本發(fā)明涉及采暖技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能、電磁能與相變儲能耦合采暖控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

人類的生存與發(fā)展離不開環(huán)境，因此，合理利用現(xiàn)有資源、保護(hù)環(huán)境是人類得以繼續(xù)繁衍生息的基礎(chǔ)。但是，目前隨著我國城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，在我國北方地區(qū)，中小型燃煤采暖鍋爐使用普遍，隨處可見。雖然這些鍋爐污染規(guī)模小但數(shù)量多，這些鍋爐耗能大，熱效率低，煙氣污染嚴(yán)重，通過大氣環(huán)流作用，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成極大污染，是造成霧霆的重要原因之一。因此為了保護(hù)環(huán)境，我國已開始在一部分大中型城市限制燃煤鍋爐的使用，并要求對現(xiàn)有燃煤鍋爐逐步進(jìn)行替代?，F(xiàn)在國家已經(jīng)頒布多種獎勵與補助政策去大力支持清潔能源采暖的推行，同時明令禁止燃煤鍋爐的使用。

目前所采用的供暖方式主要有：燃煤鍋爐供暖、燃?xì)夤┡?、電加熱棒供暖、多源熱泵供暖、單一的太陽能供暖、單一的電磁加熱器供暖等，各供暖方式皆存在一些較為嚴(yán)重的問題：

(1)燃煤鍋爐存在燃料熱能轉(zhuǎn)化率低，自動化程度低，環(huán)境污染十分嚴(yán)重等問題。

(2)燃?xì)忮仩t供暖存在熱效率低、升溫不穩(wěn)定、供熱效率不穩(wěn)定、用戶取暖效果不穩(wěn)定、使用壽命較短、單位面積耗氣量偏高、自動化程度低等問題。

(3)電加熱棒供暖存在加熱棒長期運行會結(jié)垢，水電直接接觸漏電、存在安全隱患、熱效率較低、不節(jié)能、自動化程度低等問題。

(4)熱泵供暖首先受限于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水質(zhì)、氣候等條件，對周圍的環(huán)境有一定的影響，初投資較大，季節(jié)更替時熱泵的熱效率不穩(wěn)定，并且自動化程度低。

(5)太陽能采暖存在冬季得熱量不足，非采暖季系統(tǒng)過熱嚴(yán)重；冬季的集熱效率較低；非采暖季的熱能無法儲存或消耗，會降低設(shè)備及系統(tǒng)的使用壽命；夜間無法集熱，受天氣影響較大，自動化程度低。

(6)電磁加熱器供暖的用電量較大，不經(jīng)濟(jì)。最主要的是國家規(guī)定電能不能直接的用于供暖系統(tǒng)的能源，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種安全、高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)且節(jié)能的太陽能、電磁能與相變儲能耦合采暖控制系統(tǒng)。

為此，本發(fā)明提供了一種太陽能、電磁能與相變儲能耦合采暖控制系統(tǒng)，包括太陽能集熱器、低溫相變儲能水箱、高溫相變儲能水箱、電磁加熱器、熱用戶端以及plc控制器，所述太陽能集熱器通過第一循環(huán)管路與低溫相變儲能水箱連通，所述低溫相變儲能水箱分別通過熱交換回水管和輸送管路與高溫相變儲能水箱連接，所述高溫相變儲能水箱通過第二循環(huán)管路與熱用戶端連接，所述電磁加熱器通過第三循環(huán)管路與高溫相變儲能水箱連接，所述太陽能集熱器和電磁加熱器分別與plc控制器連接。

本發(fā)明提供的太陽能、電磁能與相變儲能耦合采暖控制系統(tǒng)，采用可再生能源，清潔無污染，充分利用太陽能產(chǎn)生熱量，需水泵的少量電費就能實現(xiàn)大面積供暖，免去大量運行費用與電網(wǎng)擴(kuò)容費用，過渡季節(jié)也可以僅依靠太陽能進(jìn)行采暖，無需開啟電磁采暖系統(tǒng)，同時非采暖季期間太陽能采暖系統(tǒng)可以用于免費熱水供應(yīng)和吸收式制冷。

