中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備的製作方法

2023-05-11 17:49:16

專利名稱：中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備的製作方法
中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備技朮領域
本發明涉及一種中溫太陽能利用設備，具體地說是一種中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備。
背景技術：
中小學、幼兒園、看守所、監獄等公用事業單位，出於健康衛生和安全管理要求，希望能供應不會燙傷人體，符合安全衛生要求的涼開水。目前小學、幼兒園大都採用純淨水機供兒童直飲水，也有先燒開經冷卻後用保溫桶供水。少年兒童正逢成長期，長期飲用純淨水對健康成長不利，提倡喝白開水是飲用水最佳選擇。而看守所和監獄目前均用電開水爐或油鍋爐燒開水，經自然冷卻後派專人送水至各監舍。目前電熱或油鍋爐燒開水經自然冷卻後供應涼開水的傳統方法存在四大缺點一是能耗高，不能餘熱回用；二是鍋爐內有「千燒水」和「老水」，容易積存亞硝酸鹽致癌物質，不利於健康；三是需人力管理，浪費勞動力且存在管理方面不安全因素；四是當天剩餘涼開水未能充分利用，浪費能源和水資源。

發明內容
本發明的目的是設計出一種中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備。本發明要解決的是現有中小學、幼兒園、看守所、監獄等供涼開水傳統辦法存在的能耗高、水質差、不利於健康衛生、浪費人力和水資源、不便於安全管理等諸多問題。為了實現上述目的，本發明釆用了以下技術方案
本發明包括機箱、中溫太陽能集熱器、涼開水箱、洗澡水箱和自動智能數控計量單元，機箱內設有燒水用的板式換熱器II和板式換熱器II1、高溫開水速冷餘熱回用板式換熱器1、輔助電加熱器I和輔助電加熱器I1、管道；板式換熱器II和板式換熱器III通過管道與中溫太陽能集熱器連接，板式換熱器I通過管道和板式換熱器II連接，輔助電加熱器I和板式換熱器II連接，輔助電加熱器II和板式換熱器III連接，板式換熱器I熱側出水口通過管道和涼開水箱連接，板式換熱器III的冷側進水口通過管道與洗澡水箱連接，電加熱器II的出水口通過管道與洗澡水箱連接；管道上設有電磁閥和溫控探頭，電磁閥和溫控探頭與自動智能數控計量單元連接；自動智能數控計量單元用於接收溫控探頭的信號，控制電磁閥的啟閉，或根據設定的時間確定電磁閥的啟閉。本發明的優點是與用戶現用電熱開水爐或油鍋爐燒開水、洗澡水相比，年均節能率和能耗費用節省率均在80%以上。本發明產水過程，安全可靠，無外界病毒細菌感染、不會改變自來水微量元素含量、只經一次短時100 105°C高溫滅菌消毒、當天開水箱內剩餘涼開水定時排空至洗澡熱水箱，故所供飲用涼開水不含「老水」和「千燒水」、水質符合國家生活飲用水衛生標準，且水資源可得到充分利用。本發明的設備安裝，維修方便，維護保養成本低。本發明適用於中小學、幼兒院、看守所、監獄等需常年供恆溫涼開水和洗澡水的單位。本發明自動智能數控計量單元為單片機，它能保證本機組全天候全自動智能化運行，無需專人值守。其智能化控制性能體現在以下四方面
(O能根據氣象變化自動切換太陽能、熱泵和輔助電加熱三種組合能源供能狀況，實現最佳節能效果。自動智能數控計量單元能分段定時定溫產水、供水控制；超溫補水和極限水位控制；熱泵定時開機控制；中溫太陽能集熱換熱控制、防凍循環和自動補水功能；剩餘涼開水定時排空控制等多項程序控制功能，確保設備無人值守、全自動運行；
(2)涼開水、洗澡熱水供水溫度、日供水量、分段供水時間均可根據用戶要求自由設定，按時啟動；
(3)具有輔助能源啟動和水泵備份自動切換功能。確保設備正常供水要求。(4)每天剩餘涼開水排空用於洗澡熱水,水資源利用率高。


圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明機箱內部結構示意圖。圖3為智能數控計量裝置面板示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
