【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能集热器与辅助热源的，尤其涉及一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统及控制方法。
技术介绍
1、太阳能是一种取之不尽、用之不竭的一种清洁能源，可通过太阳能集热器将其转化为热能。目前，对于太阳能集热器的使用相当广泛，但是，太阳能的利用受到当地天气等因素的限制，难以持续输出稳定的、足够满足需求的热量。所以，在太阳能热水系统中，需要其他辅助热源来共同满足需求。
2、在现有的太阳能集热器耦合辅助热源系统中，太阳能集热器的控制方式是采用上下限温差的控制方法。太阳能集热器的进口温度和出口温度的温度差大于上限设定值时，太阳能集热器运行；太阳能集热器的进口温度和出口温度的温度差小于下限设定值时，太阳能集热器关闭。然而，太阳辐射是不断变化的，且太阳辐射强度越大，太阳能集热器效率越高，故这种控制方式难以高效的利用太阳能，太阳辐射的利用效率低下，进而导致太阳能集热器耦合辅助热源系统效率低，电能消耗增加。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统及控制方法，其解决了太阳能耦合辅助热源系统中太阳辐射的利用效率低导致的系统效率低和辅助热源能量消耗大技术问题。
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
5、第一方面，本专利技术实施例提供一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其包括：集热水箱、阀门组件
6、集热水箱通过阀门组件分别连接到供水端和用水末端，集热水箱设置有第一换热器和第二换热器，第一换热器通过多模式太阳能集热回路与太阳能集热器连接，第二换热器通过辅助集热回路与辅助热源连接；
7、多模式太阳能集热回路包括第二水泵、温差监测组件以及太阳辐射监测装置，温差监测组件设置在太阳能集热器的进出口管道上；
8、太阳能集热器，用于根据太阳辐射强度配置相应的太阳能集热模式进行集热工作，每一太阳能集热模式均配置相应的控制太阳能集热器启停的温差条件和第二水泵的运行流量；
9、辅助集热回路包括第三水泵，第三水泵用于将辅助集热回路中的水体通过辅助热源加热后运输到第二换热器，辅助第一换热器将集热水箱中的水体换热到设定温度。
10、可选地，太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统还包括：第一温度监测装置、第四温度监测装置以及第一水泵；
11、第一温度监测装置设置在集热水箱上，用于监测集热水箱中水体的温度；
12、第四温度监测装置设置在集热水箱的出水口，用于监测在集热水箱中换热后水体的温度；
13、第一水泵设置在阀门组件与供水端之间，用于将供水端的水体运输到集热水箱和用水末端。
14、可选地，太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统还包括：第一膨胀罐和第二膨胀罐；
15、第一膨胀罐设置在多模式太阳能集热回路上，用于当多模式太阳能集热回路中水体压力小于设定阈值时，将预先设置在第一膨胀罐气囊内的水体补充到多模式太阳能集热回路中；
16、第二膨胀罐设置在辅助集热回路上，用于当辅助集热回路中水体压力小于设定阈值时，将预先设置在第二膨胀罐气囊内的水体补充到辅助集热回路中。
17、可选地，阀门组件包括：分流阀和混流阀；
18、分流阀的进水口与第一水泵连接，分流阀的第一出水口与集热水箱的进水口连接，分流阀的第二出水口与混流阀的第一进水口连接，分流阀用于将供水端提供的水体进行分流；
19、混流阀的第二进水口与集热水箱的出水口连接，混流阀的出水口与用水末端连接，混流阀用于将在集热水箱中换热后水体与供水端水体按照预先设定的体积比例进行混合，输出目标温度的热水到用水末端。
20、可选地，温差监测组件包括：第二温度监测装置和第三温度监测装置；
21、第二温度监测装置设置在太阳能集热器进水口，用于监测太阳能集热器进水口的水体温度；
22、第三温度监测装置设置在太阳能集热器出水口，用于监测太阳能集热器出水口的水体温度。
23、第二方面，本专利技术实施例提供一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统的控制方法，该控制方法应用于以上所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，控制方法包括：
24、根据温差监测组件获取太阳能集热器进出口水体的温差；
25、根据太阳辐射监测装置获取的太阳辐射强度控制太阳能集热器执行相应的太阳能集热模式进行集热工作；
26、将控制太阳能集热器启停的温差条件与太阳能集热器进出口水体的温差进行比较，依据比较结果控制太阳能集热器的启停；
27、在将供水端的水体输入到集热水箱后，控制多模式太阳能集热回路和\或辅助集热回路对水体进行换热；
28、控制阀门组件将供水端水体与经换热的水体按照预选设定的体积比例进行混合，得到用水末端需求温度的水体。
29、可选地，在根据太阳辐射监测装置获取的太阳辐射强度控制太阳能集热器执行相应的太阳能集热模式进行集热工作之前，还包括：
30、通过集热水箱上的第一温度监测装置获取集热水箱中水体的温度；
31、判断集热水箱中水体的温度是否大于设定温度阈值；
32、若集热水箱中水体的温度大于设定温度阈值时，则判定太阳能集热器不需要开启；
