一种太阳能供暖系统及其供暖方法与流程

本发明涉及太阳能技术领域,尤其涉及一种太阳能供暖系统及其供暖方法。

背景技术

目前，现有太阳能热水供暖技术是通过太阳能集热系统收集太阳热能直接功能或蓄存在储热水箱中供晚上供暖使用。例如，申请号为201010550546.6的专利申请公开了一种太阳能供暖系统，包括太阳能真空管和地暖散热管，二者通过热水管和回水管连通，所述热水管和/或回水管上设置有阻断阀，在阻断阀与地暖散热管路之间的热水管与回水管之间还设置有连通阀，并且在连通阀与地暖散热管路之间的管路上还设置有小循环泵和导热油。

如果要满足供暖需求，需要大量太阳能集热器和足够大的储热水箱，而这样的配置会导致初始成本过高，非采暖季严重浪费太阳能集热系统。减少太阳能集热面积和储热水箱容积，就会需要辅助能源供给，运行费用会增高。供暖温度要求高(50℃以上)，供暖温度以下热量无法使用，而且太阳能集热在温度高时效率降低，且存在着成本高、系统能源利用效率降低的问题。

在现有技术中，中国专利申请号为201410205222.7的专利申请公开了一种环路热管式的太阳能热水器系统，包括太阳能热水器和热利用装置，热利用装置为圆弧形翅片管散热器。

中国专利申请号为201510999057.1的专利申请公开了一种太阳能供暖系统，包括太阳能热水器，与所述太阳能热水器管路连接的空调、室内供水管路和散热器，与所述太阳能热水器线路连接的温度控制器，所述太阳能热水器将光能转化为热能输送至所述空调、室内供水管路和散热器，用于热水供应和取暖。

上述专利申请技术解决方案结构单一，不能满足太阳能供暖系统的实际使用需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的太阳能供暖系统及其供暖方法。

本发明所述太阳能供暖系统包括：太阳能集热器、室内末端、储热水箱、补液水箱、储液水箱、集热循环泵jp、补液循环泵bp、供暖循环泵gp、热源循环泵rp、热泵hp、电磁阀df1、电磁阀df2、电磁阀df3、补水电磁阀bf、板式换热器,其中，板式换热器一端分别与储液水箱、太阳能集热器、集热循环泵jp通过集热循环管道依次连接，补液水箱通过管道与补液循环泵连接，补液循环泵bp通过集热循环管道分别与太阳能集热器、集热循环泵jp连通；板式换热器另一端通过循环管道依次与电磁阀df3、室内末端连通；电磁阀df3端通过循环管道依次与供暖循环管道gp、热泵hp、热源循环泵rp一端连通，热源循环泵rp另一端通过循环管道分别与电磁阀f3、板式换热器连通；板式换热器另一端、电磁阀df1、储热水箱、电磁阀df2、热泵hp、室内末端依次通过循环管道连通；补水电磁阀bf通过循环管道分别与室内末端、自来水管道连通。

进一步地，所述室内末端设置并联的三个风机盘管。

进一步地，所述三个风机盘管设置在df3与热泵hr之间。

进一步地，所述df1、电磁阀df2、电磁阀df3为电磁三通阀。

进一步地，所述太阳能供暖系统包括电磁阀控制器，电磁阀控制器分别与所述df1、电磁阀df2、电磁阀df3、补水电磁阀bf电性连接并控制所述df1、电磁阀df2、电磁阀df3、补水电磁阀bf的启闭(图中未示)。

进一步地，所述太阳能供暖系统设置循环泵与热泵控制器，循环泵与热泵控制器分别与集热循环泵jp、补液循环泵bp、供暖循环泵gp、热源循环泵rp、热泵hp电性连接，以控制集热循环泵jp、补液循环泵bp、供暖循环泵gp、热源循环泵rp、热泵hp运行(图中未示)。

本发明另外提供一种使用太阳能供暖系统的供暖方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、太阳能集热器温度1达到设定值，室内温度4低于设定值时：电磁阀df1a端-c端通，电磁阀df2的a端-c端通，电磁阀df3的a端-c端通，集热循环泵jp、供暖循环泵gp开启，直接给室内末端供暖，这时热泵hp不工作。

