太阳能热水节能改造系统

文档序号:18227 发布日期:2021-09-21 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 太阳能热水节能改造系统 (Solar hot water energy-saving transformation system ) 是由 褚如圣 褚如元 方慧丽 于 2021-06-17 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种太阳能热水节能改造系统,是针对解决现有同类系统改造升级较为不便,生产较高,节能效果、联调联控效果较差,远程监控管理较为不便的技术问题而设计。其要点是该系统包括屋顶PLC远程控制箱和地下室PLC远程控制箱,太阳能集热板通过太阳能集热循环泵与平衡储热水箱连接,锅炉房生活热水系统包括两台生活热水锅炉和三台生活热水循环泵,锅炉房生活热水系统的热水经过生活热水循环泵送到低区热水罐和高区热水罐系统进行换热,再由二次侧的低区热水循环泵和高区热循环泵将生活热水输送至供热端,热水罐无线连接平衡储热水箱的太阳能热媒循环泵和板式热交换器的热水罐热水循环泵,板式热交换器通过热水罐热水循环泵与热水罐连接。(The invention relates to a solar hot water energy-saving reconstruction system, which is designed for solving the technical problems of inconvenient reconstruction and upgrade, higher production, poorer energy-saving effect, joint regulation and joint control effect and inconvenient remote monitoring and management of the conventional similar system. Its main points are that this system includes roof PLC remote control case and basement PLC remote control case, solar panel passes through the solar energy collection circulating pump and is connected with balanced heat storage water tank, boiler room life hot water system includes two living hot water boiler and three living hot water circulating pumps, boiler room life hot water system&#39;s hot water is sent low district hot-water cylinder and high district hot-water cylinder system through living hot water circulating pump and is carried out the heat transfer, low district hot-water circulating pump and high district hot-water circulating pump by the secondary side again carry life hot water to the heat supply end, the solar heat medium circulating pump of the balanced heat storage water tank of hot-water cylinder wireless connection and plate heat exchanger&#39;s hot-water cylinder hot water circulating pump, plate heat exchanger passes through the hot-water cylinder hot water circulating pump and is connected with the hot-water cylinder.)

太阳能热水节能改造系统

技术领域

本发明涉及太阳能热水系统,是一种太阳能热水节能改造系统。

背景技术

太阳能热水系统是利用太阳能集热器采集太阳热量,在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能,通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中,在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源,把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。该系统既可提供生产和生活用热水,又可作为其他太阳能利用形式的冷热源,是太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。目前,医院等大型公共设施中一般设有两套系统,一套系统为生活热水锅炉及其太阳能组成的系统,通过生活热水锅炉与太阳能系统的协调控制,尽可能的最大程度利用太阳能而减少生活热水锅炉的燃气消耗量;另一套系统是中央空调系统的热水锅炉,主要为中央空调系统提供热源。如中国专利文献中披露的申请号201410004536.0,申请公布日2014.04.23,发明名称“提高太阳能热水系统热效率及热利用率的方法及应用系统”;再如中国专利文献中披露的申请号201110007282.4,申请公布日2011.06.01,发明名称“强制循环和间接换热式太阳能热水系统及其控制方法”。上述两套系统、专利文献和现有同类产品一般仅能实现远程监视功能,而不具有锅炉远程自动启停及热水泵变频调节功能,从而节能效果较差。

