專利名稱：民用太陽能地熱采暖系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于太陽能循環供暖供熱系統，具體說是一種民用太陽能地熱采暖系統。
背景技術：
眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭的能源。國家正在提倡節約型社會，節約能源是當今最主要的話題。因此，太陽能的利用將逐步解決日益緊缺的能源問題。太陽能地板輻射采暖簡稱太陽能地暖，是一種以采集的太陽能作為熱源，通過敷設于地板中的盤管加熱地面進行供暖的系統，是太陽能作為熱源與地暖作為末端的結合體，是一種新型綠色的采暖方式。目前，人們家中的供暖供熱系統在使用過程中，一般都全天打開電源，以便隨時可以使用熱水，在這過程中，加熱裝置反復工作浪費很多電能。另外，一些使用者為了節省電能，平常關閉供暖供熱系統的電源，使用時再接通電源，但供暖供熱系統從接通電源到可以使用還需要半小時左右的時間，所以每次都需要等半小時以后才能使用，當使用者需要馬上使用熱水或供暖時，給使用者帶來極大的不便。在寒冷地區防凍是個難題，冰凍季節到來時都要做些繁瑣的維護操作并停止使用，在日照不足時，難以提供熱水，如遇到多云、霧等天氣難以保證其正常工作。另外，冬季日照時間短也無法滿足日常使用需求。
發明內容
本發明的目的是提供一種民用太陽能地熱采暖系統，以解決現有技術中民用太陽能地熱采暖系統適用范圍窄、難以實現自動化、取暖效果差等問題。本發明的目的是通過以下技術方案實現的:它包括太陽能集熱系統，地熱循環系統，其特征是:所述太陽能集熱控制系統與地熱循環系統之間設有蓄熱池C，太陽能集熱系統的熱循環由蓄熱池C開始，依次經過集熱泵B2、太陽能集熱管JR后返回蓄熱池C ;其中太陽能集熱管JR的出水端設有太陽能集熱管溫度傳感器Tl，集熱泵B2與蓄熱池C之間設有逆止閥NF，蓄熱池C上設有蓄熱池溫度傳感器T2與蓄熱池液位傳感器，蓄熱池C的補水端設有補水電磁閥DF5 ；
地熱循環系統的熱循環的一側由蓄熱池C開始，依次經過換熱循環泵B1、地熱管電磁閥DF3、地熱管換熱器HR2后返回蓄熱池C，另一側采用封閉循環，由地熱管換熱器HR2開始，依次經過盤管循環泵B3、盤管地熱或通水地板地熱DN1、后返回地熱管換熱器HR2 ;通過地熱管換熱器HR2兩端熱交換將蓄熱池中的熱量傳遞給盤管地熱或通水地板地熱DNl ；其中盤管地熱或通水地板地熱DNl出水端設有地熱管傳感器T3，盤管地熱或通水地板地熱DNl所在室內設有室內溫度傳感器；
蓄熱池的熱量還用于生活用水系統，生活用水系統的熱循環的一側由蓄熱池C開始，依次經過換熱循環泵B1、生活用水電磁閥DF2、生活用水換熱器HRl后返回蓄熱池C，另一側由自來水A端經過流水開關LK、生活用水換熱器HRl ;通過生活用水換熱器HRl兩端熱交換將蓄熱池中的熱量傳遞給自來水后獲得生活用水，生活用水出水端設有生活用水溫度傳感器；
民用太陽能地熱采暖系統還包括輔助加熱系統，輔助加熱系統的熱循環由蓄熱池C開始依次經過換熱循環泵B1、輔助加熱裝置DR、輔助加熱電磁閥DFl后返回蓄熱池C ;太陽能集熱管溫度傳感器Tl、蓄熱池溫度傳感器T2、地熱管傳感器T3、室內溫度傳感器、換熱循環泵B1、集熱泵B2、盤管循環泵B3、輔助加熱電磁閥DF1、生活用水電磁閥DF2、第一地熱管電磁閥DF3、補水電磁閥DF5均與控制中心總成相連。所述太陽能集熱管溫度傳感器、蓄熱池溫度傳感器、地熱管傳感器均為熱電偶。