高原地区复合式采暖系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种高原地区复合式采暖系统，包括：供热单元，包括锅炉以及连通所述锅炉的供热回路，所述供热回路连接供热末端；太阳能集热单元，包括集热器以及连通所述集热器的集热回路，所述集热回路上设有一缓冲水箱；板式换热器，连接所述缓冲水箱与所述供热回路，用于实现供热单元与集热单元之间的热交换；智能控制单元，用以监测所述供热单元与集热单元的温度，并控制热交换的运行。通过提高太阳能热水集热系统的效率，将太阳能作为采暖回水的预热装置，将锅炉用于调控采暖供水温度。
【专利说明】高原地区复合式采暖系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高原地区的高原地区复合式采暖系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]高原地区，例如汶川及玉树地区，由于地处高原深山，资源稀缺，气候条件恶劣，给灾后援建工作带来了诸多困难。煤、油等矿物能源供给不易，且容易对当地的生态环境造成破坏，援建工作中急待解决农牧民的长期供暖问题。
[0003]高原地区海拔较高，空气稀薄，太阳辐射能较大，故可以在白天主要利用太阳能供暖的方法；青藏地区畜牧业发达，牛粪资源极为丰富，采集也较为方便，牛粪燃烧所释放的热能接近煤的40%，且无污染，故在夜间可以主要采用牛粪锅炉来供暖。
[0004]因此，结合当地的特殊条件，可以采用复合式的供暖方法来达到便捷经济，环保的要求。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于解决高原地区因为海拔高、空气稀薄、昼夜温差大，再加上资源能源稀缺，导致的供热困难、成本极大的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明公开了一种高原地区复合式采暖系统，包括:供热单元，包括锅炉以及连通所述锅炉的供热回路，所述供热回路连接供热末端；集热单元，包括集热器以及连通所述集热器的集热回路，所述集热回路上设有一缓冲水箱；板式换热器，连接所述缓冲水箱与所述供热回路，用于实现供热单元与集热单元之间的热交换；智能控制单元，用以监测所述供热单元与集热单元的温度，并控制热交换的运行。
[0007]本发明的进一步改进在于，所述集热回路包括一进水管路与一出水管路，所述进水管路连接所述集热器的进水端与所述缓冲水箱的出水端，所述出水管路连接所述集热器的出水端与所述缓冲水箱的进水端。
[0008]本发明的进一步改进在于，所述供热回路包括一供水管路与一回水管路，所述供水管路连接所述锅炉的出水端与所述供热末端的进水端，所述回水管路连接所述供热末端的出水端与所述锅炉的进水端；所述板式换热器设于所述回水管路，且通过一循环回路分别连接于所述缓冲水箱的出水端与进水端。
[0009]本发明的进一步改进在于，所述锅炉为牛粪锅炉。
[0010]本发明的进一步改进在于，所述锅炉包括相互并联的牛粪锅炉与燃煤锅炉。
[0011]本发明的进一步改进在于，所述集热器为太阳能集热器。
[0012]本发明的进一步改进在于，所述集热器包括相互并联的高区太阳能集热器与低区太阳能集热器。
[0013]本发明还公开了一种上述采暖系统的控制方法，包括以下步骤:
[0014]监测所述集热器的集热强度，当所述集热强度高于设定值时，智能控制单元控制集热器经由集热回路向所述缓冲水箱储热；[0015]监测所述集热器的集热强度与所述集热器的进出水温度，当所述出水温度小于等于所述进水温度，且所述集热器的集热强度低于设定值时，智能控制单元控制所述集热器停止经由集热回路向所述缓冲水箱储热；
[0016]监测所述缓冲水箱中的温度以及所述供热回路中的回水管路的温度，当所述缓冲水箱中的温度高于所述供热回路中的回水管路的温度时，智能控制单元控制缓冲水箱经由板式换热器与所述供热回路进行热交换；当所述缓冲水箱中的温度低于所述供热回路中的回水管路的温度时，智能控制单元控制缓冲水箱停止经由板式换热器与所述供热回路进行热交换
[0017]本发明通过提高太阳能热水集热系统的效率，将太阳能作为采暖回水的预热装置，将锅炉用于调控采暖供水温度。
[0018]1.根据当地的太阳辐射能的强度和实际所需要的供热功率选择牛粪锅炉的型号，考虑到太阳能的非连续性和不稳定性，牛粪锅炉选型时须增加20%的安全余量。
[0019]2.太阳能集热系统采用热管式集热器，其传热快不走水，具有耐冰冻、无渗漏、易维修的优点适用于高原寒冷地区。
[0020]3.当太阳能充足时，供暖用户端回水首先经过板式换热器，与太阳能集热系统进行换热，再送入锅炉进一步加热，使其满足采暖供水温度需求；当处夜间或太阳能不足时，关闭缓冲水箱与板式换热器之间的水泵，则末端回水直接送入锅炉进行加热。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的复合式采暖系统图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0023]请参阅图1所示，本发明公开了一种复合式采暖系统，其主要包括一供热单元10，一集热单元20，一板式换热器30以及一智能控制单元，其中:
[0024]该供热单元10包括一锅炉11以及连通锅炉11的供热回路12，且锅炉11通过供热回路12连通供热末端40 ;供热回路12包括一供水管路121与一回水管路122，供水管路121连接锅炉11的出水端与供热末端40的进水端，回水管路122连接供热末端40的出水端与锅炉11的进水端，该供热回路12上设置有供热水泵123，阀门124以及温度传感器125 ；
