太陽能電熱聯合式家用節能供熱系統的製作方法
2023-06-04 19:35:26 1
本發明屬於一種太陽能電熱聯合式家用節能供熱系統。
背景技術：
目前，用煤作原料的供暖鍋爐由可體積大、結構複雜、燒煤汙染大、熱利用率低、製作成本高和使用不方便等原因，己被半導體電加熱爐所取代。半導體電加熱爐用半導體加熱管作加熱件，用電作能源，有無汙染、熱利用率高、製作成本低和使用方便的優點。但半導體電加熱爐有散熱快，供暖持續性差和電費高的不足。
太陽能熱水器用太陽光作為能源，有無汙染、使用成本低的優點。但無法在夜間及無陽光時使用。
中國專利公開號CN205756023公開了一種蔬菜塑料大棚太陽能半導體加熱供暖系統，其在塑料大棚室北側的屋頂上設有太陽能熱水器，塑料大棚室內設有半導體熱管加熱器和儲熱水罐，塑料大棚室內側壁上設有散熱器。白天採集太陽能供暖並將儲熱水罐內的水加溫，夜間則採用半導體熱管加熱器繼續對儲熱水罐內的水加溫供暖，從而能大幅度地降低供暖成本和蔬菜價格。但該專利難於用在家庭供熱系統中，存在太陽能熱水器利用率低，在冬季夜間由於氣溫低，太陽能熱水器內的熱水散熱快，難於將其內白天吸收陽光轉化的熱水儲能或轉化為有效供熱使用，這個不足在夏日夜間也存在；另一個不足是半導體熱管加熱器的耗電量仍較大，供熱電費支出佔家庭年收入為17～25％，家庭難於承擔；另外，該供暖系統無自功化控性能，使熱利用率低。且還有使用範圍窄，春夏秋季閒置的不足。
因此，如何能對室內或家庭提供一種使用成本低、節能、環保的供熱系統是迫切需解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是設計一種太陽能電熱聯合式家用節能供熱系統，能對室內或家庭提供成本低、節能、環保的供熱，具有結構設計合理，耗能低，節能環保，使用範圍廣，自控性高，使用效果好和安裝使用成本低的優點。
為此，本發明由半導體電加熱爐，散熱器和太陽能熱水器所組成，其中：
太陽能熱水器，用於白天對儲熱水罐供應熱水。太陽能熱水器的出水口通過導管與儲熱水罐的內上端相通，導管上設有溫控上水傳感器，太陽能熱水器的回水口分別通過定時排空閥相通儲能罐的內上端和定時上水閥及上水泵相通儲能罐的內下端，太陽能熱水器的回水口依次通過手動閥、自控上水閥及回水泵與儲熱水罐的內下端相通。
儲能罐，用於夜間儲存太陽能熱水器內的熱水和白天將其內的儲水注回太陽能熱水器內。儲能罐的內上端通過定時排空閥相通太陽能熱水器的回水口，儲能罐的內下端通過定時上水閥和上水泵相通太陽能熱水器的回水口。
儲熱水罐，用於儲存太陽能熱水器和半導體電加熱爐加熱產生的熱水並對散熱器和淋浴噴頭供應熱水。儲熱水罐的上端設有自動上水閥，儲熱水罐的內上端通過導管相通太陽能熱水器的出水口，儲熱水罐的內上部通過出水口導管、總供暖閥門、循環泵連接三通閥，三通閥的一路通過自動調流關閉閥和分閥門與散熱器的進水口相通，散熱器的回水口通過閥門及回水總閥門與儲熱水罐的內下端相通，三通閥的另一路與淋浴噴頭或熱水閥門相通，儲熱水罐的內上端或出水口導管上設有與控制電腦相通的水溫傳感器。
半導體電加熱爐，用於夜間對儲熱水罐供熱。半導體電加熱爐的內上部通過自控閥與儲熱水罐的內上部相通，半導體電加熱爐的內下部通過自控閥門和自控泵與儲熱水罐的內下端相通。
控制電腦，用於控制太陽能熱水器和半導體電加熱爐的供暖轉換。分為夏冬季控制模式。溫控上水傳感器、水溫傳感器和室溫傳感器與控制電腦相通，自動上水閥與控制電腦相通，控制電腦通過室溫傳感器或水溫傳感器控制半導體電加熱爐的啟閉，或通過溫控上水傳感器和自動上水閥控制太陽能熱水器的水循環。定時上水閥、定時排空閥、循環泵、上水泵、回水泵、自動調流關閉閥、自控泵和自動上水閥與控制電腦相通。
所述的控制電腦使自動調流關閉閥處於關閉狀態時為夏季控制模式。
所述的儲能罐的上端處在低於太陽能熱水器的回水口高度的位置，儲能罐的容積量大於太陽能熱水器內的容積量。
