CN101118090A - 用于太阳能水加热系统的成套产品 - Google Patents

Abstract

披露一种形成包括用于在所选位置处组装太阳能水加热系统所需的所有部件的全套成套产品的太阳能水加热系统。根据所需系统，成套产品例如包括太阳能收集器、一个或多个补充的存储罐、泵、热交换器、阀、配件、管道、计时器、绝缘体、挡雨板、软管龙头、支承件、支架、紧固件、密封剂和/或类似物。实际上，成套产品还包括所有或某些组装太阳能水加热系统所需的必须工具。

Description

用于太阳能水加热系统的成套产品

技术领域

本发明涉及总体一种太阳能水加热系统的改进。在一个方面，本发明涉及形成成套产品的太阳能水加热系统。在另一方面，描述一种改进的罐适配器。

背景技术

太阳能加热器系统设计成从太阳截获热能并存储太阳热能直到需要热能为止。在太阳能水加热器中，热能最终传递到水中。通常包括收集器和存储罐的太阳能水加热器具有包括有源和无源系统的多种形式。

在有源系统中，收集器通常是平板收集器，包括矩形箱体、延伸通过箱体的管道以及覆盖箱体的透明盖。管道有助于截获热能并且将热能传递到管道内的水中。泵用来将水从存储罐经由收集器循环回到存储罐(通常位于室内)。泵通常将热水从收集器泵送到罐内并且将冷水从罐泵送到收集器。泵通常通过控制系统控制，控制系统在收集器内的温度低于存储罐内温度时停止泵。在某些情况下，存储罐还可用作热水加热器，以便作为太阳能加热的备用，即它可以在收集器内的水温度低时加热水。有源系统的一个优点在于它们提供更好的系统控制，并且因此它们可比其它系统更加有效地操作。另外，使用这种控制系统，有源系统可构造成保护收集器，而不在较冷气候下结冰。

在无源系统中，被加热的水经由自然对流或市政水压而不是使用泵来运动。虽然无源系统通常比有源系统效率低，无源的方法简单并且经济。与有源系统相比，无源系统不需要控制器、泵、感测器或其它机械部件，并且因此它操作成本低，另外，它在其寿命内需要较少维护或没有维护。无源系统具有包括批处理和热虹吸系统。

例如面包箱太阳能水加热器或集成收集器存储系统的批处理系统认为是所有传统太阳能水加热器中的最简单的。在批处理系统中，存储罐内置于或集成在收集器内，即用作太阳能收集器和存储罐的自给系统。批处理系统通常包括一个或多个存储罐，存储罐布置在隔热封闭件内，封闭件在一侧上具有透明盖。面向透明盖的存储罐的侧部通常涂以黑色，以便更好地吸收太阳能。批处理系统使用来自于市政来源(或井)的水压以便在系统中运动水。每次热水龙头开启时，来自于存储罐的被加热的水直接或者经由辅助罐(例如热水加热器)间接输送到使用位置。批处理系统的一个优点在于水不必与收集器分开存储。另外，由于大容量存储，批处理系统通常遇不到较冷气候中的结冰问题。

另一方面，虹吸系统包括平板收集器和分离的存储罐。平板收集器可类似于有源系统中使用的平板收集器。但是，不同于有源系统，存储罐安装在收集器之上，以便提供水的自然重力流动，即被加热的水经由收集器升高到系统中的最高点(例如存储罐的顶部)，并且存储罐中较重的冷水下沉到系统的最低点(例如存储罐的底部)，由此移动较轻的被加热的水。与此有关的大多数文献指出将存储罐放置在收集器之上至少18英寸处，以便防止夜晚温度较低时的颠倒热虹吸现象。

不幸的是，这样的系统具有多种缺陷。首先，大多数系统是由庞大、笨重和沉重部件形成的大体积装置，并因此它们难以控制和安装。在屋顶安装尤其如此，并且对于自己动手的人来说支持有限。在某些情况下，由于系统的重量，系统之下的屋顶必须更加结构牢固。另外，由于这些系统很大和沉重，运输这些产品的成本极高。实际上，在某些情况下，运输成本可高于其制造成本。这些系统的另一缺陷在于它们不太美观。

发明内容

在一个方面，本发明总体涉及一种太阳能水加热成套产品，该成套产品包装在单个箱体内，箱体可以容易使用普通包装承运者(例如UPS、Fed Ex，DHL等)进行运输。通常，成套产品旨在包括形成太阳能水加热系统所需的部件。成套产品的部件将根据将要建造的太阳能水加热系统的性质来变化。在某些应用中，成套产品包括至少一个柔性太阳能收集器面板、包括热交换器的接口模块(interface module)以及用于将太阳能面板连接到接口模块上以及将接口模块连接到不作为成套产品一部分的存储罐上的管道系统。收集器面板的尺寸和所包括的管道数量可按照特定结构需要变化。通常，虽然较大的收集器面积通常是优选的，成套产品包括至少23平方英尺的可使用收集器表面面积以及至少40英尺的柔性管。

在某些实施例中，组装太阳能水加热系统的说明书也包括在成套产品中。运输箱体最好设置尺寸以便符合成本相对低的运输标准，例如OS2运输标准。

成套产品的部件可以根据所建造的系统的规格广泛变化。例如，在某些应用中，接口模块采取包括一个或两个泵的单个单元的形式。成套产品可包括例如控制单元、罐适配器、多个柔性收集器面板、回流罐(drain back tank)和/或其它适当部件的部件。在购买者容易得到柔性管道的某些应用中，柔性管道可从成套产品中省略。

在本发明的另一方面，描述一种适用于将太阳能水加热系统连接到例如家用热水罐的存储罐上的罐适配器。在此实施例中，罐适配器包括具有至少三个连接点和至少两个隔离流体通道的整体形成的塑料主体。两个第一和第二通道的一个端部都通过适用于与单个罐口配合的单个(第一)连接点。通道的另一端部经由不同的连接点开启。

在某些实施例中，罐适配器还包括延伸管，延伸管与第一导管通道流体连接，并且延伸超过第一连接点，使得在罐适配器连接到罐上时第二导管通道的入口大致位于第一连接点，并且第一导管通道的出口可在与第二导管通道的入口实际分离的位置处定位在罐内。延伸管可与塑料主体形成整体，或者可由分开部件形成。通过实例，罐适配器可经由注射模制工艺形成。

附图说明

结合附图，通过以下详细描述，将容易理解本发明，附图中相同的参考标号表示类似的结构元件，并且附图中：

图1是按照本发明一个实施例的太阳能水加热系统的视图；

图2是按照本发明一个实施例的单个箱装成套产品的视图；

图3是按照本发明一个实施例的由成套产品形成的太阳能水加热系统的视图；

图4是按照本发明一个实施例的太阳能面板的视图；

图5A和5B是表示按照本发明一个实施例的连接配置的视图；

图6A是按照本发明一个实施例表示延伸形式的收集器的视图，并且图6B是表示卷起并准备放置在箱体内的收集器的视图；

图7是按照本发明一个实施例的屋顶插座(roof jack)的视图；

图8是按照本发明一个实施例的罐适配器的简化视图；

图9A-9B是按照本发明一个实施例的紧凑式罐适配器的多种视图；

图10A-10F是表示按照本发明一个实施例的紧凑式罐适配器的多种视图；

图11A-11C是表示按照本发明的多种可选择实施例的可选择罐适配器配置；

图12是按照本发明一个实施例连接到热水加热器上的罐适配器的视图；

图13是按照本发明一个实施例的回流罐的透视图；

图14是按照本发明一个实施例的控制模块的视图；

图15是按照本发明一个实施例的用于太阳能系统成套产品的包装配置的视图；

图16是表示按照本发明一个实施例的用于太阳能系统成套产品的部件列表的表格。

具体实施方式

本发明涉及例如有源直接系统、有源间接系统、无源直接系统、无源间接系统和类似系统的太阳能水加热系统的改进。这种改进主要涉及减小成本、增加性能、便于安装、便于制造以及便于运输以及减小运输成本。

本发明的一个方面涉及形成为包括在所选位置组装太阳能水加热系统所需的所有部件的全套成套产品的太阳能水加热系统。根据所需系统，该成套产品可例如包括太阳能收集器、一个或多个辅助存储罐、泵、热交换器、阀、配件、管道、计时器、绝缘体、挡雨板、软管龙头、支承件、支架、紧固件、密封剂和/或类似物。实际上，成套产品还可包括组装太阳能水加热系统所需的所有或某些工具。

