利用环境热能集成的热水供应装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于利用宾馆环境热能制热水及供应热水的技术领域，具有太阳能、空气 能和地下室环境热能的集成创新系统。
【背景技术】
[0002] 足量的热水、恒定的水温是宾馆服务的重要组成部分。
[0003] 宾馆的热水消耗量是随入住率变化而变化的，水箱、太阳能、空气源热泵的合理配 置，有序利用，对于宾馆投资和能耗有着密切的关系。
[0004] 1、太阳能与空气能热泵同时加热水箱时，两种热能相互抵消，没有叠加的功效；太 阳能配置过大，投资成本增加，夏季热水多余，水温上升，对设备及管道造成损伤。
[0005] 2、水箱配置过大，对建筑物的结构要求就高，投资成本增加，同时，热水用不完，能 耗自然会增加，造成浪费；水箱配置过小，水温无法恒定，或者热水供应不上。
[0006] 根据热动力原理，水箱上端的水温相对较高，如果把供水口设置较高，易导致水箱 水位降低时吸不到水，故大多数宾馆是通过增加水箱容积和提高水温实现供水。
[0007] 3、宾馆采用不间断热水管网循环，不论用水量大或者小，供水口的出水温度要求 基本恒定的。但是，供、回水之间的温差较大，如果供、回水管设置在同一水箱内，会产生较 大的热损失。回水流量较大时，供、回水之间的温差较小，而热损失增大，反之亦然。
[0008] 4、当环境温度低，雨雪天气，太阳能、空气源热泵的效能下降，热水供应成为难题， 供、回水之间的温差更大。
【发明内容】
[0009] 本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的利用环境热能集成的热水供应 装置。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用环境热能集成的热水供应装置，包 括供应热水的制热水装置、热水存储以及给热管网供应恒温热水的分段逐级加热装置；所 述分段逐级加热装置为依次相互连接的预热水箱、加热水箱、恒温水箱；所述预热水箱设置 有冷水进口与补水管连通；所述恒温水箱设置有热水出口与热管网连通；所述预热水箱和 加热水箱均与制热水装置相连接。
[0011] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应装置的改进：所述制热水装置包 括与预热水箱相连通的温水装置和与加热水箱相连通的热水装置；所述预热水箱的冷水进 口以及温水装置均通过补水管进行补水。
[0012] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应装置的进一步改进：所述温水装 置包括日间供热的太阳能集热器和夜间供热的空气源热泵I ;所述热水装置为全日不间断 供热的空气源热泵II。
[0013] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应装置的进一步改进：所述预热水 箱与加热水箱之间通过平衡管I高出低进满溢连接；所述加热水箱和恒温水箱之间通过平 衡管II高出低进满溢连接。
[0014] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应装置的进一步改进：所述恒温水 箱的出水装置包括不锈钢浮球，该不锈钢浮球下端通过吊环设置有上端开口的PVC软管， 所述PVC软管的下端贯穿恒温水箱侧壁后连接热管网。
[0015] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应装置的进一步改进：所述热水输 出端连接有热管网；所述热管网上设置有下回水管；所述下回水管通过空气源热泵III连接 加热水箱。
[0016] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应装置的进一步改进：所述太阳能 集热器的热容积为设计热水供应量的30% ;所述预热水箱与太阳能集热器的容积相同，恒 温水箱的容积与预热水箱的容积相同；所述平衡管I和平衡管II的管径为补水管管径的 1.5 倍。