步骤2、太阳能集热器温度1达到设定值,室内温度4高于设定值时：电磁阀df1的a端-b端通，电磁阀df2的a端-b端通，电磁阀df3的a端-b端通；集热循环泵jp、热源循环泵rp开启，这时热泵hp不工作。

步骤3、太阳能集热器温度1低于设定值，集热循环泵jp停止：

步骤3.1、储热水箱温度3高于30℃，室内温度4低于设定值时，利用储热水箱蓄热向室内末端供热，电磁阀df1的a端-c端通,电磁阀df2的a端-b端通，电磁阀df3的b端-c端通，供暖循环泵gp开启，这时热泵hp不工作；

步骤3.2、储热水箱温度3低于30℃，室内温度4低于设定值时，电磁阀df1的a端-b端通,电磁阀df2的a端-b端通，电磁阀df3的a端-c端通；供暖循环泵gp、热源循环泵rp开启,热泵hp开启。

步骤4、当储热水箱水位降低时，则补水电磁阀bf开启，为补液循环泵补充水及防冻液。

本发明所述太阳能供暖系统及其供暖方法的优越效果是，太阳能集热系统从5℃左右低温开始集热，集热效率处于最高状态，太阳能热能得到了充分收集和蓄存，储热水箱低温段热能被充分利用；与现有技术相比，集热面积、储热水箱容积都能够相应减小15％以上，减小了占地面积30％；能充分利用供暖温度以下热量以降低太阳能采暖初始投资，减少初始投资达35％，提高了系统热能利用效率，热能利用效率提高40％以上。

附图说明

附图1为本发明所述一种太阳能供暖系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图所示，本发明所述系统包括：太阳能集热器、室内末端、储热水箱、补液水箱、储液水箱、集热循环泵jp、补液循环泵bp、供暖循环泵gp、热源循环泵rp、热泵hp、电磁阀df1、电磁阀df2、电磁阀df3、补水电磁阀bf、板式换热器,其中，板式换热器一端分别与储液水箱、太阳能集热器、集热循环泵jp通过集热循环管道依次连接，补液水箱通过管道与补液循环泵连接，补液循环泵bp通过集热循环管道分别与太阳能集热器、集热循环泵jp连通；板式换热器另一端通过循环管道依次与电磁阀df3、室内末端连通；电磁阀df3端通过循环管道依次与供暖循环管道gp、热泵hp、热源循环泵rp一端连通，热源循环泵rp另一端通过循环管道分别与电磁阀f3、板式换热器连通；板式换热器另一端、电磁阀df1、储热水箱、电磁阀df2、热泵hp、室内末端依次通过循环管道连通；补水电磁阀bf通过循环管道分别与室内末端、自来水管道连通。

进一步地，所述室内末端设置并联的三个风机盘管。

进一步地，所述三个风机盘管设置在df3与热泵hr之间。

进一步地，所述df1、电磁阀df2、电磁阀df3为电磁三通阀。

进一步地，所述太阳能供暖系统包括电磁阀控制器，电磁阀控制器分别与所述df1、电磁阀df2、电磁阀df3、补水电磁阀bf电性连接并控制所述df1、电磁阀df2、电磁阀df3、补水电磁阀bf的启闭(图中未示)。

进一步地，所述太阳能供暖系统设置循环泵与热泵控制器，循环泵与热泵控制器分别与集热循环泵jp、补液循环泵bp、供暖循环泵gp、热源循环泵rp、热泵hp电性连接，以控制集热循环泵jp、补液循环泵bp、供暖循环泵gp、热源循环泵rp、热泵hp运行(图中未示)。

本发明所述太阳能供暖系统工作原理如下：

本发明所述太阳能供暖系统设置的太阳能集热器：用于吸收太阳能热量，天晴时吸收太阳能热量供热或储存，夜间和天阴时停止工作。

本发明所述太阳能供暖系统设置的室内末端：是对进行设施内热量调配的换热设备的统称，室内末端包括风机盘管、换热管道，室内末端用于给室内散热，当室内温度低时，风机盘管开启，将风机盘管内介质热量吹向室内，达到设定采暖温度时停止工作。