在大多数情况下，全套成套产品使用非常紧凑或可紧凑的部件，这些部件重量轻并可容易连接在一起以便形成太阳能水加热系统。因此，太阳能水加热系统可容易通过专业安装人员或自己动手者(DIY者)安装。另外，部件可最佳地用于最佳的太阳能性能。另外，系统的所有部件可构造成整体安装在单个箱体内，由此减小存储空间和运输成本。实际上，整个装箱的全套成套产品可构造成符合例如OS2的标准运输尺寸和重量。

成套产品可例如采用可以折叠、弯曲或卷起成紧凑形式以便包装并且可以在安装时卷起或展开的部件。成套产品还可利用具有多种功能的整体形成的部件或单个部件，由此有助于减小总体尺寸。成套产品还可利用可压缩以便包装并且在安装时组装在一起的可折叠部件。该成套产品还可利用在不使用工具或使用基本家用工具的情况下可以连接、组装和/或安装在一起的部件，使得安装者不需要进行所用工具的采购。该成套产品还可利用不需要多少经验便可连接、组装和/或安装在一起的部件。例如，系统可设计成使得可在不使用焊接铜结合部的情况下组装。成套产品还可采用具有标准配件的可构造的模块化部件，使得系统针对不同的使用情况(例如不同用户载荷)来构造。

本发明的另一方面涉及一种包括由塑料材料形成的太阳能水加热系统。塑料材料提供优于太阳能水加热系统中传统使用的材料(例如铜、玻璃和类似物)的优点。塑料材料重量轻、成本低并容易制造。另外，它们可几乎形成任何形状，由此形成可以提供附加功能和/或可以制成更小的整体部件。在某些情况下，塑料部件可形成柔性或可弯曲的，因此使其具有所述的紧凑性，并且使得部件与其周围情况相符。在一个实施例中，大多数部件由塑料形成。通过实例，并且不作为限制，太阳能收集器、壳体、管道、配件、阀、挡雨板(flashing)、软管龙头、支承件、支架、紧固件和/或类似物可由塑料材料形成。

为了提供某些特定实例，太阳能收集器可整体或大致由塑料材料形成。另外或者作为选择，管道可整体或大致由塑料材料形成(不需要铜管道)。通过实例，PEX管或其它类似塑料管可用作屋顶上的太阳能收集器和室内系统的其它部分之间的导管。另外或作为选择，配件可整体或大致由塑料材料形成。例如，将管道连接到太阳能收集器上的配件以及将管道连接到存储罐上的配件。

下面参考1-16描述本发明的这些和其它实施例。但是，本领域普通技术人员将容易理解到这里针对这些附图给出的详细描述只是出于说明目的，而本发明可延伸超出这些局限的实施例。

图1是按照本发明一个实施例的太阳能水加热系统50的视图。在大多数情况下，太阳能水加热系统50构造成作为包括储存罐53和加热器装置54的现有热水加热器52的补充。但是，应该注意到在某些情况下，太阳能水加热系统50可以是独立系统，并且因此可包括其本身的存储罐以及可能的加热器装置。通过实例，在两个罐系统中，太阳能水加热系统在进入传统热加热器罐之前预热第二罐内的水。在单罐系统中，传统水加热器罐是唯一的存储罐。总的来说，太阳能水加热系统50供应热流体以便加热存储在例如热水加热器52的存储罐53的存储罐内的水。存储在存储罐内的被加热的水可例如在热水龙头开启时分配到使用位置。

太阳能水加热系统50通常包括两个主要部件：1)构造成截获太阳能的太阳能加热器56以及2)构造成在太阳能收集器和存储罐(例如存储罐53)之间循环流体的循环系统58。

太阳能加热器56通常包括从太阳截获太阳热能并且将太阳热能传送到太阳能收集器60内所含的流体内的一个或多个太阳能收集器60。例如，在白天，太阳加热收集器60的表面，并且该壁将这种热能传递到收集器60内所含的流体。在大多数情况下，收集器60包括用作将流体运动通过收集器60的通道的一个或多个通道或导管。另外，收集器60可由例如黑色的暗色形成，以便吸收较大量的太阳能量。

收集器可以广泛地变化。所使用的收集器的类型通常取决于系统的所需要求。太阳能收集器的实例包括平板收集器、整体式收集器存储系统以及排空管太阳能收集器。平板收集器通常包括可以加面盖(glazed)或未加面盖(unglazed)的封闭件。整体式收集器还公知为ICS或批处理系统，其特征在于一个或多个罐包含在通常加面盖的封闭件内。排空管收集器的特征在于包含外部透明管和内部吸收器管的平行排列的管。

循环系统58通常包括管道系统62和接口模块64。管道系统62提供太阳能加热器54和存储罐之间的实际导管。管道系统62可例如包括冷入口管和热出口管。另一方面，接口模块64提供将收集器60内所含的流体与存储罐53内所含的流体接触的装置。根据系统构造，接口模块可广泛地变化。接口模块可启动无源或有源系统。另外，接口模块可进行直接循环(开式回路)或间接循环(闭式回路)。

在无源系统中，接口模块包括多种阀，但是没有泵。被加热的水经由自然对流或市政水压运动，而不使用泵。无源系统具有多种形式，包括批处理和热虹吸。在热虹吸系统中，被加热的水经由收集器升高到系统内的最高点，并且较重的冷水下沉到系统的最低点。通常，需要另外的存储罐。在传统热虹吸系统中，存储罐放置在收集器之上。但是，可以使用可选择的结构，例如US专利NO.11/097983描述的那些，该专利结合于此作为参考。

在有源系统中，接口模块包括经由收集器循环水或其它传递热能的流体的一个或多个泵、阀和控制器。接口模块还可包括与控制器相互作用的一个或多个温度感测器。在有源系统中提供直接循环时，泵从存储罐经由收集器循环水，并回到存储罐。泵从收集器将热水泵送到罐内，并且将冷水从罐泵送到收集器。在有源系统中提供间接循环时，泵经由收集器和热交换器循环热传递流体。泵还可经由热交换器从存储罐循环水。在循环通过热交换器时，热交换器将热能从热传递流体传递到水中。在水在收集器侧用作热传递流体时，接口模块还可包括回流罐。

按照一个实施例，太阳能水加热系统构造成全套成套产品。传统上，需要系统安装者利用来自于不同供应商的单个部件组合成系统。这花费时间，并且由于来自于不同供应商的变化，会出现整体性和性能问题，并且无法测试最佳结果。该成套产品克服了这些缺陷，由于对于彼此来说设计这些部件，并且如果使用标准部件，它们可选择成进行最佳操作(例如，根据测试)。

全套成套产品构造成至少包括具有与其相关的任何部件的太阳能加热器以及包括与其相关的任何部件的循环系统。通过实例，太阳能加热器可包括太阳能收集器，还可包括集管、面盖(glazing)、封闭件等。另外，循环系统可包括管道、接口模块的例如阀、泵和控制器的多种部件以及将所有部件连接在一起所需的任何配件。全套成套产品还任选地包括例如存储罐、安装硬件和/或类似物的附加部件。

为了进一步增强该成套产品，系统的部件可设计成安装在单个箱体66内，由此形成图2所示的单个装箱的成套产品68。实际上，在一个实施例中，装箱的成套产品68构造成符合控制大型运输箱体的标准，从而不需要成本极高的货运运输。Fed Ex和UPS都规定长或大的、但略微重量轻的箱体是尺寸过大的。虽然这些尺寸过大的箱体的运输成本比标准正常尺寸的箱体更高，但是它们比货运运输的成本低许多倍，这是由于它们可经由正常地面或航空运输。箱体可以分类为OS1、OS2或OS3。

在本文撰写时，对于UPS来说，OS1是具有超过84英寸的组合长度和周长以及等于或大于108英寸的组合长度和周长的包装，并且实际重量小于30磅。对于每个OS1包装来说，可结算重量是30磅。OS2是具有超过108英寸的组合长度和周长的包装并实际重力小于70磅。对于每个OS2包装来说，可结算重量是70磅。OS3包装是具有超过130英寸的组合长度和周长以及等于或小于165英寸的组合长度和周长的包装，并且实际重量小于90磅。对于每个OS3包装来说，可结算重量是90磅。

