专利名称：一种优先使用太阳能的热水供应系统及方法
技术领域：
本发明涉及热水供应领域，尤其涉及一种优先使用太阳能的热水供应系统及方法。
背景技术：
在节能环保的趋势下，借助太阳能进行热水供应已经成为非常普及的技术，太阳 能热水器也逐渐进入人们的日常生活领域。然而现有的太阳能热水器仍然对电力供应的 依赖性较强，还不能很大程度的节约电力。例如图1中所示的一种现有的太阳能热水供应 系统，其包括空气源热泵1、太阳能集热器2、太阳能循环泵3、热泵循环泵4、送水泵5、热水 供水泵6、进水电磁阀7、回水电磁阀8、排气阀9、液位检测装置10、11以及太阳能储热水箱 12、恒温水箱13，并设置了五个温度采集点，分别实时采集五个温度T1、T2、T3、T4、T5，图中 箭头方向表示水的流向。图1中所示太阳能热水供应系统的冷水供给主要依靠自来水自身 压力或增压水泵进入太阳能储热水箱12，通过太阳能循环泵3将太阳能储热水箱12下部的 冷水抽入太阳能集热器2接受太阳照射，当图1中所示的温度采集点的温度Tl、Τ2达到设 定温差后，太阳能循环泵3继续将太阳能储热水箱12下部的冷水抽入太阳能集热器2接受 太阳照射；如此周而复始将太阳能储热水箱12的水加热(温度不一定能达到用水温度)。 然后通过送水泵5送入到恒温水箱13，恒温水箱13中的水温不足时由热泵加热到用水温度 Τ3，热水靠自流或加压从恒温水箱I3供到各用水点。由于此系统属于现有技术范畴，在此 不作细节上的赘述。上述太阳能热水供应系统的节能效果不理想，这是因为恒温水箱13中的第一箱 水必须靠热泵加热才能达到用水温度Τ3 (即这箱水没有充分接受太阳辐照)，并且本系统 中热泵配置要求加热功率大，造成用户主电源配置要求大，节能效果也不好。
发明内容
本发明的目的是提供一种优先使用太阳能的热水供应系统及方法，旨在解决现有 太阳能热水供应系统节能效果不佳的技术缺陷。为实现上述发明目的，本发明提供的一种优先使用太阳能的热水供应系统包括加 热水箱和储热水箱，所述加热水箱和储热水箱之间通过两路管道进行水流的双向控制，其 中一路管道上设置换水循环泵，所述加热水箱双向连接太阳能集热器，其中一路管道上设 置太阳能循环泵，所述加热水箱的底部分别连接冷水口和空气源热泵。进一步的，所述储热水箱上设置回水口和热水出口，储热水箱中设置液位检测装 置。进一步的，所述加热水箱连接太阳能集热器的另一路管道上设置排气阀。进一步的，所述换水循环泵设置在位置较低的一路管道上。进一步的，所述加热水箱的底部通过进水电磁阀连接冷水口。进一步的，所述加热水箱与空气源热泵之间设置一个热泵循环泵。
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为实现上述发明目的，本发明提供的一种优先使用太阳能的热水供应方法包括以 下过程所述太阳能循环泵的运行采用温差式强制循环加热，当太阳能集热器上部的水温 高出加热水箱下部水温且达到预定值，则太阳能循环泵启动运行，把加热水箱底部的低温 水输送到太阳能集热器接受太阳照射而被加热，同时太阳能集热器的高温水被顶回加热水 箱，当太阳能集热器上部的水温高于加热水箱下部水温且低于某预定值，太阳能循环泵停 止工作。进一步的，所述太阳能循环泵优先于空气源热泵工作并与空气源热泵互锁，且太 阳能循环泵与空气源热泵相互延时预定时间启动。进一步的，当加热水箱的上部水温高于储热水箱的下部水温且达到预定值，则换 水循环泵启动运行，在加热水箱与储热水箱之间形成循环，当加热水箱的上部水温高于储 热水箱的下部水温且低于某预定值，换水循环泵停止运行。进一步的，在太阳辐射强度较弱的情况下，空气源热泵启动，此时空气源热泵的运 行根据加热水箱的中部水温进行控制。相比于现有技术，本发明提供的优先使用太阳能的热水供应系统及方法充分靠虑 太阳能和热泵加热水较慢的特点，根据太阳能集热器的热效率、管路热损失、太阳能保证率 以及太阳辐照资源等因素综合考虑，同时考虑到太阳能循环泵和空气源热泵交替加热，互 相发挥优势，充分并优先利用太阳能的同时又发挥了空气源热泵的节能优势，既能保证用 户随时有热水用，又能满足下午和晚上高峰用水时期的热水量，系统控制简单且节能效果 非常好。