[0025]进一步的，锅炉11可以为一单独的牛粪锅炉111，也可以是通过相互并联的牛粪锅炉111与燃煤锅炉112组成。
[0026]该集热单元20包括一集热器21以及连通集热器21的集热回路22，集热回路22上设有一缓冲水箱23 ;集热回路22包括一进水管路221与一出水管路222，进水管路221连接集热器21的进水端与缓冲水箱23的出水端，出水管路222连接集热器21的出水端与缓冲水箱23的进水端，该集热回路22上设置有集热水泵223，阀门224以及温度传感器225，该缓冲水箱23中同样设有温度传感器(图中未标出)；
[0027]进一步的，该集热器21可以选择太阳能集热器，也可以是如图1中所示的相互并联的高区太阳能集热器211与低区太阳能集热器212。[0028]该板式换热器30设于供热单元10的回水管路122上，且通过一循环回路40分别连接于缓冲水箱23的出水端与进水端。
[0029]本发明还公开一种上述复合式采暖系统的控制方法，其主要包括:
[0030]A.集热单元20运行工况控制方法
[0031]Al:监测太阳能集热器21的集热强度，当集热强度高于设定值，即实际太阳辐照强度高于太阳能集热器21中的太阳辐照强度传感器的设定上限时，智能控制单元向集热单元20的集热水泵223发出指令，使其正常运行，集热器开始向缓冲水箱23储热。为避免多云天气期间系统的频繁启停，由智能控制单元中的时间控制器来控制集热水泵223停止5分钟后，才进行下一次的集热水泵223的开启控制；
[0032]A2:通过集热器21中的太阳辐照强度传感器监测集热器的集热强度，通过分别设置于进水管路221与出水管路222的温度传感器225监测集热器21的进出水温度，当集热器21的出水温度小于等于进水温度，且所述集热器21的集热强度低于设定值时，智能控制单元向集热水泵223发出停止运行指令，控制集热器21停止经由集热回路22向缓冲水箱
23储热；为避免多云天气期间系统的频繁启停，由智能控制单元中的时间控制器来控制集热水泵223停止5分钟后，才进行下一次的集热水泵223的开启控制。
[0033]B:集热单元20停止工况控制方法
[0034]B1:当集热器21处于闷晒状态(有太阳辐照、但实际太阳辐照强度低于太阳能集热器21中的太阳辐照强度传感器的设定上限时)或无太阳辐照状态(夜间、阴雨天没有太阳辐照时)，智能控制单元向集热水泵223发出指令，使其处于停止运行工况。
[0035]C:供热单元10运行工况控制方法
[0036]Cl:当安装在缓冲水箱23中的温度传感器监测出的温度信号高于装在供热回路12中回水管路122上的温度传感器125监测出的温度信号时，例如可以设定为差值高于5°C，智能控制单元向供热水泵123发出开启运行信号，控制缓冲水箱23经由板式换热器30与供热回路12进行热交换；
[0037]C2:当缓冲水箱23中的温度低于供热回路12中的回水管路122的温度时，智能控制单元控制缓冲水箱23停止经由板式换热器30与供热回路12进行热交换。
[0038]以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种高原地区复合式采暖系统，其特征在于包括: 供热单元，包括锅炉以及连通所述锅炉的供热回路，所述供热回路连接供热末端； 集热单元，包括集热器以及连通所述集热器的集热回路，所述集热回路上设有一缓冲水箱； 板式换热器，连接所述缓冲水箱与所述供热回路，用于实现供热单元与集热单元之间的热交换； 智能控制单元，用以监测所述供热单元与集热单元的温度，并控制热交换的运行。
2.如权利要求1所述的采暖系统，其特征在于:所述集热回路包括一进水管路与一出水管路，所述进水管路连接所述集热器的进水端与所述缓冲水箱的出水端，所述出水管路连接所述集热器的出水端与所述缓冲水箱的进水端。
3.如权利要求2所述的的采暖系统，其特征在于:所述供热回路包括一供水管路与一回水管路，所述供水管路连接所述锅炉的出水端与所述供热末端的进水端，所述回水管路连接所述供热末端的出水端与所述锅炉的进水端； 所述板式换热器设于所述回水管路，且通过一循环回路分别连接于所述缓冲水箱的出水端与进水端。
4.如权利要求1所述的采暖系统，其特征在于:所述锅炉为牛粪锅炉。
5.如权利要求1所述的采暖系统，其特征在于:所述锅炉包括相互并联的牛粪锅炉与燃煤锅炉。
6.如权利要求1所述的采暖系统，其特征在于:所述集热器为太阳能集热器。
7.如权利要求6所述的采暖系统，其特征在于:所述集热器包括相互并联的高区太阳能集热器与低区太阳能集热器。
8.—种如权利要求1至7中任一项所述的采暖系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤: 监测所述集热器的集热强度，当所述集热强度高于设定值时，智能控制单元控制集热器经由集热回路向所述缓冲水箱储热； 监测所述集热器的集热强度与所述集热器的进出水温度，当所述出水温度小于等于所述进水温度，且所述集热器的集热强度低于设定值时，智能控制单元控制所述集热器停止经由集热回路向所述缓冲水箱储热； 监测所述缓冲水箱中的温度以及所述供热回路中的回水管路的温度，当所述缓冲水箱中的温度高于所述供热回路中的回水管路的温度时，智能控制单元控制缓冲水箱经由板式换热器与所述供热回路进行热交换；当所述缓冲水箱中的温度低于所述供热回路中的回水管路的温度时，智能控制单元控制缓冲水箱停止经由板式换热器与所述供热回路进行热交换。
【文档编号】F24D19/10GK103836696SQ201410097647
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】王桂玲, 王强, 薛铁, 危鼎, 朱宝君, 苗冬梅, 马洪娟 申请人:中国建筑第八工程局有限公司