同样在本文撰写时，对于FedEx来说，OS1是具有超过84英寸的组合长度和周长以及等于或大于108英寸的组合长度和周长的包装，并且实际重量小于30磅。对于每个OS1包装来说，可结算重量是30磅。OS2是具有超过108英寸的组合长度和周长的包装并实际重力小于50磅。对于每个OS2包装来说，可结算重量是50磅。OS3包装是具有超过130英寸的组合长度和周长以及等于或小于165英寸的组合长度和周长的包装，并且实际重量小于90磅。对于每个OS3包装来说，可结算重量是90磅。

为了具有符合这些标准的至少一个标准的成套产品，多种部件可构造成重量轻、集成、紧凑、可压缩、可折叠、卷起和/或类似情况。部件可设置构造成相互嵌套以便减小箱体66内的体积。

在一个实施例中，太阳能收集器60可以是柔性太阳能收集器。柔性太阳能收集器能够卷起，以便减小其箱体内的空间需要。实际上，收集器面积与包装体积的比率可通过将收集器卷起来显著增加。另外，收集器60可以是模块，使得多个收集器可包含在成套产品内。这可以某种程度地类似于可以压缩。另外或作为选择，管道62可由柔性管道形成。类似于太阳能收集器60，管道62可因此卷起，由此减小箱体66内的空间需要。另外或作为选择，在有源系统中，与接口模块64相关的泵和热交换器可集成在一起成为容纳在单个壳体内的单个紧凑模块。另外或作为选择，在无源系统中，和收集器60一起位于屋顶上的存储罐可压缩成较小部件。另外或作为选择，在无源系统中，用来将单个连接点膨胀成多个导管的罐适配器可整体形成单个紧凑部件，由此显著减小其尺寸并在箱体66内紧凑。

为了进一步增强成套产品，系统50可设计成容易处理和安装。例如，部件可设计成具有带有标准螺纹的标准形状和尺寸，以及以容易相互插入而使用较小努力和可能不使用工具的配件或连接器。如果需要工具，那么至少某些这样的工具可包含在成套产品内。在一个实施例中，通过突出短柱、推力接头或类似机构实现多种管道连接。这使得用户简单地将适当部件插接在一起以便形成整个系统。

按照另一实施例，成套产品的至少某些(如果不是大多数)部件由塑料材料形成。塑料部件成本低并且容易制造。另外，与传统材料相比(例如玻璃和金属)，它们重量轻。通过减小重量，收集器更容易在屋顶上处理和组装。另外，运输成本可以显著减小。此外，某些塑料材料是柔性和可弯曲的，并且因此部件能够实现更加紧凑的形式，以便包装，由此进一步减小存储和运输的成本。

在一个实施例中，太阳能收集器60整体或大致由塑料材料形成。例如，吸收器、面盖和/或封闭件可由塑料材料形成。在另一实施例中，管道62整体或大致由塑料材料形成。例如，配件、管道或管子和/或类似部件可由塑料材料形成。在包括挡雨板和附加存储罐的情况下，这些部件还可由塑料材料形成。用于例如泵和热交换器的多种元件的壳体也可由塑料材料形成。

图3是按照本发明一个实施例的太阳能水加热系统成套产品100的视图。虽然太阳能水加热系统可如上所述广泛地变化，在此特定实施例中，该系统针对有源间接系统。因此，太阳能水加热系统成套产品100通常包括可安装在屋顶上的太阳能加热器102以及至少包括管道系统106、热交换器108、泵110和112和控制器114的循环系统。系统成套产品100可另外包括结冰保护(尤其)的回流罐116以及用于与现有热水加热器120相互作用的罐适配器118。

太阳能加热器102包括一个或多个太阳能收集器103，每个收集器包括吸收器122和一对集管124。吸收器122构造成从太阳截获太阳热能并将太阳热能传递到吸收器122内的流体。底部集管124A构造成接收并临时保持入流冷流体。顶部集管124B构造成临时保持并有助于输送流出的热流体。如果使用多个收集器，它们可通过将顶部机构和底部机构流体连接在一起来简单连接。通过实例，简单的配件126可使用在每组集管124A和124B之间。这种链接可以持续直到实现所需收集器面积为止(收集器-n+1)。在一个实施例中，太阳能收集器103由柔性材料形成，使其卷起成紧凑形式。通过实例，太阳能收集器可以是未加面盖的平板收集器。太阳能加热器的实例表示在图4-6中。

系统100另外包括用于将太阳能加热器安装在屋顶上的安装硬件105。可以使用多种条带、夹具、支架。在一个实施例中，安装硬件可包括方头螺钉、用于将吸收器固定在屋顶上的一个或多个主体条带、用于将集管固定在屋顶上的一个或多个集管条带以及用于覆盖方头螺钉的可能的某些密封剂。

管道系统106包括穿过一对屋顶开口130A和130B并且与第一泵110相结合将例如水的热传递流体循环通过收集器103、回流罐116和热交换器108的第一侧的的第一组管道128。第一组管道128可例如经由屋顶插座131A和131B穿过屋顶。屋顶挡雨板的一个实例表示在图7中。

管道系统106还包括与第二泵112相结合将水从热水加热器120的存储罐121循环通过热交换器108并回到热水加热器120的存储罐121的第二组管道129。第二组管道可例如与柔性管道软管相对应。在某些情况下，第二组管道129可经由罐适配器118与存储罐121接口。罐适配器118使得冷和热水经过存储罐121的相同开口。应该理解到，热水加热器120通常只包括用于接近其存储罐121的内部容积的单个连接点(例如排放口)。在一个实施例中，罐适配器形成为其所有的多种导管位于在大致相同位置上的紧凑部件。实际上，在一个实施例中，紧凑罐适配器形成为单个整体构件。另外，罐适配器可构造成大致为手掌尺寸。罐适配器的实例表示在图8-12中。

在一个实施例中，至少管道128由柔性材料形成，使其可卷起成紧凑形式。另外，由于是柔性的，可以容易调节或配置管道在屋顶上以及穿过屋顶和室内的路径。这通过例如铜和例如CPVC的刚性塑料材料的刚性管道是无法实现的。通过实例，管道128可由柔性塑料材料形成。

在一个实施例中，管道128体现为PEX(交联聚乙烯)。PEX包括高密度聚乙烯，高密度聚乙烯在经受物理或化学造成的分子变化之后形成在较高温度下稳定并且还保持柔性和在化学上抵抗损坏的产品。PEX还适用于饮用水，并且耐冻裂，这意味着它可膨胀以便适应水在管道内结冰并在融化时收缩到其原始尺寸，而不损坏管道。其它优点包括更快地安装、较低的人工成本以及较低的材料成本。安装通常需要非常少的配件，而不需要形成连接所需的喷灯、焊料或化学品。通常使用包括铜夹紧环的配合系统将PEX管结合在一起，使用整圆的夹紧工具，夹紧环安装在管子的端部内并夹紧就位。夹紧工具也包含在成套产品内。推力接头还可用来将管子连接在一起或者将管子连接到包括泵、罐、收集器或类似物上的其它部件。通过实例可以使用由Seatech制造的具有5/8英寸的外直径的1/2英寸(铜管尺寸)PEX管。

不幸的是，由于暴露于阳光(UV)，PEX管可在一定时间之后退化。因此，直接位于阳光下的PEX管可包括涂层、涂料、条带或外套以便保护它不受到阳光光线影响。在一个应用中，成套产品包括可施加在PEX管的将要暴露的部分上的耐UV的12mil条带卷筒。由于使用两个屋顶穿孔，暴露的PEX长度可保持在最小，例如小于12英寸。作为选择，PEX管可覆盖耐UV的薄壁管。作为选择，PEX管可通过耐UV的弹性绝缘材料覆盖和隔离。作为选择，PEX管可包括耐UV涂料层。

作为选择或另外，可以使用其它塑料管材料。管道例如由任何用来形成图4所示太阳能收集器的塑料材料形成，至少由于它们通常需要类似的性能，例如抵抗高温和压力的能力。通过实例，管道可由公知为聚烯烃的塑料族形成。这可包括例如聚丁烯、聚乙烯、聚丙烯和聚丙烯无规共聚物(PPR)。在一个特定实例中，聚丙烯管可用来代替PEX管。

在将太阳能系统安装在屋顶上时，设置在成套产品中的管道数量通常与传统家庭所需的那些相关。管长度需要满足沿着屋顶延伸的数量以及穿过屋顶和多个墙壁延伸直到它达到靠近热水加热器(x2-冷和热)所需位置的数量。通过实例，卷起管的长度可以是大约100英尺。