電磁感應(yīng)加熱與電熱管(棒)加熱相比，水電分離，安全，長期運轉(zhuǎn)不結(jié)垢，且熱效率可保持在98％以上。

太陽能與電磁能進(jìn)行階梯供能，充分利用峰谷電政策，太陽能系統(tǒng)負(fù)責(zé)低品位能量區(qū)間并且在日間使用，電磁加熱系統(tǒng)負(fù)責(zé)高品位能量區(qū)間并且在夜間使用，此種耦合系統(tǒng)使各子系統(tǒng)運行效率與利用率達(dá)到最高，并且提高系統(tǒng)整體供熱保證性。

進(jìn)一步地，所述低溫相變儲能水箱至太陽能集熱器之間的第一循環(huán)管路上依次設(shè)有太陽能加熱系統(tǒng)循環(huán)泵和第一止回閥，所述太陽能加熱系統(tǒng)循環(huán)泵與plc控制器連接。

進(jìn)一步地，所述低溫相變儲能水箱至高溫相變儲能水箱之間的輸送管路上依次設(shè)有高低溫水箱循環(huán)泵和第二止回閥，所述高低溫水箱循環(huán)泵與plc控制器連接。

進(jìn)一步地，所述高溫相變儲能水箱至熱用戶端的第二循環(huán)管路上依次設(shè)有末端循環(huán)泵和第三止回閥。

進(jìn)一步地，還包括與所述末端循環(huán)泵(15)連接且控制其工作的第三時控器(22)，所述第三時控器(22)與plc控制器(6)連接。

進(jìn)一步地，所述高溫相變儲能水箱至電磁加熱器之間的第三循環(huán)管路上依次設(shè)有電磁加熱系統(tǒng)循環(huán)泵和第四止回閥。

進(jìn)一步地，所述太陽能集熱器、低溫相變儲能水箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，還包括與所述高低溫水箱循環(huán)泵連接且控制其工作的第一時控器，所述溫度傳感器、高低溫水箱循環(huán)泵和第一時控器分別與plc控制器連接。

進(jìn)一步地，還包括與所述電磁加熱系統(tǒng)循環(huán)泵連接且控制其工作的第二時控器，所述第二時控器與plc控制器連接。

進(jìn)一步地，所述高溫相變儲能水箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與plc控制器連接。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的這種太陽能、電磁能與相變儲能耦合采暖控制系統(tǒng)，太陽能與電磁能進(jìn)行階梯供能，充分利用峰谷電政策，太陽能系統(tǒng)在日間使用，電磁加熱系統(tǒng)夜間使用，此種耦合系統(tǒng)使各子系統(tǒng)運行效率與利用率達(dá)到最高，并且提高系統(tǒng)整體供熱保證性；采用高效相變儲能技術(shù)，充分利用峰谷電政策，最大程度的減少水箱體積以及能量的損失，并且保證末端供熱效果穩(wěn)定，讓系統(tǒng)運行費用少到極致，使得此供暖系統(tǒng)更安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、合理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中時控器控制對應(yīng)泵工作的電路原理圖。

附圖標(biāo)記說明：1、太陽能集熱器；2、低溫相變儲能水箱；3、高溫相變儲能水箱；4、電磁加熱器；5、熱用戶端；6、plc控制器；7、太陽能加熱系統(tǒng)循環(huán)泵；8、第一止回閥；9、第一循環(huán)管路；10、熱交換回水管；11、輸送管路；12、高低溫水箱循環(huán)泵；13、第一時控器；14、第二止回閥；15、末端循環(huán)泵；16、第三止回閥；17、第二循環(huán)管路；18、電磁加熱系統(tǒng)循環(huán)泵；19、第四止回閥；20、第二時控器；21、第三循環(huán)管路；22、第三時控器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。