所述輔助加熱裝置為與換熱循環泵相連的電加熱裝置或燃氣加熱裝置。本發明的有益效果如下:太陽能集熱控制系統中，通過液位探測器、液位傳感器、電磁閥、繼電器的共同作用下，實現蓄熱池內自動補水，達到防止蓄熱池空池，避免池內水溫過高而導致的管路溫差過大爆裂等問題。地熱循環控制系統中，可實現分層、分區、分室溫度控制，采用雙溫顯示(實測值、設定值)的地熱管控制器對室溫實時監測，地熱管、室溫監測器、地熱管溫度傳感器、與蓄熱池相連的換熱循環泵、盤管循環泵、地熱管電磁閥、地熱循環控制器等的協同作用下達到室溫恒定的目的。在為室內采用地熱供暖的同時，也將太陽能用于日常用熱水，實現了綠色能源的充分利用。利用控制中心總成通過網絡實現對太陽能、地熱、電能互補組合式供暖供熱系統的遠程智能指控，這樣用戶平常可以關閉供暖供熱系統的電源，在回家之前利用控制終端開啟供暖供熱系統的電源，回家之后可直接使用熱水和供暖系統，這樣即節約電源又方便用戶使用。本發明還采用了輔助加熱裝置，避免了太陽能受時間、天氣以及季節等的多重影響而不足的情況。可采用電加熱或燃氣加熱，當采用電加熱時，通過可控硅觸發器觸發可控硅導通，使加熱體接入電路，達到輔助加熱的目的，加熱體可使用光伏發電系統積蓄的電能。與太陽能加熱相輔相成，避免了太陽能加熱設備使用的局限性。以太陽能為熱源，采暖通過管道內介質循環將地面加熱，再由地面均勻地向室內輻射熱量，同時在冷熱空氣的比重差作用下，產生了空氣的自然對流現象，從而創造出具有理想溫度分布的室內熱微氣候，使室內環境達到人體感官最舒適的狀態。在輻射采暖正常運行的情況下，若室外溫度相同，要想達到相同的舒適度，它的周圍空氣溫度比對流采暖條件要求低:TC左右。根據人體的舒適感生理條件要求，地面溫度為24°C 28°C。因為地板輻射采暖的熱媒溫度為40°C 60°C的低溫熱水，所以對系統溫度的要求十分低，短時間內即可將室溫加熱到20°C以上，節省能源，使用壽命長，無污染，取之不盡，用之不竭。采用地熱供暖替代了傳統的室內暖氣片結構，增加室內空間，便于裝修和家居布置，減少衛生死角；室內地表溫度均勻，室溫由下而上逐漸遞減，給人以腳溫頭涼的良好感覺；不易造成污濁空氣對流，室內空氣潔凈；輻射供暖方式較對流供暖方式熱效率高，傳送過程中熱量損失小；地面供暖地面層及混凝土層蓄熱量大，熱穩定性好，在間歇供暖的條件下，室內溫度變化緩慢；能耗低，節能幅度約為90% ;低溫地面供暖中塑料管材埋入地下，穩定性好、不腐蝕，較對流供熱設備節約了維護和更換費用；設備不受室外溫度的影響，延長了采暖系統的壽命，降低了維護成本；光伏發電裝置可實現供熱用電需求，電力不足時自動轉換至市電以確保采暖系統正常運行。光伏發電系統中，太陽能控制器具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制；采用串聯式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%飛％，增加了用電時間；過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統由更長的使用壽命；同時具有高精度溫度補償；蓄電池在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，逆變器將蓄電池所發出的直流電能轉換成交流電，低電壓及故障時自動轉換至市電以滿足供熱系統用電的正常運行。下面結合附圖并通過實例對本發明作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本發明其中的例子而已，并不代表本發明所限定的權利保護范圍，本發明的權利保護范圍以權利要求書為準。
