太阳能供暖换热机组.pdf

本发明公开了太阳能供暖换热机组主要由太阳能集热器、集热贮热水箱、循环泵一、循环泵二、补水变频泵、板式换热器、循环泵三、辅热加热器和控制柜组成，集热贮热水箱出水由加热供水管与设置的板式换热器的一次侧进口连接，板式换热器的一次侧出口由加热回水管与集热贮热水箱连接，板式换热器的二次侧出水与供暖供水管连接，在供暖供水管上还通过辅热进水管和辅热出水管并联设置有辅热加热器，辅热加热器的热源进口与热媒供水管连接，辅热加热器的热源出口与热媒回水管连接，在热媒供水管上装有温控阀。本发明的有益效果是，本发明具有高效节能、环保、安全和智能化控制等优点，可利用太阳能节约能源40%～60%以上。

1.  一种太阳能供暖换热机组主要由太阳能集热器、集热贮热水箱、循环泵一、循环泵二、补水变频泵、板式换热器、循环泵三、辅热加热器和控制柜组成，太阳能集热器进水与太阳能加热加压管连接，太阳能加热加压管与设置的集热贮热水箱连接，在太阳能加热加压管上装设有循环泵一，其特征在于，集热贮热水箱出水由加热供水管与设置的板式换热器的一次侧进口连接，在加热供水管上设有循环泵二，板式换热器的一次侧出口由加热回水管与集热贮热水箱连接，板式换热器的二次侧进水由供暖回水管经过循环泵三之后连接，循环泵三进水与回水主管连接，再由回水主管与供暖回水管连接，循环泵三出水与加压主管连接，再由加压主管与板式换热器的二次侧进口连接，回水主管上设有压力传感器一，在回水主管上还连接有供暖补水管，供暖补水管的另一端与集热贮热水箱的底部接口连接，在供暖补水管上装设有补水变频泵及止回阀，板式换热器的二次侧出水与供暖供水管连接，在供暖供水管上还通过辅热进水管和辅热出水管并联设置有辅热加热器，辅热加热器的热源进口与热媒供水管连接，辅热加热器的热源出口与热媒回水管连接，在热媒供水管上装有温控阀。

2.  根据权利要求1所述的太阳能供暖换热机组，其特征在于，太阳能集热器出水与太阳能热水回水管连接，太阳能热水回水管又与集热贮热水箱连接，太阳能集热器出水连接太阳能热水回水管之前设有温度传感器一，在集热贮热水箱内设有温度传感器二及水位传感器。

3.  根据权利要求1所述的太阳能供暖换热机组，其特征在于，集热贮热水箱还连接有自来水补水管，且在自来水补水管装有电磁阀一，电磁阀一之后设有软化水装置。

4.  根据权利要求1所述的太阳能供暖换热机组，其特征在于，加热供水管在循环泵二之前设有过滤器一，加热供水管在循环泵二之后、板式换热器之前还设有温度表二和压力表三。

5.  根据权利要求1所述的太阳能供暖换热机组，其特征在于，供暖供水管与辅热加热器之间分别由辅热进水管和辅热出水管连接，且辅热进水管在前、辅热出水管在后，供暖供水管在辅热进水管与辅热出水管之间还设有电磁阀二，辅热出水管上设有电磁阀三，供暖供水管在辅热进水管之前设有温度传感器三及压力表二，供暖供水管在辅热出水管之后设有温控变送器及压力传感器二。

6.  根据权利要求1所述的太阳能供暖换热机组，其特征在于，控制柜敷设电缆线与设置在室外的室外温度传感器连接。

太阳能供暖换热机组
技术领域
本发明涉及太阳能供热技术领域，具体地说是一种太阳能供暖换热机组。
背景技术
