專利名稱：一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽能集熱技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用單水箱實(shí)現(xiàn)太陽能集熱和恒溫供水功能的太陽能集熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)所使用的太陽能集熱系統(tǒng)為了保證集熱和恒溫供水品質(zhì)，一般采用一個太陽能集熱水箱和一個恒溫水箱來分別實(shí)現(xiàn)集熱和恒溫供水功能。現(xiàn)有的雙水箱太陽能集熱系統(tǒng)存在的問題在于首先，兩個水箱及其他一些輔助設(shè)備增加了太陽能集熱系統(tǒng)的成本投入；其次，雙水箱系統(tǒng)的兩個水箱之間需要安裝過渡水泵及相應(yīng)的控制電路，增加了系統(tǒng)的運(yùn)行成本；再次，在設(shè)備占用空間問題上，兩個水箱除本身的工作空間以外，每個水箱還都要留出檢修位，這勢必又增加了系統(tǒng)的占用空間。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種節(jié)能高效且占用空間小的單水箱太陽能集熱系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱器及儲熱水箱，還包括控制器，所述太陽能集熱器通過循環(huán)泵與儲熱水箱相連接，所述太陽能集熱器及儲熱水箱上分別設(shè)有溫度傳感器，所述循環(huán)泵及溫度傳感器均與控制器電連接。所述單水箱太陽能集熱系統(tǒng)還包括換熱器，且所述循環(huán)泵包括第一循環(huán)泵及第二循環(huán)泵，所述太陽能集熱器通過第一循環(huán)泵與換熱器之間形成回路，所述換熱器通過第二循環(huán)泵與儲熱水箱之間形成另一回路。其中，所述太陽能集熱器、換熱器、儲熱水箱、第一循環(huán)泵及第二循環(huán)泵一同構(gòu)成本實(shí)用新型的集熱循環(huán)系統(tǒng)。單水箱太陽能集熱系統(tǒng)還包括輔助加熱器，所述儲熱水箱上還設(shè)有水位感應(yīng)器， 所述輔助加熱器及水位感應(yīng)器均與控制器電連接。所述水位感應(yīng)器為三個且沿豎直方向在儲熱水箱上依次設(shè)置。所述儲熱水箱通過補(bǔ)水電磁閥與外部水源相連接，且所述補(bǔ)水電磁閥與控制器電連接。所述儲熱水箱通過供水循環(huán)泵及供水電磁閥與客戶端之間形成供水回路，所述供水回路上設(shè)有溫度傳感器，所述供水循環(huán)泵、供水電磁閥及溫度傳感器均與控制器電連接。本系統(tǒng)的集熱循環(huán)系統(tǒng)及補(bǔ)水系統(tǒng)的運(yùn)行均采用溫差控制方式。設(shè)Li、L2, L3分別為所述三個自上而下設(shè)置的水位感應(yīng)器在儲熱水箱上所在的位置，并定義如下符號t 一用戶對儲熱水箱的設(shè)定溫度值；t0 一儲熱水箱允許的設(shè)定溫度值的浮動值；、一集熱循環(huán)系統(tǒng)停止所需的溫差下限值；
3[0016]t2 一集熱循環(huán)系統(tǒng)開啟所需的溫差上限值；T0 一太陽能集熱器上的溫度傳感器監(jiān)測到的溫度值；T1 一儲熱水箱上的溫度傳感器監(jiān)測到的溫度值。在儲熱水箱中，L1I2之間的區(qū)間為太陽能加熱區(qū)，當(dāng)水位位于此區(qū)域內(nèi)時只采用太陽能加熱的方式儲熱，不發(fā)生輔助能源加熱，即只有太陽能集熱器和換熱器工作，輔助加熱器不工作。LfL3之間的區(qū)間為太陽能與輔助能源混合加熱區(qū)，此區(qū)域的設(shè)置是為了保證用戶最基本的熱水使用量。當(dāng)水位位于此區(qū)域內(nèi)，太陽能滿足加熱條件時(參見下述對太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行方式的設(shè)定)，采用太陽能與輔助能源混合加熱的方式進(jìn)行加熱；太陽能不滿足條件時，采用輔助能源加熱的方式進(jìn)行加熱。水位L3以下為熱水備用緩沖區(qū)，此時輔助能源加熱自動開啟，太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)在滿足啟動要求的條件下也一并開啟運(yùn)行。對輔助能源加熱來講，水位低于L3時其加熱被自動觸發(fā)進(jìn)行，至水位超過L2時，其加熱自動關(guān)閉。該區(qū)域的設(shè)置是為了當(dāng)觸發(fā)輔助能源加熱條件時或者在短時間失電時系統(tǒng)能夠持續(xù)提供少量的熱水。對太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行如下設(shè)定1)當(dāng)TcrT1 ^ t2時，第一循環(huán)泵與第二循環(huán)泵啟動，開始進(jìn)行太陽能集熱循環(huán)；2)當(dāng)TcrT1 ^、時，第一循環(huán)泵與第二循環(huán)泵停止工作，太陽能集熱循環(huán)結(jié)束。