一種多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是地球上一切能源的主要來源，它是無窮無盡的，無公害的清潔能源，也是21世紀(jì)以后人類可期待的最有希望的能源。我國地域遼闊，年日照時間大于2000小時的地區(qū)約占全國面積的2/3，處于利用太陽能較有利的區(qū)域內(nèi)。
[0003]但是太陽能是稀薄的能源，它的地球表面的能源密度較低。并且太陽輻射熱量有季節(jié)、晝夜的規(guī)律變化，同時還受陰晴云雨等隨機因素的強烈影響，故太陽輻射熱量具有很大不穩(wěn)定性。由于太陽能集熱與建筑供暖熱負(fù)荷需求具有波動性，以及太陽能集熱與供暖熱負(fù)荷需求具有不同步性等特征，導(dǎo)致要利用太陽能，必須要解決太陽能的間隙性和不可靠性問題。太陽能利用系統(tǒng)中設(shè)置蓄熱裝置是解決上述問題的最有效的方法之一。實踐證明，蓄熱裝置對提高太陽能的利用效率具有特別重要的意義。
[0004]常采用的太陽能供暖蓄熱的方法有，蓄熱水箱蓄熱、相變材料蓄熱、土壤蓄熱等形式。蓄熱水箱蓄熱由于成本低廉、系統(tǒng)可靠性強等特征，導(dǎo)致其是目前最為普遍的蓄熱形式。但是由于受到季節(jié)、天氣以及建筑用熱需求變化的影響，導(dǎo)致蓄熱系統(tǒng)水箱熱量在不斷變化。采用固定容積蓄熱水箱系統(tǒng)后，蓄熱容積過大會造成水箱溫度明顯低于設(shè)計供水溫度，系統(tǒng)需長時間啟動輔助熱源進行供熱，降低了系統(tǒng)的節(jié)能性；蓄熱容積過小則會造成集熱器回水溫度偏高，降低集熱器的集熱量，同樣會降低系統(tǒng)的節(jié)能性。由此，常會出現(xiàn)整個供暖季節(jié)水箱水溫波動劇烈，在供暖負(fù)荷需求小的供暖初期和供暖末期，由于蓄熱量大于水箱蓄熱能力，導(dǎo)致蓄熱水箱水溫高于設(shè)計值，一方面使得集熱系統(tǒng)回水水溫升高，集熱板對流換熱量增加，將降低集熱板的集熱效率，減少系統(tǒng)集熱量；另一方面使得蓄熱水箱散熱損失增加，降低了整個系統(tǒng)的用能效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:針對上述存在的問題，提供一種能夠有效解決現(xiàn)有固定蓄熱存在問題的多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)，其特征在于:包括集熱系統(tǒng)、換熱器、蓄熱切換系統(tǒng)以及用戶末端，所述集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器和集熱循環(huán)水栗，所述蓄熱切換系統(tǒng)包括至少兩個蓄熱水箱以及閥門總成，通過控制閥門總成中的對應(yīng)控制閥，能夠使任意一個蓄熱水箱與換熱器之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)以及使任意一個蓄熱水箱與用戶末端之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明所述的多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)，其所述蓄熱切換系統(tǒng)包括第一蓄熱水箱、第二蓄熱水箱、第一三通閥、第二三通閥、第五三通閥以及第六三通閥；
所述太陽能集熱器的出口端通過管路與換熱器的換熱介質(zhì)入口連通，所述換熱器的換熱介質(zhì)出口通過設(shè)置集熱循環(huán)水栗的管路與太陽能集熱器的進口端連通，所述太陽能集熱器與換熱器之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)；所述換熱器的回水出口通過管路與第一三通閥的第一接口端連通，所述第一三通閥的第二接口端通過管路與第一蓄熱水箱連通，所述第一蓄熱水箱通過管路與第六三通閥的第二接口端連通，所述第六三通閥的第一接口端通過管路與換熱器的回水進口連通，所述第一蓄熱水箱與換熱器之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)；所述第一三通閥的第三接口端通過管路與第二蓄熱水箱連通，所述第二蓄熱水箱通過管路與第六三通閥的第三接口端連通，所述第二蓄熱水箱與換熱器之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)，通過控制第一三通閥和第六三通閥，分別對第一蓄熱水箱或第二蓄熱水箱的回水進行加熱；