太阳能供暖是将太阳光能通过集热器转换为热能以满足供热用户在冬季供暖的需求。太阳能是一种清洁和用之不绝的再生能源，随着世界能源危机和国家积极推行节能减排、发展低碳经济的新形势下，太阳能供暖作为一种节能、环保和经济的供暖方式已逐渐被认可和推广使用，目前太阳能供暖大多数局限于家庭式单体供暖，而对太阳能集中供暖换热系统鲜见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能、安全和使用效果好的太阳能供暖换热机组。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：太阳能供暖换热机组主要由太阳能集热器、集热贮热水箱、循环泵一、循环泵二、补水变频泵、板式换热器、循环泵三、辅热加热器和控制柜组成，太阳能集热器进水与太阳能加热加压管连接，太阳能加热加压管与设置的集热贮热水箱连接，在太阳能加热加压管上装设有循环泵一，太阳能集热器出水与太阳能热水回水管连接，太阳能热水回水管又与集热贮热水箱连接，太阳能集热器出水连接太阳能热水回水管之前设有温度传感器一，在集热贮热水箱内设有温度传感器二及水位传感器，集热贮热水箱还连接有自来水补水管，且在自来水补水管装有电磁阀一，电磁阀一之后设有软化水装置对进入集热贮热水箱的自来水进行软化处理，集热贮热水箱出水由加热供水管与设置的板式换热器的一次侧进口连接，在加热供水管上设有循环泵二，循环泵二之前设有过滤器一，加热供水管在循环泵二之后、板式换热器之前还设有温度表二和压力表三，板式换热器的一次侧出口由加热回水管与集热贮热水箱连接，板式换热器的二次侧进水由供暖回水管经过循环泵三之后连接，循环泵三进水与回水主管连接，再由回水主管与供暖回水管连接，且供暖回水管连接回水主管之前还设有过滤器二，循环泵三出水与加压主管连接，再由加压主管与板式换热器的二次侧进口连接，加压主管上设有便于观察的压力表一，回水主管上装有安全阀、并设有压力传感器一和温度表一，在回水主管上还连接有供暖补水管，供暖补水管的另一端与集热贮热水箱的底部接口连接，在供暖补水管上装设有补水变频泵及止回阀，补水变频泵从集热贮热水箱内取水、并经加压后维持回水主管及供暖回水管的压力恒定，压力传感器一用于检测回水主管压力，安全阀用于回水主管超压时泄压，板式换热器的二次侧出水与供暖供水管连接，在供暖供水管上还通过辅热进水管和辅热出水管并联设置有辅热加热器，供暖供水管与辅热加热器之间分别由辅热进水管和辅热出水管连接，且辅热进水管在前、辅热出水管在后，供暖供水管在辅热进水管与辅热出水管之间还设有电磁阀二，辅热出水管上设有电磁阀三，供暖供水管在辅热进水管之前设有温度传感器三及压力表二，供暖供水管在辅热出水管之后设有温控变送器及压力传感器二，所述辅热加热器由热媒供水管提供热源，辅热加热器的热源进口与热媒供水管连接，辅热加热器的热源出口与热媒回水管连接，在热媒供水管上装有温控阀，温控阀之前设有过滤器三，且温控阀相对于温控变送器调节开度或关闭热媒供水管的热源流量。
所述温度传感器一、水位传感器、温度传感器二、循环泵一、电磁阀一、软化水装置、循环泵二、补水变频泵、压力传感器一、循环泵三、温度传感器三、电磁阀二、电磁阀三、温控变送器、压力传感器二和温控阀各自敷设电缆线分别与控制柜连接，控制柜还敷设电缆线与设置在室外的室外温度传感器连接，室外温度传感器用于检测室外气候温度变化情况、并将检测到的信号传输至控制柜。
所述温度传感器一和温度传感器二分别用于检测太能能集热器和集热贮热水箱的温度，并设有启泵温差值和停泵温差值两个控制点，启泵温差值用于控制循环泵一启动，停泵温差值用于控制循环泵一停止运行；
所述水位传感器设有高水位点、低水位点和缺水水位点三个控制点，高水位点用于控制集热贮热水箱停止进水，电磁阀一关闭，软化水装置失电；低水位点用于集热贮热水箱补水，电磁阀一打开，软化水装置得电运行；缺水水位点用于控制运行中的循环泵一、循环泵二及补水变频泵停机保护。
