CN101726156A - 一种利用太阳能制冷、采暖与供水的工艺方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用太阳能制冷、采暖与供水的装置及其工艺方法，属于太阳能光热利用领域。在建筑物屋面安装太阳能集热器，通过温差循环泵、管道、板式换热器实现太阳能集热系统与蓄热水箱之间温差循环，使蓄热水箱的温度维持一定范围内，以满足要求。设一蓄热水箱作为驱动溴化锂吸收式制冷机、采暖热媒水源；另外设一蓄热水箱作为生活热水热源和防止前一蓄热水箱过热。通过以上装置，本发明在夏季或冬季，可充分利用太阳能为人们提供制冷或采暖和生活热水，装置运行可靠，全部实现智能化控制，环保节能，实现了太阳能制冷、采暖、生活热水与建筑一体化有机结合。

Description

一种利用太阳能制冷、采暖与供水的工艺方法及装置

技术领域

本发明属于太阳能光热利用技术领域，特别涉及一种利用太阳能制冷、采暖与供水的工艺方法及装置。

背景技术

随着经济发展和人民生活水平的提高，空调、采暖和生活热水能耗在我国建筑能耗中的比重大幅度地提高，逐步发展成为建筑能耗中的一个主要部分，给能源和环境带来更大的压力。而太阳能是一种取之不尽、用之不竭的洁净能源，用太阳能补充常规能源驱动空调、采暖和生活热水系统对于节能和环保都具有十分重要的意义。

在利用太阳能制冷、采暖时由于存在太阳辐照的周期波动性和不稳定性，为达到驱动溴化锂吸收式制冷机或地板辐射采暖热媒的温度，需要增设蓄热水箱，系统运行期间此蓄热水箱温度必须维持在一定温度范围内，才能够保证最大化利用太阳能。当出现蓄热水箱得热量大于输出量时，蓄热水箱温度易超过最高温度，导致系统不能运行，在夏天辐照量很好时，反而溴化锂吸收式制冷机不能运行；在冬季出现蓄热水箱温度高于地板辐射采暖热媒的限定最高温度，而导致系统不能启动。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种可降低常规能源消耗，并提高太阳能利用率、装置运行可靠的利用太阳能制冷、采暖与供水的装置。

本发明还提供了利用太阳能制冷、采暖与供水的工艺方法。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种利用太阳能制冷、采暖与供水的装置，包括蓄热装置、采暖、制冷装置和生活热水装置；

所述蓄热装置包括太阳能集热器，所述太阳能集器通过管道、第一注液泵连接储液箱；所述太阳能集热器通过第一温差循环泵连接第二板式换热器一侧进口，第二板式换热器同一侧出口连接太阳能集热器另一端，所述太阳能集热器通过第三温差循环泵连接第一板式换热器一侧进口，第一板式换热器同一侧出口连接太阳能集热器另一端，所述第二板式换热器、第一板式换热器另外一侧进口管道与进口管道并联，出口管道与出口管道并联，并联后的进口管道通过第五温差循环泵连接第一三通电动调节阀，并联后的出口管道连接第二三通电动调节阀；所述第二三通电动调节阀分别连接第一蓄热水箱和第二蓄热水箱，所述第一三通电动调节阀分别连接第一蓄热水箱和第二蓄热水箱，所述第一蓄热水箱和第二蓄热水箱之间连接有水箱间循环泵；所述储液箱连接第一板式换热器和第二板式换热器的管线上均设有安全阀；

所述采暖、制冷装置包括溴化锂吸收式制冷机，所述溴化锂吸收式制冷机通过第一制冷机驱动泵连接第一蓄热水箱，所述第一蓄热水箱通过第一采暖泵连接第三板式换热器一侧进口，第三板式换热器同一侧出口连接第一蓄热水箱，所述第三板式换热器另一侧连接采暖系统；

所述生活热水装置包括生活热水系统，所述生活热水系统连接第四板式换热器一侧，第四板式换热器另一侧通过第一生活热水泵连接第二蓄热水箱，所述第四板式换热器另一侧通过管道连接第二蓄热水箱，所述第二蓄热水箱连接自来水管。本发明还包括软化水装置，所述的软化水装置连接自来水管和软水箱，所述的软水箱通过第一上水泵连接第二蓄热水箱。

所述溴化锂吸收式制冷机连接辅助能源系统。

所述第一温差循环泵两边连接第二温差循环泵，所述第三温差循环泵两边连接第四温差循环泵，所述第五温差循环泵两边连接第六温差循环泵，所述第一注液泵两边连接第二注液泵，所述储液箱上设有排污口和注液口；所述第一制冷机驱动泵两边连接第二制冷机驱动泵，所述第一采暖泵两边连接第二采暖泵；所述第一生活热水泵两边连接第二生活热水泵，所述第一上水泵两边连接第二上水泵。

