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本申请涉及一种家用中央太阳能采暖系统,涉及采暖技术的领域,其包括用户管路以及分别与用户管路之间循环连通并为用户电路供给热能的集热模块、储热模块和辅热模块,集热模块用于吸收太阳辐射热能,还包括控制模块,控制模块包括用于检测集热模块与用户管路连通端出口的温度并输出第一温度检测值的第一温度检测元件,以及控制器,当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器控制储热模块或辅热模块为用户管路供热,当第一温度检测值大于超低设定值时,控制器控制集热模块为用户管路供热,当第一温度检测值大于高温设定值时,控制器控制储热模块吸收集热模块的热能。本申请具有提高太阳能采暖系统的运行效率的效果。
1.一种家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,包括用户管路(5)以及分别与用户管路
集热模块(1)安装于屋顶,集热模块(1)用于吸收太阳辐射热能并供给于用户管路(5),
储热模块(2)连接于集热模块(1),储热模块(2)用于吸收集热模块(1)的热能并供给于用户管路(5),
第一温度检测元件(41),用于检测集热模块(1)与用户管路(5)连通端出口的温度,并输出第一温度检测值,
控制器(43),响应于第一温度检测值,当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器
(43)控制储热模块(2)或辅热模块(3)为用户管路(5)供热,当第一温度检测值大于超低设定值时,控制器(43)控制集热模块(1)为用户管路(5)供热,当第一温度检测值大于高温设定值时,控制器(43)控制储热模块(2)吸收集热模块(1)的热能。
2.根据权利要求1所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,所述储热模块(2)包括储热箱(21)、第一换热盘管(22)和第二换热盘管(23),储热箱(21)内密封填充有储热材料(211),第一换热盘管(22)和第二换热盘管(23)均埋设于储热材料(211)内,第一换热盘管(22)与用户管路(5)之间连通有第一循环管路(6),第一循环管路(6)上安装有与控制器
(43)连接的第一循环泵(61)和第一控制阀(62),当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器(43)控制第一控制阀(62)打开。
3.根据权利要求2所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,所述集热模块(1)包括太阳能集热器(11),太阳能集热器(11)与用户管路(5)之间连通有第二循环管路(7),第二循环管路(7)上安装有与控制器(43)连接的第二循环泵(71)和第二控制阀(72),当第一温度检测值不大于超低设定值时,控制器(43)控制第二控制阀(72)关闭。
4.根据权利要求3所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,所述第二换热盘管
(23)与太阳能集热器(11)之间连通有第三循环管路(8),第三循环管路(8)上安装有与控制器(43)连接的第三控制阀(81),当第一温度检测值大于高温设定值时,控制器(43)控制第三控制阀(81)打开。
5.根据权利要求2所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,所述控制模块(4)还包括用于检测第一换热盘管(22)出口温度的第二温度检测元件(42),第二温度检测元件
(42)用于输出第二温度检测值,控制器(43)响应于第二温度检测值,当第一温度检测值小于低温设定值,且第二温度检测值不小于低温设定值时,控制器(43)控制第一控制阀(62)打开。
6.根据权利要求5所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,所述储热模块(2)和第二温度检测元件(42)均设置有若干个且一一对应,当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器(43)控制第一换热盘管(22)出口温度最高的储热模块(2)上的第一控制阀(62)打开。
7.根据权利要求6所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,当每个所述第二温度检测元件(42)的第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器(43)控制辅热模块(3)为用户管路(5)供热。