系统100可另外包括例如每隔3英尺支承管的管支承夹具的安装硬件以及保持并以90度弯曲管的弯头。也可包括切管器。

回流罐116和相关液位计117沿着第一组管道128布置在收集器103和热交换器108之间。回流罐116提供收集器回路内的流体可在流体不循环时排放的存储位置。在此系统中，收集器103只在第一泵110操作时在其中具有流体。这意味着每个晚上，收集器103内没有流体，该流体会结冰或冷却并延迟系统100的启动。这还在功率失效的情况下保护系统100，从而防止泵110将水循环通过收集器回路。回流罐的一个实例表示在图13中。

在图13所示的实施例中，循环到收集器103内的流体通过热交换器108与热水加热器120的被加热水分离。热交换器应该构造成防止两个回路污染。热交换器用来将热能从循环通过收集器的流体传递到从热水加热器循环的流体。用于收集器回路的流体可以广泛变化。流体可从水、油、防冻剂、冷却剂、乙二醇或类似物选出。通常，采用回流罐的系统使用蒸馏水作为循环通过收集器回路的热传递流体。

在操作中，太阳能控制器114构造成启动第一和第二泵110和112，以便提供通过两个回路的循环。第一泵110构造成将热水从太阳能加热器泵送到热交换器，并且将冷水从热交换器泵送到太阳能加热器。第二泵112构造成将冷水从热水加热器泵送到热交换器，并且将热水从热交换器泵送到热水加热器。在某些情况下，按照与位于热水加热器处的第一感测器和位于控制器处的第二感测器相关的温度读数来控制启动。例如，控制器可从感测器接收温度信号，并且确定何时泵110和112应该启动，以便将流体运动通过系统。此计时器容易进行使用控制和设定操作。它还包括针对季节、地理位置、日出和日落来自动调节的天文学特征。

在一个实施例中，热交换器108、泵110和112集成在单个集成循环模块134内。由于相关管道简单插入热交换器，并且泵经由有线或无线连接可操作地连接到太阳能控制器114上，这可以容易安装。在某些情况下，单个集成循环模块可另外包括回流罐和太阳能控制器以便加强集成。单个集成循环模块的一个实例表示在图14中。

应该理解到成套产品不受到所述部件限制，并且可包括另外的部件，并且根据成套产品，在某些情况下包括较少的部件。通过实例，如果成套产品针对无源系统，成套产品可体现为没有回流罐和控制模块。另外，成套产品可包括例如用于进行所有所需流体连接的配件、用于将回流罐安装在墙壁上的硬件部件以及软管、阀和/或类似物的其它部件。

也可以得到附加成套产品。附加成套产品是为系统100的基本部件提供补充的成套产品。它们可以一起包含在相同的箱体内，或者作为选择它们可包装在分开箱体内。这通常取决于其尺寸和重量。通过实例，为了另外存储太阳能用水，可添加第二罐。这对于大家庭或每天需要大量的水的情况来说特别有用。在此实例中，冷水供应装置连接到太阳能存储罐上，并且太阳能存储罐的出口连接到电气或燃气水加热器的入口上。另外或作为选择，如果需要，附加的太阳能收集器和相关的回流罐可作为附加成套产品得到。附加的联合推力接头可包含在附加成套产品内以便连接附加的太阳能收集器。另外或作为选择，防烫阀可通过附加成套产品设置。这种类型的阀保护用户在使用龙头时不被热水烫伤。

在一个实施例中，安装者所需的唯一工具是钻具、1”孔的刀具、插座式驱动器以及用于钻具的螺丝刀。

图4是按照本发明一个实施例的太阳能面板150的视图。太阳能面板150可例如与图3所示的太阳能收集器相对应。

如图所示，太阳能面板150包括吸收器152和一对集管154。定位在吸收器152的相对端部处的集管154趋于相互平行，并且大致垂直于吸收器152。底部集管154流体连接到吸收器152的底端上，并且顶部集管154流体连接到吸收器152的顶端上。流体可因此流过集管154和吸收器152之间。

吸收器152构造成从太阳截获太阳热能，并且将太阳热能传递到吸收器152内的流体。在白天，太阳加热吸收器152的表面，并且该壁将此热能传递到吸收器152内所含的流体上。吸收器通常是黑色的，以便增加吸收能力，从而使得从太阳吸收的能量最佳。提供最小存储的底部集管154A构造成例如从市政来源、井和存储罐接收并临时保持流入的冷水。同样提供最小存储的顶部集管154B构造成临时保持和有助于将流出的热水输送到例如辅助罐或使用位置。在一个实施例中，太阳能面板在低压(0-8psi)和相对低温(最大150F)下操作。

按照一个实施例，吸收器152和集管154由塑料材料形成。在某些情况下，它们由相同的塑料材料形成，并且在其它情况下它们由具有相同性能的不同塑料材料形成。塑料部件成本低并容易制造。另外，它们与传统材料(例如玻璃和金属罐)相比重量轻。通过减小系统重量，系统更容易在屋顶上组装和安装。

包括吸收器和集管的部件可例如由包括聚烯烃的多种适当塑料形成。这可包括例如聚丁烯、聚乙烯、聚丙烯和聚丙烯无规共聚物(PPR)。这些材料的每种材料具有在设计不同部件时应该考虑的优点和缺点。

不幸的是，由于与收集器相关的高热能和压力，特别是涉及家用热水加热的情况，某些塑料部件具有退化和/或失效的趋势。例如，塑料部件可在一定时间内蠕变。因此，系统的例如吸收器、集管和/或存储罐的部件由可以经受高温和压力的塑料材料形成，更特别是由高度耐蠕变的塑料材料形成。

在一个实施例中，塑料材料选择成在大约120度F到大约200度F(例如收集器的操作温度)之间的温度下经受大约40psi到大约100psi(例如家用水压)的范围的压力。更特别是，塑料材料选择成在至少大约160度F的温度下经受至少60psi的压力。尤其更加特别是，塑料材料选择成在至少大约180度F的温度下经受至少80psi的压力。塑料材料还需要满足长达例如最少10年的所选时间量的这些参数。塑料材料的另一要求可以满足用于部件所选尺寸的这些参数，例如与收集器/吸收器相关的管直径(例如1/4-1/8英寸)。

在一个特定实施例中，聚丙烯无规聚合物(PPR)至少用于收集器(吸收器)，这是由于已经发现它在所述系统中工作特别好。它还可用于集管和存储罐。在另一特定实施例中，聚丁烯可用于至少收集器(吸收器)，这是由于已经发现它在所述系统中工作特别好。它还可用于集管。

在某些实施例中，多种部件的至少一部分由相同塑料材料形成。例如，所有部件可由相同的塑料材料形成，或者分组部件可由相同的塑料材料形成，而其它不可由不同材料形成。在另一实施例中，多种部件都由不同塑料材料形成。在又一实施例中，每个部件可由不同材料形成。例如，顶部集管可由第一材料形成，而底部集管可由第二材料形成。应该理解到，每个部件具有在选择适当塑料材料时需要考虑的不同的设计要求。

在一个实施例中，集管可由聚丙烯形成，并且收集器/吸收器可由聚丁稀或聚丙烯无规聚合物(PPR)形成。在此实例中，填充玻璃的聚丙烯也可用于集管。

应该理解到所述的塑料材料不只局限于这里描述的实施例，并可适用于所有类型的太阳能收集器及其多种部件。例如，由于其性能，聚丁稀和聚丙烯无规聚合物(PPR)非常适用于多种太阳能收集器和太阳能加热器系统。因此，它们的应用完全超出这里描述的收集器系统。因此，本发明的独立方面是实际上在任何类型的太阳能收集器或系统的塑料太阳能收集器部件中应用聚丁稀和聚丙烯无规聚合物(PPR)。

接着，顶部集管154B包括将被加热流体从吸收器152输出的出口156，并且底部集管154A包括用于接收比被加热流体冷的流体的入口158。虽然，入口158表示在底部左侧，并且出口156表示在顶部右侧，应该理解到不存在限制，并且它们可沿着吸收器150的顶部放置在任何位置上，包括集管154的相对侧上，或者集管154的中央。

