分户供热系统 本发明涉及一种将太阳能集热器与锅炉供暖系统结合在一起的分户供热系统，属于居室、住宅热水供应室内供暖系统。
目前，宾馆、学校、办公楼或公寓、居民住宅区等建筑楼房中大多采用锅炉或太阳能集热器等供热系统提供热水，以方便使用。但现有的锅炉或太阳能集热器存在如下问题：(1).共用一个贮热水箱，会出现用水时打开阀门，放出热水时，贮水箱中的水便不断减少，过一段时间后需要有专人负责向水箱中蓄水，否则会出现水箱中缺水。另外，对居民住宅区来说由于共用一个水箱不受自身水表控制会出现用水不节约问题；(2).由于共用一个贮热水箱，而用户与贮热水箱通过管路连接，且相隔一定距离，管道线路长短不一，大量热量在管道中散发而损耗。另外由于用水不连续，管道中停留的热水因散热而变凉，待用户用时还得将管道中的凉水放尽后，才能用上热水，这样造成水资源的浪费，同时给用户带来过多的水费开支。
本发明的目的是提供一种分户供热系统，不仅可以减少热水输送过程中的热量散失，而且能够节约资源，方便用户使用。
本发明所设计的分户供热系统主要由太阳能集热器、锅炉及管路传输系统构成，太阳能集热器位于建筑物顶部，管路传输系统主要由热水循环管路、暖汽循环管路及控制阀门构成，管路传输系统中的热水循环管路与太阳能集热器连接，暖汽循环管路与锅炉连接；在每个用户房间中通入暖气循环管路及热水循环管路，暖汽循环管路中连接安装暖汽片、热水循环管路中连接安装热传导水箱，在热传导水箱中安装热交换器，热交换器与热水循环管路连通，在太阳能集热器端的热水循环管路中安装有温度控制器及控制阀门，在锅炉端的暖汽循环管路中安装有水泵及控制阀门，锅炉的出水管路与热水循水管路连通，其上安装有水泵及控制阀门，热水循环管路中的热水总管与通至锅炉的总回水管联通，由控制阀门控制其与总回水管的导通状况，各控制阀门及水泵由总控制器控制。
为对循环工质损失后得以补充，本发明所设计的分户供热系统中还安装有水箱、上水管及电子阀，水箱通过上水管与热水循环管路连接，水箱位于建筑物顶部，高于太阳能集热器，电子阀用于控制补水量。
本发明所设计的分户供热系统中的温度控制器与水泵连接，以利启动水泵，促使热水循环。
本发明所设计地分户供热系统中的温度控制器的电路主要由热敏电阻(R4)、电阻(R1、R2、R3)及三极管(T2)组成的电桥电路及电池(E1、E2)、继电器(J51)及继电器(J52)构成，继电器(J52)由线圈及常开接点(2、3、4)构成，常开接点(2、3、4)安装于与水泵对应相连的三相电源线上，继电器(J51)与继电器(J52)的线圈相对应，继电器(J51)的两端分别与三极管(T2)的集电极及发射集相连接，继电器(J52)的线圈与电源的两根火线连接。
本发明所设计的分户供热系统中的补水阀电路由水箱中的水位传感器、电池(E3)、三极管(T1)、继电器J1)、继电器(J2)及电子阀连接构成，接触器(J2)中的线圈通过继电器(J1)的常闭接点接到用于控制电子阀动的三相电源的两根火线上。
本发明所设计的分户供热系统的用户水箱主要由箱体、水漂阀门、热交换器、溢水管、上水管及放水阀门构成，溢水管及热交换器位于箱体内，放水阀门位于箱体下部，用于提供热水，上水管通至热传导水箱内，由水漂阀门控制自动补水。