圖1為本發明的系統結構示意簡 圖2為圖1的電控結構示意簡圖1 ;
圖3為圖1的電控結構示意簡圖2 ；
圖4為圖1的電控結構示意簡圖3 ；
圖5為圖1的電控結構示意簡圖4 ；
圖6為圖1的電控結構示意簡圖5 ；
圖7為本發明光伏發電系統原理框圖。附圖主要符號說明:A_生活用水、B-自來水、C-蓄熱池、JR-太陽能集熱管、WKl-集熱管溫控器、WK2-蓄熱池溫控器、WK3-生活用水溫度傳感器、WK4-第一地熱管溫控器、WK5-第二地熱管溫控器、Tl-太陽能集熱管溫度傳感器、T2-蓄熱池溫度傳感器、T3-第一地熱管溫度傳感器、T4-第二地熱管溫度傳感器、DFl-輔助加熱電磁閥、DF2-生活用水電磁閥、DF3-第一地熱管電磁閥、DF4-第二地熱管電磁閥、DF5-補水電磁閥、B1-換熱循環泵、B2-集熱泵、B3-第一盤管循環泵、B4-第二盤管循環泵、LK-水流開關、YK-液位控制器、QKl-第一地熱循環控制器、QK2-第二地熱循環控制器、KM1 KM4-接觸器、GT1 GT4-固體繼電器、TGQ-可控硅觸發器、KGl-可控硅、ZJf ZJ6-繼電器、SJ-延時繼電器、DR-輔助加熱裝置、HRl-生活用水換熱器、HR2-第一地熱管換熱器、HR3-第二地熱管換熱器、NF-逆止閥、QF-總閘、QF1 QF5-從動開關、SA1 SA6_手動開關、ZLD-電源、1IT2R-保險絲、DNl-第一盤管地熱、DN2-第二盤管地熱。
具體實施例方式實施例1
根據圖1至圖7對本發明進行詳細闡述。本發明的一種民用太陽能地熱采暖系統，其包括太陽能集熱系統，地熱循環系統。其中，太陽能集熱控制系統包括太陽能集熱管JR、蓄熱池C、蓄熱池溫度傳感器T2、蓄熱池溫控器WK2、集熱泵B2、液位控制器YK、補水電磁閥DF5，太陽能集熱控制系統與地熱循環系統之間設有蓄熱池C，太陽能集熱系統的熱循環由蓄熱池C開始，依次經過集熱泵B2、太陽能集熱管JR后返回蓄熱池C。其中，太陽能集熱管JR的出水端設有太陽能集熱管溫度傳感器Tl，集熱泵B2與蓄熱池C之間設有逆止閥NF，使熱循環中熱水僅向單一方向流動。蓄熱池C上設有蓄熱池溫度傳感器T2與蓄熱池液位控制器YK，蓄熱池C的補水端設有補水電磁閥DF5。當蓄熱池內水位低于液位探測器YK設定下限值時，液位探測器YK吸合，使補水電磁閥DF5開通，將自來水B引入蓄熱池C實現自動補水，防止蓄熱池C空池。當太陽能集熱管溫度傳感器Tl高于設定上限值時，向控制中心發出信號，使繼電器ZJ6吸合，觸發固體繼電器GT2導通，集熱泵B2啟動，減小集熱循環管路內溫差，避免局部溫度過高，而導致管路爆裂。本實施例的輔助加熱裝置為與換熱循環泵BI相連的電加熱裝置或燃氣加熱裝置。當陰天或夜間太陽能供應不足，僅通過集熱循環難以達到集熱管溫控器WKl下限溫度時，控制中心總成控制集熱管溫控器WKl吸合，繼電器ZJl吸合，觸發固體繼電器GTl導通，啟動換熱循環泵BI。繼電器ZJ1、ZJ3、ZJ4、ZJ5同時接通，接觸器KMl吸合使電磁閥DFl開通形成輔助加熱循環回路，同時繼電器ZJl動合導通可控硅觸發器TGQ (可功率調節)觸發可控硅KGl導通，使加熱體DR接入電路，水溫逐漸上升，直到集熱管溫控器WKl溫度設定上限后，加熱停止。