太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及分時(shí)段補(bǔ)水與溫度控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽(yáng)能集熱與循環(huán)式空氣源熱泵分時(shí)段檢測(cè)控制的熱水系統(tǒng)以及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于全年全天候，卻大多沒(méi)有考慮全年不同季節(jié)、全天不同時(shí)間段內(nèi)的太陽(yáng)光線強(qiáng)弱不同所帶來(lái)太陽(yáng)能輻射量的不同，于是需要根據(jù)不同時(shí)間段設(shè)置合理的溫度值來(lái)控制補(bǔ)水，從而盡可能提高太陽(yáng)能的利用率，而減少輔助熱源加熱、以及水泵運(yùn)行帶來(lái)的電能消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要提供一種分時(shí)段補(bǔ)水與溫度控制的熱水系統(tǒng)，提高太陽(yáng)能的利用率，減少輔助熱源加熱、以及水泵運(yùn)行帶來(lái)的電能消耗。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了分時(shí)段補(bǔ)水與溫度控制的熱水系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱器、加熱水箱、進(jìn)水管、儲(chǔ)熱水箱和控制器，加熱水箱、儲(chǔ)熱水箱均設(shè)有水位傳感器和水溫傳感器，進(jìn)水管通過(guò)第一電磁閥與加熱水箱連通，加熱水箱與太陽(yáng)能集熱器連通，加熱水箱分別通過(guò)加水泵、第二電磁閥與儲(chǔ)熱水箱連通，第一電磁閥、第二電磁閥、加水泵、水位傳感器、水溫傳感器分別與控制器連接。
[0005]由于加熱水箱與儲(chǔ)熱水箱之間設(shè)置了包含第二電磁閥的連通器，通過(guò)開(kāi)啟第二電磁閥使得加熱水箱與儲(chǔ)熱水箱連通，根據(jù)連通器原理，加熱水箱的高水位受重力作用，自動(dòng)流入至儲(chǔ)熱水箱，減少加水泵的工作，從而減少電能的損耗。
[0006]在一些實(shí)施方式中，還包括兩組空氣源熱泵，兩組空氣源熱泵分別通過(guò)熱泵循環(huán)泵與加熱水箱、儲(chǔ)熱水箱連通。其中，空氣源熱泵起到輔助電加熱的作用。
[0007]在一些實(shí)施方式中，加熱水箱與太陽(yáng)能集熱器通過(guò)集熱循環(huán)泵連通。其中，集熱循環(huán)泵使得水流強(qiáng)制經(jīng)太陽(yáng)能集熱器完成熱交換。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了分時(shí)段補(bǔ)水與溫度控制方法，包括如下步驟:
[0009](I)根據(jù)加熱水箱的容量，設(shè)置不同時(shí)間段內(nèi)的目標(biāo)水溫；
[0010](2)在最早的時(shí)間段之前，向加熱水箱一次性補(bǔ)水至滿水位；
[0011](3)當(dāng)加熱水箱的水位低于第一最低水位時(shí)，加熱水箱繼續(xù)補(bǔ)水至第一供水水位；
[0012](4)當(dāng)儲(chǔ)熱水箱的水位低于第二最低水位時(shí)，啟動(dòng)加水泵，補(bǔ)水至第二供水水位；
[0013](5)當(dāng)加熱水箱的水溫達(dá)到最大目標(biāo)水溫時(shí)，第二電磁閥打開(kāi)，加熱水箱與儲(chǔ)熱水箱水位相同；
[0014](6)當(dāng)加熱水箱的水位低于第三最低水位時(shí)，第二電磁閥關(guān)閉，儲(chǔ)熱水箱通過(guò)加水泵補(bǔ)水。
[0015]本發(fā)明設(shè)置不同時(shí)間段內(nèi)的目標(biāo)溫度，提高太陽(yáng)能的利用率，減少輔助熱源加熱、以及水泵運(yùn)行帶來(lái)的電能消耗。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018]圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。
[0019]如圖1所示，該太陽(yáng)能包括太陽(yáng)能集熱器1、加熱水箱2、進(jìn)水管3、儲(chǔ)熱水箱4、空氣源熱泵5和控制器6，加熱水箱2、儲(chǔ)熱水箱4均設(shè)置水位傳感器7、水溫傳感器8，分別用于檢測(cè)水位及水溫，進(jìn)水管3通過(guò)第一電磁閥10與加熱水箱2連通，加熱水箱2與太陽(yáng)能集熱器1、集熱器循環(huán)泵14連通，加熱水箱2分別通過(guò)加水泵11、第二電磁閥12與儲(chǔ)熱水箱4連通，第一電磁閥10、第二電磁閥12、加水泵11、水位傳感器7、水溫傳感器8分別與控制器6連接。兩組空氣源熱泵5分別通過(guò)熱泵循環(huán)泵13與加熱水箱2、儲(chǔ)熱水箱4連通。加熱水箱2與太陽(yáng)能集熱器I通過(guò)集熱循環(huán)泵14連通。
[0020]基于上述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的分時(shí)段補(bǔ)水與溫度控制方法如下:
[0021]在保證相同太陽(yáng)能使用率的情況下，根據(jù)水箱容量的大小，不同時(shí)間段內(nèi)的目標(biāo)水溫的設(shè)置為，
[0022]①第一個(gè)時(shí)間段9彡TSI>8時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為25°C彡THl彡23°C ;