8.根据权利要求6所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,当所述第一温度检测值大于高温设定值时,控制器(43)控制第一换热盘管(22)出口温度最低的储热模块(2)吸收集热模块(1)的热能。
9.根据权利要求5所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,所述辅热模块(3)包括安装于第二循环管路(7)上的电加热器(32),电加热器(32)与控制器(43)连接,当第一温度检测值、第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器(43)控制电加热器(32)开启。
10.根据权利要求5所述的家用中央太阳能采暖系统,其特征在于,所述辅热模块(3)包括与外部热源连通的换热器(31),换热器(31)与用户管路(5)之间连通有第四循环管路
(9),第四循环管路(9)上安装有与控制器(43)连接的第四循环泵(91)和第四控制阀(92),当第一温度检测值、第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器(43)控制第四控制阀
[0001]本申请涉及采暖技术的领域,尤其是涉及一种家用中央太阳能采暖系统。
[0002]太阳能采暖系统是指将分散的太阳能通过太阳能集热器把太阳能转换成热能,热能加热水体,然后通过将热水输送到发热末端来提供建筑供热需求的一种采暖系统。
[0003]目前,家用太阳能采暖规模较小,且太阳能辐射不连续、辐照量不稳定,在夏季白天光照充足时,太阳能采暖系统足够承担用户的热水需求,在冬季或夜晚光照不足时,难以满足用户的热水需求和供暖需求,使得整个太阳能采暖系统运行效率低下。
[0004]为了能够随时满足用户的热水需求和供暖需求,提高太阳能采暖系统的运行效率,本申请提供一种家用中央太阳能采暖系统。
[0005]本申请提供的一种家用中央太阳能采暖系统,采用如下的技术方案,
一种家用中央太阳能采暖系统,包括用户管路以及分别与用户管路之间循环连通的集热模块、储热模块和辅热模块,
储热模块连接于集热模块,储热模块用于吸收集热模块的热能并供给于用户管路,
第一温度检测元件,用于检测集热模块与用户管路连通端出口的温度,并输出第一温度检测值,
控制器,响应于第一温度检测值,当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器控制储热模块或辅热模块为用户管路供热,当第一温度检测值大于超低设定值时,控制器控制集热模块为用户管路供热,当第一温度检测值大于高温设定值时,控制器控制储热模块吸收集热模块的热能。
[0006] 通过采用上述技术方案,采暖系统运行过程中,光照充足时集热模块吸收太阳辐射热能,并将热能储存于储热模块。当用户有热水需求或供暖需求时,若光照充足,第一温度检测值不小于低温设定值,则控制器控制集热模块为用户管路供热,此时集热模块若有多余热能,第一温度检测值大于高温设定值,则控制器控制集热模块的一部分热能为用户管路供热,其余热能储存于储热模块,若光照不足,第一温度检测值介于超低设定值与低温设定值之间时,则控制器控制集热模块为用户管路提供一部分热能,储热模块或辅热模块为用户管路提供另一部分热能,若光照条件极差,第一温度检测值不大于超低设定值时,则控制器控制储热模块或辅热模块为用户管路提供全部所需的热能,从而确保随时满足用户的热水需求和供暖需求,提高了太阳能采暖系统的运行效率。
[0007] 可选的,所述储热模块包括储热箱、第一换热盘管和第二换热盘管,储热箱内密封填充有储热材料,第一换热盘管和第二换热盘管均埋设于储热材料内,第一换热盘管与用户管路之间连通有第一循环管路,第一循环管路上安装有与控制器连接的第一循环泵和第一控制阀,当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器控制第一控制阀打开。
[0008] 通过采用上述技术方案,当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器使第一控制阀打开,此时在第一循环泵的作用下,使水流经过第一循环管路在第一换热盘管与用户管路之间循环,冷水进入第一换热盘管后与储热箱内的储热材料进行换热并加热为热水,然后流动至用户管路满足用户的热水和供暖需求,降温后再回流至第一换热盘管内重新加热,从而使得储热模块为用户管路提供热能。