預先設定溫控器WK2的溫度范圍，當蓄熱池溫度傳感器T2檢測到蓄熱池C內溫度達到溫控器WK2下限溫度時，向控制中心總成發出信號，WK2導通，繼電器ZJ2吸合，觸發固體繼電器GT2導通，集熱泵B2啟動，將蓄熱池中的低溫水通過逆止閥NF泵入太陽能集熱管JR,同時將太陽能集熱管JR產生的熱水泵入蓄熱池C ;當蓄熱池溫度傳感器T2檢測到蓄熱池內溫度到達設定上限時，向控制中心發出信號，WK2斷開，繼電器ZJ2斷開，集熱泵B2停止。第一地熱循環系統包括盤管地熱DN1、室溫監測器、第一地熱管溫度傳感器T3、與蓄熱池相連的換熱循環泵B1、第一盤管循環泵B3、第一地熱管電磁閥DF3、第一地熱循環控制器QK1，地熱循環系統的熱循環由蓄熱池C開始，依次經過換熱循環泵B1、地熱管電磁閥DF3、地熱管換熱器HR2、盤管循環泵B3、盤管地熱DN1、地熱管換熱器HR2后后返回蓄熱池C ;其中盤管地熱出水端設有地熱管傳感器T3，盤管地熱所在室內設有室內溫度傳感器QKl0為滿足需要，可設置多個地熱循環系統。如:第二地熱循環控制系統包括地熱循環控制器QK2、繼電器ZJ5、第二地熱管電磁閥DF4、換熱循環泵B1、第二盤管循環泵B4、固體繼電器 GT1、GT4 等。以第一地熱循環系統為例敘述其工作原理，可實現分層、分區、分室溫度控制，雙溫顯示(實測值、設定值)，事先設置第一地熱管溫控器WK4的溫度范圍，室溫監測器檢測到室溫低溫低于第一地熱管溫控器WK4設定下限值時，向控制中心總成發出信號，WK4吸合，QKl吸合，繼電器ZJ4吸合觸發固體繼電器GT1、GT3導通，換熱循環泵B1、第一盤管循環泵B3啟動，同時繼電器ZJ4動合接通接觸器KM3吸合使第一地熱管電磁閥DF3開通形成循環回路。地熱循環系統的熱循環的一側由蓄熱池C開始，依次經過換熱循環泵B1、地熱管電磁閥DF3、地熱管換熱器HR2后返回蓄熱池C，另一側采用封閉循環，由地熱管換熱器HR2開始，依次經過盤管循環泵B3、盤管地熱DN1、后返回地熱管換熱器HR2 ;通過地熱管換熱器HR2兩端熱交換將蓄熱池中的熱量傳遞給盤管地熱DNl。室溫逐漸上升，當室溫達到室溫監測器的設定上限值時，向控制中心總成發出信號，第一地熱管溫控器WK4斷開，第一地熱循環控制器QKl斷開，繼電器ZJ4斷開，循環停止，從而保證室溫恒定。第一地熱管溫度傳感器T3實時監測地熱回水溫度，當溫度高于第一地熱管溫控器WK4設定上限時，第一地熱管溫控器WK4斷開，第一地熱循環控制器QKl斷開，繼電器ZJ4斷開，循環停止，以防止地熱循環管路回水溫度過高。第二地熱循環系統控制系統同理。
生活用水系統包括水流開關、換熱循環泵B1、由水流開關LK控制的生活用水電磁閥DF2，水流開關LK、熱循環泵B1、生活用水電磁閥DF2均設置在蓄熱池的放熱出水端。當使用熱水時，水流開關LK動作使延時繼電器SJ吸合，延時接通繼電器ZJ3觸發固體繼電器GTl導通使換熱循環泵BI啟動，同時接通接觸器KM2吸合，使生活用水電磁閥DF2開通形成循環回路。生活用水系統的熱循環的一側由蓄熱池C開始，依次經過換熱循環泵B1、生活用水電磁閥DF2、生活用水換熱器HRl后返回蓄熱池C，另一側由自來水A端經過流水開關LK、生活用水換熱器HRl ;通過生活用水換熱器HRl兩端熱交換將蓄熱池中的熱量傳遞給自來水后獲得生活用水，生活用水出水端設有生活用水溫度傳感器。熱水使用后，水流開關LK復位，延時繼電器SJ斷開，ZJ3斷開，KM2斷開，DF2關閉，換熱循環泵BI停止。采用上述結構設計，能同時滿足廚房、浴室、衛生間等多處熱水需求。如圖7所示的光伏發電系統，其包括依次相連的太陽能電池組、控制器、蓄電池、逆變器，其中直流負載還分別與控制器和蓄電池相連，交流負載與逆變器相連。控制器包括PWM充電電路。通常太陽能蓄熱池的熱量輸出受時間、天氣以及季節等的多重影響，因此，通常在系統中設置輔助加熱器。
