[发明专利]强制循环和间接换热式太阳能热水系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水系统，尤其涉及一种能自动调节热量分配、提高光热利用效率、增强蓄热能力、延长太阳能集热器使用寿命的强制循环和间接换热式太阳能热水系统及其控制方法。

背景技术

目前，应用于住宅建筑中的太阳能热水系统种类较为繁多，从实际应用情况而言，楼层相对较低的住宅建筑所应用的太阳能热水系统的系统结构形式及控制方式都较为简单，易实现太阳能的高效利用。而随着中高层住宅建筑逐渐发展成为城市新建住宅的主要形态，要继续加大在中高层住宅中应用太阳能热水系统的规模，若不能解决太阳能热水系统在中高层住宅建筑中的应用问题，其在城市中的推广应用就不能很好实现。此外，目前在中高层住宅应用太阳能热水系统仍存在许多困难：从技术角度分析，由于建筑高度高、用户多、屋面空间少以及使用功能的特殊性，导致太阳能热水系统的管道、集热器及相关配套设备等的设计应用相对较为复杂，同时这也会对系统的热效率、热量供应及运行的稳定性产生影响，假如依然采用较为简单的控制方式，就无法满足高层用户使用太阳能热水的需求。

现阶段，住宅建筑中最为常用的太阳能热水系统形式为集热器组共用、分户设置独立的水箱，采用强制循环的方式收集和储存热量，这样太阳能热源与室内热水系统是相互独立的。这种太阳能热水系统中的集换热系统控制装置主要功能还是较为简单的控制集热器对太阳能热量的收集以及对热量的传输，功能较为单一，无法通过进一步的控制来提高系统的热利用效率以及对热量的有效利用，主要体现在以下几方面：1、针对大面积的太阳能集热器组件长期放置于室外空间，如果无法进行定期清洗维护，太阳能集热器组件的集热效率必定会大打折扣；2、由于各季节太阳辐照强度有所不同，一般而言，使用者对热量的需求与热量本身的供应是成一定反比关系的，在实际太阳能热水系统的应用中往往会对富余的太阳热量采取放弃储存的方式，造成太阳能热量的浪费，不能充分利用，而在日照量不足的情况下有热量需求时又带来无法供应热量的尴尬；3、对于用户数较多、规模较大的太阳能热水系统，必定会造成热水使用频率的差异，若不能对整个系统实行热量的差异化供应，就会造成热量输送不能有的放矢，太阳能热量得不到最大化的利用；4、对于用户端的热水使用而言，由于控制操作模式缺乏人性化，用户端操作较为被动，加之人们生活习惯及思维模式的差异，往往对太阳能热水的使用会不加节制，对热量的使用不充分，易造成热量的浪费，同时现有的太阳能热水系统与辅助能源在结合应用过程中，控制方式也较生硬、简单，两者缺乏有机的结合，往往会使太阳能热水系统在实际应用过程中存在不节能的弊病。

综上所述，这些问题能否得到缓解或解决对于中高层住宅建筑中太阳能热水的应用是尤为重要的。

发明内容

本发明主要解决原有太阳能热水系统只能够相对均匀地将太阳能热量分配到每户的分户水箱内，无法根据用户端水箱的不同参数、状态进行差异化运行，从而造成太阳能热量的不必要损失，热量输送不能有的放矢，太阳能不能得到最大化的利用的技术问题；同时解决由于太阳能集热器一般都是放置在屋顶层，容易在玻璃真空管的表面形成积灰层或被其他异物覆盖，会严重影响真空管集热器对太阳辐射的吸收能力，直接减小太阳能的光热效率，而如果对太阳能集热器进行人工清洗又有很大的难度，非常费时费力，存在很大的不安全性的技术问题；提供一种强制循环和间接换热式太阳能热水系统及其控制方法，其能根据用户端水箱的不同温度及用水流量自动控制供热流量的大小，使得收集量有限的太阳能热量能够有针对性地优先满足热水需求量大的用户，形成热量的梯度化及差异化供应，既避免热量的无效流失，又能使用户端的热水使用更加舒适、人性化，有效减小太阳能热量的损失，使太阳能得到最大化的利用。同时，其能根据设定自动控制太阳能集热器自动清洗装置，完成对太阳能集热器的自动清洗，确保真空管对太阳辐射的吸收能力，有效提高太阳能系统的光热效率，而且无需工人爬到屋顶进行手动清洗，非常省时省力，安全性高，智能化程度高。

本发明同时解决原有太阳能热水系统在阳光充足或用户使用热量不多时，无法将多余的太阳能热量进一步储存起来，造成太阳能热量的浪费，太阳能利用率不高，另一方面也增加辅助热源的消耗的技术问题；提供一种强制循环和间接换热式太阳能热水系统及其控制方法，其能实现在不同天气条件下，使得太阳能辐照量的收集、转化及储存达到最大化，提高太阳能的利用率，减少辅助热源的消耗，而且系统运行更加稳定。