[0009] 可选的,所述集热模块包括太阳能集热器,太阳能集热器与用户管路之间连通有第二循环管路,第二循环管路上安装有与控制器连接的第二循环泵和第二控制阀,当第一温度检测值不大于超低设定值时,控制器控制第二控制阀关闭。
[0010] 通过采用上述技术方案,太阳能集热器能够吸收太阳辐射热能,并对流经第二循环管路的水流进行加热,当第一温度检测值大于超低设定值时,第二循环泵将热水输送至用户管路,为用户管路提供热能,当第一温度检测值不大于超低设定值时,控制器控制第二控制阀关闭,避免冷水在用户管路与太阳能集热器之间循环,不仅能够避免热量流失,也能够防止太阳能集热器受冻损坏。
[001 1] 可选的,所述第二换热盘管与太阳能集热器之间连通有第三循环管路,第三循环管路上安装有与控制器连接的第三控制阀,当第一温度检测值大于高温设定值时,控制器控制第三控制阀打开。
[0012] 通过采用上述技术方案,当第一温度检测值大于高温设定值时,流经太阳能集热器的水流温度较高,此时控制器使第二控制阀打开,热水经第三循环管路流入储热箱内的第二换热盘管中,并与储热材料进行换热,使热水携带的热能被储存在储热材料中,从而能够在光照充足时将太阳能集热器吸收的热能进行储存,以便于在光照不足时将储热模块储存的热能提供给用户管路,有效节省了能源,提高了太阳能采暖系统的运行效率。
[0013] 可选的,所述控制模块还包括用于检测第一换热盘管出口温度的第二温度检测元件,第二温度检测元件用于输出第二温度检测值,控制器响应于第二温度检测值,当第一温度检测值小于低温设定值,且第二温度检测值不小于低温设定值时,控制器控制第一控制阀打开。
[0014] 通过采用上述技术方案,在第一换热盘管出口处设置第二温度检测元件以检测从第一换热盘管流出的热水温度,当储热模块内储存的热能足够时,第二温度检测值不小于低温设定值,此时通过储热模块对用户管路进行供热,使第一换热盘管流出的热水流动至用户管路,而当第二温度检测值小于低温设定值时,再通过辅热模块对用户管路进行供热,从而确保储热模块对用户管路的供热充足。
[0015] 可选的,所述储热模块和第二温度检测元件均设置有若干个且一一对应,当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器控制第一换热盘管出口温度最高的储热模块上的第一控制阀打开。
[0016] 通过采用上述技术方案,设置若干个储热模块,能够在需要储热模块为用户管路供热时先打开第一换热盘管出口温度最高的储热模块上的第一控制阀,使得储存热能最多
[0017] 可选的,当每个所述第二温度检测元件的第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器控制辅热模块为用户管路供热。
[0018] 通过采用上述技术方案,当温度最高的第一换热盘管对用户管路供热一段时间后温度发生下降,控制器再控制此时温度最高的第一换热盘管对用户管路进行供热,以确保储热模块对用户管路的供热充足,当每个第二温度检测元件的第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器再控制辅热模块为用户管路供热,从而尽可能避免浪费外部能量进行供热。
[0019] 可选的,当所述第一温度检测值大于高温设定值时,控制器控制第一换热盘管出口温度最低的储热模块吸收集热模块的热能。
[0020] 通过采用上述技术方案,当集热模块吸收的热能过多时,控制器控制第一换热盘管出口温度最低的储热模块与集热模块连通,使得集热模块的吸收的多余热能先储存至热能最低的储热模块内,以使热能最低的储热模块能够储存更多的热能。
[0021] 可选的,所述辅热模块包括安装于第二循环管路上的电加热器,电加热器与控制器连接,当第一温度检测值、第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器控制电加热器开启。
[0022] 通过采用上述技术方案,当集热模块和储热模块均供热不足时,即第一温度检测值、第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器再控制电加热器对用户管路进行供热,尽可能避免外部能源的浪费,同时确保随时满足用户的热水需求和供暖需求。
[0023] 可选的,所述辅热模块包括与外部热源连通的换热器,换热器与用户管路之间连通有第四循环管路,第四循环管路上安装有与控制器连接的第四循环泵和第四控制阀,当第一温度检测值、第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器控制第四控制阀开启。
[0024] 通过采用上述技术方案,当集热模块和储热模块均供热不足时,控制器控制第四控制阀开启,使外部热源能够与流经第四循环管路的水流在换热器内进行换热,从而满足用户的热水需求和供暖需求。