實施例：

本實施例提供了一種太陽能、電磁能與相變儲能耦合采暖控制系統(tǒng)，參閱圖1，包括太陽能集熱，1、低溫相變儲能水箱2、高溫相變儲能水箱3、電磁加熱器4、熱用戶端5以及plc控制器6，所述太陽能集熱器1通過第一循環(huán)管路9與低溫相變儲能水箱2連通，所述低溫相變儲能水箱2分別通過熱交換回水管10和輸送管路11與高溫相變儲能水箱3連接，所述高溫相變儲能水箱3通過第二循環(huán)管路17與熱用戶端5連接，所述電磁加熱器4通過第三循環(huán)管路21與高溫相變儲能水箱3連接，所述太陽能集熱器1和電磁加熱器4分別與plc控制器6連接。

所述低溫相變儲能水箱2至太陽能集熱器1之間的第一循環(huán)管路9上依次設(shè)有太陽能加熱系統(tǒng)循環(huán)泵7和第一止回閥8，所述太陽能加熱系統(tǒng)循環(huán)泵7與plc控制器6連接。第一止回閥8與plc控制器6連接。

所述低溫相變儲能水箱2至高溫相變儲能水箱3之間的輸送管路11上依次設(shè)有高低溫水箱循環(huán)泵12和第二止回閥13，所述高低溫水箱循環(huán)泵12與plc控制器6連接。第二止回閥13與plc控制器6連接。

所述高溫相變儲能水箱3至熱用戶端5的第二循環(huán)管路17上依次設(shè)有末端循環(huán)泵15和第三止回閥16。所述末端循環(huán)泵15和第三止回閥16分別與plc控制器6連接。還包括與所述末端循環(huán)泵15連接且控制其工作的第三時控器22，所述第三時控器22與plc控制器6連接。

所述高溫相變儲能水箱3至電磁加熱器4之間的第三循環(huán)管路21上依次設(shè)有電磁加熱系統(tǒng)循環(huán)泵18和第四止回閥19。所述電磁系統(tǒng)循環(huán)泵18和第四止回閥19分別與plc控制器6連接。

所述太陽能集熱器1、低溫相變儲能水箱2內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，還包括與所述高低溫水箱循環(huán)泵12連接且控制其工作的第一時控器13，所述溫度傳感器、高低溫循環(huán)泵12和第一時控器13分別與plc控制器6連接。

還包括與所述電磁加熱系統(tǒng)循環(huán)泵18連接且控制其工作的第二時控器20，所述第二時控器20與plc控制器6連接。

所述高溫相變儲能水箱3內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與plc控制器連接。

本實施例提供的太陽能、電磁能與相變儲能耦合采暖控制系統(tǒng)的工作過程主要分為：

(1)夜間電磁加熱器向高溫相變儲能水箱的蓄熱過程。

(2)第二天上午高溫相變儲能水箱向室內(nèi)供暖的放熱過程。

(3)第二天下午高、低溫水箱之間的熱交換過程，屬于兩個水箱聯(lián)合向室內(nèi)供暖的過程。

(4)系統(tǒng)運行期間末端循環(huán)泵的啟?？梢酝ㄟ^自控系統(tǒng)的控制完全實現(xiàn)自動化，在室內(nèi)溫度達(dá)到要求之后通過第三時控器控制關(guān)閉末端循環(huán)泵，室內(nèi)溫度不能滿足要求時開啟末端循環(huán)泵，這種運行模式可以使兩個水箱所儲存熱量的利用率達(dá)到最大，以此滿足一整天的室內(nèi)供暖需求。

