一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置.pdf

本发明采用一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于包括太阳能集热器、换热式热水器储水箱、金属固体式峰谷电蓄热电热水箱、辐射供暖装置，通过太阳能集热器、换热式热水器储水箱与峰谷电蓄热电热水箱的结合实现了两种能源的互补利用，使得太阳能热水供应与住宅供暖能在同一个系统中实现，从而节省了设备成本，达到充分利用可再生能源与低价峰谷电能源，降低建筑能耗与热水供应和辐射供暖的使用成本，减少环境污染，改善居住条件。

1、  一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于包括太阳能集热器、换热式热水器储水箱、金属固体式峰谷电蓄热电热水箱、供暖循环泵、辐射供暖装置，所述的太阳能集热器经集热循环泵和循环管路与换热式热水器储水箱相连，所述的金属固体式峰谷电蓄热电热水箱的进出水口经蓄热回路开关控制阀和循环管路与换热式热水器储水箱内的换热器管口相连接，辐射供暖装置间串联或串并混联、且同供暖循环泵串联后并联于金属固体式峰谷电蓄热电热水箱与换热式热水器储水箱间的回路上。

2、  一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于所述的太阳能集热器是可立面竖置安装的三维翅片式太阳能集热器。

3、  一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于所述的换热式热水器储水箱中可带有辅助的电加热装置与或燃气加热装置。

4、  一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于所述的辐射供暖装置可以是地板辐射传热式供暖装置、或是辐射与对流复合传热式散热器。

5、  一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于所述的金属固体式峰谷电蓄热电热水箱包括金属固体式蓄热电热水箱、或是带固体外壳的金属相变式蓄热电热水箱。

6、  一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于所述的地板辐射传热式供暖系统是埋地式或铺地式供暖系统。

