一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统技术方案

一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统，涉及太阳能热利用及热储存领域。包括太阳能集热器、短期储热水池、跨季节储热水池、水源热泵、板式换热器、辐射散热装置、阀门、水泵和控制系统。所述的短期储热水池能为跨季节储热水池提供稳定的热源，减少现有技术中储热循环水泵频繁启停的损耗，并在供暖中后期跨季节储热水池内水温较低时，从短期储热水池取热向末端辐射散热装置供暖。该系统能适应不同储热水池水温状况，进行多种工作模式，其控制方法配合不同取热形式，使供热系统的供热量与用户需热量匹配。该系统能自动控制运行，在满足热用户供热需求的同时，提升太阳能供热保证率和太阳能利用率，降低辅助热源的能耗。

A solar heating system combined with seasonal and short-term heat storage

A solar heating system combining seasonal and short-term heat storage relates to the field of solar thermal utilization and thermal storage. It includes solar energy collector, short-term heat storage tank, cross season heat storage tank, water source heat pump, plate heat exchanger, radiation heat dissipation device, valve, pump and control system. The short term reservoir can provide a stable heat source for the cross season storage tank, reduce the loss of frequent start and stop of the circulating water pump in the existing technology, and heat the heat from the short storage tank to the terminal radiation heat sink when the water temperature is low in the middle and late period of the heating pool. The system can adapt to the water temperature in different heat storage tanks and carry out a variety of working modes. The control method matches the different heating forms to match the heat supply of the heating system with the user's heat requirement. The system can control the operation automatically, while meeting the heating demand of hot users, it can improve the efficiency of solar heating and the utilization of solar energy, and reduce the energy consumption of the auxiliary heat source.

