一种具有光伏发电的太阳能热水系统的制作方法

1.本实用新型涉及太阳能热水系统，更具体地说，它涉及一种具有光伏发电的太阳能热水系统。


背景技术：

2.随着太阳能产品的普及，越来越多的住宅小区安装了相关的太阳能产品。一方面起到节能的作用，另一方面也能有效的利用太阳能资源。目前，太阳能的利用主要在于光伏发电及太阳能热水器上。光伏发电即可为小区楼梯间、地下车库提供照明，也能进行并网。而太阳能热水器则可对水进行加热，方便居民晚上洗澡使用，减少采用燃气或电热热水器带来的能耗。
3.然而，目前的大多数小区上安装的光伏发电系统和太阳能热水系统均是独立工作的。即光伏发电系统一般用于发电并网；如图1所示为传统的太阳能热水系统，其仅用于通过太阳能加热水。而由于热水一般是在晚上使用，当太阳能热水系统中的水温度不够时，此时的太阳能热水系统并不能通过太阳能进行加热。居民也只能使用自备的燃气/电热热水器。所以，即使住宅小区安装了两个太阳能系统，但因两个太阳能系统未能同时结合利用起来，造成太阳能源未能最大化有效利用。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有光伏发电的太阳能热水系统，实现了将传统的光伏发电系统和太阳能热水系统结合起来，使两个系统的利用效益最大化。
5.本实用新型所述的一种具有光伏发电的太阳能热水系统，包括集热器和蓄水箱；所述蓄水箱与集热器之间安装有换热出水管和换热进水管；还包括光伏发电组件、开关切换控制组件和加热器；所述光伏发电组件的输出端与开关切换控制组件的输入端电性连接；所述加热器安装在蓄水箱中，所述开关切换控制组件的一开关端与加热器电性连接，所述开关切换控制组件的另一开关端与电网配电柜电性连接；所述蓄水箱中还安装有第三温度传感器，所述第三温度传感器的输出端与开关切换控制组件的信号采集端电性连接。
6.所述蓄水箱采用搪瓷内胆承压水箱，所述蓄水箱中安装有镁棒。
7.所述光伏发电组件包括光伏发电板、太阳能控制器、逆变器、蓄电池组；所述光伏发电板的输出端与太阳能控制器的输入端电性连接，所述太阳能控制器的电池输出端与蓄电池组电性连接，所述太阳能控制器的负载输出端与逆变器的输入端电性连接，所述逆变器的输出端与开关切换控制组件的输入端电性连接。
8.所述开关切换控制组件包括plc控制器和接触器；所述第三温度传感器与plc控制器的信号采集端电性连接，所述plc控制器的输出端与接触器的控制端电性连接；所述接触器的输入端与逆变器的输出端电性连接，所述接触器的常闭端与电网配电柜电性连接，所述接触器的常开端与加热器电性连接。
9.所述接触器的常闭端通过光伏并网计量柜与电网配电柜电性连接。
10.所述换热出水管上安装有第一循环泵；所述蓄水箱的一侧安装有热水供水管、回水管和冷水进水管，所述回水管上安装有第二循环泵，且所述回水管与热水供水管远离蓄水箱的一端相连通；所述换热进水管靠近集热器的一端安装有第一温度传感器，所述蓄水箱中还安装有第二温度传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器均与太阳能热水系统控制器的信号采集端电性连接。
11.所述第一循环泵输出端的换热出水管上安装有膨胀罐。
12.所述换热进水管靠近集热器的一端安装有排气阀和安全阀。
13.有益效果
14.本实用新型的优点在于：
15.1、通过光伏发电组件对传统的太阳能热水系统的辅助，使得光伏发电组件白天可以并网发电，而在晚上水温不足时又可以对蓄水箱中的水进行辅助加热，使两个系统的利用效益最大化。对于公寓、住宅等热水量需求多的建筑，其效益尤为显著。
16.2、设置一回水管与热水供水管连接，且在回水管上设置一循环泵，能对热水供水管中的水进行回流处理，避免热水供水管中的水长时间不流动导致水变冷的问题。
附图说明
17.图1为传统的太阳能热水系统结构示意图；
18.图2为本实用新型的具有光伏发电的太阳能热水系统的结构示意图；
19.图3为本实用新型具有光伏发电的太阳能热水系统的太阳能水加热部分的结构示意图。
20.其中：1-集热器、2-蓄水箱、3-换热出水管、4-换热进水管、5-第一温度传感器、6-排气阀、7-安全阀、8-第一循环泵、9-第二温度传感器、10-热水供水管、11-冷水进水管、12-加热器、13-电网配电柜、14-第三温度传感器、15-回水管、16-第二循环泵、17-膨胀罐、18-光伏发电板、19-太阳能控制器、20-逆变器、21-蓄电池组、22-plc控制器、23-接触器、24-光伏并网计量柜。
具体实施方式
21.下面结合实施例，对本实用新型作进一步的描述，但不构成对本实用新型的任何限制，任何人在本实用新型权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本实用新型的权利要求范围内。
