严寒地区太阳能供热防冻系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种严寒地区太阳能供热防冻系统，该系统包括太阳能集热环路，换热器，水箱换热环路和旁通防冻环路四部分，其中太阳能集热环路和水箱换热环路通过换热器耦合换热。太阳能集热环路的工作介质为防冻液，能在大多数工况下防止管路出现冻结，本实用新型专利技术将旁通防冻环路引入太阳能供热系统中，旁通防冻环路通断受温度传感器和电磁阀控制，能在最恶劣的工况下将蓄热水箱中热水通过旁通防冻环路与太阳能集热环路换热，使太阳能集热环路不发生冻结，保障严寒地区太阳能供热防冻系统的安全运行。旁通防冻环路的引入使得防冻液对质量分数的要求降低，减小了防冻液质量分数过大对及热效率的不利影响，提高了系统的经济性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
严寒地区太阳能供热防冻系统


[0001]本技术涉及太阳能供暖领域，尤其涉及一种严寒地区太阳能供热防冻系统。

技术介绍

[0002]随着世界经济的稳步发展，能源的需求量也日益增加。常规能源的过度开发将导致化石燃料的枯竭，同时也加剧了温室气体的排放，导致全球大气变暖。在能源需求和气候变化的双重压力下，可再生能源的利用越来越引起人们的重视，如风能、生物质能以及太阳能等。太阳能作为一种清洁的可再生能源，取之不尽，用之不竭，发展太阳能的利用技术必将有力缓解能源与环境的一系列问题。其中，太阳能热利用是最为经济有效的形式之一，它是通过一定的设备将太阳辐射转换为热能并加以利用的一种形式。典型的太阳能热利用是通过太阳能集热器吸收太阳辐射的能量，并将其用于生产热水供热等用途。
[0003]目前连续利用太阳能供热还存在很多需要解决的问题与难点，太阳能系统的防冻问题是严寒地区太阳能利用中存在的问题之一。当温度下降到一定程度时管路内工作介质易发生冰冻，特别是在严寒地区，易出现供热管道和散热器冻裂的现象。为使供热介质不发生冻结，一般选用防冻液作为供热介质。防冻液的使用能在大多数工况下防冻，但在较恶劣的工况下，或随着使用时间过长防冻液有效浓度降低的情况下，不能满足防冻需求；此外，在严寒地区单纯使用防冻液达到防冻目的对防冻液浓度的要求往往较大，成本较高。因此，本技术在防冻液型太阳能供热的基础上，引入旁通防冻环路，最大程度地保证了在各种工况下防冻需求的满足；同时，系统对防冻液的浓度需求可降低10％左右，减小了防冻液浓度过高对太阳能集热效率的不利影响，提高了系统经济性和运行效率。