權利要求
1.一種民用太陽能地熱采暖系統，它包括太陽能集熱系統，地熱循環系統，其特征是:所述太陽能集熱控制系統與地熱循環系統之間設有蓄熱池(C)，太陽能集熱系統的熱循環由蓄熱池(C)開始，依次經過集熱泵(B2)、太陽能集熱管(JR)后返回蓄熱池(C);其中太陽能集熱管(JR)的出水端設有太陽能集熱管溫度傳感器(Tl)，集熱泵(B2)與蓄熱池(C)之間設有逆止閥(NF)，蓄熱池(C)上設有蓄熱池溫度傳感器(T2)與蓄熱池液位傳感器，蓄熱池(C)的補水端設有補水電磁閥(DF5)； 地熱循環系統的熱循環的一側由蓄熱池(C)開始，依次經過換熱循環泵(BI)、地熱管電磁閥(DF3)、地熱管換熱器(HR2)后返回蓄熱池(C)，另一側采用封閉循環，由地熱管換熱器(HR2)開始，依次經過盤管循環泵(B3)、盤管地熱或通水地板地熱(DNl)后返回地熱管換熱器(HR2);通過地熱管換熱器(HR2)兩端熱交換將蓄熱池中的熱量傳遞給盤管地熱或通水地板地熱(DNl);其中盤管地熱或通水地板地熱(DNl)出水端設有地熱管傳感器(T3)，盤管地熱或通水地板地熱(DNl)所在室內設有室內溫度傳感器； 蓄熱池的熱量還用于生活用水系統，生活用水系統的熱循環的一側由蓄熱池(C)開始，依次經過換熱循環泵(BI)、生活用水電磁閥(DF2)、生活用水換熱器(HRl)后返回蓄熱池(C)，另一側由自來水(A)端經過流水開關(LK)、生活用水換熱器(HRl);通過生活用水換熱器(HRl)兩端熱交換將蓄熱池中的熱量傳遞給自來水后獲得生活用水，生活用水出水端設有生活用水溫度傳感器； 民用太陽能地熱采暖系統還包括輔助加熱系統，輔助加熱系統的熱循環由蓄熱池(C)開始依次經過換熱循環泵(BI)、輔助加熱裝置(DR)、輔助加熱電磁閥(DFl)后返回蓄熱池(C);太陽能集熱管溫度傳感器(Tl)、蓄熱池溫度傳感器(T2)、地熱管傳感器(T3)、室內溫度傳感器、換熱循環泵(BI)、集熱泵(B2)、盤管循環泵(B3)、輔助加熱電磁閥(DF1)、生活用水電磁閥(DF2 )、第一地熱管電磁閥(DF3 )、補水電磁閥(DF5 )均與控制中心總成相連。
2.根據權利要求1所述的民用太陽能地熱采暖系統，其特征是:所述太陽能集熱管溫度傳感器(TI)、蓄熱池溫度傳感器(T2)、地熱管傳感器(T3)均為熱電偶。
3.根據權利要求1所述的民用太陽能地熱采暖系統，其特征是:所述輔助加熱裝置(DR)為與換熱循環泵相連的電加熱裝置或燃氣加熱裝置。
全文摘要
本發明提供了一種民用太陽能地熱采暖系統，它包括太陽能集熱系統，地熱循環系統，其技術要點是所述太陽能集熱控制系統與地熱循環系統之間設有蓄熱池，還包括生活用水系統，輔助加熱系統；地熱循環系統可實現分層﹑分區﹑分室溫度控制，雙溫顯示。所有循環系統均通過控制中心總成進行網絡監控。解決了現有技術中民用太陽能地熱采暖系統適用范圍窄、難以實現自動化、取暖效果差等問題。降低了集熱循環管路內溫差，避免局部溫度過高，而導致管路爆裂。
文檔編號F24D15/00GK103206737SQ201310100768
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月27日 優先權日2013年3月27日
發明者馮忠一, 邵承國 申請人:馮忠一