[发明专利]一种太阳能热水装置及其控制方法

说明书

本申请提供了一种太阳能热水装置及其控制方法，该太阳能热水装置包括以下部件：集热模块包括具有集热出水口和集热入水口的太阳能集热器、加热水箱和空气源热泵；供热模块包括供热水箱和供热水管；控制器与集热模块和供热模块均连接；太阳能集热器分别通过第一集热上循环管、第二集热上循环管、第一集热下循环管和第二集热下循环管与加热水箱和供热水箱连通；加热水箱的底部和供热水箱的底部通过第二混水管连通，加热水箱的顶部和供热水箱的顶部通过第一混水管连通；加热水箱的底部通过连通有第一冷水补水管的回水管与供热水管连通；空气源热泵的入水管与加热水箱的底部连通。本申请提供的太阳能热水装置能有效提高能源利用率并防止过热。

技术领域

本申请属于太阳能热水工程技术领域，更具体地说，是涉及一种太阳能热水装置及其控制方法。

背景技术

目前，对于常规的集中集热、集中供热的太阳能热水装置来说，还普遍存在着能源利用率较低的问题，其具体表现在以下几个方面：

第一、由于夜晚、雨雪、阴天等不利天气的影响，现有的太阳能热水装置通常集热、供热能力都不够稳定，故为了保证供热的连续性，就必须增设例如锅炉、电加热器或热泵等辅助热源设备。对于单水箱的太阳能热水装置，在夜间及阴雨天情况时，其水箱中必须储存定量的适宜温度的热水，此时，只有使用辅助热源来加热水才能确保满足用户的24小时供热水的需求。然而，由于用户的用水习惯不同而导致各自在不同时段用水量差别很大，在某些时段，用不完的热水除了增加辅助热源能耗之外，还会使得太阳能集热器的入水口的水温升高，造成在第二天通过太阳能集热器来加热水时，对流换热减弱，进而导致太阳能热水装置的热效率降低；对于辅助热源为空气源热泵的双水箱系统来说，由于供热水箱必须时刻贮存一定量适宜温度的热水，而水温升高会使得热泵制热量下降，同时功率增加且能效比降低，这就会使得空气源热泵一直处于高温加热的低效率工作区间，极大地增加了能耗。因此，辅助热源能耗也成为太阳能热水装置的主要能耗。

第二、为满足全年使用需求，太阳能热水装置通常的参数选择一般是根据冬季的参数确定的；然而，太阳能在冬、夏两个季节中一天所能吸收的热量是不同的，这就会导致夏季的产热量大于实际需求量，当这些过剩的热量无法带走时，就会导致一系列问题，例如，太阳能集热器上非金属材料的老化和破坏，进而导致太阳能集热器的使用寿命降低等等。针对此过热问题，现有的防过热技术一般是通过增设散热设备来实现，但此方式不仅增加了投资，而且还造成了能源和资源浪费。

第三、为保证辐照量，太阳能热水装置的集热器应尽量安装在楼顶，为更好的保证供水压力，太阳能热水装置的供热水箱一般安装在屋面；但在实际应用中，在有些建筑的屋顶面积紧张的情况下，有时集热器就只能安装在其他可以安装的位置，比如裙楼、辅楼等，这样，集热器和供热水箱之间就会相隔较远；若太阳能热水装置为开式系统时，为了能将较远处的水输送至供热水箱中，就需要大功率的水泵，进而导致大量的电能浪费；若太阳能热水装置为承压系统时，一边用热水一边补冷水的方式又会大大降低热水利用率。

综上所述，在现今能源供应紧缺、建筑能耗持续走高的趋势下，以及满足用户用水需求的前提下，如何尽量减少辅助热源的能耗、如何经济高效地避免系统过热以及如何提高太阳能热水系统效率等是行业内亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种太阳能热水装置，以解决现有技术中的太阳能热水装置的能源利用率低的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种太阳能热水装置，包括：

集热模块，包括太阳能集热器、加热水箱以及与所述加热水箱连通的空气源热泵，所述太阳能集热器具有集热出水口和集热入水口；

供热模块，包括供热水箱以及与所述供热水箱连通的供热水管；以及，

控制器，与所述集热模块和所述供热模块均连接；