所述第一板式换热器连接一组太阳能集热器，所述第二板式换热器连接另一组太阳能集热器。

本发明还提供了一种利用上述装置进行制冷、采暖与供水的工艺方法，包括以下的步骤：

(1)、首先通过注液口给储液箱中加入防冻液，再通过第一注液泵向太阳能集热器注防冻液，当太阳能集热系统的压力小于设定值时，第一注液泵自动启动，将储液箱内的液体补充到系统中，当系统压力大于设定值时，第一注液泵自动停止工作；当太阳能集热器内的防冻液温度大于第一蓄热水箱水温，防冻液温度与第一蓄热水箱水温温差大于设定值，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动启动，第一三通电动调节阀、第二三通电动调节阀连通第一蓄热水箱，通过第一板式换热器和第二板式换热器来加热第一蓄热水箱中的水，当温差小于设定值后自动停止；

(2)、自来水通过自来水管进入软化水装置、软水箱、第一上水泵后，输送到第一蓄热水箱和第二蓄热水箱，防止系统内部结垢；

(3)、当第一蓄热水箱的水温达到最高设定值，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动停止，第一三通电动调节阀、第二三通电动调节阀转换，此时进出水管只连通第二蓄热水箱，等阀门开启到位后，延时30秒开启第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵，通过第一板式换热器和第二板式换热器来加热第二蓄热水箱中的水；待第一蓄热水箱的水温达到最低设定值时，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动停止，第一三通电动调节阀，第二三通电动调节阀转换，此时进出水管再次只连通第一蓄热水箱，阀门动作到位后延时30秒开启第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵；

当第二蓄热水箱温度达到设定值和第一蓄热水箱低于设定值时，水箱间循环泵自动启动，将第二蓄热水箱热水倒向第一蓄热水箱；当第一蓄热水箱温度达到设定值，水箱间循环泵自动停止。当第一蓄热水箱22温度达到设定值和第二蓄热水箱温度达到设定值，第二生活热水泵自动启动，将系统多余热量输到生活热水系统；

夏季时，驱动溴化锂吸收式制冷机用热媒即为第一蓄热水箱中的热水，通过建筑物室内感温探头检测的温度控制第一制冷机驱动泵与溴化锂吸收式制冷机的开启，室内温度高于设定值时，第一制冷机驱动泵、溴化锂吸收式制冷机自动启动，溴化锂吸收式制冷机启动后产生冷冻水，送到建筑物室内空调末端；当第一蓄热水箱水温达不到要求，溴化锂吸收式制冷机自动开启辅助能源系统开始进行制冷循环，达到室内设定温度时停止；

冬季时，当室内温度、第一蓄热水箱水温达到设定值，采暖系统、第二采暖泵自动启停，将经过第三板式换热器换热后的热水输送到建筑物室内采暖末端。

本发明是在建筑物屋面安装太阳能集热器，通过温差循环泵、板式换热器实现太阳能集热系统与蓄热水箱之间温差循环，使蓄热水箱的温度维持一定范围内，以满足要求。设一蓄热水箱作为驱动溴化锂吸收式制冷机、采暖热媒水源；另外设一蓄热水箱作为生活热水热源和防止另一蓄热水箱过热。通过以上装置，本发明在夏季或冬季，可充分利用太阳能为人们提供制冷或采暖和生活热水，装置运行可靠，全部实现智能化控制，环保节能，实现了太阳能制冷、采暖、生活热水与建筑一体化有机结合。

相比现有技术的有益效果可概括为以下四个方面：

1、在夏季，当太阳能充足时，避免因蓄热水箱得热量大于输出量，蓄热水箱水温过高，导致溴化锂吸收式制冷机停机的现象，可充分利用太阳能为人们提供制冷和生活热水。

2、采用双水箱蓄热装置，有效控制一蓄热水箱水温的范围，最大化的利用太阳能。

3、整套系统生活热水、采暖与制冷联合使用，缩短工程投资回收期限，推广性好，而且装置运行可靠，全部实现智能化控制，环保节能，实现了太阳能制冷、采暖、热水与建筑一体化有机结合。