如圖所示，本發明包括機箱22、中溫太陽能集熱器1、涼開水箱25、洗澡水箱24和自動智能數控計量單元23。機箱22內設有燒水用的板式換熱器II 21和板式換熱器III 18、高溫開水速冷餘熱回用板式換熱器I 7、輔助電加熱器I 5和輔助電加熱器II 16、管道。板式換熱器II 21和板式換熱器III 18分別通過管道29和管道27與中溫太陽能集熱器I連接。在管道29上安裝有水泵28。板式換熱器I 7通過管道19和板式換熱器II 21連接。輔助電加熱器I 5和板式換熱器1121連接。輔助電加熱器II 16和板式換熱器III18連接，板式換熱器I 7熱側出水口通過管道2和涼開水箱25連接。板式換熱器III18的冷側進水口通過管道11與洗澡水箱13連接。在管道11上安裝有水泵12。電加熱器II16的出水口通過管道IO與洗澡水箱13連接。管道上設有電磁閥6、電磁閥31、手動閥8、溫控探頭4。中溫太陽能集熱器I設有溫控探頭3，洗澡水箱24設有溫控探頭14，涼開水箱25上設有溫控探頭26，板式換熱器III18上設有溫控探頭17。輔助電加熱器I 5和輔助電加熱器II 16上也分別設有溫控探頭。各電磁閥和各溫控探頭與自動智能數控計量單元23連接。自動智能數控計量單元23用於接收各溫控探頭的信號，控制各電磁閥的啟閉，或根據設定的時間確定各電磁閥的啟閉。所述的管道還包括自來水進水管9和出水管2 ;板式換熱器17的冷側進水口接自來水進水管9，板式換熱器17的冷側出水口接板式換熱器1118的冷側進水口。板式換熱器1118的冷側出水口接輔助電加熱器15的進水口。電加熱器15的熱水出水口接板式換熱器17的熱側進水口。板式換熱器17熱側出水口外接出水管2，該出水管2接涼開水箱25，進入涼開水箱25的水貯存並在空氣源熱泵24輔助加熱下維持恆溫待用。
洗澡水箱13接自來水進水管9，洗澡水箱13的出水口接入板式換熱器II118的冷側入水口，板式換熱器II118的冷側出水口接輔助電加熱器II16的進水口，輔助電加熱器1116的出水口接洗澡水箱13。本發明生產的洗澡熱水換熱依靠外圍水泵強制循環經板式換熱器III換熱，由於太陽能的不穩定性，會出現以下三種情況1.換熱後的洗澡水> 45°c，此時用洗澡水箱13貯水平衡後，如出現洗澡水箱13內貯水超溫，則自動進行超溫補冷水降溫；2.太陽能供熱不足換熱後洗澡水水溫低於要求值，則採用空氣源熱泵15加熱升溫；3.若遇陰雨天，熱泵又損壞特殊情況，則由自動智能控制單元23根據洗澡水箱13上的溫控探頭14在強制換熱循環的同時開啟輔助電加熱器Π16加熱洗澡用水，以保證正常供洗澡熱水的要求。所述的機箱22分隔為二室，一室為四壁有隔熱保溫層的保溫室33，該保溫室33內設有板式換熱器Π21、板式換熱器II118、板 式換熱器17、輔助電加熱器15和輔助電加熱器1116，另一室為散熱通風良好的常溫室35，常溫室35內設有自動智能數控計量單元23。保溫室33內高溫器件無需單獨做保溫，採用系統內自然熱平衡原理，既可減少散熱損失，又便於整機安裝和維修。機箱22上設有八個快拆管道活接頭30與三個多芯電纜插座，用於與外圍配套設備管路和電路相連接。管道上的電磁閥和手動閥，用於控制管路的啟閉和流量設定。自動智能數控計量單元23通過和電磁閥、溫控探頭及外圍設備電路連接，根據溫控探頭的信號，控制電磁閥動作及整機全自動運轉。
本發明的自動智能數控計量單元23上連接有峰谷電度表、帶遠傳高溫水錶32 二個、水箱水位傳感器、集熱系統溫差傳感器、空氣源熱泵控制器等測探探頭，能全自動控制整機和外圍設備聯動和監控報警，並能自動記錄耗能和產開水、熱水的累計數據。本發明的特點
利用燒開至100°c以上的開水(密閉承壓運行最高可達107°C，便於瞬間滅菌)經換熱速冷至40 45°C，換熱過程中所回收的高溫餘熱用於預熱串流補入的自來水，使其迅速升溫至70 80°C後再用少量太陽能或輔助電加熱去加熱燒開，然後再冷卻回收餘熱不斷產出涼開水。其合理流程設計，即使陰雨天純用輔助電加熱產涼開水，與傳統方法相比節能率高達70%以上，因此餘熱回用是本發明繼新能源中溫太陽能應用外的又一創新點。輔助能源採用了空氣源熱泵和輔助電加熱在廉價低谷時段每天提前產涼開水和洗澡水一半的節能措施，既能確保早晨正常供水，又留有足夠空間充分利用第二天太陽能產開水和洗澡水，實現需求平衡和降低能耗費用，還為富餘低谷電利用增加了途徑。本發明組合能源的優化配置和低谷電適當應用為大幅度節約能源和降低運行能耗費用創造了條件。中溫太陽能高效換熱器設計和內外流程的合理安排。中溫太陽能換熱裝置板式換熱器1121用於燒開水,板式換熱器III18則用於加熱洗澡水。板式換熱器1121、3內外流程設計內部流程板式換熱器1118為4*/2*組合、板式換熱器III18為2*/2*組合，外部流程為串流分級供熱，即100 150°C中溫太陽能輸出熱工質優先進入板式換熱器1121換熱用於燒開水，經換熱降至80°C左右再進板式換熱器II118用於加熱洗澡熱水，經二次換熱降溫至45 50°C低溫工質重新回到太陽能集熱器加熱升溫至100°C以上再重複應用，此設計能使中溫太陽能得以高效合理應用。