[0023]②第二個(gè)時(shí)間段10彡TS2>9時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為28°C彡TH2彡26°C ;
[0024]③第三個(gè)時(shí)間段11彡TS3>10時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為30°C彡TH3 ^ 29°C ；
[0025]④第四個(gè)時(shí)間段12彡TS4>11時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為32°C彡TH4彡31°C ;
[0026]⑤第五個(gè)時(shí)間段13彡TS5>12時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為35°C彡TH5彡33°C ；
[0027]⑥第六個(gè)時(shí)間段14彡TS6>13時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為39°C彡TH6彡37°C ；
[0028]⑦第七個(gè)時(shí)間段15彡TS7>14時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為43°C彡TH7彡41°C ;
[0029]⑧第八個(gè)時(shí)間段17彡TS8>15時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為50°C彡TH8彡48°C
[0030]⑨第九個(gè)時(shí)間段24彡TS9>17時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為TH9彡55°C。
[0031]控制器6完成的補(bǔ)水控制:
[0032](I)上午8時(shí)前，控制器6控制第一電磁閥10 —次性補(bǔ)水至加熱水箱2的滿水位；
[0033](2)加熱水箱2的水位低于第一最低水位(即加熱水箱2滿水位的1/5)時(shí)，控制器6控制第一電磁閥10將加熱水箱補(bǔ)水至第一供水水位(即加熱水箱2滿水位的3/10)；
[0034](3)儲(chǔ)熱水箱4內(nèi)的水位低于第二最低水位(即儲(chǔ)熱水箱4滿水位的1/2)時(shí)，控制器6啟動(dòng)加水泵11，補(bǔ)水至第二供水水位(即儲(chǔ)熱水箱4滿水位的7/10)；
[0035](4)當(dāng)加熱水箱2內(nèi)的水溫達(dá)到55°C (即最大目標(biāo)水溫)時(shí)，控制器6打開(kāi)第二電磁閥12，由連通器原理，使得加熱水箱2與儲(chǔ)熱水箱4水位一致，減少加水泵11的使用，從而降低電能能耗。
[0036](5)當(dāng)加熱水箱2的液位低于第三最低水位(即加熱水箱2滿水位的1/2)時(shí)，控制器6關(guān)閉第二電磁閥12，儲(chǔ)熱水箱4補(bǔ)水只能通過(guò)加水泵11補(bǔ)水。
[0037]上述水位均由水位傳感器7檢測(cè)，上述水位值根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0038]控制器6完成的水溫控制如下:
[0039](I)當(dāng)加熱水箱2內(nèi)的水溫在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，水溫未達(dá)到設(shè)定目標(biāo)溫度的最低值，則啟動(dòng)空氣源熱泵5進(jìn)行輔助加熱至溫度范圍的最低值，如上午9時(shí)，水溫傳感器8檢測(cè)水溫，如果水溫未到達(dá)23°C，則啟動(dòng)連接加熱水箱的那組空氣源熱泵5輔助加熱至23°C。
[0040](2)當(dāng)儲(chǔ)熱水箱4的水溫低于50°C，則啟動(dòng)連接儲(chǔ)熱水箱的那組空氣源熱泵5加熱至55 °C。
[0041]當(dāng)在設(shè)置的時(shí)間段內(nèi)，目標(biāo)水溫值可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，如果水溫未能達(dá)到指定的目標(biāo)水溫，則啟動(dòng)循環(huán)式空氣源熱泵5輔助加熱，通過(guò)熱泵對(duì)水箱內(nèi)的水加熱至目標(biāo)水溫的最低值停止。如果水溫在設(shè)置的時(shí)間段內(nèi)，水溫大于等于目標(biāo)水溫，則空氣源熱泵5不啟動(dòng)。
[0042]以上所述的僅是本發(fā)明的一些實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽(yáng)能集熱器(I)、加熱水箱(2)、進(jìn)水管(3)、儲(chǔ)熱水箱(4)和控制器￠)，所述加熱水箱(2)、儲(chǔ)熱水箱(4)均設(shè)有水位傳感器(7)和水溫傳感器(8)，所述進(jìn)水管(3)通過(guò)第一電磁閥(10)與所述加熱水箱(2)連通，所述加熱水箱(2)與所述太陽(yáng)能集熱器(I)連通，所述加熱水箱(2)分別通過(guò)加水泵(11)、第二電磁閥(12)與所述儲(chǔ)熱水箱⑷連通，所述第一電磁閥(10)、第二電磁閥(12)、加水泵(11)、水位傳感器(7)、水溫傳感器(8)分別與所述控制器(6)連接。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，還包括兩組空氣源熱泵(5)，兩組所述空氣源熱泵(5)分別通過(guò)熱泵循環(huán)泵(13)與所述加熱水箱(2)、儲(chǔ)熱水箱(4)連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱水箱(2)與所述太陽(yáng)能集熱器(I)通過(guò)集熱循環(huán)泵(14)連通。