4、在冬季，不会因蓄热水箱水温超过采暖系统热媒温度要求，而导致不能启动，可充分利用太阳能为人们提供采暖和生活热水。

附图说明

图1为本发明蓄热装置总图；

图2为本发明采暖、制冷装置图；

图3为本发明生活热水、软化装置图。

图中1、太阳能集热器，2、第一温差循环泵，3、第二温差循环泵，4、第三温差循环泵，5、第四温差循环泵，6、安全阀，7、第一板式换热器，8、第二板式换热器，9、第一三通电动调节阀，10、第二三通电动调节阀，11、水箱间循环泵，12、第二蓄热水箱，13、第五温差循环泵，14、第六温差循环泵，15、注液口，16、排污口，17、储液箱，18、第一注液泵，19、第二注液泵，20、膨胀罐，21、压力表，22、第一蓄热水箱，23、溴化锂吸收式制冷机，24、第一制冷机驱动泵，25、第二制冷机驱动泵，26、第一采暖泵，27、第二采暖泵，28、第三板式换热器，29、采暖系统，30、第一生活热水泵，31、第二生活热水泵，32、第一上水泵，33、第二上水泵，34、第四板式换热器，35、软水箱，36、软化水装置，37、自来水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

参见图1，太阳能集热器1通过管道、第一注液泵18连接储液箱17，第一注液泵18两边连接第二注液泵19，储液箱17上设有排污口16和注液口15；太阳能集热器1通过第一温差循环泵2连接第二板式换热器8一侧进口，第一温差循环泵2与第二板式换热器8同一侧进口之间的连接管线上安装有压力表21，第二板式换热器8同侧出口连接太阳能集热器1另一端，第一温差循环泵2与太阳能集热器1连接的管线上安装有膨胀罐20，用于系统稳压，第一温差循环泵1两边连接第二温差循环泵2，第二板式换热器8另一侧出口连接第五温差循环泵13，第五温差循环泵13两边连接第六温差循环泵14，第五温差循环泵13连接第一三通电动调节阀9，第一三通电动调节阀9分别连接第一蓄热水箱22和第二蓄热水箱11，第二板式换热器8另一侧进口连接第二三通电动调节阀10，第二三通电动调节阀10分别连接第一蓄热水箱22和第二蓄热水箱12，第一蓄热水箱22和第二蓄热水箱12之间连接有水箱间循环泵11；太阳能集热器1通过第三温差循环泵4连接第一板式换热器7一侧进口，第三温差循环泵4与第一板式换热器7之间的连接管线上安装有压力表21，第一板式换热器7同一侧出口连接太阳能集热器1，第三温差循环泵4与太阳能集热器1连接的管线上安装有膨胀罐20，用于系统稳压，第三温差循环泵4两边连接第四温差循环泵5，第一板式换热器7另一侧出口并联第二板式换热器8另一侧出口再连接第五温差循环泵13，第一板式换热器7另一侧进口并联第二板式换热器8另一侧进口再连接第二三通电动调节阀10；储液箱17连接第一板式换热器7的管线上设有安全阀6，储液箱17连接第二板式换热器8的管线上设有安全阀6；其中，第二注液泵19、第二温差循环泵2、第四温差循环泵5，第六温差循环泵14均为备用泵。第一板式换热器7连接一组太阳能集热器1，第二板式换热器8连接另一组太阳能集热器1。

参见图2，采暖、制冷装置包括溴化锂吸收式制冷机23，溴化锂吸收式制冷机23通过第一制冷机驱动泵24连接第一蓄热水箱22，第一蓄热水箱22通过第一采暖泵26连接第三板式换热器28进口，第三板式换热器28出口连接第一蓄热水箱22，第三板式换热器28连接采暖系统29，第一制冷机驱动泵24两边连接第二制冷机驱动泵25，第一采暖泵26两边连接第二采暖泵27；其中第二制冷机驱动泵25和第二采暖泵27为备用泵。

参见图3，生活热水、软化水装置包括生活热水系统38，生活热水系统38连接第四板式换热器34，第四板式换热器34进口通过第一生活热水泵30连接第二蓄热水箱12，第四板式换热器34出口连接第二蓄热水箱12，第二蓄热水箱12连接通过第一上水泵32连接软水箱35，软水箱35连接软化水装置36，软化水装置36连接自来水管37；第一生活热水泵30两边连接第二生活热水泵31，第一上水泵32两边连接第二上水泵33，其中，第二生活热水泵31和第二上水泵33均为备用泵。

一种利用上述装置进行制冷、采暖与供水的工艺方法，包括以下的步骤：

(1)、首先通过注液口给储液箱中加入防冻液，再通过第一注液泵向太阳能集热系统1注防冻液，当太阳能集热系统的压力小于设定值0.6Mpa时，启动第一注液泵，将储液箱内的液体补充到系统中，当系统压力大于设定值时，第一注液泵自动停止工作；当太阳能集热系统内的防冻液温度大于第一蓄热水箱水温，防冻液温度与第一蓄热水箱水温温差大于设定值8℃，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动启动，第一三通电动调节阀、第二三通电动调节阀连通第一蓄热水箱，通过第一板式换热器和第二板式换热器来加热第一蓄热水箱中的水，当温差小于设定值2℃后自动停止；