產涼開水恆溫調控，因四季自來水溫變化會造成板式換熱器17涼開水出口溫度波動，本發明通過自動調整自來水內外流量設定比例，以此控制板式換熱器17的冷側進水量，達到控制餘熱的回用程度，實現涼開水輸出溫度恆定在40 45°C的設定溫度範圍。涼開水貯存水箱25難免存在散熱溫降，本發明通過空氣源熱泵24或輔助電加熱器5來維持水箱25長時間保持恆溫。洗澡水恆溫調控採用超溫補水降溫和空氣源熱泵15、輔助電加熱8升溫的雙向調溫措施。輔助電加熱器15是開水分路輔助能源，在下述三種情況下開啟1.開水分路剛開機時預熱內部貯水至100°c作啟動循環產開水之用；2.為滿足早晨首次涼開水供應，清晨太陽能應用趕不及，只能提前利用晚上的低谷電輔助加熱預產額定日供量的一半作為備用；3.白天若遇陰雨天太陽能供熱不足時，則需啟動輔助能源用於加熱開水。電加熱器1116為洗澡水加熱備用能源，平時不常開啟，只有既無太陽能供熱又出現空氣源熱泵15故障時，在自動智能數控單元23控制下自動開啟輔助電加熱器1116加熱洗澡水，以作應急之需。
權利要求
1.一種中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備，包括機箱、中溫太陽能集熱器、涼開水箱、洗澡水箱和自動智能數控計量單元，其特徵在於機箱內設有燒水用的板式換熱器II和板式換熱器II1、高溫開水速冷餘熱回用板式換熱器1、輔助電加熱器I和輔助電加熱器11、管道；板式換熱器II和板式換熱器III通過管道與中溫太陽能集熱器連接，板式換熱器I通過管道和板式換熱器II連接，輔助電加熱器I和板式換熱器II連接，輔助電加熱器II和板式換熱器III連接，板式換熱器I熱側出水口通過管道和涼開水箱連接，板式換熱器III的冷側進水口通過管道與洗澡水箱連接，電加熱器II的出水口通過管道與洗澡水箱連接；管道上設有電磁閥和溫控探頭，電磁閥和溫控探頭與自動智能數控計量單元連接；自動智能數控計量單元用於接收溫控探頭的信號，控制電磁閥的啟閉，或根據設定的時間確定電磁閥的啟閉。
2.根據權利要求1所述的中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備，其特徵在於所述的管道包括自來水進水管和出水管；板式換熱器I的冷側進水口接自來水進水管，板式換熱器I的冷側出水口接板式換熱器II的冷側進水口 ；板式換熱器II的冷側出水口接輔助電加熱器I的進水口，電加熱器I的熱水出水口接板式換熱器I的熱側進水口，板式換熱器I熱側出水口外接出水管；洗澡水箱接自來水進水管，洗澡水箱的出水口接板式換熱器III的冷側入水口，板式換熱器III的冷側出水口接輔助電加熱器II的進水口，輔助電加熱器II的出水口接洗澡水箱。
3.根據權利要求1所述的中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備，其特徵在於所述的機箱分隔為二室，一室為四壁有隔熱保溫層的保溫室，該保溫室內設有板式換熱器I1、板式換熱器II1、板式換熱器1、輔助電加熱器I和電加熱器II，另一室為散熱通風良好的常溫室，常溫室內設有自動智能數控計量單元。
4.根據權利要求1所述的中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備，其特徵在於機箱上設有八個快拆管道活接頭。
5.根據權利要求1所述的中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備，其特徵在於管道上還設有手動閥和水泵。
全文摘要
本發明涉及一種中溫太陽能供涼開水熱水高效節能設備，包括機箱、中溫太陽能集熱器、涼開水箱、洗澡水箱和自動智能數控計量單元，機箱內設有燒水用的板式換熱器II和板式換熱器III、高溫開水速冷餘熱回用板式換熱器I、輔助電加熱器I和輔助電加熱器II、管道；管道上設有電磁閥和溫控探頭，電磁閥和溫控探頭與自動智能數控計量單元連接；自動智能數控計量單元用於接收溫控探頭的信號，控制電磁閥的啟閉，或根據設定的時間確定電磁閥的啟閉。本發明與現用電熱開水爐或油鍋爐燒開水、洗澡水相比,年均節能率和能耗費用節省率均在80%以上。本發明產水過程全封閉全自動運行,安全可靠,無外界病毒細菌感染、不會改變自來水微量元素含量，供飲用涼開水不含「老水」和「千燒水」，且水資源可得到充分利用。本發明適用於中小學、幼兒院、看守所、監獄等需常年供恆溫涼開水和洗澡水等場所。
文檔編號F24D19/10GK103017249SQ20121057819
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者竇金波, 邢承興, 呂明, 楊建良, 滿風雷, 張水良, 朱永林, 陳松 申請人:嘉興市正興能源科技有限公司