第一水泵、第二水泵、 第三水泵、第四水泵和第五水泵的兩端間均連接止回閥。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述熱水制備水箱和用戶用水水箱均安裝溫度傳感器和液位傳感器，所述熱水制備水箱和用戶用水水箱連接自來(lái)水的管路上分別裝有第八閥門和第九閥門。
5.如權(quán)利要求2或4所述的太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述各閥門為手動(dòng)閘閥、碟閥或電磁閥。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的一種太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括太陽(yáng)能集熱器、熱水制備水箱、用戶用水水箱、熱泵、電加熱器這幾大部分，所述太陽(yáng)能集熱器、熱水制備水箱、用戶用水水箱依次連接，所述熱泵分別與熱水制備水箱和用戶用水水箱連接，所述電加熱器連接在熱水制備水箱上，所述熱水制備水箱和用戶用水水箱均連接自來(lái)水管。當(dāng)白天有太陽(yáng)時(shí)，充分利用太陽(yáng)能給水加熱；如果白天水沒(méi)有加熱到足夠的溫度，可以輔助高效熱泵給水加熱，將水加熱到足夠的溫度；如果連續(xù)陰雨天氣，沒(méi)有充足的太陽(yáng)能，熱泵效率降低，還可以在低谷電價(jià)時(shí)間段，輔助用電加熱器給水加熱，將水加熱到足夠的溫度。不管遇到什么樣的天氣情況，本實(shí)用新型都可以提供足夠的用戶所需熱水。本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，利用太陽(yáng)能、高效熱泵及低谷電的優(yōu)化組合，還具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/00GK201992737SQ201120095288
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者于樹(shù)軒, 于美, 劉小微, 戴祚晟, 李志偉, 李曉菲, 林原培, 王為, 章學(xué)來(lái) 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)