基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统技术方案

本发明专利技术涉及基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，该系统包括风机盘管、太阳能槽式集热器、相变储能水箱、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、分水器、集水器和智能控制单元。本发明专利技术系统结构简单，运行高效，自控性强，办公人员可以根据情况自主运行、调节系统，提高室内人员的热舒适度，使系统高效合理运行；本系统运行成本低，夜间，由相变储能水箱代替空气源热泵系统，大大降低了设备的运行成本；应用范围广，本发明专利技术还可应用于别墅，住宅建筑等，能很好的满足市场需求。

Intelligent heating control system for large public buildings based on solar energy

The invention relates to the intelligent heating control system of large public buildings based on solar energy, which includes fan coil, solar trough type collector, phase change energy storage tank, compressor, evaporator, expansion valve, condenser, water separator, water collector and intelligent control unit. The system has simple structure, high efficiency and self-control. The office workers can operate and adjust the system independently according to the situation, improve the thermal comfort of the indoor personnel, make the system run efficiently and reasonably, the system runs at low cost, and the phase change energy storage tank is replaced by the air source heat pump system at night, and the equipment is greatly reduced. The invention can also be applied to villas, residential buildings, etc., and can well meet the market demand.

【技术实现步骤摘要】
基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统
本专利技术涉及建筑节能、可再生能源利用和智能控制
，具体涉及一种基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统及其运行方法。
技术介绍
能源作为人类社会赖以生存和发展的物质基础，与人类经济社会的发展以及生活水平的提高息息相关。而且能源短缺已经成为人类所面临的最大问题之一，且由能源问题所带来的气候变暖，污染等环境问题已经成为制约经济发展的重要因素。新能源的开发以及各项节能措施的实施是解决能源问题的重要途径。目前，我国的供暖主要是由热源、热网、热用户组成，没有智能系统对其进行自动化控制，需人工进行运行管理、检修、维护，虽然空气源热泵与太阳能集热器联合供暖系统本身是一个高效节能的系统，但因天气、时间、室内人员对温度的满意程度等不确定因素以及缺乏良好的运行控制策略，使得所需供热量与实际供热量存在较大的出入，导致能源浪费及机组运行成本的增加，因此需要一个大型供热智能调控系统来代替传统的人工控制来解决人员对舒适度的不满意程度及能源浪费与成本增加等的问题，使系统高效合理的运行。