本发明所述太阳能供暖系统设置的风机盘管：是依靠风机的强制作用使空气通过加热器表面时被加热，起到空气间的对流换热作用。

本发明所述太阳能供暖系统设置的储热水箱：用于储存太阳能收集的热量以供夜间和阴雨天使用。

本发明所述太阳能供暖系统设置的补液水箱：用于非采暖季储存太阳能集热器中的防冻液。

本发明所述太阳能供暖系统设置的储液水箱：用于短时间的太阳能集热器的集气、排气使用。

本发明所述太阳能供暖系统设置的集热循环泵jp：为通用产品，用于驱动循环集热器管道内的介质循环。

本发明所述太阳能供暖系统设置的补液循环泵bp：用于集热循环管道内压力降低时，通过补液循环泵bp补充介质。

本发明所述太阳能供暖系统设置的供暖循环泵gp：用于驱动室内末端管道内的介质循环。

本发明所述太阳能供暖系统设置的热源循环泵rp：用于驱动储热水箱与热源循环泵rp的热泵热源测管道内的介质。

本发明所述太阳能供暖系统使用的介质：为水或防冻液。

本发明所述太阳能供暖系统设置的热泵hp：用于储热水箱温度低于供暖温度需求时，进行提升供暖水温。

本发明所述太阳能供暖系统设置的电磁阀df系电磁三通阀，用于控制管道内介质的不同流向。

本发明所述太阳能供暖系统设置的补水电磁阀bf：补水电磁阀bf用于通过水位的高低来控制电磁阀门的开启来定期补充储热水箱内的介质。

本发明所述太阳能供暖系统通过太阳能集热器收集太阳热能并蓄存于储热水箱中，供暖时首先利用供暖温度以上的热水直接供暖，当储热水箱中的水温低于供暖温度需求时，利用热泵hp提取低温水源中的热能，以升温达到供暖温度并继续供暖，使储热水箱的水温降低到5℃，当第二天太阳能集热器从5℃低温开始收集热量，太阳能集热器的热量通过板式换热器与室内末端的热量进行交换。

本发明所述太阳能供暖系统通过太阳能集热器收集太阳热能并蓄存于储热水箱中，供暖时首先利用供暖温度以上的热水直接供暖，当储热水箱中的水温低于供暖温度需求时，利用热泵hp提取低温水源中的热能，以升温达到供暖温度并继续供暖，使储热水箱的水温降低到5℃，当第二天太阳能集热器从5℃低温开始收集热量，太阳能集热器的热量通过板式换热器与室内末端的热量进行交换。

一种使用太阳能供暖系统的供暖方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、太阳能集热器温度1达到设定值，室内温度4低于设定值时：电磁阀df1a端-c端通，电磁阀df2的a端-c端通，电磁阀df3的a端-c端通，集热循环泵jp、供暖循环泵gp开启，直接给室内末端供暖，这时热泵hp不工作。

步骤2、太阳能集热器温度1达到设定值,室内温度4高于设定值时：电磁阀df1的a端-b端通，电磁阀df2的a端-b端通，电磁阀df3的a端-b端通；集热循环泵jp、热源循环泵rp开启，这时热泵hp不工作。

步骤3、太阳能集热器温度1低于设定值，集热循环泵jp停止：

步骤3.1、储热水箱温度3高于30℃，室内温度4低于设定值时，利用储热水箱蓄热向室内末端供热，电磁阀df1的a端-c端通,电磁阀df2的a端-b端通，电磁阀df3的b端-c端通，供暖循环泵gp开启，这时热泵hp不工作；

步骤3.2、储热水箱温度3低于30℃，室内温度4低于设定值时，电磁阀df1的a端-b端通,电磁阀df2的a端-b端通，电磁阀df3的a端-c端通；供暖循环泵gp、热源循环泵rp开启,热泵hp开启。

步骤4、当储热水箱水位降低时，则补水电磁阀bf开启，为补液循环泵补充水及防冻液。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。