參閱圖2，負(fù)載為末端循環(huán)泵或高低溫水箱循環(huán)泵或電磁加熱系統(tǒng)循環(huán)泵，a為時控器時控開關(guān)。

具體如下：太陽能集熱器所收集的熱量被輸送到低溫相變儲能水箱內(nèi)，從而進(jìn)行蓄熱，所述太陽能集熱器1包括太陽能集熱聯(lián)箱和室外管道，所述室外管道與太陽能集熱聯(lián)箱連接，室外管道為第一循環(huán)管路，在太陽能集熱箱、室外管道和低溫相變儲能水箱內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器，太陽能集熱系統(tǒng)在有陽光的時間段內(nèi)處于運行組昂頭，一天內(nèi)在13點至15點之間時，低溫相變儲能水箱內(nèi)的溫度將上升至50-55℃，所以根據(jù)時控器以及溫度傳感器完全可以實現(xiàn)對高、低溫相變儲能水箱之間熱交換的高低溫水箱循環(huán)泵進(jìn)行控制，當(dāng)時間處于設(shè)置的時間段時，并且低溫相變儲能水箱溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，才會使高低溫水箱循環(huán)水泵運行，進(jìn)行兩個水箱之間的熱交換。同樣，通過plc控制器，可以設(shè)置太陽能集熱系統(tǒng)停止運行的時間點(基本在太陽落山時)。根據(jù)以上敘述，可以得出太陽能集熱系統(tǒng)在太陽光出現(xiàn)時開始運行，太陽光消失時停止運行，但是，為了防止在冬季室外太陽能集熱系統(tǒng)的管路出現(xiàn)凍裂的情況，對系統(tǒng)的運行及壽命造成影響，可以通過控制系統(tǒng)對太陽能系統(tǒng)在夜間設(shè)置防凍循環(huán)，即當(dāng)室外管道內(nèi)溫度傳感器感應(yīng)溫度低到一個溫度點時(一般為5℃)，太陽能加熱系統(tǒng)循環(huán)泵開始運行，運行一段時間后再停止運行，這樣就可以避免管路凍裂的情況。需要說明的是，太陽能加熱系統(tǒng)循環(huán)泵與plc控制器連接。

其次，為了充分的利用峰谷電政策，并且從電磁加熱系統(tǒng)的運行效率更高及運行費用更經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，在谷電期間讓電磁加熱器運行最適合。這個運行階段完全可以通過第二時控器實現(xiàn)，當(dāng)谷電開始時讓系統(tǒng)運行，當(dāng)谷電結(jié)束時系統(tǒng)停止運行。整個谷電時間段，電磁加熱系統(tǒng)都處于運行狀態(tài)，此運行工況屬于向高溫相變儲能水箱內(nèi)蓄熱的過程。在谷電結(jié)束時，電磁加熱器停止運行。此時，高溫相變儲能水箱將夜間所儲存的熱量釋放到熱用戶端，用于上午的房間供暖，充分滿足用戶對室內(nèi)供暖溫度的要求。

在高、低溫相變儲能水箱之間進(jìn)行熱交換時，為了避免將高溫相變儲能水箱的高溫水在不必要時導(dǎo)入到低溫相變儲能水箱內(nèi)，在高溫相變儲能水箱內(nèi)也放入一個溫度傳感器，對水溫進(jìn)行監(jiān)測。所以整個熱交換循環(huán)泵的運行控制可以通過兩個溫控器和一個第二時控器進(jìn)行控制。在對系統(tǒng)的調(diào)試過程中找到兩個水箱混水后的熱平衡溫度點x，所以在高溫相變儲能水箱內(nèi)的溫控系統(tǒng)中將溫度設(shè)置在一個溫度區(qū)間，即(x——x-5℃)，同樣在低溫相變儲能水箱內(nèi)溫控系統(tǒng)中，將溫度設(shè)置在另一個區(qū)間，即(x——x+5℃)，再通過時控器設(shè)置時間段，大致再13點——15點之間。當(dāng)整個系統(tǒng)的運行同時滿足以上的三個條件時，才會促使循環(huán)泵運行進(jìn)行兩個水箱之間的換熱。

以上例舉僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。