发明内容

为克服上述不足,本发明的目的是向本领域提供一种太阳能热水节能改造系统,使其解决现有同类系统改造升级较为不便,生产较高,节能效果、联调联控效果较差,远程监控管理较为不便的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种太阳能热水节能改造系统,该系统包括太阳能集热板、平衡储热水箱、板式热交换器、低区热水罐、高区热水罐和热水罐,低区热水罐设有低区热水循环泵,高区热水罐设有高区热水循环泵,热水罐设有热水罐热水循环泵,平衡储热水箱设有液位变送器、温度传感器、太阳能集热循环泵和太阳能热媒循环泵,高区热水循环泵设有温度传感器T9、电动开关阀M1、膨胀水罐,低区热水循环泵分别设有温度传感器T8、电动开关阀M1、膨胀水罐,低区热水罐和高区热水罐分别设有电动开关阀、电动调节阀、压力传感器和温度传感器,电动调节阀与温度传感器通过无线连接,热水罐设有温度传感器,温度传感器与太阳能热媒循环泵、热水罐热水循环泵通过无线连接,板式热交换器与热水罐、热水罐热水循环泵、太阳能热媒循环泵之间分别设有温度传感器,平衡储热水箱与太阳能集热板之间设有温度传感器;其特征在于所述太阳能集热板设有四片太阳能集热板,太阳能集热板通过太阳能集热循环泵与平衡储热水箱连接,平衡储热水箱设有换电动开关阀和液位变送器LT1、温度传感器T1、温度传感器T2、电动开关阀M1;锅炉房生活热水系统包括两台生活热水锅炉和三台生活热水循环泵,锅炉房生活热水系统的热水经过生活热水循环泵送到低区热水罐和高区热水罐系统进行换热,再由二次侧的低区热水循环泵和高区热循环泵将生活热水输送至供热端,锅炉房生活热水系统的接热交换机房设有温度传感器T13和压力传感器P01,锅炉房生活热水系统接市政天然气系统;热水罐无线连接平衡储热水箱的太阳能热媒循环泵和板式热交换器的热水罐热水循环泵,板式热交换器通过热水罐热水循环泵与热水罐连接,板式热交换器设有温度传感器T10、温度传感器T11、温度传感器T12,热水罐与高区热水罐、低区热水罐连接,屋顶PLC远程控制箱通过线路与度传感器T1、温度传感器T2、液位变送器LT1、电动开关阀M1、太阳能集热循环泵、太阳能热媒循环泵连接,地下室PLC远程控制箱通过线路与热水罐热水循环泵、高区热水循环泵、低区热水循环泵、锅炉房生活热水系统,该系统包括一个热水罐、两个低区热水罐和两个高区热水罐,热水罐后串联导流浮动盘管型半容积式水加热器。从而上述太阳能系统一次侧由太阳能集热板、太阳能集热循环泵、平衡储热水箱组成,太阳能系统收集热水,通过太阳能集热循环泵P6,将收集的热水储存到平衡储热水箱内。板式热交换器一次侧由平衡储热水箱、太阳能热媒循环泵、板式热交换器组成,太阳能热媒循环泵P5将平衡储热水箱的热水送到地下室的板式热交换器,板式热交换器与一次侧的热水罐进行换热,将太阳能的热量进行利用;板式热交换器二次侧由热水罐、板式热交换器、热水罐热水循环泵P8组成。高区热水罐系统由一次侧的锅炉房生活热水系统提供的热水与二次侧的高区热水循环泵、管道、电磁阀等组成;低区热水罐系统由一次侧的锅炉房提供的热水与二次侧的低区热水循环泵组成。锅炉房生活热水系统共有两台生活热水锅炉、三台生活热水循环泵组成,锅炉房产生的热水,经过生活热水循环泵送到低区和高区的热水罐系统进行换热,再由二次侧循环泵将生活热水送到医院病房大楼。

所述低区热水循环泵和高区热循环泵的入口分别设有比例式积分电动调节球阀、热媒供水、热媒回水、温度传感器T4、温度传感器T5、温度传感器T6、温度传感器T7和温度监测显示仪。上述电路弱电水位监控铺设,温度监测显示仪就近安装在墙体上,信号传至管理中心,低区热水罐与低区热水循环泵亦可根据使用情况来人工开关、膨胀水罐、恒压供水装置(冷水),接生活给水管,接热水系统回水管,温度传感器T8与低区热水循环泵连接。

所述生活热水循环泵分别设置变频器。从而通过生活热水循环泵将热水打到低区热水罐、高区热水罐,需要将变频器的频率控制信号接入中央空调群控系统;同时,变频器的频率根椐设置在供回水总管的温差、压差传感器进行PID调节,实现供回温差和压差恒定控制。

所述屋顶PLC远程控制箱和地下室PLC远程控制箱通过线路与中央空调群控系统连接,中央空调群控系统的中央空调锅炉和生活热水锅炉接入市政天然气系统分别设有天然气表计。从而该系统将数据接入中央空调群控系统平台统一管理,中央空调锅炉和生活热水锅炉前安装天然气表计,中央空调群控系统与天然气表计进行通讯,中央空调群控系统实时采集燃气表数据并存入数据库,并支持通过EXCEL报表打印输出。

所述平衡储热水箱温度T1大于唤醒温度38度或者平衡储热水箱温度T1减去生活储热水箱温度T3大于唤醒温度3.5度时,开启太阳能热媒循环泵P5;当平衡储热水箱温度T1低于休眠温度38.5度时,关闭太阳能热媒循环泵P5及热水罐热水循环泵;同时,太阳能供水温度T2低于休眠温度38度以下且太阳能供水温度T2减平衡储热水箱温度T1小于唤醒温差3.5度,太阳能集热循环泵P6进入预休眠待机状态;太阳能供水温度T2大于唤醒温度45度或太阳能供水温度T2减平衡储热水箱温度T1大于唤醒温差3.5度,太阳能集热循环泵P6进入开机运行状态。