(2)、自来水通过自来水管进入软化水装置、软水箱、第一上水泵后，输送到第一蓄热水箱和第二蓄热水箱，防止系统内部结垢；

(3)、当第一蓄热水箱的水温达到最高设定值90-95℃，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动停止，第一三通电动调节阀、第二三通电动调节阀转换，此时进出水管只连通第二蓄热水箱，等阀门开启到位后，延时30秒开启第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵，通过第一板式换热器和第二板式换热器来加热第二蓄热水箱中的水；待第一蓄热水箱的水温达到最低设定值75-85℃时，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动停止，第一三通电动调节阀，第二三通电动调节阀转换，此时进出水管再次只连通第一蓄热水箱，阀门动作到位后延时30秒开启第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵；集热系统转向第一蓄热水箱，如此循环下去，始终维持了第一蓄热水箱22的温度再一定范围内，避免出现蓄热水箱得热量大于输出量时，蓄热水箱温度易超过最高温度，系统不能运行。

当第二蓄热水箱温度达到设定值88-92℃度和第一蓄热水箱22低于设定值88-92℃时，水箱间循环泵11自动启动，将第二蓄热水箱热水倒向第一蓄热水箱22，供机组使用，当第一蓄热水箱22温度达到90℃设定值，水箱间循环泵11自动停止。当第一蓄热水箱22温度达到90℃设定值和第二蓄热水箱温度达到95℃设定值，第二生活热水泵自动启动，解决系统过热，同时为建筑物供生活热水。

如图2所示，在夏季，建筑物制冷所用热媒取自第一蓄热水箱22内的热水。当设于建筑物室内感温探头检测到室内温度高于设定值25℃时，第一制冷机驱动泵24、溴化锂吸收式制冷机23自动启动，溴化锂吸收式制冷机启动后产生冷冻水，送到建筑物室内空调末端，如第一蓄热水箱22水温达不到75℃，溴化锂吸收式制冷机23自动开启辅助能源系统开始进行制冷循环，达到室内设定温度时停止。在冬季，建筑物采暖所用热媒亦取自第一蓄热水箱22内的热水，当设于建筑物室内感温探头检测到温度低于设定值25℃时，第一采暖泵26、采暖系统29自动启动，第一蓄热水箱22内的热水通过第三板式换热器28与采暖系统29中的水进行热量交换，开始进行采暖循环，达到室内设定温度25℃时停止；如第一蓄热水箱22水温达不到要求，溴化锂吸收式制冷机23自动开启辅助能源系统，同时第一制冷机驱动泵24启动。

如图3所示，一年四季中，当第二蓄热水箱12温度到达设定值时，设定值可以根据春、夏、秋、冬的需要单独调整，第一生活热水泵30和生活热水系统38自动启动，第二蓄热水箱12中的热水通过第四板式换热器34与生活热水系统38中的水进行热量交换，从而加热生活热水系统38中的水，供使用。

本发明所述的设定值均根据春、夏、秋、冬的需要用户进行单独调整，所采用的自动控制系统通过公知的技术均能实现其控制。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用太阳能制冷、采暖与供水的装置，其特征在于：包括蓄热装置、采暖、制冷装置和生活热水装置；

所述蓄热装置包括太阳能集热器，所述太阳能集器通过管道、第一注液泵连接储液箱；所述太阳能集热器通过第一温差循环泵连接第二板式换热器一侧进口，第二板式换热器同一侧出口连接太阳能集热器另一端，所述太阳能集热器通过第三温差循环泵连接第一板式换热器一侧进口，第一板式换热器同一侧出口连接太阳能集热器另一端，所述第二板式换热器、第一板式换热器另外一侧进口管道与进口管道并联，出口管道与出口管道并联，并联后的进口管道通过第五温差循环泵连接第一三通电动调节阀，并联后的出口管道连接第二三通电动调节阀；所述第二三通电动调节阀分别连接第一蓄热水箱和第二蓄热水箱，所述第一三通电动调节阀分别连接第一蓄热水箱和第二蓄热水箱，所述第一蓄热水箱和第二蓄热水箱之间连接有水箱间循环泵；所述储液箱连接第一板式换热器和第二板式换热器的管线上均设有安全阀；

