[发明专利]一种基于减少耗散优化的太阳能采暖系统及其控制系统

权利要求书

1.一种基于减少耗散优化的太阳能采暖系统，其特征在于包括：太阳能集热器、储热水箱、室内散热器、控制器、集热循环泵、供热循环泵、辅助加热装置、电磁阀、若干温度传感器、流量计及管路；

储热水箱集热侧出水口通过电磁阀与位于集热器供水管路上的集热循环泵的入水口相连接，集热侧各入水口通过电磁阀，利用同一段管路与各集热器出水口相连接，并在这段各接口共用的管路上，沿高度方向在每两个相邻的电磁阀的接入点之间，设置一个电磁阀，储热水箱供热侧出水口通过电磁阀与位于室内散热器供水管路上的供热循环泵的入水口相连接，供热侧各入水口通过电磁阀，利用同一段管路与室内散热器的出水口相连接，并在这段各接口共用的管路上，沿高度方向在每两个相邻的电磁阀的接入点之间，设置一个电磁阀；

供热循环泵的入水口与室内散热器的回水管路之间设有旁通管路，旁通管路上加装电磁阀

控制器能够采集太阳能集热器的出水温度、储热水箱各分层的温度、室内温度、室外温度、辅助加热装置入水温度、室内散热器回水温度、集热循环泵启停状态、供热循环泵启停状态，并将上述各温度及水泵运行状态信息，结合控制器内存储的各电磁阀开闭状态信息，用于判断系统当前周期的运行模式，并能够根据供热需求将系统切换到下一周期的运行模式，其特征在于：储热水箱在沿其高度方向等距离设置若干温度传感器以测试水箱内储热介质的不同分层温度，储热水箱两侧沿高度方向等间距设置若干接口，其中一侧接口与集热循环泵入水口及各集热器出水口相连接，另一侧接口与供热循环泵入水口及室内散热器出水口相连接；

水箱集热侧各接口中，位于最底部的接口作为出水口，其他接口为入水口；水箱供热侧各接口中，位于最顶部的接口作为出水口，其他接口为入水口；

储热水箱集热侧出水口通过电磁阀与位于集热器供水管路上的集热循环泵的入水口相连接，集热侧各入水口通过电磁阀利用同一段管路与各集热器出水口相连接，并在这段各接口共用的管路上沿高度方向，在每两个相邻的电磁阀的接入点之间，设置一个电磁阀；

储热水箱供热侧出水口通过电磁阀与位于室内散热器供水管路上的供热循环泵的入水口相连接，供热侧各入水口通过电磁阀利用同一段管路与室内散热器的出水口相连接，并在这段各接口共用的管路上沿高度方向，在每两个相邻的电磁阀的接入点之间，设置一个电磁阀；

所述太阳能集热器，其入水口通过连接管路与集热循环泵的出口相连接；出水口通过连接管路及电磁阀分别与储热水箱集热侧各入水口及辅助加热装置入水口相连接；

所述室内散热器，其入水口通过连接管路及电磁阀与辅助加热装置出水口相连接；出水口通过连接管路及电磁阀分别与集热循环泵的入水口及储热水箱供热侧各入水口相连接；

所述供热循环泵的入水口与室内散热器的回水管路之间设有旁通管路，旁通管路上加装电磁阀，当打开旁通管路上的电磁阀，关闭与室内散热器供回水管路相连接的其他电磁阀时，供热循环泵、室内散热器及辅助加热装置形成闭合回路；

其特征在于：能够使系统处于不同运行模式，包括：太阳能补热供热模式、太阳能直接供热模式、太阳能储热模式、储热水箱直接供热模式、辅助加热装置单独供热模式,

系统以太阳能补热供热模式运行时：供热循环泵停止运行，由集热循环泵带动整个系统循环，太阳能集热器、辅助加热装置、室内散热器串联连接，循环工质通过太阳能集热器加热后进入辅助加热装置，温度被加热到供热温度设定值T_{supply_set}，随后进入室内散热器散热后回到太阳能集热器吸收太阳能，如此循环运行，当系统控制器各输入信号满足以下条件时，系统以太阳能补热供热模式运行：

条件1：满足室内供热开启条件——室内温度T_in小于室内温度设定下限值T_{in_setL}或当系统处于向室内供热模式时，包括太阳能补热供热模式、太阳能直接供热模式、储热水箱直接供热模式、辅助加热装置单独供热模式，室内温度T_in小于室内温度设定上限值T_{in_setH}；

条件2：集热器出水温度T_cout与室内散热器回水温度T_return的差值大于等于集热启动温差ΔT_{c_start}或当系统处于太阳能补热供热模式或太阳能直接供热模式运行时，集热器出水温度T_cout与室内散热器回水温度T_return的差值大于集热停止温差ΔT_{c_stop}；

条件3：辅助加热装置入水温度T_supply小于该时刻室内散热器供水温度设定值T_{supply_set}；

当且仅当上述三个条件同时成立时，若系统在当前时钟周期以太阳能补热供热模式以外的模式运行，控制器切换系统至太阳能补热供热模式运行，若系统在当前时钟周期以太阳能补热供热模式运行，则下一周期维持系统运行模式不变。