所述用戶末端的供暖回水通過設(shè)置有供暖循環(huán)水栗的管路與第五三通閥的第一接口端連通，所述第五三通閥的第二、三接口端分別通過管路與第一蓄熱水箱和第二蓄熱水箱連通，所述第一蓄熱水箱和第二蓄熱水箱通過管路分別與第二三通閥的第二、三接口端連通，所述第二三通閥的第一接口端通過管路將被加熱的供暖回水供于用戶末端，通過控制第二三通閥和第五三通閥，使所述用戶末端分別與第一蓄熱水箱和第二蓄熱水箱之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明所述的多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)，其在所述第二三通閥的第一接口端與用戶末端之間設(shè)置有輔助熱源系統(tǒng)，所述輔助熱源系統(tǒng)包括輔助熱源、第三三通閥以及第四三通閥，所述第二三通閥的第一接口端通過管路與第三三通閥的第一接口端連通，所述第三三通閥的第二接口端通過管路與第四三通閥的第二接口端連通，所述第三三通閥的第三接口端通過輔助熱源與第四三通閥的第三接口端連通，所述第四三通閥的第一接口端通過管路將被加熱的供暖回水供于用戶末端。
[0009]—種多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:啟動集熱循環(huán)水栗，將經(jīng)過太陽能集熱器加熱的換熱介質(zhì)送至換熱器中，在換熱器內(nèi)加熱蓄熱水箱中的回水；
控制第一三通閥和第六三通閥，使換熱器與第一蓄熱水箱連通形成循環(huán)通路，被換熱器加熱的回水通過第一三通閥流入第一蓄熱水箱，低溫回水由第六三通閥不斷流入換熱器，由此不斷獲得太陽能集熱量；當(dāng)?shù)谝恍顭崴涞男顭崃扛哂谠O(shè)定值，即水溫高于設(shè)定值時，控制第一三通閥和第六三通閥動作，使換熱器與第二蓄熱水箱連通形成循環(huán)通路，被換熱器加熱的回水通過第一三通閥流入第二蓄熱水箱，低溫回水由第六三通閥不斷流入換熱器，集熱系統(tǒng)所獲得的熱量，不斷通過第二蓄熱水箱進行蓄積，由此不斷完成集熱、蓄熱循環(huán)；
控制第二三通閥和第五三通閥，使用戶末端與第一蓄熱水箱連通形成循環(huán)通路，供暖回水通過第五三通閥進入第一蓄熱水箱獲取熱量，加熱回水，被加熱的供暖回水通過第二三通閥供出，若出水溫度不滿足設(shè)計要求，則供水通過第三三通閥流入輔助熱源，由輔助熱源將其加熱至設(shè)計供水溫度，再通過第四三通閥供給用戶，若出水溫度滿足設(shè)計要求，則供水通過第三三通閥與第四三通閥直接供給用戶；當(dāng)?shù)谝恍顭崴錈o有效的熱量被取用后，控制第二三通閥和第五三通閥動作，使用戶末端與第二蓄熱水箱連通形成循環(huán)通路，則供暖回水通過第五三通閥動作，將其注入第二蓄熱水箱進行加熱，然后由第二三通閥流出，完成蓄熱供熱。
[0010]本發(fā)明通過對多個三通閥的相應(yīng)控制，使集熱系統(tǒng)與兩個蓄熱水箱進行交替式的集熱、蓄熱循環(huán)，在保證了太陽能集熱器集熱效率的同時，使兩個蓄熱水箱內(nèi)的水溫保持相對穩(wěn)定，而在保證供水溫度的情況下減少了輔助熱源的啟動時間，提高了系統(tǒng)的節(jié)能性以及系統(tǒng)的用能效率。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中標(biāo)記:1為太陽能集熱器，2為集熱循環(huán)水栗，3為換熱器，4為第一蓄熱水箱，5為第二蓄熱水箱，6為第一三通閥，7為第二三通閥，8為第五三通閥，9為第六三通閥，10為供暖循環(huán)水栗，11為輔助熱源，12為第三三通閥，13為第四三通閥。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明技術(shù)進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。
[0015]如圖1所示，一種多組蓄熱水箱的間接式太陽能供暖系統(tǒng)，包括集熱系統(tǒng)、換熱器
3、蓄熱切換系統(tǒng)以及用戶末端，所述集熱系統(tǒng)包括太陽能集熱器1和集熱循環(huán)水栗2，所述蓄熱切換系統(tǒng)包括至少兩個蓄熱水箱以及閥門總成，通過控制閥門總成中的對應(yīng)控制閥，能夠使任意一個蓄熱水箱與換熱器3之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)以及使任意一個蓄熱水箱與用戶末端之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)。在本實施例中，所述蓄熱切換系統(tǒng)包括第一蓄熱水箱4、第二蓄熱水箱5、第一三通閥6、第二三通閥7、第五三通閥8以及第六三通閥9。
[0016]所述太陽能集熱器1的出口端通過管路與換熱器3的換熱介質(zhì)入口連通，所述換熱器3的換熱介質(zhì)出口通過設(shè)置集熱循環(huán)水栗2的管路與太陽能集熱器1的進口端連通，所述太陽能集熱器1與換熱器3之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)；所述換熱器3的回水出口通過管路與第一三通閥6的第一接口端連通，所述第一三通閥6的第二接口端通過管路與第一蓄熱水箱4連通，所述第一蓄熱水箱4通過管路與第六三通閥9的第二接口端連通，所述第六三通閥9的第一接口端通過管路與換熱器3的回水進口連通，所述第一蓄熱水箱4與換熱器3之間形成循環(huán)通路結(jié)構(gòu)；所述第一三通閥6的第三接口端通過管路與第二蓄熱水箱5連通，所述第二蓄熱水箱5通過管路與第六三通閥9的第三接口端連通，