22.参阅图2-图3，本实用新型的一种具有光伏发电的太阳能热水系统，包括集热器1、蓄水箱2和太阳能热水系统控制器。其中，蓄水箱2采用搪瓷内胆承压水箱，其蓄水箱2中安装有镁棒。蓄水箱2与集热器1之间安装有换热出水管3和换热进水管4。换热出水管3上安装有第一循环泵8，用于将蓄水箱2中的水抽至集热器1中。此时集热器1中原有的热水将通过换热进水管4的输送作用，使集热器1中的水回流至蓄水箱2中。第一循环泵8输出端的换热出水管3上安装有膨胀罐17，用于在换热出水管3中的水流失压力降低时，通过膨胀罐17的作用将其中的水挤出补到换热出水管3中。换热进水管4靠近集热器1的一端安装有排气阀6和安全阀7，以排出集热器1对水加热过程中产生的气体，同时也避免了因水加热后膨胀导
致集热器1压力升高出现安全隐患的问题。
23.蓄水箱2的一侧安装有热水供水管10，热水供水管10与用户的水管连接，实现为居民供热水。蓄水箱2上还安装有冷水进水管11，与自来水管连接，用于为蓄水箱2提供外界供水源。此外，蓄水箱2上安装有回水管15。回水管15上安装有第二循环泵16，回水管15与热水供水管10远离蓄水箱2的一端相连通。回水管15的设置主要是为了避免热水供水管10中的水长时间不流动导致水变冷的问题。第二循环泵16的设置则是为了提供水的回流动力，而且还能提高回流速度，使得第二循环泵16启动时，热水供水管10中的水能快速地被热水替代。
24.需要说明的是，在实际使用时，第二循环泵16的工作并不能经常开启，否则将导致用户需使用热水时，水管不出水的问题。因此，第二循环泵16的启动应设置为定时启动。例如，可在一天内设置三个时间段启动第二循环泵16，且均在用户集中用水之前。如可在下午五点左右设置一启泵时段，方便后续用户的用水。第二循环泵16在工作时间内，运行约3分钟即可满足热水供水管10的换水要求。而如何实现对第二循环泵16的启停控制，通过时间控制器即可实现，其属于常规的技术手段，本文不作更多探讨。
25.换热进水管4靠近集热器1的一端安装有第一温度传感器5，蓄水箱2中还安装有第二温度传感器9，第一温度传感器5、第二温度传感器9均与太阳能热水系统控制器的信号采集端电性连接。太阳能热水系统控制器的输出端与第一循环泵8的控制器电性连接。其中，第一温度传感器5、第二温度传感器9用于分别监测集热器1以及蓄水箱2中的温度。
26.在集热循环中，当太阳能热水系统控制器检测到第一温度传感器5、第二温度传感器9之间的温度差大于或等于一设定的温度时，例如8℃，则启动第一循环泵8，以将蓄水箱2中的水抽至集热器1中，而集热器1中的水则通过换热进水管4回流至蓄水箱2中。而当太阳能热水系统控制器检测到第一温度传感器5、第二温度传感器9之间的温度差小于或等于另一设定的温度时，例如3℃，则停止第一循环泵8，使集热器1对其中的水进行加热。通过上述的方式，以实现对蓄水箱2中水的加热。
27.具有光伏发电的太阳能热水系统还包括光伏发电组件、开关切换控制组件和加热器12。加热器12安装在蓄水箱2中，蓄水箱2中还安装有第三温度传感器14。
28.其中，光伏发电组件包括光伏发电板18、太阳能控制器19、逆变器20、蓄电池组21。光伏发电板18的输出端与太阳能控制器19的输入端电性连接，太阳能控制器19的电池输出端与蓄电池组21电性连接，太阳能控制器19的负载输出端与逆变器20的输入端电性连接。
29.开关切换控制组件包括plc控制器22和接触器23。第三温度传感器14与plc控制器22的信号采集端电性连接，plc控制器22的输出端与接触器23的控制端电性连接。接触器23的输入端与逆变器20的输出端电性连接，接触器23的常闭端通过光伏并网计量柜24与电网配电柜13电性连接，接触器23的常开端与加热器12电性连接。
30.白天有太阳时间，光伏发电板18发电，对蓄电池组21进行充电，当蓄电池组21充电完毕后，太阳能控制器19将光伏发电板18产生的电能通过逆变器20的逆变后，并入到电网中。而当plc控制器22通过第三温度传感器14监测到蓄水箱2中的水温低于预设值时，例如45℃，plc控制器22发出控制器信号触发接触器23，使光伏发电组件对加热器12进行供电，对蓄水箱2中的水进行加热。通过光伏发电组件对传统的太阳能热水系统的辅助，使得光伏发电组件白天可以并网发电，而在晚上水温不足时又可以对蓄水箱2中的水进行辅助加热，
使两个系统的利用效益最大化。对于公寓、住宅等热水量需求多的建筑，其效益尤为显著。
31.在本实施例中，第二温度传感器9和第三温度传感器14均用于监测蓄水箱2中的水温。额外增设第三温度传感器14用于采集蓄水箱2中水温的好处在于，能避免在第二温度传感器9出现故障时，本实施例的太阳能热水系统依然可通过电加热的方式对水进行加热。
32.本实用新型的工作原理是：
33.在白天满足光伏发电板18发电的调节下，光伏发电板18产生的电能通过太阳能控制器19对蓄电池组21进行充电。当蓄电池组21充电完毕后，太阳能控制器19将光伏发电板18产生的电能输送至逆变器20，并通过逆变器20对电能的转换后，经接触器23、光伏并网计量柜24并入到电网中。
34.当plc控制器22通过第三温度传感器14监测到蓄水箱2中的水温低于预设值时，plc控制器22发出控制器信号触发接触器23，以使逆变器20的输出端与加热器12之间的线路导通，使光伏发电组件对加热器12进行供电，对蓄水箱2中的水进行加热。
35.以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。