所述板式热交换器的一次侧和二次侧,及高区热水罐和低区热水罐的一次侧和二次侧对应的温度传感器大于启泵温度35度时,低区热水循环泵或高区热水循环泵启动;低于停泵温度30度时,低区热水循环泵或高区热水循环泵关闭;当太阳能热水供应不足时,由设置在低区热水罐或高区热水罐的比例积分电动阀根椐低区水箱温度设定值与实际值比较,当实际值低于设定值时,加大低区热水罐或高区热水罐的比例积分电动阀的开度;当实际值高于设定值时,减小低区热水罐或高区热水罐的比例积分电动阀的开度;保证供水温度恒定在40度,此时对应的电动比例阀处于关闭状态。

所述低区热水罐或和高区热水罐的四台热水罐温度均达到60度时,关闭一台生活热水循环泵,开一台生活热水循环泵,当四台热水罐温度均达65度时,所有热水生活热水循环泵停止运行;当检测任何一台热水罐温度低于55度时,开一台生活热水循环泵,当检测任何一台热水罐温度低于50度时,开两台生活热水循环泵;当所有水泵停止运行时,联动停止锅炉;当水泵运行时,联动开启锅炉。

本发明结构设计合理,稳定性、安全性好,节能效果更好,整体协调性和科学性好,远程监控管理较为方便;其适合作为大型公共设施的生活热水锅炉及其太阳能组成的系统,及中央空调系统的热水锅炉系统的改造升级,及其同类产品的结构改进。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1的工作原理结构示意图。

图3是本发明的控制界面结构示意图。

图4是本发明的锅炉房生活热水系统结构示意图。

附图序号及名称:1、太阳能集热板,2、液位变送器,3、平衡储热水箱,4、温度传感器,5、太阳能集热循环泵,6、太阳能热媒循环泵,7、板式热交换器,8、热水罐热水循环泵,9、高区热水循环泵,10、低区热水循环泵,11、压力传感器,12、电动调节阀,13、低区热水罐,14、电动开关阀,15、高区热水罐,16、热水罐,17、屋顶PLC远程控制箱,18、地下室PLC远程控制箱,19、锅炉房生活热水系统。

具体实施方式

现结合附图,对本发明结构作进一步描述。如图1-图4所示,该系统包括太阳能集热板1、平衡储热水箱3、板式热交换器7、低区热水罐13、高区热水罐15和热水罐16,低区热水罐设有低区热水循环泵10,高区热水罐设有高区热水循环泵9,热水罐设有热水罐热水循环泵8,平衡储热水箱设有液位变送器2、温度传感器4、太阳能集热循环泵5和太阳能热媒循环泵6,高区热水循环泵设有温度传感器T9、电动开关阀M1、膨胀水罐,低区热水循环泵分别设有温度传感器T8、电动开关阀M1、膨胀水罐,低区热水罐和高区热水罐分别设有电动开关阀14、电动调节阀12、压力传感器11和温度传感器,电动调节阀与温度传感器通过无线连接,热水罐设有温度传感器,温度传感器与太阳能热媒循环泵、热水罐热水循环泵通过无线连接,板式热交换器与热水罐、热水罐热水循环泵、太阳能热媒循环泵之间分别设有温度传感器,平衡储热水箱与太阳能集热板之间设有温度传感器。上述太阳能集热板设有四片太阳能集热板,太阳能集热板通过太阳能集热循环泵与平衡储热水箱连接,平衡储热水箱设有换电动开关阀和液位变送器LT1、温度传感器T1、温度传感器T2、电动开关阀M1;锅炉房生活热水系统19包括两台生活热水锅炉和三台生活热水循环泵,锅炉房生活热水系统的热水经过生活热水循环泵送到低区热水罐和高区热水罐系统进行换热,再由二次侧的低区热水循环泵和高区热循环泵将生活热水输送至供热端,锅炉房生活热水系统的接热交换机房设有温度传感器T13和压力传感器P01,锅炉房生活热水系统接市政天然气系统。热水罐无线连接平衡储热水箱的太阳能热媒循环泵和板式热交换器的热水罐热水循环泵,板式热交换器通过热水罐热水循环泵与热水罐连接,板式热交换器设有温度传感器T10、温度传感器T11、温度传感器T12,热水罐与高区热水罐、低区热水罐连接,屋顶PLC远程控制箱17通过线路与度传感器T1、温度传感器T2、液位变送器LT1、电动开关阀M1、太阳能集热循环泵、太阳能热媒循环泵连接,地下室PLC远程控制箱18通过线路与热水罐热水循环泵、高区热水循环泵、低区热水循环泵、锅炉房生活热水系统。该系统包括一个热水罐、两个低区热水罐和两个高区热水罐,热水罐后串联导流浮动盘管型半容积式水加热器;低区热水循环泵和高区热循环泵的入口分别设有比例式积分电动调节球阀、热媒供水、热媒回水、温度传感器T4、温度传感器T5、温度传感器T6、温度传感器T7和温度监测显示仪;生活热水循环泵分别设置变频器;屋顶PLC远程控制箱和地下室PLC远程控制箱通过线路与中央空调群控系统连接,中央空调群控系统的中央空调锅炉和生活热水锅炉接入市政天然气系统分别设有天然气表计。