【技术实现步骤摘要】
一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统
本技术涉及太阳能热利用及热储存
，尤其涉及一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统。
技术介绍
太阳能是一种可再生的清洁能源，若将其作为供暖系统的热源，则具有显著的节能和环保效益。但是，太阳能具有季节不平衡性，太阳能供热量具有“冬季不足，夏季过剩”的矛盾，跨季节储热技术将非供暖期收集的太阳能储存至供暖期利用，既能缓解上述矛盾，又能提高太阳能保证率及全年太阳能综合利用效率，是实现太阳能供暖系统持续、可调节运行的有效途径之一。目前，工程中常用的跨季节储热方式为地下水池储热。一般采用太阳能集热器与储热水池直连或者换热器间连的形式将太阳能热量供给储热水池。上述集热器出口的集热介质温度受太阳辐射照度等气象因素影响大，波动剧烈。储热水池内的水温在非供暖期储热阶段缓慢上升，在供暖初期水温达到最高，开始供暖后水温不断降低。由此会引起两个问题：(1)集热器与储热水池之间的循环水泵一般采用温差控制，即根据集热器出口介质与储热水池内水的温差信号控制所述水泵的启停，由于上述温差波动剧烈，造成所述循环水泵的频繁启停，增加水泵的损耗和电耗；二是在供暖后期储热水池的水温较低时，将集热器收集的热量输送到储热水池中，储热水池内的水温提升效果不明显，与太阳能集热器直接供热相比，储热水池向热用户输出的热能品位较低，系统能源综合利用率较低。
技术实现思路
为了克服现有技术中集热器与储热水池之间的循环水泵频繁启停增加损耗、供暖后期集热器输出的热量进入储热水池加热池水再供热降低热能品位等问题，本技术提出一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统。本技术的技术方案：一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统，包括太阳能集热器、短期储热水池、跨季节储热水池、水源热泵、辐射散热装置、板式换热器、阀门和水泵；所述的辐射散热装置设置于用户室内，为吊棚式辐射板、窗下式辐射板、墙面式辐射板、地面式辐射板、毛细管辐射板等；所述的太阳能集热器通过管路，出口端依次经过第一阀门和集热循环水泵连接短期储热水池中的第一换热盘管，入口端直连短期储热水池中的第一换热盘管，构成集热循环回路；所述的短期储热水池通过管路，出路端依次经过第二阀门和跨季节储热循环水泵连接跨季节储热水池中的第二换热盘管，回路端直连跨季节储热水池中的第二换热盘管，构成跨季节储热水池储热循环回路；所述的板式换热器的热源侧通过管路，一端依次经过板换热源侧循环水泵和第三阀门连接跨季节储热水池，另一端经过第四阀门连接跨季节储热水池，构成板式换热器的第一热源侧回路；板式换热器的用户侧通过管路，一端依次经过供暖系统循环水泵和第十阀门连接辐射散热装置，另一端直接连接辐射散热装置，构成板式换热器的第一用户侧回路，第一热源侧回路与第一用户侧回路共同构成跨季节储热水池板式换热器供暖回路；所述的跨季节储热水池用户侧通过管路，一端依次经过第三阀门、供暖系统循环水泵和第十阀门连接辐射散热装置，另一端依次经过第四阀门和第十一阀门连接辐射散热装置，构成跨季节水池储热直接供暖回路；所述的板式换热器的热源侧通过管路，一端依次经过板换热源侧循环水泵、第五阀门连接短期储热水池，另一端经过第六阀门连接短期储热水池，构成板式换热器第二热源侧回路；第二热源侧回路和第一用户侧回路共同构成短期储热水池板式换热器供暖回路；所述短期储热水池用户侧通过管路，一端依次经过第五阀门、供暖系统循环水泵和第十阀门连接辐射散热装置，另一端依次经过第六阀门、第十一阀门连接辐射散热装置，构成短期水池储热直接供暖回路；所述的水源热泵通过管路，一端经过第九阀门连接辐射散热装置，另一端依次经过供暖系统循环水泵和第十阀门连接辐射散热装置，构成水源热泵用户侧供暖回路；所述的水源热泵通过管路，一端经过第七阀门连接跨季节储热水池，另一端经过热泵热源侧循环水泵连接跨季节储热水池，构成水源热泵-跨季节储热水池热源侧取热回路；所述的水源热泵通过管路，一端经过第八阀门连接短期储热水池，另一端经过热泵热源侧循环水泵连接短期储热水池，构成水源热泵-短期储热水池热源侧取热回路；所述的一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统还包括控制系统，控制系统包括传感器、控制器和电动阀；第一控制器分别控制所述集热循环水泵、跨季节储热循环水泵、板换热源侧循环水泵、水源热泵热源侧循环水泵、供暖系统循环水泵及水源热泵；第二控制器用于控制所有的电动阀；第一温度传感器和第二温度传感器设置在短期储热水池内；第三温度传感器和第四温度传感器设置在跨季节储热水池内；第五温度传感器设置在供暖系统循环水泵与第十阀门之间；第六温度传感器设置在太阳能集热器的出口端；第七温度传感器设置在用户室内；光敏传感器设置在太阳能集热器表面上；第一电动阀设置在板式换热器与板换热源侧循环水泵之间，且位于板式换热器的第一热源侧回路和第二热源侧回路中；第二电动阀设置在与板式换热器与供暖系统循环水泵之间，且位于板式换热器的第一用户侧回路中；第三电动阀设置在第三阀门与供暖系统循环水泵之间，且位于短期水池储热直接供暖回路和跨季节水池储热直接供暖回路中；第四电动阀设置在跨季节储热水池与热泵热源侧循环水泵之间，且位于水源热泵-跨季节储热水池热源侧取热回路中；第五电动阀设置在短期储热水池与热泵热源侧循环水泵之间，且位于水源热泵-短期储热水池热源侧取热回路中；第六电动阀设置在水源热泵与供暖系统循环水泵之间，且位于水源热泵用户侧供暖回路中。一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统的控制方法，包括如下：(1)在全年时间内，太阳能集热器收集到热量输送到短期储热水池中储存；当太阳能集热器表面的光敏传感器接收到光照信号，即开启集热循环水泵，开启第一阀门，将太阳能集热器收集到的热量输送至短期储热水池中，即运行集热循环回路；(2)在非供暖期，将短期储热水池内的热量输送至跨季节储热水池中；当短期储热水池内水温与跨季节储热水池内水温的温差满足温差控制开启条件时，开启跨季节储热循环水泵，开启第二阀门，关闭第五阀门和第六阀门，将短期储热水池内的热量输送至跨季节储热水池中，即运行跨季节储热水池储热循环回路；(3)在供暖期开始后，跨季节储热水池内水温高于直接供暖的温度时，将跨季节储热水池内的热量通过板式换热器输送至用户末端的辐射散热装置；开启板式换热器热源侧循环水泵、供暖系统循环水泵，开启第三阀门、第四阀门、第十阀门、第一电动阀、第二电动阀，关闭第五阀门、第六阀门、第九阀门、第十一阀门、第三电动阀、第六电动阀，将跨季节储热水池内的热量通过板式换热器输送至用户末端的辐射散热装置，即运行跨季节储热水池板式换热器供暖回路；(4)在供暖期，当跨季节储热水池内水温满足直接供暖的温度时，将跨季节储热水池内的热量直接送至用户末端的辐射散热装置；即开启供暖系统循环水泵，开启第三阀门、第四阀门、第十阀门、第十一阀门、第三电动阀，关闭第五阀门、第六阀门、第九阀门、第一电动阀、第二电动阀、第六电动阀，将跨季节储热水池内的热量送至用户末端的辐射散热装置，即运行跨季节水池储热直接供暖回路；(5)当跨季节储热水池内水温无法达到直接供暖要求时，而短期储热水池中的水温高于直接供暖的温度时，将短期储热水池内的热量通过板式换热器输送至用户末端的辐射散热装置；开启本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统，其特征在于，包括太阳能集热器(1)、短期储热水池(2)、跨季节储热水池(3)、水源热泵(4)、辐射散热装置(5)、板式换热器(E3)、阀门和水泵；所述的辐射散热装置(5)设置于用户室内；所述的太阳能集热器(1)通过管路，出口端依次经过第一阀门(V1)和集热循环水泵(P1)连接短期储热水池(2)中的第一换热盘管(E1)，入口端直连短期储热水池(2)中的第一换热盘管(E1)，构成集热循环回路；所述的短期储热水池(2)通过管路，出路端依次经过第二阀门(V2)和跨季节储热循环水泵(P2)连接跨季节储热水池(3)中的第二换热盘管(E2)，回路端直连跨季节储热水池(3)中的第二换热盘管(E2)，构成跨季节储热水池储热循环回路；所述的板式换热器(E3)的热源侧通过管路，一端依次经过板换热源侧循环水泵(P3)和第三阀门(V3)连接跨季节储热水池(3)，另一端经过第四阀门(V4)连接跨季节储热水池(3)，构成板式换热器(E3)的第一热源侧回路；板式换热器(E3)的用户侧通过管路，一端依次经过供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5)，另一端直接连接辐射散热装置(5)，构成板式换热器(E3)的第一用户侧回路，第一热源侧回路与第一用户侧回路共同构成跨季节储热水池板式换热器供暖回路；所述的跨季节储热水池(3)用户侧通过管路，一端依次经过第三阀门(V3)、供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5)，另一端依次经过第四阀门(V4)和第十一阀门(V11)连接辐射散热装置(5)，构成跨季节水池储热直接供暖回路；所述的板式换热器(E3)的热源侧通过管路，一端依次经过板换热源侧循环水泵(P3)、第五阀门(V5)连接短期储热水池(2)，另一端经过第六阀门(V6)连接短期储热水池(2)，构成板式换热器(E3)第二热源侧回路；第二热源侧回路和第一用户侧回路共同构成短期储热水池板式换热器供暖回路；所述短期储热水池(2)用户侧通过管路，一端依次经过第五阀门(V5)、供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5)，另一端依次经过第六阀门(V6)、第十一阀门(V11)连接辐射散热装置(5)，构成短期水池储热直接供暖回路；所述的水源热泵(4)通过管路，一端经过第九阀门(V9)连接辐射散热装置(5)，另一端依次经过供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5)，构成水源热泵用户侧供暖回路；所述的水源热泵(4)通过管路，一端经过第七阀门(V7)连接跨季节储热水池(3)，另一端经过热泵热源侧循环水泵(P4)连接跨季节储热水池(3)，构成水源热泵‐跨季节储热水池热源侧取热回路；所述的水源热泵(4)通过管路，一端经过第八阀门(V8)连接短期储热水池(2)，另一端经过热泵热源侧循环水泵(P4)连接短期储热水池(2)，构成水源热泵‐短期储热水池热源侧取热回路。...

