[发明专利]复合式主动相变蓄热采暖系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采暖系统及其控制方法，特别涉及一种复合式主动相变蓄热采暖系统及其控制方法，属于太阳能蓄热采暖技术领域。

背景技术

采暖地区的冬季采暖能耗在建筑能耗中占有相当大的比例，利用太阳能这种可再生能源进行采暖可缓解能源危机和环境污染的双重压力。但是，太阳能本身的不稳定性和间断性给利用太阳能的采暖方案本身增加了难度。相变蓄热材料储热密度高、重量轻，将相变材料应用到建筑中，能明显提高建筑的蓄热能力，实现保温、蓄热一体化。

相变蓄热采暖有被动相变蓄热和主动相变蓄热两种形式。被动相变蓄热系统是将集热部件与建筑结构融为一体，比较广泛应用的是太阳能相变蓄热通风墙，通风墙的成本相对较低，但由于温度波动大而且不可调控，尤其在冬季往往使室内温度较低；主动相变蓄热系统比较广泛应用的是太阳能相变蓄热地板，由于地板层的蓄放热能力明显优于墙体，可实现大跨度的间歇供暖，但还是不能完全实现理想的持续性供暖。

针对现有太阳能蓄热技术的上述不足，提出本发明。

发明内容

本发明提供一种复合式主动相变蓄热采暖系统及其控制方法，复合式相变蓄热采暖系统通过太阳能热水相变地板和和电加热相变地板两套供热系统的结合，配合优化的控制策略，实现了良好的室温控制和供热持续性。

一种复合式主动相变蓄热采暖系统，包括太阳能集热器、相变地板供暖装置、蓄热装置、电磁阀、泄水阀、温度传感器、集热泵、供热泵、控制箱和水管；蓄热装置包括蓄热水箱和置于蓄热水箱内部的辅助电加热装置，相变地板供暖装置包括相变地板和置于地板内部的地热盘管；

太阳能集热器经第三电磁阀、供热泵、第四电磁阀连接至地热盘管的进水管，地热盘管的出水管再与太阳能集热器连接，构成太阳能供热回路；

太阳能集热器经集热泵、第一电磁阀连接至蓄热水箱，蓄热水箱的回水管经第五电磁阀与太阳能集热器相连，构成太阳能蓄热回路；

蓄热水箱的出水管经第二电磁阀、供热泵、第四电磁阀与地热盘管的进水管相连，构成辅助电加热采暖回路；

设备间设有控制箱，控制箱上设有室内温度传感器；太阳能集热器前设有采暖温度传感器，相变地板供暖装置的进水管处设有供水温度传感器，蓄热装置的出水管和回水管处分别设有第一蓄水温度传感器和第二蓄水温度传感器，采暖温度传感器、供水温度传感器、第一蓄水温度传感器和第二蓄水温度传感器通过信号线连接在控制箱上。

作为一种优选，太阳能供热回路中还设有泄水阀、补水阀和排气阀；

一种复合式主动相变蓄热采暖系统的控制方法，包含以下步骤：

在白天，当阳光充足时，主要是将热量蓄存到相变地板和蓄热水箱中：

步骤1）运行太阳能供热回路，将太阳能集热器收集的太阳能通过水循环将热量输送到相变地板采暖装置中，实现地板辐射供热，；

步骤2）当相变地板采暖系统的供水温度＜40℃时，启动辅助电加热采暖回路，进一步提高供水温度；

步骤3）当相变地板采暖系统的供水温度≥40℃时，关闭辅助电加热采暖回路；

步骤4）当室内温度≥24℃时，关闭太阳能供热回路，同时启动太阳能蓄热回路，提高蓄热水箱温度；

步骤5）当采暖温度和蓄水温度的温度差（采暖温度高于蓄水温度）△T≤3℃时，关闭太阳能蓄热回路；

在夜间，相变地板和蓄热水箱在白天均已蓄存大量热量，以满足夜间大部分热量需求：

步骤1）当室内温度T＜18℃时，启动太阳能供热回路；

步骤2）当蓄热水箱温度T＜40℃，开启辅助电加热采暖回路；当蓄热水箱温度T＞65℃时，关闭辅助电加热采暖回路；

步骤3）当室内温度T＞24℃时，关闭辅助电加热采暖回路，停止供热循环。

一种复合式主动相变蓄热采暖系统的控制方法，还包含以下步骤：

步骤1）当太阳能集热器需要补水时，开启补水阀进行补水；

步骤2）当停止使用太阳能集热器时，可通过泄水阀泄水；

步骤3）水路系统的存气可通过排气阀排走。

本发明产生的有益效果是：

（1）将室温控制作为控制策略的核心部分，白天达到室内温度要求后，利用集热回路将太阳能热量蓄存到电加热水箱中，提升水箱水温，节省采用辅助电加热时的能耗，最大限度利用太阳能；

（2）供热持续性好。设计太阳能热水相变地板供热、电加热相变地板供热两套系统，充分发挥相变蓄热作用，并持续保证最舒适的室内温度。

附图说明