出口和入口可广泛变化，并且包括用于将入口和出口管道流体连接到收集器上的多种连接器。在一个实施例中，出口和入口体现为接收推力接头的突出短柱。推力接头提供固定流体连接而不需要工具。因此，收集器可简单和方便安装。用户将配件简单推动到突出短柱上以便连接。突出短柱可与集管(模制)形成整体，或者它们可以是连接到集管上(例如焊接、粘接或熔接)的分开部件。

另外，集管154可体现为大管或管道，并且吸收器可体现为具有一个或多个单个通道或导管160的面板。通道160用作在该对集管154之间运动流体的通路。可以例如采取小管或管道形式的通道160通常以平行关系并排(并列)定位在一起，以便形成单个吸收器面板。通道160可相互连接，以便形成单个整体件(例如模制、粘接、熔接或焊接)，或者它们可以是机械(例如夹具或条带)绑定在一起的分开和独立部件。在一个应用中，单个自由浮动管夹紧在一起。在另一应用中，单个管或者沿其长度或者在多个点处焊接在一起。在另一应用中，管通过将两个片材缝焊在一起来形成。在又一应用中，单个片材模制成多个管。

此外，吸收器152可与集管154(例如模制、熔合、粘接或焊接)整体形成，或者它可以是连接或附接到(例如接头或配件)集管上的设备的分开部件。在任何情况下，集管154可包括接收吸收器152的通道160并有助于在吸收器152和集管154之间分配流体的总管162。在大多数情况下，总管与集管形成整体，并且形成其中布置管端的凹口。在一个实例中，吸收器的管端经由焊接连接到总管上，以便形成包括集管和吸收器的永久集成的结构。

集管各自包括位于总管的凹口内侧的一个或多个开口，开口将凹口以及管流体连接到集管的保持腔室。保持腔室代表保持流体的区域，至少进行抽吸为止。集管内的开口可以是在集管长度上延伸的连续开口，或者可以是沿着收集器的长度放置在多个位置上的分段开口(例如孔)。通过实例，吸收器的管可焊接或熔接在集管管道上，如US专利NO.6038768所述，该专利结合于此作为参考。

在一个特定配置中，通过实例表示而没有限制含义，吸收器152由柔性并通过一个或多个夹具保持在一起的单个小直径塑料管160形成。另外，集管154由大直径塑料管形成，塑料管是大致刚性的，并且具有形状和尺寸类似的截面。小直径塑料管的端部与大直径集管154焊接或熔接，以便形成单个整体件。塑料材料可例如是PPR。

按照一个实施例，太阳能面板构造成与有源和无源太阳能系统协作。即，太阳能面板可在有源和无源系统之间转换，即它可插入任何系统中，而不需要调节。在无源系统中泵用来将水从存储罐循环通过太阳能面板并回到存储罐(通常位于室内)。在无源系统中，被加热的水经由自然对流和市政水压而不使用泵来运动。每次热水龙头开启时，被加热水从在屋顶位置连接到太阳能面板存储罐直接输送到使用位置，或者间接通过辅助罐(例如热水加热器)经由流入市政用水的压力输送到使用位置。这种特征以如下方式提供模式转换，即太阳能系统组装在一起，如同传统收集器专用于任何有源或无源系统(例如只与一个系统协作)那样。

太阳能面板150不仅构造成用于无源和有源应用，而且还构造成模块，使得整个太阳能加热系统可以多种方式构造。例如，通过添加附加的太阳能面板和/或存储罐，使用太阳能面板的太阳能加热系统可针对多种不同的用户载荷进行构造。为此，太阳能面板可以是标准形状和尺寸，具有标准螺纹、配件或连接器，容易插入其它收集器和/或存储罐，只需要小的努力并可能不使用工具。太阳能加热系统可因此设计成更加紧密配合抽吸系统的实际需要，并且更好地适用于太阳能加热系统所使用的环境的结构限制。

应该理解到，传统收集器通常只满足一种用户的需要。相比之下，这里描述的具有单独或附加收集器和/或存储罐的太阳能面板可用来满足许多用户的需要。太阳能面板以使得用户定制收集-存储比率的方式构造，这影响系统的响应时间。如果存储-收集比率高(更多存储、较少收集)，用户将在白天结束时收到很多热水。如果存储-收集比率低(更多收集、较少存储)，用户将在白天中收到少量热水。应该理解到，更多的收集器面积通常意味着系统响应更快并且更热，但是不趋于存储大量的水。由于结构简单，可在安装过程中定制，即如果需要高存储-收集比率，添加一个或多个存储罐，如果需要低存储-收集比率，添加第二或第三收集器等。

为了实现模块化，太阳能面板150在集管154的端部处包括标准配件161。在太阳能加热系统的所有部件上使用标准配件，使得例如多个收集器和/或存储罐的多种部件容易相互连接。

在一个实施例中，如图5A和5B所示，每个集管154的端部包括接收推力接头164的突出短柱162。突出短柱162可与集管154一起形成，或者可以是连接到集管154上的分开部件(如图所示)。例如，突出短柱162可包括具有其尺寸可安装在集管154的开口端内并且焊接、粘接、熔接、螺纹连接或以其它方式连接在集管154上的底部部分163。突出短柱162可另外包括安装在集管154的端部上的凸缘盖165。凸缘盖165可避免闪电。另外，短柱162可包括指示推力接头164何时适当安装的极限标记166以及防止与推力接头164相关的0形圈损坏的斜切边缘167。

为了将突出短柱162安装在另一突出短柱上，例如来自于另一收集器或存储罐的短柱，使用分开的推力接头164。突出短柱162被简单推入推力接头164的相对端内，由此将突出短柱固定和流体连接在一起。作为选择，如果多个部件不在集管端部处准确对准，可在一对推力接头之间使用软管或管道。通过实例，可以使用PEX(交联聚丙烯)管。插塞可用来闭合集管的不希望连接到另一部件上的端部。推力接头还可用来将集管连接到例如冷和热软管的软管或管子上(例如冷管可经由突出短柱连接到底部集管之一上，并且热管可经由突出短柱连接到顶部集管之一上)。通过实例，可以使用1/2英寸或3/4英寸的突出推力接头。

虽然这里表示了推力接头，应该理解到这是通过实例并不作为限制。应该理解到，可以使用任何适当的连接配置以便连接多个部件。

太阳能面板的尺寸可以多种方式构造以便可以模块化。例如，它们可具有标准尺寸和/或标准增量，由此进行无缝连接。通过实例，太阳能面板的宽度可以2英尺的增量形成，包括2、4、6、8、10、和12英尺等，并且长度可以2英尺的增量形成，包括2、4、6、8、10、12...20、22、24英尺等。通过如此使用标准尺寸，可连接多种面板，以便形成所太阳能收集器的需形状和面积。例如，两个2×12面板可组合成覆盖48平方英尺的面积。在许多应用中，希望成套产品包括至少20平方英尺或2平方米的收集面积，或者更优选的是大于40平方英尺或4平方米。

在一个应用中，太阳能面板的宽度是大约2英尺，并太阳能面板的宽度可从4、6、8、10和12英尺中选出。在另一应用中，太阳能面板的宽度可从4、6、8、10和12英尺中选出，并且太阳能面板的长度是大约2英尺。应该理解到，太阳能面板可根据系统的的所需要求垂直或水平定位。应该注意到虽然给出这些尺寸，它们通过实例表示而没有限制含义。虽然它们是标准尺寸，可以使用可选择的尺寸，可以使用米制尺寸。在其它应用中，可以使用米制尺寸。

按照一个实施例中，太阳能面板150卷起，从而形成更加紧凑的形式以便包装。图6A表示太阳能面板150例如在安装在屋顶上时在延伸形式的视图，并且图6B是表示太阳能面板150卷起并准备放置在箱体内的视图。如图6B所示，吸收器152围绕一个集管154卷起，并且卷起的捆束通过例如绳子、带子、拉杆和/或类似物的条带168固定。如果要包装多个面板，它们可叠置在一起，并接着在一端围绕集管卷起，并且卷起的捆束类似地固定在单个面板上，而不对总体包装容积造成影响。