【技术特征摘要】
1.一种跨季节与短期储热结合的太阳能供暖系统，其特征在于，包括太阳能集热器(1)、短期储热水池(2)、跨季节储热水池(3)、水源热泵(4)、辐射散热装置(5)、板式换热器(E3)、阀门和水泵；所述的辐射散热装置(5)设置于用户室内；所述的太阳能集热器(1)通过管路，出口端依次经过第一阀门(V1)和集热循环水泵(P1)连接短期储热水池(2)中的第一换热盘管(E1)，入口端直连短期储热水池(2)中的第一换热盘管(E1)，构成集热循环回路；所述的短期储热水池(2)通过管路，出路端依次经过第二阀门(V2)和跨季节储热循环水泵(P2)连接跨季节储热水池(3)中的第二换热盘管(E2)，回路端直连跨季节储热水池(3)中的第二换热盘管(E2)，构成跨季节储热水池储热循环回路；所述的板式换热器(E3)的热源侧通过管路，一端依次经过板换热源侧循环水泵(P3)和第三阀门(V3)连接跨季节储热水池(3)，另一端经过第四阀门(V4)连接跨季节储热水池(3)，构成板式换热器(E3)的第一热源侧回路；板式换热器(E3)的用户侧通过管路，一端依次经过供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5)，另一端直接连接辐射散热装置(5)，构成板式换热器(E3)的第一用户侧回路，第一热源侧回路与第一用户侧回路共同构成跨季节储热水池板式换热器供暖回路；所述的跨季节储热水池(3)用户侧通过管路，一端依次经过第三阀门(V3)、供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5)，另一端依次经过第四阀门(V4)和第十一阀门(V11)连接辐射散热装置(5)，构成跨季节水池储热直接供暖回路；所述的板式换热器(E3)的热源侧通过管路，一端依次经过板换热源侧循环水泵(P3)、第五阀门(V5)连接短期储热水池(2)，另一端经过第六阀门(V6)连接短期储热水池(2)，构成板式换热器(E3)第二热源侧回路；第二热源侧回路和第一用户侧回路共同构成短期储热水池板式换热器供暖回路；所述短期储热水池(2)用户侧通过管路，一端依次经过第五阀门(V5)、供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5)，另一端依次经过第六阀门(V6)、第十一阀门(V11)连接辐射散热装置(5)，构成短期水池储热直接供暖回路；所述的水源热泵(4)通过管路，一端经过第九阀门(V9)连接辐射散热装置(5)，另一端依次经过供暖系统循环水泵(P5)和第十阀门(V10)连接辐射散热装置(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵金玲，吕涟漪，李亚丽，李杰，党伟康，张恒与，韩雪，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21