33、若集热水箱中水体的温度小于设定温度阈值时，则判定太阳能集热器需要开启。
34、可选地，根据太阳辐射监测装置获取的太阳辐射强度控制太阳能集热器执行相应的太阳能集热模式进行集热工作包括：
35、从太阳能集热器中获取预先配置的若干太阳能集热模式信息；
36、基于每一太阳能集热模式的太阳辐射强度区间，确定每一太阳能集热模式对应的控制太阳能集热器启停的温差条件和第二水泵的运行流量；
37、判断通过太阳辐射监测装置获取的太阳辐射强度所属的太阳辐射强度区间；
38、根据判定得到的太阳辐射强度在太阳辐射强度区间的位置，控制太阳能集热器执行相应的太阳能集热模式进行集热工作。
39、可选地，将控制太阳能集热器启停的温差条件与太阳能集热器进出口水体的温差进行比较，依据比较结果控制太阳能集热器的启停包括：
40、判断太阳能集热器进出口水体的温差是否大于太阳能集热模式对应的上限温差；
41、若太阳能集热器进出口水体的温差大于太阳能集热模式对应的上限温差时，则判定太阳能集热器为开启状态；
42、若太阳能集热器进出口水体的温差不大于太阳能集热模式对应的上限温差时，则判断太阳能集热器进出口水体的温差是否小于太阳能集热模式对应的下限温差；
43、若太阳能集热器进出口水体的温差小于太阳能集热模式对应的下限温差时，则控制太阳能集热器关闭；
【技术保护点】
1.一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，包括：集热水箱(2)、阀门组件、多模式太阳能集热回路、太阳能集热器(1)、辅助集热回路以及辅助热源(3)；
2.如权利要求1所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，包括：第一温度监测装置(4.1)、第四温度监测装置(4.4)以及第一水泵(5.1)；
3.如权利要求1所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，包括：第一膨胀罐(6.1)和第二膨胀罐(6.2)；
4.如权利要求2所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，阀门组件包括：分流阀(9)和混流阀(10)；
5.如权利要求1所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，温差监测组件包括：第二温度监测装置(4.2)和第三温度监测装置(4.3)；
6.一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统的控制方法，其特征在于，该控制方法应用于如权利要求1-5任意一项所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，控制方法包括：
7.如权利要求6所述的太阳
8.如权利要求6所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统的控制方法，其特征在于，根据太阳辐射监测装置(12)获取的太阳辐射强度控制太阳能集热器(1)执行相应的太阳能集热模式进行集热工作包括：
9.如权利要求6所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统的控制方法，其特征在于，将控制太阳能集热器(1)启停的温差条件与太阳能集热器(1)进出口水体的温差进行比较，依据比较结果控制太阳能集热器(1)的启停包括：
10.如权利要求6所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统的控制方法，其特征在于，控制阀门组件将供水端(8)水体与经换热水体按照预选设定的体积比例进行混合，得到用水末端(11)需求温度的水体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，包括：集热水箱(2)、阀门组件、多模式太阳能集热回路、太阳能集热器(1)、辅助集热回路以及辅助热源(3)；
2.如权利要求1所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，包括：第一温度监测装置(4.1)、第四温度监测装置(4.4)以及第一水泵(5.1)；
3.如权利要求1所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，包括：第一膨胀罐(6.1)和第二膨胀罐(6.2)；
4.如权利要求2所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，阀门组件包括：分流阀(9)和混流阀(10)；
5.如权利要求1所述的太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统，其特征在于，温差监测组件包括：第二温度监测装置(4.2)和第三温度监测装置(4.3)；
6.一种太阳能集热器与辅助热源耦合的供热水系统的控制方法，其特征在于，该控制方法应用于如权利要求1-5任意一项所述的太阳能集热器...
【专利技术属性】
技术研发人员：周晋，金一鹏，郑志行，徐峰，刘宏成，张荣鹏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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