所述的儲能罐的內下端能通過定時上水閥和上水泵相通太陽能熱水器的內空間。
所述的控制電腦通過啟閉定時排空閥及定時上水閥和上水泵實現夜間將太陽能熱水器內的熱水儲存至儲能罐中，白天將儲能罐的儲水再注回至太陽能熱水器內。
所述的自動上水閥的進水口與自來水管相通，自動上水閥的出水口位於儲熱水罐的內下部。
所述的儲熱水罐和儲能罐外周壁上設有保溫層。
所述的太陽能熱水器位於室外屋頂南坡上，或太陽能熱水器的吸光面向南傾斜。
所述的儲熱水罐與太陽能熱水器的出水口之間的導管上設有放氣加水閥。
所述的散熱器為相變暖氣片，或為相變超導暖氣片，或為鋁製暖氣片。
上述結構達到了本發明的目的。
本發明能對室內或家庭提供成本低、節能、環保的供熱，具有結構設計合理，耗能低，節能環保，使用範圍廣，自控性高，使用效果好和安裝使用成本低的優點。本發明白天採集太陽能供暖並將儲熱水罐內的水加溫，夜間則利用低谷電的低成本採用半導體電加熱爐繼續對儲熱水罐內的水加溫供暖，並利用儲能罐有效保存太陽能熱水器內的熱水。從而，大幅度地降低了家庭供暖成本。
具體優點如下：
(1)本發明有良好的儲熱保溫功能。在本發明內吸收產生的熱量不會向系統外流失。本發明利用儲能罐系統，夜間有效保存太陽能熱水器內白天吸收陽光產生的熱水，白天再將其內儲存的熱水再注回至太陽能熱水器內繼續吸收陽光加熱循環利用，解決了白夜間，太陽能熱水器內熱水變冷水的循環無效作功問題。使太陽能熱水器熱利用率高，半導體電加熱爐耗電量少。
(2)本發明較傳統供暖成本降低90％，室內溫度保持25～28℃，供熱電費支出僅佔家庭年收入為0.5～2％，普通家庭能承擔。
(3)自動化控制性高，本發明的各系統轉換均採用控制電腦完成，有良好的使用效果。
(4)節能環保，本發明夜間利用低谷電時，控制電腦啟動半導體電加熱爐對系統供熱，白天則用太陽能供熱。即節能又環保。
(5)使用面廣，本發明能用於家庭供暖和供應淋浴、洗用熱水。也可用於工廠、農村種植等領域中，且利於推廣使用。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施方案
如圖所示，一種太陽能電熱聯合式家用節能供熱系統，由半導體電加熱爐7，散熱器27和太陽能熱水器1所組成，其中：
太陽能熱水器，用於白天對儲熱水罐供應熱水。太陽能熱水器下端設支架，能使太陽能熱水器的吸熱面向南斜置在屋頂上。或所述的太陽能熱水器位於室外屋頂南坡上，或太陽能熱水器的吸光面向南傾斜。
太陽能熱水器可數個並聯或串連使用，以增大供熱量和供暖面積。各太陽能熱水器的出水口通過各自的閥門2再通過導管3並聯後與儲熱水罐的內上端相通。導管上設有溫控上水傳感器4。太陽能熱水器的回水口17分別通過定時排空閥31相通儲能罐20的內上端和定時上水閥19及上水泵18相通儲能罐的內下端。各太陽能熱水器的回水口亦通過各自的閥門通過管道並聯後，再通過定時排空閥相通儲能罐的內上端和定時上水閥及上水泵相通儲能罐的內下端。太陽能熱水器的回水口依次通過手動閥21、自控上水閥22及回水泵23與儲熱水罐的內下端相通。所述的儲熱水罐與太陽能熱水器的出水口之間的導管3上設有放氣加水閥5，用於排除太陽能熱水器和儲熱水罐內的氣體，其次向太陽能熱水器及儲熱水罐內補水。
儲能罐20，用於夜間儲存太陽能熱水器內的熱水和白天將其內的儲水注回太陽能熱水器內。儲能罐的內上端通過定時排空閥相通太陽能熱水器的回水口。儲能罐的內下端通過定時上水閥和上水泵相通太陽能熱水器的回水口。定時上水閥、定時排空閥和上水泵受控制電腦控制。
每日晚上17～19點，無陽光時，控制電腦啟動定時排空閥使各太陽能熱水器內的熱水流入儲能罐內保溫。此時，定時上水閥和上水泵關閉；每日早上8～9點，有陽光時，控制電腦關閉定時排空閥，啟動定時上水閥和上水泵，將儲能罐內的熱水抽回各太陽能熱水器內，重新吸收熱能循環利用。當儲能罐內熱水抽光時，控制電腦關閉定時排空閥、定時上水閥和上水泵。各太陽能熱水器內的熱水進入循環供熱流程。