系統(tǒng)補(bǔ)水運(yùn)行方式如下1)當(dāng)水位高于L2時，輔助能源加熱不啟動，只以太陽能加熱的方式運(yùn)行。此時如果滿足以下三個條件，則系統(tǒng)可以進(jìn)行補(bǔ)水1、T0 > t+ Vt1 ；2、T1 ≥ t+ t0 ；3、T0- T1 彡、補(bǔ)水電磁閥的工作由太陽能集熱器與水箱的溫差Tcr T1進(jìn)行控制，當(dāng)Tcr T1 > t2 時，開啟補(bǔ)水電磁閥對儲熱水箱進(jìn)行補(bǔ)水；當(dāng)Ttl-T1 ^、時，關(guān)閉補(bǔ)水電磁閥，一個補(bǔ)水周期結(jié)束。在補(bǔ)水的過程中，如果水位到達(dá)L1或1\ ( t時，補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉，停止補(bǔ)水。2)當(dāng)水位下降至L2以下，并且位于L2與L3之間時，補(bǔ)水運(yùn)行方式同水位高于L2時一樣。3)當(dāng)水位下降至L3時，補(bǔ)水電磁閥自動開啟進(jìn)行補(bǔ)水。此時補(bǔ)水電磁閥只受溫度控制，即當(dāng)T1彡t時，補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉停止補(bǔ)水，當(dāng)T1 > t+ t0時，補(bǔ)水電磁閥重新開啟進(jìn)行補(bǔ)水。補(bǔ)水電磁閥直至儲熱水箱水位升至L2時關(guān)閉運(yùn)行，輔助能源加熱同時關(guān)閉，至此， 一個輔助能源加熱周期亦即結(jié)束。以上運(yùn)行方式的實(shí)現(xiàn)都通過控制器的工作實(shí)現(xiàn)。綜上，本實(shí)用新型的有益效果在于1)結(jié)構(gòu)簡單，通過一個水箱即同時實(shí)現(xiàn)集熱和恒溫供水功能，節(jié)省了系統(tǒng)部件；2)通過智能控制系統(tǒng)有效調(diào)節(jié)太陽能集熱器和輔助加熱器的工作，提高了太陽能利用率；3)占用空間??；4)降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，使系統(tǒng)更加節(jié)能。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱器1、儲熱水箱2、換熱器4及控制器3，所述太陽能集熱器1通過第一循環(huán)泵7與換熱器4之間形成回路，所述換熱器4通過第二循環(huán)泵8與儲熱水箱2之間形成另一回路，所述太陽能集熱器1及儲熱水箱2上分別設(shè)有溫度傳感器5、6，所述第一循環(huán)泵7、第二循環(huán)泵8及溫度傳感器5、6均與控制器3電連接。所述單水箱太陽能集熱系統(tǒng)還包括輔助加熱器9，所述儲熱水箱2上還設(shè)有三個沿豎直方向依次布置的水位感應(yīng)器10、11、12，所述輔助加熱器9及水位感應(yīng)器10、 11、12均與控制器3電連接。所述儲熱水箱2通過補(bǔ)水電磁閥13與外部水源相連接，且所述補(bǔ)水電磁閥13與控制器3電連接。所述儲熱水箱2通過供水循環(huán)泵14及供水電磁閥15 與客戶端之間形成供水回路，所述供水回路上設(shè)有溫度傳感器16，所述供水循環(huán)泵14、供水電磁閥15及溫度傳感器16均與控制器3電連接。設(shè)Lp L2, L3分別為所述三個自上而下設(shè)置的水位感應(yīng)器10、11、12在儲熱水箱2 上所在的位置，并定義如下符號t 一用戶對儲熱水箱的設(shè)定溫度值；t0 一儲熱水箱允許的設(shè)定溫度值的浮動值；tl 一集熱循環(huán)系統(tǒng)停止所需的溫差下限值；t2 一集熱循環(huán)系統(tǒng)開啟所需的溫差上限值；T0 一太陽能集熱器上的溫度傳感器監(jiān)測到的溫度值；T1 一儲熱水箱上的溫度傳感器監(jiān)測到的溫度值。對太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行如下設(shè)定1)當(dāng)TcrT1 ^ t2時，第一循環(huán)泵7與第二循環(huán)泵8啟動，開始進(jìn)行太陽能集熱循環(huán)；2)當(dāng)Ttl-T1 ( X1時，第一循環(huán)泵7與第二循環(huán)泵8停止工作，太陽能集熱循環(huán)結(jié)束。系統(tǒng)補(bǔ)水運(yùn)行方式如下1)當(dāng)水位高于L2時，輔助能源加熱不啟動，只以太陽能加熱的方式運(yùn)行。此時如果滿足以下三個條件，則系統(tǒng)可以進(jìn)行補(bǔ)水1、T0 > t+ Vt1 ；2、T1 彡 t+ t0 ；3、T0- T1 彡、補(bǔ)水電磁閥13的工作由太陽能集熱器1與儲熱水箱2的溫差Tcr T1進(jìn)行控制，當(dāng) T0- T1 > t2時，開啟補(bǔ)水電磁閥13對儲熱水箱2進(jìn)行補(bǔ)水；當(dāng)T0-T1 ( X1時，關(guān)閉補(bǔ)水電磁閥13，一個補(bǔ)水周期結(jié)束。在補(bǔ)水的過程中，如果水位到達(dá)L1或T1 ^ t時，補(bǔ)水電磁閥13 關(guān)閉，停止補(bǔ)水。