该太阳能系统及热水锅炉系统为太阳能集热板收集热量加热冷水并储存在热水平衡水箱内作为热媒,通过热媒循环泵加压至地下热水泵房板换热交换器加热热水罐里的冷水来为整个热水系统供应热水,并且在热水罐后串联导流浮动盘管型半容积式水加热器,在太阳能不足情况下,通过锅炉房提供的高温热水来为热水系统供热。

太阳能集热板一次侧控制要求如下:太阳能系统一次侧由太阳能集热板、太阳能集热循环泵、平衡储热水箱组成,太阳能收集热水,通过太阳能集热循环泵P6,将收集的热水储存到平衡储热水箱内。系统中一次循环泵P5和P8的启、停由平衡储热水箱中的水温控制。太阳能集热循环泵P6白天使用,晚上停止,由T2控制。太阳能供水温度T2低于休眠温度38度(可调)以下且太阳能供水温度T2减平衡储热水箱温度T1小于唤醒温差3.5度(可调),太阳能集热循环泵P6进入预休眠待机状态。太阳能供水温度T2大于唤醒温度45度(可调)或太阳能供水温度T2减平衡储热水箱温度T1大于唤醒温差3.5度(可调),太阳能集热循环泵P6进入开机运行状态。平衡储热水箱设置液位传感器LT,当液位值低于0.6米时,关闭太阳能集热循环泵P6,防止泵干打。

板式热交换器一次侧控制要求如下:板式热交换器一次侧由平衡储热水箱、太阳能热媒循环泵、板式热交换器组成,太阳能热媒循环泵P5将平衡储热水箱的热水送到地下室的板式热交换器,板式热交换器与一次侧的热水罐系统进行换热,将太阳能的热量进行利用。平衡储热水箱温度T1大于唤醒温度38度(可调)或者平衡储热水箱温度T1减去生活储热水箱温度T3大于唤醒温度3.5度(可调)时,开启太阳能热媒循环泵P5。当平衡储热水箱温度T1低于休眠温度38.5度(可调)时,关闭太阳能热媒循环泵P5及热水罐热水循环泵。平衡储热水箱设置液位传感器LT,当液位值低于0.6米时,关闭太阳能集热循环泵P6及热水罐热水循环泵,防止泵干打。

板式热交换器二次侧控制要求如下:板式热交换器二次侧由热水罐、板式热交换器、热水罐热水循环泵P8组成,平衡储热水箱温度T1大于唤醒温度38度(可调)或者平衡储热水箱温度T1减去生活储热水箱温度T3大于唤醒温度3.5度(可调)时,开启太阳能热媒循环泵P5以及热水罐热水循环泵。当平衡储热水箱温度T1低于休眠温度38.5度(可调)时,关闭太阳能热媒循环泵P5及热水罐热水循环泵。太阳能热媒循环泵运行且(板交一次供水温度T11减板交一次回水温度T12)小于等于休眠温差1.2度(可调)时,进入休眠待机状态。太阳能热媒循环泵运行且休眠待机状态持续时间超过10分钟(可调)时,关闭太阳能热媒循环泵及热水罐热水循环泵。平衡储热水箱设置液位传感器LT,当液位值低于0.6米时,关闭太阳能集热循环泵P6及热水罐热水循环泵,防止泵干打。