技术实现思路

[0004]本技术目的在于将旁通防冻环路引入太阳能供热系统，提出了一种严寒地区太阳能供热防冻系统，利用防冻新技术增强严寒地区太阳能供热防冻系统的防冻功能。
[0005]本技术是通过以下技术方案来实现的：一种严寒地区太阳能供热防冻系统，该系统包括太阳能集热器、第一水泵、第一换热器、第二水泵、蓄热水箱、供热末端、第二换热器、电磁阀和温度传感器；
[0006]所述太阳能集热器与换热器之间通过管路连接构成太阳能集热环路，所述太阳能集热环路工作介质为防冻液，太阳能集热环路中的换热器入口处安装有第一水泵；太阳能集热环路中安装有若干温度传感器；
[0007]所述蓄热水箱与换热器之间通过管路连接构成水箱换热环路，所述水箱换热环路工作介质为水，水箱换热环路中的换热器入口处安装有第二水泵；蓄热水箱与供热末端之间通过管路连接。
[0008]所述第二换热器安装在第一换热器在太阳能集热环路的出口管路上，并与蓄热水箱通过管路连接构成旁通防冻环路，所述旁通防冻环路工作介质为水，蓄热水箱在旁通防冻环路中的出口处安装有电磁阀，所述电磁阀与所有温度传感器连接。
[0009]进一步地，所述太阳能集热环路与水箱换热环路通过第一换热器耦合换热，旁通防冻环路与水箱换热环路通过第二换热器耦合换热。
[0010]进一步地，所述第一换热器和第二换热器为套管式换热器或者间壁式换热器。
[0011]进一步地，所述防冻液为盐溶液或者乙二醇溶液；所述盐溶液为氯化钠、氯化钙、氯化锌任意比例混合得到的溶液，其比例根据所需冰点确定。
[0012]进一步地，所述若干温度传感器均匀布置在太阳能集热环路上防冻液流经第一换热器3后的部分管路内管壁上。
[0013]本技术的有益效果：
[0014]第一，旁通防冻环路作为严寒地区太阳能供热防冻系统的防冻补充管路，保证了系统即使在最恶劣的工况下防冻需求依然能得到满足，提高了系统的稳定性和安全性。
[0015]第二，旁通防冻环路在一次防冻循环中的运行时间较短，一般为10min左右，起到的防冻效果良好，与传统的电伴热带防冻手段相比能耗较小，增加的结构和运行成本不大，具有良好的经济性。
[0016]第三，旁通防冻环路的加入使得系统对于防冻液的浓度要求可降低10％左右，在防冻液有效浓度降低的情况下仍可满足防冻需求，减小了防冻液浓度过高对太阳能集热效率的不利影响，进一步提高了系统的安全性和经济性。
附图说明
[0017]图1为本技术的系统工作原理图；
[0018]其中，1.太阳能集热器；2.第一水泵；3.第一换热器；4.第二水泵；5.蓄热水箱；6.供热末端；7.第二换热器；8.电磁阀；9.温度传感器。
具体实施方式
[0019]下面的实施例可以使技术人员更全面的理解本技术，但仅用于实例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好的说明本实施例，附图某些部件会有所省略；对于本领域技术人员来说，附图中某些结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0020]如图1所示，本技术提供的一种严寒地区太阳能供热防冻系统，该系统包括太阳能集热器1、第一水泵2、第一换热器3、第二水泵4、蓄热水箱5、供热末端6、第二换热器7、电磁阀8和温度传感器9；
[0021]所述太阳能集热器1与换热器3之间通过管路连接构成太阳能集热环路，所述太阳能集热环路工作介质为防冻液，太阳能集热环路中的换热器入口处安装有第一水泵2；太阳能集热环路中安装有流量计和若干温度传感器9；
[0022]所述蓄热水箱5与换热器3之间通过管路连接构成水箱换热环路，所述水箱换热环路工作介质为水，水箱换热环路中的换热器入口处安装有第二水泵4；蓄热水箱5与供热末端6之间通过管路连接，供热末端6为风机盘管。
[0023]所述第二换热器7安装在第一换热器3在太阳能集热环路的出口管路上，并与蓄热水箱5通过管路连接构成旁通防冻环路，所述旁通防冻环路工作介质为水，蓄热水箱5在旁通防冻环路中的出口处安装有电磁阀8，所述电磁阀8与所有温度传感器9连接。所述太阳能集热环路与水箱换热环路通过第一换热器耦合换热，旁通防冻环路与水箱换热环路通过第
二换热器耦合换热。第一换热器3和第二换热器7为套管式换热器或者间壁式换热器。
[0024]所述防冻液为盐溶液或者乙二醇溶液；所述盐溶液为氯化钠、氯化钙、氯化锌任意比例混合得到的溶液，其比例根据所需冰点确定。在太阳能集热环路上防冻液流经与水箱换热环路耦合的第一换热器3后的部分管路内管壁上均匀布置多个与旁通防冻环路上电磁阀相连的温度传感器9，例如每隔2米布置一个，可视具体安装条件适当改变，在特别明显易冻结处增设温度传感器9。这些温度传感器9与旁通防冻环路电磁阀8相连，电磁阀8接收温度传感器9的信号实现电磁阀8的通断，以此控制旁通防冻环路的通断，即防冻循环的启停。
[0025]对温度传感器9设置一个上限设定温度和一个下限设定温度。下限设定温度由太阳能集热环路中防冻液的凝固点而定，并留有一定的安全余量，例如，防冻液凝固点为
‑
15℃，将下限设定温度定为
‑
12℃；上限设定温度设定为较下限设定温度高6℃左右，使旁通防冻环路停止工作后较长一段时间内防冻液温度不会下降至下限设定温度之下，保证防冻需求，同时防止本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种严寒地区太阳能供热防冻系统，其特征在于，该系统包括太阳能集热器(1)、第一水泵(2)、第一换热器(3)、第二水泵(4)、蓄热水箱(5)、供热末端(6)、第二换热器(7)、电磁阀(8)和温度传感器(9)；所述太阳能集热器(1)与第一换热器(3)之间通过管路连接构成太阳能集热环路，所述太阳能集热环路工作介质为防冻液，太阳能集热环路中的换热器入口处安装有第一水泵(2)；太阳能集热环路中安装有若干温度传感器(9)；所述蓄热水箱(5)与第一换热器(3)之间通过管路连接构成水箱换热环路，所述水箱换热环路工作介质为水，水箱换热环路中的换热器入口处安装有第二水泵(4)；蓄热水箱(5)与供热末端(6)之间通过管路连接；所述第二换热器(7)安装在第一换热器(3)在太阳能集热环路的出口管路上，并与蓄热水箱(5)通过管路连接构成旁通防冻环路，所述旁通防冻环路工作介质为水，蓄热水箱(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：白卫东，何一坚，严昱昊，李宗凯，李海峰，
申请(专利权)人：大唐吉林发电有限公司热力分公司，
类型：新型
国别省市：