图7是适用于本发明应该实施例的屋顶插座170的视图。通过实例，屋顶插座170与图3的屋顶插座相对应。屋顶插座170构造成放置在屋顶穿孔(例如穿过屋顶的孔)之上。屋顶插座170包括屋顶瓦放置其上的底部挡雨板172。屋顶插座170还包括在上方延伸并且密封底部挡雨板172的开口的套筒174。在屋顶插座170安装过程中，开口/套筒174布置在屋顶穿孔之上。套筒174包括管道或管子可穿过其中放置的孔176以便进入屋顶穿孔。孔176的直径通常设置成接收其中穿过的管道。另外，套筒174设计成允许管道足够空间弯曲通过屋顶穿孔(没有弯折)。在一种应用中，屋顶插座170是小型面，并且因此套筒174只在底部挡雨板172之上延伸小于2英寸。在管道放置在孔176内时，其中的接口通过在压缩状态下的橡胶密封圈密封。橡胶密封圈由多种橡胶和包括EPDM和腈的其它材料形成。

虽然套筒174的形状可广泛变化，在所示实施例中，套筒174形成半锥形形状。孔176布置在锥形套筒174的底端上。孔176因此垂直于底部挡雨构件172的表面以及屋顶定位。屋顶插座170可由包括塑料和片状金属的多种材料形成。在一个应用中，屋顶插座170由类似于其它挡雨板的镀锌钢板金属形成。

应该理解到屋顶插座170可构造成容纳一个以上的管道。例如，它可以构造成多个孔，一个孔用于热管，一个孔用于冷管。在需要单个屋顶穿孔时可以使用这种类型的屋顶插座170。

图8是按照本发明一个实施例的罐适配器180的简化视图。罐适配器180可例如与图3所示的罐适配器相对应。罐适配器180构造成连接到单个连接点182上，同时提供通过连接点182的两个方向流动。单个连接点182可例如是传统水加热器的软管龙头连接。在大多数情况下，罐适配器180通常包括提供不同流动但是还相互协作以便经由一个连接点182操作的两个导管部件184和186。导管部件184和186可以是连接在一起的分开部件，或者它们可以是整体形成的(例如模制成单个部件)。另外，导管部件184和186的与单个连接点182交叉的部分可以同轴定位，或者它们并排，同时相对端通常分开，使其可以连接到其它部件上。

如图所示，第一导管部件184允许经过单个连接点182的第一流动，并且第二导管部件186允许经过连接点182的第二流动。这种流动可例如与抽吸和返回流体相关。在某些情况下，导管部件184和186指的是特定方向的流动：一个用于抽吸而另一个用于返回，而在其它情况下，根据系统要求，导管可指的是任何情况。在某些情况下，与另一连接端188相比，连接端187之一从连接点进一步延伸。根据需要，与连接点端部相对的端部可包括附加导管。通过实例，它们可包括T或Y端部。

在一个实施例中，罐适配器形成为小的紧凑单元。例如，它可具有小于大约22.5立方英寸的外部体积，并且特别是小于大约18立方英寸，并更特别是小于8立方英寸。还可以构造成不大于10英寸的尺寸，特别是8英寸，并且更特别是6英寸。

图9A-9B是表示按照本发明的一个实施例的紧凑罐适配器200的多种视图。紧凑罐适配器200包括具有一个开口端204的中央大直径导管202以及流体连接到中央大直径导管202上并从中央大直径导管202侧部延伸的两侧延伸的大直径导管206和208。紧凑罐适配器200还包括布置在大直径中央导管202内并大致平行于中央大直径导管202的轴线延伸的中央小直径导管210。不同于中央大直径导管202，中央小直径导管210具有延伸离开中央大直径导管202的闭合和开口端204的两个开口端212和214。中央小直径导管210与大直径导管202、206和208流体分开。中央小直径和大直径导管210和202的相应开口端204和214在单个连接点处流体连接到存储罐上。经由位于与传统存储罐的软管龙头开口配合的中央大直径导管202的开口端204处的外螺纹216进行实际连接。外螺纹218、220和222也可布置在侧部安装的大直径导管206和208的开口端以及中央小直径导管210的一端212上，从而实现软管和软管龙头连接。例如，软管龙头可运动到两个侧部安装的大直径导管206之一上，并且软管可连接在另一侧部安装的大直径导管208和中央小直径导管210上。

在一个实例中，冷水经由连接在热交换器入口上的软管通过中央小直径导管210抽出，并且热水经由连接到热交换器出口上的软管通过侧部安装的大直径导管208返回。当然如果需要，流动可以颠倒。

在一个实施例中，小直径导管210的螺纹尺寸不同于大直径导管202、206和208的螺纹尺寸，以便防止系统连接在热交换器上时软管可能不匹配。热交换器的入口和出口还构造成跟随这种相同的构造。通过实例，中央小直径导管包括1/2”螺纹，而所有其它开口包括3/4”螺纹。

在一个实施例中，中央大直径导管具有使其到达水加热器的绝缘壁的长度，由此使得绝缘更加容易。

在一个实施例中，经过多种导管和管子的截面面积构造成不限制流动。在应该实例中，中央小直径管的截面面积大致类似于其开口端处的中央大直径管的其它截面面积。总的来说，通路的尺寸均等以便提供平稳流动。

在一个实施例中，中央小直径管贴靠中央大直径管的壁放置(如图所示)。作为选择，中央小直径管可与中央大直径导管的壁隔开放置。例如，它可沿着中央大直径管的轴线放置，或者作为选择它可离开轴线，使其倾斜到一侧。如果在空间上分开，中央小直径管可使用翅片定位，或者它可简单地支承在中央大直径导管的闭合端的另一端处。

按照一个实施例，罐适配器200形成为单个整体部件。通过实例，罐适配器200可通过注射模制工艺由塑料形成。在一个应用中，使用40％的玻璃填充聚丙烯硫化物。这种材料可用于饮用水(NSF61)，对于螺纹来说它足够刚硬，可以经受高的表面温度(大于160F)，具有足够延展性以便防止损坏，并且另外还适用于注射模制。这种材料的应该实例是Ryton。当然，也可以使用其它材料。通过实例，可以使用PEX、CPVC、聚丙烯和/或类似材料。

图10A-10F表示按照本发明一个实施例的罐适配器的多个视图。其尺寸通过实例表示而没有限制含义。由该尺寸可以理解到，罐适配器小并且非常紧凑。

图11A-11C表示罐适配器的多种可选择实施例。图10A和10B表示由两个部件形成的罐适配器。在图10A中，罐适配器240包括各自具有螺纹端的四通导管构件242以及具有靠近在其端部之一的外周布置的螺纹盖246的管子244。盖246包括连接到四通导管242的外螺纹端之一上的内螺纹。盖246构造成密封延伸通过管子244的通路之外的端部。罐适配器240通过将管子244完全插入穿过四通导管构件242的两个纵向延伸并相对放置的导管的之一来形成，并且将盖246旋在与管子244延伸出来的端部相对的最接近的螺纹导管上。

在图11B中，罐适配器250如下方式形成，即提供各自具有螺纹端的三通导管构件252(T形)，并将管子254插入穿过中央导管构件253的通路并穿过与中央导管构件253的开口相对的壁255。管子254可例如放置在孔256内，并且随后密封、粘接、焊接或以其它方式固定在三通导管构件252上。

在图11C中，罐适配器260包括经由一个或多个翅片266与外部导管构件264隔开的内管262。管262可在外部导管构件264的轴线上对中(如图所示)，或者可以偏离外部导管构件264的轴线。

图12是表示按照本发明的一个实施例连接到热水加热器272上的罐适配器270的视图。罐适配器270可例如与前面所述的那些相对应。如图所示，罐适配器的中央导管的双重入口/出口在传统软管龙头连接点274处连接到热水罐上。可使用扳手例如将罐适配器的双重入口/出口可旋入热水加热器的螺纹孔内。软管龙头276从罐272上拆卸，并且重新连接到侧部安装的大直径导管之一上。另外，第一泵软管278连接到中央小直径导管上，并且第二泵软管280连接到其它的侧部安装导管上。罐272内的水经由中央小直径导管壁并经由第一泵软管178抽吸到热交换器的冷入口。水经由第二泵软管280、侧部安装的导管并最好经由中央大直径导管重新引入热水加热器272。

在一个实施例中，中央小直径导管包括整体形成或者连接其上的汲取管290。汲取管290是在软管龙头连接点274之上延伸进入热水加热器272的细长管。汲取管290构造成在热水加热器272内从某个距离泵送水(将入口延伸超过水加热器的中心线，并且从热水加热器的较高位置)。汲取管290可例如半路延伸到存储罐272内。由于可以从更加中央的位置而不是靠近罐272的具有有害颗粒的底部的位置抽吸水，添加汲取管290确信可以改善系统的性能。汲取管290可构造成从罐底部之上8”到大约18”的距离处抽吸水，以便防止吸入污物、淤泥和其它沉淀物。