本发明的工作原理是，太阳能集热器将太阳光能转换为热能，太阳能集热器温度升高，当温度传感器一检测到太阳能集热器温度高于温度传感器二检测到集热贮热水箱温度2℃～5℃以上时，循环泵一启动，集热贮热水箱的水经过循环泵一加压、太阳能加热加压管输送至太阳能集热器置换，同时太阳能集热器内的水由太阳能热水回水管回流至集热贮热水箱，太阳能集热器温度降低，集热贮热水箱温度升高，待太阳能集热器温度较集热贮热水箱温度高于不到1℃时，循环泵一停止，太阳能集热器又开始加热，太阳能集热器温度升高，直至太阳能集热器温度高于集热贮热水箱温度在设定的启泵温差值及以下时，循环泵一启动，待太阳能集热器温度高于集热贮热水箱温度设定的停泵温差值时，循环泵一停止，如此反复，达到太阳能集热器加热、集热贮热水箱储热的效果；当集热贮热水箱水位下降至水位传感器设定的低水位点及以下时，电磁阀一打开，软化水装置得电，自来水由经自来水补水管、电磁阀一和软化水装置之后进入集热贮热水箱补水，待集热贮热水箱水位上升至水位传感器设定的高水位点及以上时，电磁阀一关闭，软化水装置失电，自来水补水管停止对集热贮热水箱进水；
太阳能供暖时，循环泵二从集热贮热水箱中取水、经加压后输送至板式换热器输出热量，板式换热器再将热量自动连续地转换为供热用户需求的供暖热水由供暖供水管输出，供热用户的供暖回水由供暖回水管通过过滤器二清除污垢、循环泵三加压后输送至板式换热器进行加热、并生产出用户供热需求和适于室外气候温度变化的供暖热水进行供热，电磁阀二打开，电磁阀三关闭，温控变送器依据室外温度传感器检测室外气候温度变化情况自适应地调整供暖供水管设定的供暖温度，当室外气候温度高时，供暖供水管设定的供暖温度相对要低，当室外气候温度低时，供暖供水管设定的供暖温度相对要高，在检测到供暖供水管的实测供暖温度低于适于室外气候温度变化的设定供暖温度、并持续10～45min时，电磁阀三打开，电磁阀二关闭，供暖热水从板式换热器流出、经辅热进水管进入辅热加热器进行补充加热、再由辅热出水管回到供暖供水管输出，并使供暖供水管输出的供暖温度维持在适于室外气候温度变化的设定供暖温度上，此时温控阀依据温控变送器适于室外气候温度变化设定的供暖温度来调节热媒供水管的流量，温控阀能在关闭到全开的范围内调节热媒供水管的流量，当温控阀关闭、并持续3～10min以上时，电磁阀二打开，电磁阀三关闭，辅热加热器停止加热；
在循环泵三运行过程中，当压力传感器一检测到回水主管压力低于设定的恒压值时，补水变频泵启动，补水变频泵从集热贮热水箱取水、经变频加压后对回水主管进行变频恒压补水，当回水主管压力稳定在设定的恒压力值、并维持30s～60s时，补水变频泵停机和完成变频恒压补水；当压力传感器一检测到回水主管压力低于设定的缺水压力值时，系统将判定回水主管及供暖回水管缺水，循环泵三停机保护、并报警，待回水主管压力恢复到设定的恒压值时，循环泵三自动启动和恢复正常运行。
本发明的有益效果是，本发明具有高效节能、环保、安全和智能化控制等优点，可利用太阳能节约能源40%～60%以上。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
图中，1、太阳能集热器，2、温度传感器一，3、太阳能热水回水管，4、太阳能加热加压管，5、集热贮热水箱，6、水位传感器，7、温度传感器二，8、循环泵一，9、电磁阀一，10、自来水补水管，11、软化水装置，12、供暖补水管，13、加热供水管，14、循环泵二，15、补水变频泵，16、止回阀，17、过滤器一，18、加热回水管，19、板式换热器，20、压力传感器一，21、回水主管，22、温度表一，23、安全阀，24、过滤器二，25、供暖回水管，26、循环泵三，27、加压主管，28、压力表一，29、温度传感器三，30、电磁阀二，31、电磁阀三，32、温控变送器，33、压力传感器二，34、供暖供水管，35、辅热出水管，36、辅热加热器，37、温控阀，38、过滤器三，39、热媒回水管，40、热媒供水管，41、电缆线，42、辅热进水管，43、压力表二，44、温度表二，45、压力表三，46、控制柜，47、室外温度传感器。