一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，属太阳能利用技术领域。
背景技术
建筑能耗主要包括供暖、空调、热水供应、通风、照明与家电等，其中以供暖和空调能耗为主，其次为热水供应。太阳能为可再生能源，太阳热水器具有无污染、节能、环保、安全等显著特点，现有太阳能利用以低温热利用为主，人们已利用太阳能制取热水分别供生活、洗浴、厨房操作和洗衣等使用，随着太阳能利用越来越深入，正逐渐向着包括住宅采暖和空调等场合的应用发展，因此，建筑供暖空调和热水系统的配置和选择中，采用太阳热水系统无疑有着极大的优势，但是现有的太阳热水系统中还存在着不足：一是需要配用燃气、燃油或电加热作为并列热源供暖，对于多种气候带的适应性差，不同工作负荷条件下运行模式变化间可选择余地小，使用成本较高；二是在与太阳热水系统的结合中峰谷电蓄热还未得到广泛的应用，存在进一步降低使用成本的潜力；三是未将生活热水供应与住宅采暖这两种用途的系统结合起来作统筹考虑，使成本再得到降低；四是无法形成与多层建筑结合的户用系统，适用面小，因此，现有的技术在太阳能热利用建筑节能方面还有待于发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足提出一种可将住宅家庭生活热水供应与供暖用途结合起来、可将太阳能集热和峰谷电蓄热储能两者结合起来互补利用的、能与包括多层建筑结合的户用式热水供应与采暖复合装置，以达到使用成本低廉和更充分利用能源，运行模式变化间选择余地大，适应性广。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置，其特征在于包括太阳能集热器、换热式热水器储水箱、金属固体式峰谷电蓄热电热水箱、供暖循环泵、辐射供暖装置，所述的太阳能集热器经集热循环泵和循环管路与换热式热水器储水箱相连，所述的金属固体式峰谷电蓄热电热水箱的进出水口经蓄热回路开关控制阀和循环管路与换热式热水器储水箱内的换热器管口相连接，辐射供暖装置间串联或串并混联、且同供暖循环泵串联后并联于金属固体式峰谷电蓄热电热水箱与换热式热水器储水箱间的回路上；所述的太阳能集热器是可立面竖置安装的三维翅片式太阳能集热器；所述的换热式热水器储水箱中可带有辅助的电加热装置与或燃气加热装置；所述的辐射供暖装置可以是地板辐射传热式供暖装置、或是辐射与对流复合传热式散热器；所述的金属固体式峰谷电蓄热电热水箱包括金属固体式蓄热电热水箱、或是带固体外壳的金属相变式蓄热电热水箱；所述的地板辐射传热式供暖系统是埋地式或铺地式供暖系统。
本发明的优点是通过太阳能集热器、换热式热水器储水箱与峰谷电蓄热电热水箱的结合实现了两种能源的互补利用，使得太阳能热水供应与住宅供暖能在同一个系统中实现，从而节省了设备成本，达到充分利用可再生能源与低价峰谷电能源，降低建筑能耗及热水供应和辐射供暖的使用成本，减少环境污染，改善居住条件。
图1为本发明的一种太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置实施例的结构与系统示意图。
图2是本发明实施例所采用的竖置安装的三维翅片式太阳能集热器管板或管芯的结构示意图。
按图1所示，本发明的太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置由太阳能集热器1、集热循环泵和循环管路2、换热式热水器储水箱3、金属固体式峰谷电蓄热电热水箱4、蓄热回路开关控制阀和循环管路5、燃气热水器或燃气炉辅助加热回路6、供暖循环泵7、辐射供暖装置8等组成。
太阳能集热器1包括平板式或真空管式，可以是翅片式三维集热器或是二维集热器，可以是竖置安装如通过在建筑立面如窗下的墙面或阳台的围护栏杆面上竖置安装，或是斜置安装如通过在屋面平顶或坡顶斜置安装，按图2所示，可竖置安装的翅片式三维集热器的特征是：其外悬翅片与入射阳光呈近似垂直，并通过其平行面A、B与底板面C构成的三个夹面组成对直射光、反射光和散射光的多次反射吸收阵，阻挡反射漏出的辐射能量，使集热体在竖置安装时的辐射能量吸收率近似为1，在较大的系统中可采用将太阳能集热器经串联或串并联后组成集热器矩阵排列的连接；换热式热水器储水箱3内带有换热器，可制成闭式的承压储水箱，或者制成开式的非承压储水箱配增压泵增压；换热式热水器储水箱3包括控制单元并可带有辅助电加热装置与燃气加热装置或燃气加热装置，用于阴雨天的辅助加热或夜间加热蓄热，其储水箱内带有螺旋管式或管翅式等式样的换热器；金属固体式峰谷电蓄热电热水箱4可是金属固体式(显热蓄热储能)电热水箱(俗称电锅炉)或是带固体外壳的金属相变式蓄热储能式(金属相变蓄热储能)电热水箱。金属固体式峰谷电蓄热电热水箱与换热式热水器储水箱蓄热特性上的不同在于：前者以金属固体为载体蓄热储能，单位体积储能密度较大；后者以水为载体蓄热储能，单位体积储能密度相对较小；蓄热回路开关控制阀和循环管路5上可带有补偿器或溢水箱以调节热水压力、并包括开关控制阀K1、K2等；燃气热水器或燃气炉辅助加热回路6中带有开关控制阀K3等；辐射供暖装置8中带有室温控制器或恒温阀和回水阀等，此外还带有水温调节控制器和水力平衡预调阀用于进行温度平衡和水力平衡；另外，辐射供暖装置8可以是地板辐射传热式供暖装置，或是辐射与对流复合传热式供暖散热器，前者包括埋地式与铺地式的地板辐射供暖系统，后者包括带立式对流翅片的板式散热器与直翅管翅式散热器。
如图1所示：太阳能集热器1经集热循环泵和循环管路2与分体设置的换热式热水器储水箱3的两个循环水进出管口连接，或者与在换热式热水器储水箱3内设置的带两个独立换热管路的螺旋管式或板翅式等换热器的管口连接，并将集热循环回路内的水改为乙二醇等抗冻液进行循环，由此形成生活用水的集热循环回路。换热式热水器储水箱3内地换热器端口经蓄热回路开关控制阀和循环管路5分别与金属固体式峰谷电蓄热电热水箱的两个端口相连，形成一个蓄热回路，内充经去离子等处理的供暖循环用水；金属固体式峰谷电蓄热电热水箱4与换热式热水器储水箱3构成的的循环回路中可并接燃气热水器或燃气炉辅助加热回路6，用作太阳能与峰谷电蓄热能量以外的供暖辅助能源补充；辐射供暖装置8间串联或串并混联、且同供暖循环泵7串联后并联于金属固体式峰谷电蓄热电热水箱4与换热式热水器储水箱3间的蓄热回路上，由此形成本发明的太阳能、峰谷电蓄热的热水供应与辐射供暖复合装置的系统整体连接。
热水供应运行过程：太阳能集热器1竖置或斜置安装，太阳光照射在太阳能集热器上，加热由换热式热水器储水箱3中冷水进水管进入的水，换热式热水器储水箱3包括控制单元，通过循环加热法进行循环控制形成热水，再经换热式热水器储水箱3中的热水输出管输出供生活热水使用。
蓄热供暖运行过程：除了生活用热水部分以外，太阳能集热器1白天经集热循环泵和循环管路2向换热式热水器储水箱3供入热水蓄热，换热式热水器储水箱3和金属固体式峰谷电蓄热电热水箱4分别可在夜间峰谷电时段进行电加热蓄热；蓄热供暖运行过程中经换热式热水器储水箱3中的控制单元控制，先释放其中太阳能集热器所得的热水热量，经蓄热回路开关控制阀和循环管路5、供暖循环泵7和连接管道供入辐射供暖装置8使用，此时K1接通、K2关闭；后由金属固体式峰谷电蓄热电热水箱4释放其中金属蓄热的热量，此时K2接通、K1关闭；然后可以根据需要按照设定，选择接通与点燃换热式热水器储水箱3中的燃气加热装置对供热循环水进行补充加热，此时再次接通K1、关闭K2；或者选择接通点燃加热功率更大的燃气热水器或燃气炉辅助加热回路6，此时接通其中的K3，同时关闭K1和K2，由燃气热水器或燃气炉辅助加热回路6经蓄热回路开关控制阀和循环管路5输出循环供暖热水，经供暖循环泵7和连接管道供入辐射供暖装置8供暖使用。