2)當(dāng)水位下降至L2以下，并且位于L2與L3之間時，補(bǔ)水運(yùn)行方式同水位高于L2時一樣。在此區(qū)域內(nèi)，太陽能滿足加熱條件時采用太陽能與輔助能源混合加熱的方式進(jìn)行加熱；太陽能不滿足條件時，采用輔助能源加熱的方式進(jìn)行加熱。3)當(dāng)水位下降至L3時，輔助能源加熱自動開啟，太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)在滿足啟動要求的條件下也一并開啟運(yùn)行，補(bǔ)水電磁閥13自動開啟進(jìn)行補(bǔ)水。此時補(bǔ)水電磁閥13只受溫度控制，即當(dāng)T1彡t時，補(bǔ)水電磁閥13關(guān)閉停止補(bǔ)水，當(dāng)T1 > t+ t0時，補(bǔ)水電磁閥13 重新開啟進(jìn)行補(bǔ)水。補(bǔ)水電磁閥13直至儲熱水箱2水位升至L2時關(guān)閉運(yùn)行，輔助能源加熱同時關(guān)閉，至此，一個輔助能源加熱周期亦即結(jié)束。其中，輔助加熱方式可采用電、蒸汽、天然氣等多種能源形式。1^丄2丄3三個水位可根據(jù)用戶及太陽能集熱系統(tǒng)使用的不同要求進(jìn)行設(shè)定。對、、 、、t2的取值可按如下范圍進(jìn)行取t0 為 1 5°C，ti 為 2 4°C，t2 為 6 7°C。在供水回路中，當(dāng)溫度傳感器16監(jiān)測到所在回路中的水溫低于設(shè)定溫度t時，開啟供水電磁閥15及供水循環(huán)泵14，通過循環(huán)使回路中的水溫達(dá)到設(shè)定溫度t，當(dāng)溫度傳感器16監(jiān)測到的溫度為t+ t0時，供水電磁閥15及供水循環(huán)泵14關(guān)閉。以上運(yùn)行方式的實(shí)現(xiàn)都通過控制器3的工作來實(shí)現(xiàn)。對控制器3的設(shè)置本領(lǐng)域技術(shù)人員通過現(xiàn)有技術(shù)及上述功能描述即可實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱器(1)及儲熱水箱(2)，其特征在于， 還包括控制器(3)，所述太陽能集熱器(1)通過循環(huán)泵與儲熱水箱(2)相連接，所述太陽能集熱器(1)及儲熱水箱(2)上分別設(shè)有溫度傳感器(5、6)，所述循環(huán)泵及溫度傳感器(5、6) 均與控制器(3)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括換熱器 (4),且所述循環(huán)泵包括第一循環(huán)泵(7)及第二循環(huán)泵(8)，所述太陽能集熱器(1)通過第一循環(huán)泵(7)與換熱器(4)之間形成回路，所述換熱器(4)通過第二循環(huán)泵(8)與儲熱水箱(2) 之間形成另一回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，還包括輔助加熱器(9 )，所述儲熱水箱(2 )上還設(shè)有水位感應(yīng)器，所述輔助加熱器(9 )及水位感應(yīng)器均與控制器(3)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述水位感應(yīng)器為三個且沿豎直方向在儲熱水箱(2)上依次設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述儲熱水箱(2) 通過補(bǔ)水電磁閥(13)與外部水源相連接，且所述補(bǔ)水電磁閥(13)與控制器(3)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，其特征在于，所述儲熱水箱(2) 通過供水循環(huán)泵(14)及供水電磁閥(15)與客戶端之間形成供水回路，所述供水回路上設(shè)有溫度傳感器(16)，所述供水循環(huán)泵(14)、供水電磁閥(15)及溫度傳感器(16)均與控制器 (3)電連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單水箱太陽能集熱系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、儲熱水箱、換熱器及控制器，所述太陽能集熱器通過第一循環(huán)泵與換熱器之間形成回路，所述換熱器通過第二循環(huán)泵與儲熱水箱之間形成另一回路，所述太陽能集熱器及儲熱水箱上分別設(shè)有溫度傳感器，所述第一循環(huán)泵、第二循環(huán)泵及溫度傳感器均與控制器電連接。所述儲熱水箱還通過補(bǔ)水電磁閥與外部水源相連接，且所述補(bǔ)水電磁閥與控制器電連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單且占用空間小，通過智能控制實(shí)現(xiàn)對太陽能的最大利用，并能夠向多用戶實(shí)現(xiàn)供水。
文檔編號F24J2/00GK202328822SQ20112038920
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者宋立文, 張同茂, 趙耀強(qiáng), 陳軍 申請人:金川集團(tuán)有限公司