管290可由柔性材料形成，以便有助于将其放置在管272内。这是部分由于传统水加热器272内的拱形截面。刚性管必然受力并在某些时候根本不能操作。柔性汲取管290趋于柔曲并且根据需要非常容易弯曲(贴靠拱形截面向上滑动)。在一个实施例中，管290构造成具有小于1克/cc的密度。如果管密度小于1克/cc，那么管290一旦位于罐272内时就趋于向上升高或浮动。管290的长度可因此用来将管290的端部在存储罐272内定位在所需位置上。在一个实施例中，汲取管290由聚合物形成，并且特别是由聚烯烃形成。在一个应用中，管290由聚丙烯形成。在另一应用中，管由PEX管形成。在另一应用中，管由聚丙烯形成。

同样可以确信在罐272内将汲取管290位于较高位置增强罐272内所含水的混合。通过抽取被加热的水，并注入新的热水，确信可以形成搅动效果。应该理解到，流入的热水趋于运动到存储罐的上部，而已经在存储罐内的较冷的水趋于运动到罐的下部。即，流出罐适配器的热水升高到存储罐的顶部，这是由于它比存储罐内现有的水更轻，并且存储罐内现有的较重的冷水落入存储罐的底部。没有这种搅动效果，将抽出存储罐上部区域内的最热的水。因此，系统会快速用完热水，或者在抽吸时只能提供温水。

图13是按照本发明一个实施例的回流罐300的透视图。回流罐300构造成用于收集回路的保持罐。它还使得收集器内的流体排空以便防止结冰。按照一个实施例，回流罐300由塑料材料形成。例如，它可由任何所述的塑料材料形成。在一个特定实施例中，回流罐300由聚丙烯形成，聚丙烯具有比聚乙烯更高的操作温度。在一个实例中，聚丙烯罐通过吹塑模制而成。由于罐300由塑料形成，并且由于其容积，罐300可包括位于罐300的前壁和后壁之间的一个或多个支承构件302。支承构件302有助于防止保持罐由于其中所含流体的重量而坍塌或弯曲。支承构件302可以内部定位，或者它们可形成外部封闭件的一部分。

在所示实施例中，回流罐300包括穿过罐300布置的一对支承柱302。支承柱30是向后弯曲并且在结构上连接到后壁上的前壁的外部结构的一部分。柱302可形成穿过罐的孔，或者它们可与罐的后壁形成空间。回流罐300还可包括位于顶壁处的入口和位于罐底壁处的出口。入口/出口306可包括标准配件以便接收管道。回流罐300还可包括排气盖310，盖310可用作将更多流体添加到收集回路中的位置。回流罐300还可包括外部液位指示器312。

在一个实施例中，回流罐300是壁式安装的。因此，它可以设计由与封闭件(模制部件)形成整体的支承支架。支承支架可例如构造成接收固定在墙壁上的螺钉或螺栓的头部。作为选择，在通过柱302形成的空间内的封闭件的后壁可包括通孔，以便通过螺钉或螺栓(方头螺栓)将回流罐安装在墙壁上。罐的尺寸可广泛变化。在一个实例中，罐具有小于36×12×6英寸的尺寸，并且特别是大约31×12×5.6英寸。在另一实例中，回流罐可构造成保持大约10加仑。

图14是按照本发明的一个实施例的循环模块320的视图。通过实例，循环模块320可用于图3所示的系统中。循环模块320将多种控制部件结合到单个单元内。循环模块320包括热交换器322、第一泵324、第二泵326以及布置在紧凑封闭件328内的相关管道。如果需要，循环模块320可包括电子部件以及由单个功率缆线(120AC)为泵供能的电源。

热交换器322包括用于收集侧的一组入口和出口以及用于存储侧的一组入口和出口。在热交换器322的收集侧上的流体比热交换器322的存储侧上的流体更热时，热能传递到热交换器322的存储侧内的流体，并且这种被加热的流体循环到存储罐内。入口和出口可以是3/4焊接连接件。

虽然热交换器322可广泛变化，在所示实施例中，热交换器322是支承流动经过该单元的高速流体的波纹板结构。这种类型的结构可有助于在系统中悬浮任何颗粒并且减小结垢现象。可以理解到，结垢是主要存在于涉及高温下(例如140F之上)层流的操作中的自然现象。波纹板可例如是铜焊的不锈钢。热交换器322通常构造成提供相对于热交换器322的总容积来说具有足够数量的热交换器表面面积的紧凑单元。因此，热交换器322可制成更小和更轻，以便更好用于包装。在一个实例中，表面面积与容积的比率大于50，更特别是大约57.6。通过实例，热交换器提供大约1.2平方英尺的表面面积，其具有大约0.21立方英尺的容积(例如3×8×1.5英寸)。另外，这都可实现大约3lbs的重量。作为选择，热交换器322可以是螺旋结构。热交换器322可以是双壁，以便防止两个回路之间的污染。

泵324和326可经由管道连接到热交换器322的入口和出口上。管道可例如是铜管，但是还可是塑料管以便减小重量和成本。泵324和326的另一侧可按照多种配件构造以便安装。在收集侧上，热交换器322的冷出口管通常连接到第一泵324的第一端上，并且系统的冷循环管道连接到泵324的另一端上。另外，系统的热循环管道连接到热入口管上。在存储侧上，热交换器322的冷入口管连接到第二泵326的第一端上，并且泵326的另一端经由某些管道(例如PEX管或铜)连接到存储罐的冷出口上。另外，热交换器322的热出口管经由某些管道(例如PEX管或铜)连接到存储罐的热入口上。模块320的多种入口和出口可包括适用于所使用管道类型的配件。例如，在收集侧上，模块320的入口和出口可包括连接到PEX管上的推力接头。同样通过实例，在存储侧上，模块320的入口和出口可包括接收传统柔性管道的端部的螺纹。

通过实例，泵可在大约1/25hp以及6.6-大约34.8的最大FT头、7-大约8之间的最大GPM、大约25-大约135之间的最大Watt、大约6ibs-大约7.25lbs之间的最大重量下操作。

封闭件328构造成围绕并保护模块320的部件，并且提供模块320的干净美观的外观。虽然可以使用多种材料，在所示实施例中，封闭件328由塑料形成。通过实例，封闭件328可经由注射模制操作形成。塑料材料可广泛变化。在一个实例中，使用ABS塑料。在另一实例中，可以使用30％的玻璃纤维/矿物增强的均聚物聚丙烯。

在一个实施例中，封闭件328体现为具有连接在一起以便形成总体封闭件328的第一构件330和第二构件332的两件式结构。这种两件式结构可以安装热交换器322和泵324和326。它可包括用于将两个半件可松开地连接在一起的锁定突片或卡扣334。它还可包括来自于热交换器322以及泵324和326的入口和出口穿过其中布置的多个孔336。通过将这些部件位于壳体外部，安装者可容易进行适当连接而不开启封闭件。封闭件328还可包括通气孔338，以便防止泵过热。虽然未示出，封闭件328还可包括发泡底座以便封装热交换器322，并有助于将组件保持在封闭件328内。

图15是按照本发明一个实施例的用于太阳能系统成套产品的包装配置350的视图。包装配置350可例如用来包装图3所示的系统成套产品。包装配置350构造成安装在符合与OS2运输标准相关的尺寸要求的外部箱体352内。除了外部箱体352之外的包装配置350的重量构造成符合与OS2运输标准相关的重量要求。例如，箱体的组合长度和周长超过108英寸，并且箱体所包含任何东西的重量小于70磅。箱体的体积也可广泛变化，通过实例，例如在大约13-18立方英尺的范围内，已经发现具有小于大约20-25立方英尺的容积的箱体(例如小于大约0.7立方米)工作良好。在一个特定应用中，使用具有22-1/2”×20-1/4”×58-1/2”尺寸的箱体。但是，应该理解到箱体的尺寸可广泛变化。重要的因素在于箱体设置尺寸，使其可容易使用标准承运者以低成本运输。在所示实施例中，箱体及其内容物的总重量小于大约70磅。虽然这通常是优选的，在可选择实施例中，可以使用较重的箱体。对于当前的运输标准来说，通常优选的是不大于100磅的重量，其中通常小于90磅(OS3)和70磅(OS2)的重量是优选的。