本发明所设计的分户供热系统在应用时，冬季主要由锅炉提供供暖及各户水箱中水的加热，太阳能集热器辅助锅炉的供暖循环；而其它季节则由太阳能集热器提供热交换用的工质。在冬季时，锅炉端的暖汽循环管路中的阀门打开，水泵启动，推动传送锅炉工质，进入暖汽上水总管和热传导水箱上水总管，暖汽上水总管中工质进入各户暖汽管、片，进行供暖，热交换后的工质经暖汽回流至锅炉的总回水管内；而通入热传导水箱的上水总管中的工质流经各户的热交换管路散热后又流入太阳能集热器吸热，然后经热水循环管至太阳能热水总管，此时由于太阳能热水总管通至热传导水箱的水总管的阀门关闭，而与锅炉的总回水管连接的阀门打开，因此太阳能热水总管中的工质流回锅炉的总回水管内，此时吸收了太阳能的工质与暖汽管路循环回来的工质汇合，提高回水工质的温度，返回锅炉加热。在天气较冷的时候，锅炉的暖汽循环管路连通的水泵持续工作，锅炉持续提供热量，以提高室内取暖及供热水的温度；而当气候渐暖时，可停止锅炉加热，靠太阳能集热器提供热水为暖汽回水管提供热水，提高回水温度，再由水泵传递给暖汽循环管路。而在其它不需要供暖的季节，锅炉停止工作，关闭锅炉及暖汽循环管路上的阀门，打开太阳能热水循环管路中的各阀门，由太阳集热器为热源，吸收热量，当太阳能集热器中的工质吸热达到一定温度则由太阳能集热器连接的热水管路中的温度控制器发出信号，自动启动其循环管路上的水泵，促使太阳能系统加速循环，将热的工质经过热水循环管进入热水总管，又由热水总管传递至热传导水箱上水管，经过热传导水箱上水管将热工质送至各室内的热传导水箱的热交换器中进行热交换，热交换器中的工质热交换后回流至集热器回水管内，重新流回太阳能集热器中。水泵受水温控制停止工作，待集热器再次集热到一定温度时水泵又启动。这样循环往复使太阳热能交换散热到用户的热传导水箱内供用户使用，且管路中水温趋于一致。上述工作过程中的各阀门及水泵的工作状况均由总控制器进行控制。
本发明所设计的分户供热系统的优点是：
1.结构合理，布局整齐，太阳能热水不直接供用户使用，而是通过管道传递工质，在工质管道中安装热交换器，热交换器分装于各户的热传导水箱中，利用热传导散热的原理将太阳能热量散发到各用户热传导水箱中，供用户使用，这样可以大大节省能源，且减少使用水时因放出水管中的冷水而大量浪费水资源的现象；
2.配合冬季锅炉取暖，减少锅炉燃煤，节约能源，形成太阳能集热器与锅炉两个热源有机结合，能量互补；
3.方便用户，集体供热，分户供给，由用户自己向各户热传导水箱添水，减少集体水箱补水困难和节约用水的问题。
本发明所设计的分户供热系统主要适用于为十五层以下的楼房建筑物四季提供热水和室内锅炉供暖前及供暖后各一个月左右的阴、冷问题。
图1是本发明的分户供热系统的结构示意图。
图2是图1中太阳能集热器结构示意图。
图3是图1中热交换水箱结构示意图。
图4是图1中补水控制结构示意图。
图5是图1中温度控制器的电路控制图。
下面根据附图结合具体实施例对本发明的分户供热系统加以详细说明。
实施例
如图1所示的分户供热系统主要由太阳能集热器01、锅炉02及管路传输循环系统构成，太阳能集热器01位于建筑物顶部，管路传输循环系统主要由与太阳能集热器01连接的热水循环管路及与锅炉连接的暖汽循环管路构成，在每用户室内安装有暖汽管片03及热传导水箱04。热水循环管路主要由循环回水管05、热水循环管06、太阳能热水总管07、热传导水箱上水总管13、热交换器08以及水箱09、上水管10、冷水管路11构成；暖汽循环管路主要包括暖汽上水总管14、暖汽回水管15及总回水管16，暖汽管片03通过管路与暖汽上水总管14、暖汽回水管15连接，上水总管14与锅炉02热水出口连接，暖汽回水管15与总回水管16连接，总回水管16通至锅炉02的回水口，在暖汽上水总管靠近锅炉端安装有1#水泵，在图中符号均表示水泵，1#水泵用于促进循环。而热水循环管路中，热水循环管06与太阳能集热器01连接，热水循环管路依次连接有太阳能热水总管07、热传导水箱上水总管13、热交换器08及循环回水管05，循环回水管05与太阳能集热器01连接形成热水循环体系。