所述采暖、制冷装置包括溴化锂吸收式制冷机，所述溴化锂吸收式制冷机通过第一制冷机驱动泵连接第一蓄热水箱，所述第一蓄热水箱通过第一采暖泵连接第三板式换热器一侧进口，第三板式换热器同一侧出口连接第一蓄热水箱，所述第三板式换热器另一侧连接采暖系统；

所述生活热水装置包括生活热水系统，所述生活热水系统连接第四板式换热器一侧，第四板式换热器另一侧通过第一生活热水泵连接第二蓄热水箱，所述第四板式换热器另一侧通过管道连接第二蓄热水箱，所述第二蓄热水箱连接自来水管。

2.根据权利要求1所述的利用太阳能制冷、采暖与供水的装置，其特征在于：还包括软化水装置，所述的软化水装置连接自来水管和软水箱，所述的软水箱通过第一上水泵连接第二蓄热水箱。

3.根据权利要求1所述的利用太阳能制冷、采暖与供水的装置，其特征在于：所述溴化锂吸收式制冷机连接辅助能源系统。

4.根据权利要求1、2或3所述的利用太阳能制冷、采暖与供水的装置，其特征在于：所述第一温差循环泵两边连接第二温差循环泵，所述第三温差循环泵两边连接第四温差循环泵，所述第五温差循环泵两边连接第六温差循环泵，所述第一注液泵两边连接第二注液泵，所述储液箱上设有排污口和注液口；所述第一制冷机驱动泵两边连接第二制冷机驱动泵，所述第一采暖泵两边连接第二采暖泵；所述第一生活热水泵两边连接第二生活热水泵，所述第一上水泵两边连接第二上水泵。

5.根据权利要求4所述的利用太阳能制冷、采暖与供水的装置，其特征在于：所述第一板式换热器连接一组太阳能集热器，所述第二板式换热器连接另一组太阳能集热器。

6.一种利用权利要求4所述装置进行制冷、采暖与供水的工艺方法，包括以下的步骤：

(1)、首先通过注液口给储液箱中加入防冻液，再通过第一注液泵向太阳能集热器注防冻液，当太阳能集热系统的压力小于设定值时，第一注液泵自动启动，将储液箱内的液体补充到系统中，当系统压力大于设定值时，第一注液泵自动停止工作；当太阳能集热器内的防冻液温度大于第一蓄热水箱水温，防冻液温度与第一蓄热水箱水温温差大于设定值，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动启动，第一三通电动调节阀、第二三通电动调节阀连通第一蓄热水箱，通过第一板式换热器和第二板式换热器来加热第一蓄热水箱中的水，当温差小于设定值后自动停止；

(2)、自来水通过自来水管进入软化水装置、软水箱、第一上水泵后，输送到第一蓄热水箱和第二蓄热水箱，防止系统内部结垢；

(3)、当第一蓄热水箱的水温达到最高设定值，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动停止，第一三通电动调节阀、第二三通电动调节阀转换，此时进出水管只连通第二蓄热水箱，等阀门开启到位后，延时30秒开启第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵，通过第一板式换热器和第二板式换热器来加热第二蓄热水箱中的水；待第一蓄热水箱的水温达到最低设定值时，第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵自动停止，第一三通电动调节阀，第二三通电动调节阀转换，此时进出水管再次只连通第一蓄热水箱，阀门动作到位后延时30秒开启第一温差循环泵、第三温差循环泵、第五温差循环泵；

当第二蓄热水箱温度达到设定值和第一蓄热水箱低于设定值时，水箱间循环泵自动启动，将第二蓄热水箱热水倒向第一蓄热水箱；当第一蓄热水箱温度达到设定值，水箱间循环泵自动停止。当第一蓄热水箱温度达到设定值和第二蓄热水箱温度达到设定值，第二生活热水泵自动启动，将系统多余热量输到生活热水系统；

夏季时，驱动溴化锂吸收式制冷机用热媒即为第一蓄热水箱中的热水，通过建筑物室内感温探头检测的温度控制第一制冷机驱动泵与溴化锂吸收式制冷机的开启，室内温度高于设定值时，第一制冷机驱动泵、溴化锂吸收式制冷机自动启动，溴化锂吸收式制冷机启动后产生冷冻水，送到建筑物室内空调末端；当第一蓄热水箱水温达不到要求，溴化锂吸收式制冷机自动开启辅助能源系统开始进行制冷循环，达到室内设定温度时停止；

冬季时，当室内温度、第一蓄热水箱水温达到设定值，采暖系统、第二采暖泵自动启停，将经过第三板式换热器换热后的热水输送到建筑物室内采暖末端。

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