所述的儲能罐的上端處在低於太陽能熱水器的回水口高度的位置，儲能罐的容積量大於太陽能熱水器內的容積量。
所述的儲能罐的內下端能通過定時上水閥和上水泵相通太陽能熱水器的內空間。
所述的控制電腦通過啟閉定時排空閥及定時上水閥和上水泵實現夜間將太陽能熱水器內的熱水儲存至儲能罐中，白天將儲能罐的儲水再注回至太陽能熱水器內。
儲熱水罐7，用於儲存太陽能熱水器和半導體電加熱爐加熱產生的熱水並對散熱器和淋浴噴頭供應熱水。儲熱水罐的上端設有自動上水閥6，用於對儲熱水罐內及系統注水。所述的自動上水閥的進水口與自來水管相通，自動上水閥的出水口位於儲熱水罐的內下部。
儲熱水罐的內上端通過導管相通太陽能熱水器的出水口。儲熱水罐的內上部(即出水口)通過出水口導管8、總供暖閥門12、循環泵13連接三通閥。三通閥的一路通過自動調流關閉閥14和各分閥門25與各散熱器的進水口26相通；各散熱器的回水口28通過各閥門29及回水總閥門16與儲熱水罐的內下端相通；三通閥的另一路與淋浴噴頭32或熱水閥門相通。儲熱水罐的內上端或出水口導管上設有與控制電腦相通的水溫傳感器33。
其中各散熱器的進水口和各分閥門可通過管道並聯。各散熱器的回水口28通過各閥門29及並聯回水管15和回水總控閥16與儲熱水罐的內下端相通。
所述的儲熱水罐和儲能罐外周壁上設有保溫層，以對儲熱水罐和儲能罐保溫。
半導體電加熱爐10，用於夜間對儲熱水罐供應熱水。半導體電加熱爐的內上部通過自控閥9與儲熱水罐的內上部相通。半導體電加熱爐的內下部通過自控閥門和自控泵11與儲熱水罐的內下端相通。
控制電腦30，用於控制太陽能熱水器和半導體電加熱爐的供暖轉換。分為夏冬季控制模式。溫控上水傳感器、水溫傳感器和室溫傳感器24與控制電腦相通，自動上水閥與控制電腦相通，控制電腦通過室溫傳感器或水溫傳感器控制半導體電加熱爐的啟閉，或通過溫控上水傳感器和自動上水閥控制太陽能熱水器的水循環。定時上水閥、定時排空閥、循環泵、上水泵、回水泵、自動調流關閉閥、自控泵和自動上水閥與控制電腦相通。
所述的儲熱水罐和儲能罐外周壁上設有保溫層，以對儲熱水罐和儲能罐保溫。所述的散熱器為相變暖氣片，或為相變超導暖氣片。
白天，控制電腦控制本發明系統用太陽能熱水器將儲熱水罐內的水加溫用於供暖和供熱水。即：當控制電腦讀取溫控上水傳感器4的溫度數據大於38℃時，則關閉半導體電加熱爐，開啟與儲熱水罐內下端相通的手動閥21(可為常開狀態，修理時閉合)、自控上水閥22及回水泵23將儲熱水罐內下端的冷水抽入太陽能熱水器內吸收陽光加溫後，熱水再從太陽能熱水器內上部回流至儲熱水罐的內上端，形成陽光加熱循環為各散熱器供暖和為淋浴噴頭供熱水。若室內氣溫過低時，亦可同時啟動半導體電加熱爐對儲熱水罐的水補充供熱，如控制電腦讀取水溫傳感器33溫度低於設定的溫度時，則啟動半導體電加熱爐對儲熱水罐的水補充供熱；反之，則停止。
室內溫度由控制電腦(提前預設室內溫度)讀取室溫傳感器24的數據自動控制，室內溫度過低時，控制電腦提高儲熱水罐內的水溫並加速循環泵13運轉和加大自動調流關閉閥14加快對各散熱器供暖。反之，則降低室內溫度，故不再累述。控制電腦可設淋浴噴頭供熱水程序，提前預設淋浴水溫。
夜間(21～6點低谷電時)，控制電腦控制太陽能熱水器不工作；即：關閉自控上水閥22及回水泵23。啟動半導體電加熱爐(即啟動其與儲熱水罐的內下端相通的自控閥門和自控泵11將其內的冷水抽入半導體電加熱爐內加溫後，再從半導體電加熱爐內上部回流至儲熱水罐的內上端。)，採用電能繼續對儲熱水罐內的水加溫為各散熱器供暖和供熱水，從而能大幅度地降低供暖成本。
春夏秋季，所述的控制電腦使自動調流關閉閥處於關閉狀態時，為夏季控制模式。此時，系統停止向各散熱器內供熱水，只為淋浴噴頭供水。其餘系統均可正常工作。故不再累述。
總之，本發明能對室內或家庭提供成本低、節能、環保的供熱，具有結構設計合理，耗能低，節能環保，使用範圍廣，自控性高，使用效果好和安裝使用成本低的優點。可推廣使用。