而在靠近太阳能集热器01端的热水循环管06中安装有温度控制器17，在太阳能热水总管07及热传导水箱上水总管13之间安装有4#、5#阀门及2#水泵，图中符号均表示阀门。循环工质在加热循环过程中会有一定损失，因此还安装有补水装置，补水装置由水箱09及上水管10构成，水箱09高于太阳能集热器01，上水管10将水箱09及太阳能热水总管07连接；为放水、排汽方便，在上水管10的底部带有低水弯18及6#、9#控制阀门。上水管10通过2#电子阀与建筑中的冷水管路11连接，由2#电子阀自动控制水箱09中的水量；而锅炉的补水则通过1#阀门及管路与冷水管路11连接。冷水管路11通至各用户，各用户的热传导水箱04通过上水管12及3#阀门与冷水管路11连接。由用户各自控制3#阀门，以补充各户热传导水箱04的补水。在锅炉02端，通过连接管路将热水循环管路与暖汽循环管路有机结合，即：太阳能热水总管07靠近锅炉处通过4#阀门及管路与总回水管16连接，而热传导水箱上水总管13在5#阀门后端通过一管路与1#水泵连接，该管路上带有10#阀门。上述的各阀门及水泵均由控制器19自动控制。
太阳能集热器01如图2所示，为现有产品，采用高硼硅黑色玻璃真空管，通过阳光的直射和反射，吸收太阳能热量，聚积到水中。
热传导水箱04如图3所示，水箱内胆由搪瓷品制做，外皮为硬塑料，中间聚氨酯发泡保温。箱体31中除带有热交换器08外，还带有溢水管35、溢水口32、放水阀门33、水漂阀门34，用于自动控制进水、溢水及排放水。
水箱09的补水控制系统如图4所示，靠水箱09中的水位传感器即水位线调节补水。水位达到时，2#电子阀关闭，停止补水；水位达不到时，2#电子阀自动打开，向热水循环系统补水，保证系统水位的高度。2#电子阀即为分户供热系统的用于补水的电子阀，其控制电路如图4所示，2#电子阀由220V两相电源通过继电器J2的两个常开接点2、3供电。继电器J2的线圈通过灵敏继电器J1的常闭接点接到三相电源的两根火线上。只要继电器J1不动作，继电器线圈就有电流通过，它的常开接点2、3闭合，2#电子阀接通电源，开启向水箱09补水。当水面到达水箱09中a点水位线时，水路把a、c两点接通，有电流过晶体管T1的基极。经过放大后所形成的集电极电流将使灵敏继电器J1的常闭接点断开，电子阀就停止工作。等到水位低于水箱09的b点以后，水路不通，灵敏继电器J1的常闭接点重新闭合，把继电器J2接到电源上，于是2#电子阀又开启，自动地把水箱09的水位保持在a和b之间。此外，继电器J2的常闭接点，并联在水位a和b之间，它的作用是这样的：当水位下降到低于a点时，2#电子阀不马上向水箱09补水。因为这时a点通过继电器J2的接点(这时继电器J2电源已断开，接点1闭合)和水路c点仍然相通，2#电子阀仍旧不开启。只有等到水位低于b点以后，a、c两点才断开，2#电子阀开始补水。2#电子阀开启后，继电器J2的接点1断开，所以水位只有继续上升到a点之后，a、c两点才重新接通。采取这项措施之后，既能使水位保持在一定水平上(a和b之间)，又免得水位在a点附近波动时，继电器J2来回动作，2#电子阀一会儿开启，一会儿断开，影响整个装置的寿命和可靠性。