如图所示，包装配置350可包括卷起成紧凑形式的一组或多组柔性管354。由于管道卷起，管道距离与包装容积的比率显著减小。

包装配置350还可包括卷起成紧凑形式的一个或多个太阳能面板356。如果提供多个面板，那么面板356可叠置并卷起在一起，而对于总体尺寸没有影响。由于面板356卷起，收集器面积与包装容积的比率显著增加。太阳能面板356可例如与图4-6所示的太阳能面板相对应。

包装配置350还可包括包装在分开的“内部”箱体内的循环模块358，内部箱体放置在主要或“外部”箱体内。分开的内部箱体有助于在外部箱体内支承循环模块358。此箱体还可包括与循环模块358相关的任何部件，例如控制器、温度感测器、配线、泵软管等。循环模块358可例如与图14所示的循环模块相对应。

包装配置350还可包括包装在第二分开内部箱体内的回流罐360。第二分开内部箱体有助于在外部箱体内支承回流罐360。此箱体还可包括与回流罐360相关的任何部件，例如入口和出口配件、排气盖、排放管以及安装硬件等。回流罐360可例如与图13所示的太阳能面板相对应。

包装配置350还可包括包装在一个或多个附加内部箱体内的多种附件362。在一个实施例中，使用多个叠置的箱体。在另一实施例中，使用单个箱体。在任何情况下，每组附件362通常包装在其本身的包装内，例如塑料袋或箱体。实际上，为了更加容易组装，附件362可按照特定组装任务一起包装。附件362可从配件、阀、工具、软管、安装硬件、龙头、密封剂、密封件、屋顶插座、和类似物中选出。附件362还可从用于管子、太阳能面板、控制模块和回流罐所需的任何附件中选出。

在一个实例中，循环模块放置在其本身的内部箱体内，具有配件的回流罐、盖和排放管放置在其本身的内部箱体内，并且其它附件放置在附件箱体内。附件可例如包括配件、切管器、阀、软管、控制器、屋顶插座、条带、手册、密封件和类似物。

包装配置350还可包括多种分隔件362和填充物364以便保持内部箱体不在运输过程中运动或移动。通过实例，包装配置350可包括一个或多个空间填充物或分隔垫。

包装配置350可如下组装。卷起的管道354可放置在外部箱体352的底部。分隔面板362可放置在管道354之上以便为其它部件提供底板。循环模块和回流罐箱体358和369可放置在分隔面板362上，并且附件箱体362可放置在循环模块箱体358上。另外，卷起的太阳能面板356可放置在剩余容积内，并且顶部空间填充物366可放置在太阳能面板356之上。随后箱体352密封。

在一个实施例中，外部箱体具有大约22-1/4”×20”×39-7/8”的尺寸。管道具有大约20”×20”×5”的尺寸。循环模块箱体具有大约12-1/2”×8-1/4”×16-3/4”的尺寸。回流罐箱体具有大约8”×20”×34-3/4”的尺寸。附件箱体具有大约14”×8”×18”的尺寸。太阳能面板(例如是2’×12’，具有大约14”×14”×30”的卷起尺寸)。另外，分隔件具有大约22-1/4”×20”×1-4”的尺寸，并且顶部空间填充物具有大约14”×12”×4-3/4”的尺寸。

图16是表示按照本发明的一个实施例的太阳能系统成套产品的部件列表的图表。部件列表可例如与图3的太阳能系统成套产品相对应。另外，部件可按照图16所示的包装配置包装。如图所示，成套产品重量小于70磅，并且因此可使用OS2标准运输。

虽然以多个优选实施例描述了本发明，可以在落入本发明的范围内的情况下进行变型、改型和等同形式。还应该注意到具有许多可选择方式来实施本发明的方法和装置。因此，所打算的是以下所附权利要求解释为包括落入本发明的真实精神和范围内的所有变型、改型和等同形式。

Claims (19)

1.一种包装在具有不大于45千克重量的单个运输箱体内的太阳能水加热成套产品，该成套产品包括：

至少一个柔性太阳能收集器面板，具有一对集管管道，至少一个柔性太阳能收集器面板具有至少2平方米的累计收集器表面面积；

包括热交换器的接口模块；以及

管道系统，用于将太阳能面板连接到接口模块上，并用于将接口模块连接到不是成套产品一部分的存储罐上，其中管道系统包括至少13米的柔性管。

2.一种包装在具有不大于0.7立方米的容积和不大于45千克重量的单个运输箱体内的太阳能水加热成套产品，该成套产品包括：

至少一个柔性太阳能收集器面板，至少一个柔性太阳能收集器面板具有至少4平方米的累计收集器表面面积；

至少15米的柔性管；

适用于将柔性管连接到水存储或水加热罐上的罐适配器。

3.如权利要求1或2所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，成套产品还包括组装太阳能水加热系统的说明书，并且成套产品包括用于太阳能水加热系统的所有所需部件。

4.如上述权利要求任一项所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，单个输送箱体具有不大于0.7立方米的容积，并且至多与OS3运输标准相符。

5.如上述权利要求任一项所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，单个运输箱体与OS2运输标准相符。

6.如上述权利要求任一项所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，还包括泵和适用于控制由太阳能水加热成套产品形成的太阳能水加热系统的操作的控制单元。

7.如权利要求6所述的的太阳能水加热成套产品，其特征在于，还包括第二泵，其中热交换器以及第一和第二泵都结合在单个单元内，其中第一和第二泵适用于将流体循环通过不同的循环回路。

8.如上述权利要求任一项所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，还包括适用于保持足够量的水以便排空收集器面板的回流罐。

9.如上述权利要求任一项所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，成套产品包括具有至少40立方英尺的组合表面面积的至少两个太阳能收集器，并且管道系统包括至少20米的柔性管，成套产品还包括多个推力接头连接器以便将柔性管连接到太阳能水加热系统的其它部件上。

10.如上述权利要求任一项所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，柔性太阳能面板在运输箱体内围绕集管管道卷起。

11.如上述权利要求任一项所述的太阳能水加热成套产品，其特征在于，还包括适用于将太阳能加热系统连接到家用水加热罐上的罐适配器，其中罐适配器包括整体形成的塑料主体，主体具有至少第一、第二和第三连接点以及流体分离的第一和第二流体导管通道，其中第一和第二导管通道都经由适用于与单个罐口配合的第一连接点开口，第一导管通道另外在第二连接点处开口，并且第二导管通道另外在第三连接点处开口。

12.一种罐适配器，包括整体形成的塑料主体，主体具有至少第一、第二和第三连接点以及流体分离的第一和第二流体导管通道，其中第一和第二导管通道都经由适用于与单个罐口配合的第一连接点开口，第一导管通道另外在第二连接点处开口，并且第二导管通道另外在第三连接点处开口。

13.如权利要求11或12所述的罐适配器，其特征在于，第二导管通道大致在第一连接点处开口，罐适配器还包括延伸管，延伸管流体连接到第一导管通道上，并延伸超过第一连接点，使得在罐适配器连接到罐上时，第二导管通道的入口大致在第一连接点处，并且第一导管通道的出口可在与第二导管通道的入口实际隔开的位置处定位在罐内。

14.如权利要求13所述的罐适配器，其特征在于，延伸管延伸超过第一连接点至少25cm英寸，使得在罐适配器连接到罐上时，第一导管通道可在与第二导管通道的入口实际隔开至少25cm距离的位置处定位在罐内。

15.如权利要求13或14所述的罐适配器，其特征在于，延伸管整体形成塑料主体。

16.如权利要求13或14所述的罐适配器，其特征在于，延伸管不整体形成塑料主体。

17.如权利要求11-16任一项所述的罐适配器，其特征在于，紧凑罐适配器的总体外部体积小于大约350cm³。

18.如权利要求11-17任一项所述的罐适配器，其特征在于，紧凑罐适配器的尺寸不大于大约20cm。

19.如权利要求11-18任一项所述的罐适配器，其特征在于，

罐适配器具有沿着两个大致垂直的轴线延伸的四个臂，使得罐适配器大致具有“t”形状；

第一导管路径沿着第一轴线大致延伸通过罐适配器的第一和第二臂；

第二导管路径部分延伸通过第一臂和垂直于第一臂的第三臂；

其中罐适配器还包括与第二通道流体连通的第三通道，第三通道布置成延伸通过罐适配器的第四臂。

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