具体实施方式
下面就附图1对本发明的太阳能供暖换热机组作以下详细地说明。
如附图1所示，本发明的太阳能供暖换热机组主要由太阳能集热器1、集热贮热水箱5、循环泵一8、循环泵二14、补水变频泵15、板式换热器19、循环泵三26、辅热加热器36和控制柜46组成，太阳能集热器1进水与太阳能加热加压管4连接，太阳能加热加压管4与设置的集热贮热水箱5连接，在太阳能加热加压管4上装设有循环泵一8，太阳能集热器1出水与太阳能热水回水管3连接，太阳能热水回水管3又与集热贮热水箱5连接，太阳能集热器1出水连接太阳能热水回水管3之前设有温度传感器一2，在集热贮热水箱5内设有温度传感器二7及水位传感器6，集热贮热水箱5还连接有自来水补水管10，且在自来水补水管10装有电磁阀一9，电磁阀一9之后设有软化水装置11对进入集热贮热水箱5的自来水进行软化处理，集热贮热水箱5出水由加热供水管13与设置的板式换热器19的一次侧进口连接，在加热供水管13上设有循环泵二14，循环泵二14之前设有过滤器一17，加热供水管13在循环泵二14之后、板式换热器19之前还设有温度表二44和压力表三45，板式换热器19的一次侧出口由加热回水管18与集热贮热水箱5连接，板式换热器19的二次侧进水由供暖回水管25经过循环泵三26之后连接，循环泵三26进水与回水主管21连接，再由回水主管21与供暖回水管25连接，且供暖回水管25连接回水主管21之前还设有过滤器二24，循环泵三26出水与加压主管27连接，再由加压主管27与板式换热器19的二次侧进口连接，加压主管27上设有便于观察的压力表一28，回水主管21上装有安全阀23、并设有压力传感器一20和温度表一22，在回水主管21上还连接有供暖补水管12，供暖补水管12的另一端与集热贮热水箱5的底部接口连接，在供暖补水管12上装设有补水变频泵15及止回阀16，补水变频泵15从集热贮热水箱5内取水、并经加压后维持回水主管21及供暖回水管25的压力恒定，压力传感器一20用于检测回水主管21压力，安全阀23用于回水主管21超压时泄压，板式换热器19的二次侧出水与供暖供水管34连接，在供暖供水管34上还通过辅热进水管42和辅热出水管35并联设置有辅热加热器36，供暖供水管34与辅热加热器36之间分别由辅热进水管42和辅热出水管35连接，且辅热进水管42在前、辅热出水管35在后，供暖供水管34在辅热进水管42与辅热出水管35之间还设有电磁阀二30，辅热出水管35上设有电磁阀三31，供暖供水管34在辅热进水管42之前设有温度传感器三29及压力表二43，供暖供水管34在辅热出水管35之后设有温控变送器32及压力传感器二33，所述辅热加热器36由热媒供水管40提供热源，辅热加热器36的热源进口与热媒供水管40连接，辅热加热器36的热源出口与热媒回水管39连接，在热媒供水管40上装有温控阀37，温控阀37之前设有过滤器三38，且温控阀37相对于温控变送器32调节开度或关闭热媒供水管40的热源流量。
所述温度传感器一2、水位传感器6、温度传感器二7、循环泵一8、电磁阀一9、软化水装置11、循环泵二14、补水变频泵15、压力传感器一20、循环泵三26、温度传感器三29、电磁阀二30、电磁阀三31、温控变送器32、压力传感器二33和温控阀37各自敷设电缆线41分别与控制柜46连接，控制柜46还敷设电缆线41与设置在室外的室外温度传感器47连接，室外温度传感器47用于检测室外气候温度变化情况、并将检测到的信号传输至控制柜46。