位于热水循环管路的温度控制器17的控制电路如图5所示，其主要用于控制2#水泵，2#水泵的电机由380V三相电源通过继电器J52的三个常开接点2、3、4供电。接触器J52的线圈通过灵敏继电器J51的常开接点接到三相电源的两根火线上。只要灵敏继电器J51不动作，接触器线圈就没有电流通过，它的常开接点2、3、4常开，2#水泵电机停止工作。太阳能循环供水系统不循环，当电桥热敏电阻R4随温度升高阻值增大时，电桥中b、d两点间的电流增大。当温度升高到设计温度时，电流流过晶体管T2的基极达到设计电流。经过放大后所形成的集电极电流的值大于灵敏继电器J51的吸合电流时，使灵敏继电器J51的常开接点吸合。继电器J52的线圈有电流通过，它的常开接点2、3、4闭合，2#水泵电机接通电源，2#水泵启动循环。在继电器J52的三个常开接点2、3、4闭合的同时，继电器J52的接点1也同时闭合，F、C两点接通，接点1的闭合使电桥R3的阻值变小，电桥中b、d两点间的电流继续增大，集电极电流远远超过继电器的吸合电流。当水温下降，热敏电阻R4的阻值降低，集电极电流也逐渐减小。当电阻R4的阻值降低到一定程度时，集电极电流减小恢复到吸合时的电流。电阻R4随着水温的降低，继续降低，晶体管T2集电极电流也同时减小，当集电极电流小于灵敏继电器J51的吸合电流时，灵敏继电器J51的常开接点打开继电器J52的线圈没有电流通过，灵敏继电器J52的三个常开接点2、3、4断开，水泵电机停止工作。在继电器J52的三个常开接点2、3、4断开的同时，接点1也同时断开，电桥电阻R3恢复原来的阻值。温度控制器17可通过调整电桥电阻R3和电桥热敏电阻R4的阻值来实现温度控制的目的。
在应用过程中，该分户供热系统安装于四层楼中，到冬季取暖时，分户供热系统中的4#、10#阀门打开，5#阀门关闭，锅炉02中的工质经1#水泵推动传递锅炉02的工质，经管路中的A点分流进入暖汽上水总管14及热传导水箱上水总管13。暖汽上水总管14流入各用户暖汽片，经暖汽回水管15到管路中B点；热传导水箱上水总管07经热传导水箱04散热后又流入太阳能集热器01，吸热后经热水循环管到太阳能热水总管07至B点于暖汽回水会合，吸收的太阳能热量在总回水管16与暖汽回水对流，提高回水温度，返回锅炉02。气候较冷时，锅炉02再二次加热，提高出水温度，经1#水泵继续循环；气候缓解时，停止锅炉二次加热，靠太阳能热水为暖汽回水对流水温，经1#水泵传递供给暖汽，热传导水箱循环散热。
考虑到冬季易冻，在上冻前打开4#、10#阀门，关闭5#阀门的同时，要关闭6#阀门，打开9#阀门排除太阳能系统加水管的水。然后关闭7#阀门，再关闭8#阀门，使7#阀门与8#阀门管道之间形成不流通的气堵，防止顶端散热及上冻。
气候暖和后，暖汽停止供热，关闭4#、10#阀门，打开5#阀门，同时打开6#、7#、8#阀门，关闭9#阀门，太阳能的热水循环管路自成体系，靠热水向上移动，经太阳能热水输出管输出，促使系统水形成微循环，将吸收的太阳热能聚积在太阳能集热器01的上部管道及顶层楼的热传导水箱中；气体经排气管进入水箱09经放汽管溢出。当太阳能集热器01上部水温达到一定温度后，经温度控制器17启动2#水泵，促使太阳能循环系统内热水循环，使楼顶上部水温与下部水温经循环传导大体相当，热传导水箱04的水温逐步升高，以提供用户使用热水。在热水循环管路中的工质损失量小，减少了大量补充水的问题，仅当工质损失到一定程度后由前面所述的补水装置自动补水。
在应用过程中还可以将楼群中多个楼的分户供热系统串并联共同循环，即如图1所示，共用一个锅炉，而每个楼有自己的太阳能集热器及相关的热水循环管路及暖汽循环管路，将每个楼的热水循环管路及暖汽循环管路串并联在一起，由一个锅炉与暖汽循环管路及热水循环管路连接，使锅炉与太阳能集热器相互配合供热，以便为更多的用户，甚至是一个小区用户的提供暖汽、热水的便利，提高人们的生活、工作质量。
由上述可看出，该分户供热系统在提供取暖、供热水，方便用户的同时，节约能源，且有利于环境保护，为用户工作、生活提供便利。