高区热水罐系统控制要求如下:高区热水罐系统由一次侧的锅炉房提供的热水与二次侧的高区热水循环泵、管道、电磁阀等组成,高区热水罐为10楼-17楼在早上6点-早上8点定时供应生活热水,在晚上18:00-晚上22点定时供应生活热水,该时间段由在系统界面进行设置,第一高区水箱温度T5或第二高区水箱温度T4或生活储热水箱温度T3大于启泵温度35度(可调)时,高区热水循环泵启动。第一高区水箱温度T5或第二高区水箱温度T4或生活储热水箱温度T3低于停泵温度30度(可调)时,高区热水循环泵关闭,同步关闭热水进出口阀V04。当太阳能热水供应不足时,由设置在高区热水罐的比例积分电动阀根椐高区水箱温度设定值与实际值比较,当实际值低于设定值时,加大比例积分电动阀的开度;当实际值高于设定值时,减小比例积分电动阀的开度;保证供水温度恒定在40度(可调)。第一低区热水罐设定温度为40度,实际温度达到40度,此时电动比例阀VF03处于关闭状态。

低区热水罐系统控制要求如下:低区热水罐系统由一次侧的锅炉房提供的热水与二次侧的低区热水循环泵组成,低区1楼-10楼热水供应时间为早上4:00-晚上23点,该时间段由在系统界面进行设置,第一低区水箱温度T7或第二低区水箱温度T6或生活储热水箱温度T3大于启泵温度35度(可调)时,低区热水循环泵启动。第一低区水箱温度T7、第二低区水箱温度T6或生活储热水箱温度T3低于停泵温度30度(可调)时,低区热水循环泵关闭。当太阳能热水供应不足时,由设置在低区热水罐的比例积分电动阀根椐低区水箱温度设定值与实际值比较,当实际值低于设定值时,加大比例积分电动阀的开度;当实际值高于设定值时,减小比例积分电动阀的开度;保证供水温度恒定在40度(可调)。第一低区热水罐设定温度为40度,实际温度达到40度,此时电动比例阀VF03处于关闭状态。

锅炉房生活热水系统控制要求如下:锅炉房生活热水系统共有两台生活热水锅炉、三台生活热水循环泵组成,锅炉房产生的热水,经过生活热水循环泵送到低区和高区的热水罐系统进行换热,再由二次侧循环泵将生活热水送到医院病房大楼。该系统运行时,首先开两台生活热水循环泵,当低区和高区的四台热水罐温度均达到60度(可调)时,关闭一台生活热水循环泵,开一台生活热水循环泵,当四台热水罐温度均达65度(可调)时,所有热水生活热水循环泵停止运行。当检测任何一台热水罐温度低于55度(可调)时,开一台生活热水循环泵,当检测任何一台热水罐温度低于50度(可调)时,开两台生活热水循环泵。当所有水泵停止运行时,联动停止锅炉;当水泵运行时,联动开启锅炉。三台生活热水循环泵分别设置变频器,需要将变频器的频率控制信号接入中央空调群控系统。检测锅炉供回水压差,调节锅炉生活热水循环泵的频率。当检测压差超过2BAR(可调)时,生活热水热水循环泵停止运行,起到保护作用。

低区热水罐、高区热水罐控制要求如下:低区热水罐和高区热水罐分别设置温度传感器,并且入口设置比例式积分电动调节球阀。根据低区热水罐和高区热水罐的温度传感器与设定温度进行比较计算,对入口比例式积分电动调节球阀进行开度调节,使低区热水罐和高区热水罐的温度恒定在设定值。当太阳能热水供应不足时,由设置在低区热水罐和高区热水罐的比例积分电动阀根椐低区和高区水箱温度设定值与实际值比较,当实际值低于设定值时,加大比例积分电动阀的开度;当实际值高于设定值时,减小比例积分电动阀的开度,保证供水温度恒定在40度(可调)。第一低区热水罐设定温度为40度,实际温度达到40度,此时电动比例阀VF03处于关闭状态。

生活热水锅炉及配套生活热水循环泵控制要求如下:配有两台生活热水锅炉,配套三台生活热水循环泵,通过生活热水循环泵将热水打到低区热水罐、高区热水罐。变频器的频率根椐设置在供回水总管的温差、压差传感器进行PID调节,实现供回温差和压差恒定控制。锅炉的启停根椐出水总管温度进行启停控制;两台锅炉互为备用,当一台故障时,自动开启备用锅炉;三台热水泵为两台在用一台备用,当其中一台热水泵故障时,自动开启备用热水泵。

同时,该系统通过改造实现空调热水锅炉消耗天然气的节能,太阳能系统及热水锅炉系统,均需将数据接入中央空调群控系统平台统一管理,项目实施后采用智能化系统集中控制,中央空调系统及生活热水锅炉天然气消耗量年综合节能率应达到23%以上。该系统接入市政天然气系统,分别在中央空调锅炉和生活热水锅炉前安装天然气表计,中央空调群控系统与天然气表计进行通讯,中央空调群控系统实时采集燃气表数据并存入数据库,并支持通过EXCEL报表打印输出。

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