所述温度传感器一2和温度传感器二7分别用于检测太能能集热器1和集热贮热水箱5的温度，并设有启泵温差值和停泵温差值两个控制点，启泵温差值用于控制循环泵一8启动，停泵温差值用于控制循环泵一8停止运行；
所述水位传感器6设有高水位点、低水位点和缺水水位点三个控制点，高水位点用于控制集热贮热水箱5停止进水，电磁阀一9关闭，软化水装置11失电；低水位点用于集热贮热水箱5补水，电磁阀一9打开，软化水装置11得电运行；缺水水位点用于控制运行中的循环泵一8、循环泵二14及补水变频泵15停机保护。
本发明的工作原理是，太阳能集热器1将太阳光能转换为热能，太阳能集热器1温度升高，当温度传感器一2检测到太阳能集热器1温度高于温度传感器二7检测到集热贮热水箱5温度2℃～5℃以上时，循环泵一8启动，集热贮热水箱5的水经过循环泵一8加压、太阳能加热加压管4输送至太阳能集热器1置换，同时太阳能集热器1内的水由太阳能热水回水管3回流至集热贮热水箱5，太阳能集热器1温度降低，集热贮热水箱5温度升高，待太阳能集热器1温度较集热贮热水箱5温度高于不到1℃时，循环泵一8停止，太阳能集热器1又开始加热，太阳能集热器1温度升高，直至太阳能集热器1温度高于集热贮热水箱5温度在设定的启泵温差值及以下时，循环泵一8启动，待太阳能集热器1温度高于集热贮热水箱5温度设定的停泵温差值时，循环泵一8停止，如此反复，达到太阳能集热器1加热、集热贮热水箱5储热的效果；当集热贮热水箱5水位下降至水位传感器6设定的低水位点及以下时，电磁阀一9打开，软化水装置11得电，自来水由经自来水补水管10、电磁阀一9和软化水装置11之后进入集热贮热水箱5补水，待集热贮热水箱5水位上升至水位传感器6设定的高水位点及以上时，电磁阀一9关闭，软化水装置11失电，自来水补水管10停止对集热贮热水箱5进水；
太阳能供暖时，循环泵二14从集热贮热水箱5中取水、经加压后输送至板式换热器19输出热量，板式换热器19再将热量自动连续地转换为供热用户需求的供暖热水由供暖供水管34输出，供热用户的供暖回水由供暖回水管25通过过滤器二24清除污垢、循环泵三26加压后输送至板式换热器19进行加热、并生产出用户供热需求和适于室外气候温度变化的供暖热水进行供热，电磁阀二30打开，电磁阀三31关闭，温控变送器32依据室外温度传感器47检测室外气候温度变化情况自适应地调整供暖供水管34设定的供暖温度，当室外气候温度高时，供暖供水管34设定的供暖温度相对要低，当室外气候温度低时，供暖供水管34设定的供暖温度相对要高，在检测到供暖供水管34的实测供暖温度低于适于室外气候温度变化的设定供暖温度、并持续10～45min时，电磁阀三31打开，电磁阀二30关闭，供暖热水从板式换热器19流出、经辅热进水管42进入辅热加热器36进行补充加热、再由辅热出水管35回到供暖供水管34输出，并使供暖供水管34输出的供暖温度维持在适于室外气候温度变化的设定供暖温度上，此时温控阀37依据温控变送器32适于室外气候温度变化设定的供暖温度来调节热媒供水管40的流量，温控阀37能在关闭到全开的范围内调节热媒供水管40的流量，当温控阀37关闭、并持续3～10min以上时，电磁阀二30打开，电磁阀三31关闭，辅热加热器36停止加热；
在循环泵三26运行过程中，当压力传感器一20检测到回水主管21压力低于设定的恒压值时，补水变频泵15启动，补水变频泵15从集热贮热水箱5取水、经变频加压后对回水主管21进行变频恒压补水，当回水主管21压力稳定在设定的恒压力值、并维持30s～60s时，补水变频泵15停机和完成变频恒压补水；当压力传感器一20检测到回水主管21压力低于设定的缺水压力值时，系统将判定回水主管21及供暖回水管25缺水，循环泵三26停机保护、并报警，待回水主管21压力恢复到设定的恒压值时，循环泵三26自动启动和恢复正常运行。