通过设置分别与用户管路之间循环连通的集热模块、储热模块和辅热模块,能够在光照充足时通过集热模块对用户管路进行供热,在光照不足时通过储热模块或辅热模块对用户管路进行供热,以随时满足用户的热水需求和供暖需求,提高太阳能采暖系统的运行效率,
通过使储热模块与集热模块连接,能够在光照充足时使集热模块吸收的多余热能储存在储热模块内,以便于在光照不足时使储热模块储存在热能为用户管路供热,有效节省能源,
通过设置若干个储热模块,能够使集热模块先对储热最少的储热模块进行储热,并使储热最多的储热模块先对用户管路进行供热,确保用户管路供热充足,实现能源的合理配置和利用。
[0027] 附图标记说明, 1、集热模块, 11、太阳能集热器,2、储热模块,21、储热箱,211、储热材料,22、第一换热盘管,23、第二换热盘管,3、辅热模块,31、换热器,32、电加热器,4、控制模块,41、第一温度检测元件,42、第二温度检测元件,43、控制器,5、用户管路,6、第一循环管路,61、第一循环泵,62、第一控制阀,7、第二循环管路,71、第二循环泵,72、第二控制阀,
8、第三循环管路,81、第三控制阀,9、第四循环管路,91、第四循环泵,92、第四控制阀。
参照图1 ,家用中央太阳能采暖系统包括用户管路5,用户管路5上分别循环连通有集热模块1、储热模块2和辅热模块3,集热模块1用于吸收太阳辐射热能,储热模块2用于储存集热模块1吸收的多余热能,辅热模块3与外部热源连接,用户管路5还连接有控制模块4,控制模块4用于控制集热模块1、储热模块2和/或辅热模块3对用户管路5供热。
[0031] 参照图1,集热模块1包括太阳能集热器11 ,太阳能集热器11安装于屋顶,并用于吸收太阳辐射热能,太阳能集热器11与用户管路5之间连通有第二循环管路7,第二循环管路7上安装有第二循环泵71和第二控制阀72。
[0032] 参照图1 ,控制模块4包括第一温度检测元件41和控制器43,第一温度检测元件41为第一温度传感器,第一温度传感器安装于第二循环管路7上太阳能集热器11的出口端,第一温度传感器用于检测太阳能集热器11出口端的水温,并输出第一温度检测值,控制器43安装于室内,控制器43与第一温度传感器、第二循环泵71和第二控制阀72均连接,控制器43响应于第一温度检测值,并用于控制第二循环泵71和第二控制阀72的启闭。
[0033] 参照图1 ,控制器43内预设有依次增大的超低设定值、低温设定值和高温设定值,超低设定值为第二循环管路7内水流的冰点温度,一般为0℃,低温设定值为用户直接使用的热水温度的最低值,一般为28‑32℃,本实施例中低温设定值为30℃,高温设定值为用户直接使用的热水温度的最高值,一般为40‑45℃,本实施例中低温设定值为43℃。
[0034] 参照图1 ,第二循环泵71常态下为启动状态,第二控制阀72为常开阀,当第一温度检测值不大于超低设定值时,控制器43控制第二循环泵71和第二控制阀72均关闭,对第二循环管路7和太阳能集热器11起到保护作用。
[0035] 参照图1 ,储热模块2包括储热箱21、第一换热盘管22和第二换热盘管23,储热箱21内密封填充有储热材料211,第一换热盘管22和第二换热盘管23均埋设于储热材料211内。
[0036] 参照图1 ,第二换热盘管23与太阳能集热器11之间连通有第三循环管路8,第三循
环管路8的一端与第二循环泵71的出口连通,另一端与太阳能集热器11的入口连通。第三循环管路8上安装有第三控制阀81 ,第三控制阀81与控制器43连接,第三控制阀81为常闭阀,当第一温度检测值大于高温设定值时,控制器43控制第三控制阀81打开。
[0037] 参照图2,采暖系统供热时,当第一温度检测值大于高温设定值,太阳能集热器11通过第二循环管路7与用户管路5循环连通,同时太阳能集热器11通过第三循环管路8与储热模块2内的第二换热盘管23循环连通,太阳能集热器11吸收的热能对流经自身的水流进行加热,一部分热水流动至用户管路5内为用户管路5提供热能,另一部分热水流动至第二换热盘管23内与储热模块2内的储热材料211进行换热,进而将多余热能储存在储热模块2内。
[0038] 参照图3,当第一温度检测值不小于低温设定值且不大于高温设定值时,太阳能集热器11通过第二循环管路7与用户管路5循环连通,太阳能集热器11加热后的热水全部流动至用户管路5内以满足用户的热水需求和供暖需求。