能源发展方式要由粗放型向集约型转变，能源结构由煤炭为主向多元化转变，能源利用率需进一步增加。然而，在传统的空气源热泵系统中，当夜间值班人员与加班族需要供暖以及对管道进行防冻保护，都需要运行空气源热泵系统，这将大大增加运行成本，且空气源热泵产生的多余的热量将因无法储存而被浪费。综上所述，设计一个既能高效合理运行，又能降低系统运行成本减少能源浪费运行的大型供暖系统尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种针对基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统及其运行方法。该系统实现了上班族及值班人员对供暖系统进行远程控制，控制中心根据天气、时间等因素对系统进行调控，克服了因系统运行单一化而导致的能源浪费的缺陷，同时，利用白天相变储能水箱储存的来自太阳能槽式集热器与空气源热泵制取的热量供夜间使用，避免了因运行空气源热泵系统而引起的成本增加的问题，使系统高效合理的运行。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是：提供一种基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，其特征在于该系统包括风机盘管、太阳能槽式集热器、相变储能水箱、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、分水器、集水器和智能控制单元；所述冷凝器一侧的出口端与膨胀阀连接，另一侧的出口端与需供暖区连接；所述的膨胀阀经蒸发器连于压缩机，压缩机的出口与冷凝器的进口相连，上述的压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器构成空气热源泵；位于需供暖区侧的冷凝器出水管B1上通过电动二通阀J1连接三通换向阀S1的一端，三通换向阀S1的第二端连接电磁阀Y1的一端，三通换向阀S1的第三端连接相变储能水箱进水管C1；电磁阀Y1的另一端分别连接相变储能水箱出水管C2、分水器进水管D1，在分水器进水管D1和电磁阀Y1之间设置有循环水泵P2；位于膨胀阀一侧的冷凝器进水管B2上依次经过电动二通阀J2、流量计、三通换向阀S2、循环水泵P3、流量计与集水器出水管E1相连；分水器出水管分别经过相应的电动二通阀与相应的风机盘管的进水口相连；集水器进水管分别经过相应电动二通阀与相应的风机盘管的出水口相连；所述三通换向阀S2的第三端连接相变储能水箱进水管C3，在三通换向阀S2和循环水泵P3之间的管路上外接相变储能水箱出水管C4，在相变储能水箱出水管C4上还设有循环水泵P1；上述相变储能水箱进水管C1、C3分别经电磁阀Y2、Y4连接相变储能水箱的两个进水口；相变储能水箱出水管C2、C4分别经电磁阀Y3、Y5连接相变储能水箱的两个出水口；太阳能槽式集热器进口管F2经增压泵P4与相变储能水箱的出口相连，太阳能槽式集热器出水管F1经单向阀M1、流量计与相变储能水箱的进口相连；且在冷凝器出水管B1、冷凝器进水管B2、太阳能槽式集热器出水管F1、太阳能槽式集热器进口管F2、分水器出水管、集水器进水管E2～E5、分水器进水管D1、集水器出水管E1上分别安装流量计；所述智能控制单元用于提供设备运行参数、状态的显示画面和实时信息、各种报警处理、自动生成历史曲线和报表以及对设备开关的远程控制。上述基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统的运行方法，该方法具有两种工作形式：白天节假日及夜间模式和白天工作日模式，1)白天节假日及夜间模式：由于值班室及少数需要加班的房间需要供暖以及达到保护防冻温度，则这部分热量由日间太阳能槽式集热器收集的热量来承担；经水箱控制器收集的温度数据反馈给监控中心数据库，数据处理过后，若温差满足循环要求，则向增压泵P4及集热器控制器发出指令，开始运行，此时太阳能槽式集热器将照射在其表面的太阳光转化为热能加热来自相变储能水箱的水，相变储能水箱内的水在增压泵P4的推动下不断的被循环加热，当水箱控制器监测到温差低于设定值或液位高于高液位并将其信息传输给监控中心数据库时，监控中心数据库指示增压泵P4与集热器控制器终止运行，太阳能槽式集热器将停止运行，储能过程结束；当测得相变储能水箱里热水液位低于低液位且热水温度高于使用温度时，阀门控制器