图1是现有的太阳能热水供应系统的结构示意图；图2是本发明较佳实施例优先使用太阳能的热水供应系统的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。参见图2中所示，本发明较佳实施例提供的优先使用太阳能的热水供应系统包括 空气源热泵21、太阳能集热器22、太阳能循环泵23、热泵循环泵24、换水循环泵25、热水供 水泵26、进水电磁阀27、回水电磁阀28、排气阀29、液位检测装置210、加热水箱211、储热 水箱212，并设置了七个温度采集点，分别实时采集七个水温Tl (太阳能集热器22上部的水 温)、T2(加热水箱211的上部水温)、Τ3(加热水箱211的中上部水温)、Τ4(加热水箱211 的中下部水温)、Τ5(回水口的水温)、Τ1'(加热水箱211的下部水温)、Τ2'(储热水箱 212的下部水温)。图中箭头表示水流方向。与现有技术相比，本发明提供的优先使用太阳能的热水供应系统采用加热水箱 211和储热水箱212，并且加热水箱211和储热水箱212之间通过两根管道进行水流的双向 控制，使得换水循环泵25能够调节两个水箱的温度状况，达到更加节能的效果。本发明提供的优先使用太阳能的热水供应方法如下进水采用温度及水箱液位装
4置控制运行，当加热水箱211的温度T2达到设定值且储热水箱212缺水时，进水电磁阀27 开启，冷水依靠自来水自身压力或增压水泵将加热水箱211的热水顶入储热水箱212，当加 热水箱水温T2低于设定值或储热水箱212满水时，进水电磁阀27关闭，系统停止补水；太 阳能循环泵23的运行采用温差式强制循环加热，即，当太阳能集热器22上部的水温Tl高 出加热水箱211下部水温Tl'且达到预定值，例如Tl-Tl'彡7°C，则太阳能循环泵23启动 运行，把加热水箱211底部的低温水输送到太阳能集热器22接受太阳照射而被加热，同时 太阳能集热器22的高温水被顶回加热水箱211，在运行过程中，当太阳能集热器22上部的 水温Tl高于加热水箱211下部水温Tl'且低于某预定值，例如Τ1-ΤΓ时，太阳能
循环泵23停止工作。本发明优先使用太阳能的热水供应系统中，太阳能循环泵23优先于 空气源热泵21工作，并与空气源热泵21互锁，且相互延时预定时间(例如10 15分钟) 启动；当加热水箱211的上部水温T2高于储热水箱212的下部水温T2'且达到预定值，例 如Τ2-Τ2'彡5°C，则换水循环泵25启动运行，在加热水箱211与储热水箱212之间形成循 环，在运行过程中，当加热水箱211的上部水温T2高于储热水箱212的下部水温T2'且低 于某预定值，例如Τ2-Τ2'时，换水循环泵25停止运行；当遇到阴雨天气，太阳辐射强
度较弱，空气源热泵21才启动，此时空气源热泵21的运行根据加热水箱211的中上部水温 T3控制，当T3达到设定值时，空气源热泵21停止工作。本发明提供的优先使用太阳能的热水供应系统及方法充分靠虑到太阳能和热泵 加热水较慢的特点，根据太阳能集热器22的热效率、管路热损失、太阳能保证率以及太阳 辐照资源等因素考虑，太阳能集热器22每天接受光照时间4-8小时就可满足60摄氏度热 水的加热要求，加热水箱211的大小按15-20分钟的加热量配置(即通过太阳能集热器22 或空气源热泵21均能在15-20分钟内将加热水箱中的水温加热到60摄氏度)，而空气源热 泵21的加热功率配置一般在6-10小时内。空气源热泵21的启动控制在太阳能循环泵23 停止运行30分钟后，并与太阳能循环泵23互锁，且保证太阳能循环泵23优先运行。太阳 能循环泵23的运行一般在15分钟左右一次(即15分钟左右能达到强制运行设定温差)。 