4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的分時(shí)段補(bǔ)水與溫度控制方法，其特征在于，包括如下步驟: S1:根據(jù)加熱水箱(2)的容量，設(shè)置不同時(shí)間段內(nèi)的目標(biāo)水溫； S2:在最早的時(shí)間段之前，向加熱水箱(2) —次性補(bǔ)水至滿水位； S3:當(dāng)加熱水箱(2)的水位低于第一最低水位時(shí)，加熱水箱(2)繼續(xù)補(bǔ)水至第一供水水位； S4:當(dāng)儲(chǔ)熱水箱(4)的水位低于第二最低水位時(shí)，啟動(dòng)加水泵，補(bǔ)水至第二供水水位； S5:當(dāng)加熱水箱(2)的水溫達(dá)到最大目標(biāo)水溫時(shí)，第二電磁閥(12)打開(kāi)，加熱水箱(2)與儲(chǔ)熱水箱(4)水位相同； S6:當(dāng)加熱水箱(2)的水位低于第三最低水位時(shí)，第二電磁閥(12)關(guān)閉，儲(chǔ)熱水箱(4)通過(guò)加水泵(11)補(bǔ)水。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，加熱水箱(2)的補(bǔ)水步驟還包括目標(biāo)水溫未達(dá)到每一時(shí)間段內(nèi)最低目標(biāo)溫度、啟動(dòng)空氣源熱泵(5)輔助加熱至該最低目標(biāo)溫度的步驟。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，儲(chǔ)熱水箱(4)的補(bǔ)水步驟還包括水溫低于最大目標(biāo)水溫、啟動(dòng)空氣源熱泵(5)輔助加熱至最大目標(biāo)水溫的步驟。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，第一最低水位為加熱水箱滿水位的1/5，第二最低水位為儲(chǔ)熱水箱滿水位的1/2，第三最低水位為加熱水箱滿水位的1/2，第一供水水位為加熱水箱滿水位的3/10，第二供水水位為儲(chǔ)熱水箱滿水位的7/10。8.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的控制方法，其特征在于，不同時(shí)間段內(nèi)的目標(biāo)水溫的設(shè)置為， ①第一個(gè)時(shí)間段9彡TS1>8時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為25°C彡TH1>23°C； ②第二個(gè)時(shí)間段10彡TS2>9時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為28°C彡TH2>26°C； ③第三個(gè)時(shí)間段11彡TS3>10時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為30°C彡TH3>29°C； ④第四個(gè)時(shí)間段12彡TS4>11時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為32°C彡TH4>31°C； ⑤第五個(gè)時(shí)間段13彡TS5>12時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為35°C彡TH5>33°C； ⑥第六個(gè)時(shí)間段14彡TS6>13時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為39°C彡TH6>37°C； ⑦第七個(gè)時(shí)間段15彡TS7>14時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為43°C彡TH7>41°C；⑧第八個(gè)時(shí)間段17彡TS8>15時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為50°C彡TH8>48°C⑨第九個(gè)時(shí)間段24彡TS9>17時(shí)內(nèi)，目標(biāo)水溫為TH9>55°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能集熱器、加熱水箱、進(jìn)水管、儲(chǔ)熱水箱和控制器，加熱水箱、儲(chǔ)熱水箱均設(shè)有水位傳感器和水溫傳感器，第一電磁閥、第二電磁閥、加水泵、水位傳感器、水溫傳感器分別與控制器連接。還公開(kāi)了分時(shí)段補(bǔ)水與溫度控制方法，包括根據(jù)加熱水箱的容量，設(shè)置不同時(shí)間段內(nèi)的目標(biāo)水溫；在最早的時(shí)間段之前，向加熱水箱一次性補(bǔ)水至滿水位；當(dāng)加熱水箱的水溫達(dá)到最大目標(biāo)水溫時(shí)，第二電磁閥打開(kāi)，加熱水箱與儲(chǔ)熱水箱水位相同等步驟。本發(fā)明設(shè)置不同時(shí)間段內(nèi)的目標(biāo)溫度，提高太陽(yáng)能的利用率，減少輔助熱源加熱、以及水泵運(yùn)行帶來(lái)的電能消耗。
【IPC分類】F24J2/46, F24J2/00, F24J2/40
【公開(kāi)號(hào)】CN104913515
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510260440
【發(fā)明人】劉松平, 段秋平, 陳瑤
【申請(qǐng)人】湖南秋水長(zhǎng)天環(huán)境能源科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月20日