将开启闸阀Z2、单向阀M2，进行补水，当达到高液位或相变储能水箱里热水温度低于使用温度时将关闭闸阀Z2，则停止补水；加班族或值班人员利用风机开关开启风机盘管，监控中心数据库向阀门控制器发出开启的指令，电磁阀Y3、循环水泵P2、循环水泵P3、电磁阀Y4开启；从太阳能槽式集热器获得热量的水经电磁阀Y3在循环水泵P2的推动下进入分水器，按照流量均分原则，热水均匀地流入所需制热房间的风机盘管内，与室内的冷空气进行热交换，冷却后的水在集水器内汇合在循环水泵P3的推动下经过电磁阀Y4流入相变储能水箱内，如此循环，为房间持续供热；当室内人员感觉过冷或过热时，可以自主对参数进行远程修改，达到最优的运行模式以及最舒适的室内环境状态；在此期间，各个设备控制器采集到的太阳能槽式集热器进出口温度压力流量、相变储能水箱顶部底部水温，水箱水位线、增压泵P4的运行状态、电磁阀Y3阀门开度、循环水泵P2运行状态、风机盘管出风口温度风量压力、回风口温度风量压力、循环水泵P3运行状态、电磁阀Y4阀门开度等现场实时数据将被传输到监控中心数据库，房间监控计算机也可向监控中心数据库提取各个时间段的数据，以备实时监控；2)白天工作日模式：由于工作日各个房间均需供暖，所需热量较大，太阳能槽式集热器所获得热量很难满足需求，故选择空气源热泵来承担这部分负荷；而太阳能槽式集热器依旧开启，来加热相变储能水箱里的水，同时空气源热泵制取的多余热量也将储存于相变储能水箱中，以备夜间使用；经水箱控制器收集的温度数据反馈给监控中心数据库，数据处理过后，若温差满足循环要求，则向增压泵P4及集热器控制器发出指令，开始运行，此时太阳能槽式集热器将照射在其表面的太阳光转化为热能加热来自相变储能水箱的水，相变储能水箱内的水在增压泵P4的推动下不断的被循环加热，当水箱控制器监测到温差低于设定值或液位高于高液位并将其信息传输给监控中心数据库时，监控中心数据库指示增压泵P4与集热器控制器终止运行，太阳能槽式集热器将停止运行，储能过程结束；当测得相变储能水箱里热水液位低于低液位且热水温度高于使用温度时，阀门控制器将开启闸阀Z2、单向阀M2，进行补水，当达到高液位或相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，其特征在于该系统包括风机盘管、太阳能槽式集热器、相变储能水箱、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、分水器、集水器和智能控制单元；所述冷凝器一侧的出口端与膨胀阀连接，另一侧的出口端与需供暖区连接；所述的膨胀阀经蒸发器连于压缩机，压缩机的出口与冷凝器的进口相连，上述的压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器构成空气热源泵；位于需供暖区侧的冷凝器出水管B1上通过电动二通阀J1连接三通换向阀S1的一端，三通换向阀S1的第二端连接电磁阀Y1的一端，三通换向阀S1的第三端连接相变储能水箱进水管C1；电磁阀Y1的另一端分别连接相变储能水箱出水管C2、分水器进水管D1，在分水器进水管D1和电磁阀Y1之间设置有循环水泵P2；位于膨胀阀一侧的冷凝器进水管B2上依次经过电动二通阀J2、流量计、三通换向阀S2、循环水泵P3、流量计与集水器出水管E1相连；分水器出水管分别经过相应的电动二通阀与相应的风机盘管的进水口相连；集水器进水管分别经过相应电动二通阀与相应的风机盘管的出水口相连；所述三通换向阀S2的第三端连接相变储能水箱进水管C3，在三通换向阀S2和循环水泵P3之间的管路上外接相变储能水箱出水管C4，在相变储能水箱出水管C4上还设有循环水泵P1；上述相变储能水箱进水管C1、C3分别经电磁阀Y2、Y4连接相变储能水箱的两个进水口；相变储能水箱出水管C2、C4分别经电磁阀Y3、Y5连接相变储能水箱的两个出水口；太阳能槽式集热器进口管F2经增压泵P4与相变储能水箱的出口相连，太阳能槽式集热器出水管F1经单向阀M1、流量计与相变储能水箱的进口相连；且在冷凝器出水管B1、冷凝器进水管B2、太阳能槽式集热器出水管F1、太阳能槽式集热器进口管F2、分水器出水管、集水器进水管E2～E5、分水器进水管D1、集水器出水管E1上分别安装流量计；所述智能控制单元用于提供设备运行参数、状态的显示画面和实时信息、各种报警处理、自动生成历史曲线和报表以及对设备开关的远程控制。...