本发明提供的优先使用太阳能的热水供应系统控制简单，可充分并优先利用太阳能，同时 考虑到让太阳能循环泵23和空气源热泵21交替加热，互相发挥优势，达到充分利用太阳能 的同时又发挥了空气源热泵21的节能优势，既能保证用户随时有热水用，又能满足下午和 晚上高峰用水时期的热水量。本发明在建筑特殊情况下(屋顶安装面积不够)也可以运行太阳能加热不足部分 的热水用量，通过空气源热泵21在晚上低谷用电时加热；太阳能循环泵23有时间控制，其 控制在晚上不运行(若晚上运行则会散热)。在晚上热泵的运行靠加热水箱211的上部温 度T2(设定为用水温度60摄氏度)控制，此时进水电磁阀27开启将加热水箱211的热水 顶入储热水箱212中储存，如此周而复始运行，这样可以节省大量的运行费用，而又能满足 用户全天的用水要求。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种优先使用太阳能的热水供应系统，其特征在于包括加热水箱和储热水箱，所述加热水箱和储热水箱之间通过两路管道进行水流的双向控制，其中一路管道上设置换水循环泵，所述加热水箱双向连接太阳能集热器，其中一路管道上设置太阳能循环泵，所述加热水箱的底部分别连接冷水口和空气源热泵。
2.根据权利要求1所述的优先使用太阳能的热水供应系统，其特征在于 箱上设置回水口和热水出口，储热水箱中设置液位检测装置。
3.根据权利要求1所述的优先使用太阳能的热水供应系统，其特征在于 箱连接太阳能集热器的另一路管道上设置排气阀。
4.根据权利要求1所述的优先使用太阳能的热水供应系统，其特征在于 环泵设置在位置较低的一路管道上。
5.根据权利要求1所述的优先使用太阳能的热水供应系统，其特征在于 箱的底部通过进水电磁阀连接冷水口。
6.根据权利要求1所述的优先使用太阳能的热水供应系统，其特征在于 箱与空气源热泵之间设置一个热泵循环泵。
7.根据权利要求1所述热水供应系统的优先使用太阳能的热水供应方法，其特征在于 包括以下过程所述太阳能循环泵的运行采用温差式强制循环加热，当太阳能集热器上部 的水温高出加热水箱下部水温且达到预定值，则太阳能循环泵启动运行，把加热水箱底部 的低温水输送到太阳能集热器接受太阳照射而被加热，同时太阳能集热器的高温水被顶回 加热水箱，当太阳能集热器上部的水温高于加热水箱下部水温且低于某预定值，太阳能循 环泵停止工作。
8.根据权利要求7所述的优先使用太阳能的热水供应方法，其特征在于所述太阳能 循环泵优先于空气源热泵工作并与空气源热泵互锁，且太阳能循环泵与空气源热泵相互延 时预定时间启动。
9.根据权利要求8所述的优先使用太阳能的热水供应方法，其特征在于当加热水箱 的上部水温高于储热水箱的下部水温且达到预定值，则换水循环泵启动运行，在加热水箱 与储热水箱之间形成循环，当加热水箱的上部水温高于储热水箱的下部水温且低于某预定 值，换水循环泵停止运行。
10.根据权利要求9所述的优先使用太阳能的热水供应方法，其特征在于在太阳辐射 强度较弱的情况下，空气源热泵启动，此时空气源热泵的运行根据加热水箱的中上部水温 进行控制。所述储热水 所述加热水 所述换水循 所述加热水 所述加热水
全文摘要
本发明提供了一种优先使用太阳能的热水供应系统及方法，所示系统包括加热水箱和储热水箱，所述加热水箱和储热水箱之间通过两路管道进行水流的双向控制，其中一路管道上设置换水循环泵，所述加热水箱双向连接太阳能集热器，其中一路管道上设置太阳能循环泵，所述加热水箱的底部分别连接冷水口和空气源热泵。本发明提供的优先使用太阳能的热水供应系统及方法让太阳能循环泵和空气源热泵交替加热，互相发挥优势，充分并优先利用太阳能的同时又发挥了空气源热泵的节能优势，既能保证用户随时有热水用，又能满足下午和晚上高峰用水时期的热水量，系统控制简单且节能效果非常好。
文档编号F24D17/00GK101949556SQ201010283769
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者刘学真, 王金勇 申请人:深圳市嘉普通太阳能有限公司