[0039] 参照图1 ,第一换热盘管22与用户管路5之间连通有第一循环管路6,第一循环管路6上安装有第一循环泵61和第一控制阀62,第一循环泵61、第一控制阀62均与控制器43连接,第一循环泵61常态下为关闭状态,第一控制阀62为常闭阀。控制模块4还包括第二温度检测元件42,第二温度检测元件42为第二温度传感器,第二温度传感器安装于第一循环管路6上靠近第一换热盘管22的出口端,第二温度传感器用于检测第一换热盘管22的出口端的温度,并输出第二温度检测值,控制器43响应于第二温度检测值,当第一温度检测值小于低温设定值且第二温度检测值不小于低温设定值时,控制器43控制第一循环泵61和第一控制阀62均开启。
[0040] 参照图4,采暖系统供热时,当第一温度检测值小于低温设定值且第二温度检测值不小于低温设定值时,太阳能集热器11通过第二循环管路7与用户管路5循环连通,同时储热模块2内的第一换热盘管22通过第一循环管路6也与用户管路5循环连通,太阳能集热器11加热后的热水对用户管路5提供部分热能,第一换热盘管22通过与储热箱21内的储热材料211换热对第一循环管路6内的水流进行加热,进而为用户管路5提供另一部分的热能,此时太阳能集热器11和储热模块2共同通过用户管路5为用户提供热水需求和供暖需求。
[0041] 参照图4,储热模块2设置有若干个,每个储热模块2均通过第一循环管路6与用户管路5循环连通,第一控制阀62和第二温度传感器均设置有若干个,且均与储热模块2一一对应设置,第一控制阀62和第二温度传感器均安装在靠近对应的储热模块2内的第一换热盘管22出口处。当第一温度检测值小于低温设定值时,控制器43控制第二温度检测值最高的储热模块2上的第一控制阀62开启,使储存热能最多的储热模块2最先对用户管路5进行供热。
[0042] 参照图2,每个储热模块2均通过第三循环管路8与太阳能集热器11循环连通,第三控制阀81设置有若干个,且与储热模块2一一对应,第三控制阀81安装在靠近对应的储热模块2内的第二换热盘管23入口处。当第一温度检测值大于高温设定值时,控制器43控制第二温度检测值最低的储热模块2上的第三控制阀81开启,使得储存热能最少的储热模块2最先吸收集热模块1的多余热能。
[0043] 参照图1 ,辅热模块3包括换热器31 ,换热器31的一侧与外部热源连通,换热器31的另一侧与用户管路5之间连通有第四循环管路9。第四循环管路9上安装有第四循环泵91和
第四控制阀92,第四循环泵91、第四控制阀92均与控制器43连接,第四循环泵91常态下为关闭状态,第四控制阀92为常闭阀,当第一温度检测值以及所有的第二温度检测值均小于低温设定值时,控制器43控制第四循环泵91和第四控制阀92均开启。
[0044] 参照图5,采暖系统供热时,当第一温度检测值以及所有的第二温度检测值均小于低温设定值时,太阳能集热器11通过第二循环管路7与用户管路5循环连通,同时换热器31通过第四循环管路9也与用户管路5循环连通,太阳能集热器11加热后的热水对用户管路5提供部分热能,第四循环管路9内的水流在换热器31内与外部热源进行换热,进而为用户管路5提供另一部分的热能,此时太阳能集热器11和储热模块2共同通过用户管路5为用户提供热水需求和供暖需求。
[0045] 参照图6,当第一温度检测值小于超低设定值且其中一个第二温度检测值不小于低温设定值时,第二温度检测值最高的储热模块2内的第一换热盘管22通过第一循环管路6与用户管路5循环连通,第一换热盘管22通过与储热箱21内的储热材料211换热对第一循环管路6内的水流进行加热,使热水流动至用户管路5以满足用户提供热水需求和供暖需求。
[0046] 参照图7,当第一温度检测值小于超低设定值且所有的第二温度检测值均小于低温设定值时,换热器31通过第四循环管路9也与用户管路5循环连通,换热器31通过外部热源对第四循环管路9内的水流进行加热,使热水流动至用户管路5以满足用户提供热水需求和供暖需求。
[0047] 本申请实施例一种家用中央太阳能采暖系统的实施原理为,采暖系统供热时,若第一温度检测值大于高温设定值,太阳能集热器11通过第二循环管路7为用户管路5提供热能,同时太阳能集热器11吸收的多余热能通过第三循环管路8储存至储热模块2内,若第一温度检测值不小于低温设定值且不大于高温设定值,太阳能集热器11吸收的全部热量为用户管路5提供热能,若第一温度检测值小于低温设定值且其中一个第二温度检测值不小于低温设定值,太阳能集热器11和第二温度检测值最高的储热模块2共同为用户管路5提供热能,若第一温度检测值以及所有的第二温度检测值均小于低温设定值时,太阳能集热器11和换热器31共同为用户管路5提供热能,若第一温度检测值不大于超低设定值且其中一个第二温度检测值不小于低温设定值,第二温度检测值最高的储热模块2为用户管路5提供热能,若第一温度检测值不大于超低设定值且所有的第二温度检测值均小于低温设定值,换热器31为用户管路5提供热能,从而使得采暖系统能够随时满足用户的热水需求和供暖需求,提高了太阳能采暖系统的运行效率。