【技术特征摘要】
1.一种基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，其特征在于该系统包括风机盘管、太阳能槽式集热器、相变储能水箱、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、分水器、集水器和智能控制单元；所述冷凝器一侧的出口端与膨胀阀连接，另一侧的出口端与需供暖区连接；所述的膨胀阀经蒸发器连于压缩机，压缩机的出口与冷凝器的进口相连，上述的压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器构成空气热源泵；位于需供暖区侧的冷凝器出水管B1上通过电动二通阀J1连接三通换向阀S1的一端，三通换向阀S1的第二端连接电磁阀Y1的一端，三通换向阀S1的第三端连接相变储能水箱进水管C1；电磁阀Y1的另一端分别连接相变储能水箱出水管C2、分水器进水管D1，在分水器进水管D1和电磁阀Y1之间设置有循环水泵P2；位于膨胀阀一侧的冷凝器进水管B2上依次经过电动二通阀J2、流量计、三通换向阀S2、循环水泵P3、流量计与集水器出水管E1相连；分水器出水管分别经过相应的电动二通阀与相应的风机盘管的进水口相连；集水器进水管分别经过相应电动二通阀与相应的风机盘管的出水口相连；所述三通换向阀S2的第三端连接相变储能水箱进水管C3，在三通换向阀S2和循环水泵P3之间的管路上外接相变储能水箱出水管C4，在相变储能水箱出水管C4上还设有循环水泵P1；上述相变储能水箱进水管C1、C3分别经电磁阀Y2、Y4连接相变储能水箱的两个进水口；相变储能水箱出水管C2、C4分别经电磁阀Y3、Y5连接相变储能水箱的两个出水口；太阳能槽式集热器进口管F2经增压泵P4与相变储能水箱的出口相连，太阳能槽式集热器出水管F1经单向阀M1、流量计与相变储能水箱的进口相连；且在冷凝器出水管B1、冷凝器进水管B2、太阳能槽式集热器出水管F1、太阳能槽式集热器进口管F2、分水器出水管、集水器进水管E2～E5、分水器进水管D1、集水器出水管E1上分别安装流量计；所述智能控制单元用于提供设备运行参数、状态的显示画面和实时信息、各种报警处理、自动生成历史曲线和报表以及对设备开关的远程控制。2.根据权利要求1所述的基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，其特征在于所述相变储能水箱包括两个进水口(101和103)、两个出水口(102和104)、一个出口、一个进口、测温孔、泄水管、补水管、内胆、相变材料、外壳、闸阀(Z1和Z2)、单向阀M2；测温孔位于出水口(102)和进水口(103)之间的相变储能水箱上，相变储能水箱由外壳、内胆构成，在外壳和内胆之间填充相变材料，在内胆内部空间设置玻璃管水位计，在相变储能水箱的顶部设置排气口，在相变储能水箱的底部通过闸阀Z1连接泄水管，在闸阀Z1的上部水管中引出支路连接单向阀M2，单向阀M2通过闸阀Z2连接补水管。3.根据权利要求2所述的基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，其特征在于所述的相变储能水箱内的相变材料为石蜡类复合相变材料，熔点为44℃，相变潜热为134.8J/g。4.根据权利要求2所述的基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，其特征在于所述智能控制单元包括热泵控制器、水箱控制器、集热器控制器、热源数据库、阀门控制器、PLC控制器、监控中心数据库、房间监控计算机和房间温控器；所述房间监控计算机内存储有房间数据库，房间监控计算机安装在待供暖的房间内，与风机盘管连接，同时房间监控计算机与监控中心数据库通过无线连接，房间监控计算机与风机盘管相连进行信号采集，并将信号传输监控中心数据库，监控中心数据库对其分析后，反过来对房间监控计算机进行调控；在待供暖的房间内安装有房间温控器，房间温控器与相应的电动二通阀连接，通过控制电动二通阀进而控制相应的风机盘管的进出口水温，待供暖的房间数量为n，每个房间安装一个风机盘管，对应每个房间安装一个房间温控器；所述热泵控制器与空气源热泵相连，用于监测冷凝器的数据，所述水箱控制器与相变储能水箱相连，集热器控制器与太阳能槽式集热器相连；热泵控制器、水箱控制器、集热器控制器均与热源数据库相连，热源数据库、阀门控制器、房间监控计算机、PLC控制器与监控中心数据库无线连接；所述阀门控制器连接相变储能水箱上的电磁阀Y2-Y5及闸阀Z1-Z2，监控中心数据库通过阀门控制器对电磁阀Y2-Y5、闸阀Z1-Z2进行控制；PLC控制器连接上述的流量计；所述监控中心数据库通过INTERNET网络传输向房间监控计算机索取任意时间里的数据，并保存到监控中心数据库中，监控中心数据库能给各个设备合理运行的建议，当发现各设备的控制器参数设定不合理时，能自主对参数进行远程修改，并根据需要实时的去房间数据库中读取数据，从而实现对设备的实时监控。5.根据权利要求1所述的基于太阳能的大型公共建筑智慧供热调控系统，其特征在于所述的风机盘管包括主机外壳、保温材料、主机内壳、风机、盘管、新风口、回风口、送风口、绝热箱体、隔音毡、加热管、肋片、新风百...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宾，刘杰梅，郝梦琳，高丽媛，赵艺茵，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12