[0017] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应装置的进一步改进：所述恒温水 箱内设有水位控制器；所述补水管上设置有电磁阀；所述太阳能集热器和空气源热泵I与 补水管之间分别设置太阳能循环水泵和加热循环水泵I ;所述空气源热泵II的进水端设置 有加热循环水泵II ;所述空气源热泵III的进水端设置有水流开关；所述PVC软管和热管网 之间设置有给水泵；所述水位控制器与电磁阀、给水泵、加热循环水泵II、太阳能循环水泵 和加热循环水泵I信号连接；所述预热水箱内的进口 /出口以水温从低到高的顺序从下到 上排列；所述加热水箱内的进口 /出口以水温从低到高的顺序从下到上排列；所述恒温水 箱内的进口/出口以水温从低到高的顺序从下到上排列。
[0018] 利用环境热能集成的热水供应方法，包括利用环境热能集成的热水供应装置；通 过如下的步骤完成热水的恒温供应：一、水位检测：通过水位控制器监测恒温水箱内的水 位，当水位低于设定的警戒水位时，开始供水，当水位高于设定的警戒水位时，不进行供水； 二、供水：2. 1、开启电磁阀，关闭太阳能循环水泵和加热循环水泵I，补水管供给预热水箱 冷水；2. 2、检测预热水箱内的水温，水温低于预定温度I ;则进行太阳能集热器或者空气 源热泵I供水，如果水温高于或者等于预定温度I，则无需太阳能集热器或者空气源热泵 I供水；2. 3、预热水箱内的水位上升，并通过平衡管I从其高位满溢出，并从加热水箱的低 位进入；2. 4、检测预热水箱内的水温，水温低于预定温度II ;则进行开启加热循环水泵II 和空气源热泵II联动，其加热的水从高位循环进预热水箱内；2. 5、预热水箱内的水位上升， 并通过平衡管II从其高位满溢出，并从恒温水箱的低位进入；2. 6、恒温水箱内的水位上升， 超过警戒水位后关闭电磁阀；三、回水：恒温水箱内的热水通过不锈钢浮球下端的PVC软管 开口导出到热管网，通过热管网循环之后，经下回水管后进入空气源热泵III加温到预定温 度II，并循环回加热水箱。
[0019] 作为本发明所述的利用环境热能集成的热水供应方法的改进：所述步骤2. 2中的 供水方法如下：首先检测供水时间，根据供水时间判定检测太阳能集热器供水还是空气源 热泵I供水；在太阳能集热器供水的情况下：判断预热水箱内的水温，水温低于预定温度 I，进行太阳能集热器供水；水温高于或者等于预定温度I，无需太阳能集热器供水；在空 气源热泵I供水的情况下：判断预热水箱内的水温，水温低于预定温度I，进行空气源热泵 I将冷水加热到预定温度I后输入预热水箱；水温高于或者等于预定温度I，无需空气源 热泵I供水。
[0020] 本发明多个水箱逐级加热的方法与单一水箱整体加热的方法相比：
[0021] 1、由于温度差的原因，可减少水箱壁的散热；
[0022] 2、小水箱加热效率高，可提高温升速度；
[0023] 3、分段逐级加热法，可避免冷热水混合；因而大大降低能耗。
[0024] 多个水箱的合计容积可以适当小于单一水箱容积，空气源热泵5的制热量配置相 应减小；视建筑物的承重结构，水箱可以集中，也可以分散，通过水位平衡管3连接，安装方 便，并且可以模块式灵活增减，大大降低初期投资成本。
【附图说明】
[0025] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0026] 图1是本发明的主要结构示意图。
【具体实施方式】
[0027] 实施例1、图1给出了一种利用环境热能集成的热水供应装置，包括供应热水的制 热设备、给热管网8供应恒温热水的分段逐级加热装置。
[0028] 本发明的分段逐级加热装置为依次相互连接的预热水箱2、加热水箱23、恒温水 箱21 ;此处的各水箱的水温根据需求进行设置，其中，加热水箱23内的水温大于预热水箱2 内的水温，恒温水箱21内的水温大于等于加热水箱23内的水温；在水箱设置上，加热水箱 23可以是一个或多个，加热水箱23越多，分段的水温差距越小，恒温水箱21的水温越是恒 定（此处，首先，由预热水箱2对初始水进行预热，其次，再将预热后的水输入到加热水箱23 内，最后，再由加热水箱23将加热后的水输入到恒温水箱21内，在其过程中，如果分多个加 热水箱依次进行加热，则可以对水温进行比较精确的控制，继而在恒温水箱21内形成较为 恒定的温度）；由于预热水箱2到加热水箱23内的水温依次以阶梯式分布（由预热水箱2 进行第一次水加热，并输入到下一段加热水箱23)，这种方式的设置使每段加热水箱23在 对其内的水进行加温的时候，并不会直接受到冷水的冲击，而造成加热能源损耗过大的现 象，可以保持其每层次加热水箱内的水温