CN101545686A - 高效持续太阳能热水供给系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能热水装置，具体是一种大宾馆、医院、小区居民楼集中供热的低成本高效持续太阳能热水供给系统，包括：太阳能热水器，热水保温箱、控制装置，其中：所述太阳能热水器至少包括一条由多个热水晒制箱所构成的晒制箱串联组，且所述热水晒制箱内设有连接控制装置的温度水位感测器，串联管道上设有阀门。优点在于：价格低廉、热效率高，当晒制箱的水温达到最高设定温度(如50℃)时，才将晒制箱中的热水泵入保温水箱待用，可确保一定量的高温热水进入保温箱。

Description

高效持续太阳能热水供给系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水装置，具体是一种大宾馆、医院、小区居民楼集中供热的低成本高效持续太阳能热水供给系统。

背景技术

太阳热水是太阳热利用中技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最快的领域。对太阳能热水器通常要求：1、太阳光热利用率高；2、使用方便，系统控制自动化，常年供热稳定；3、价格低，投资小。

专利号97122306.8提供一种利用阳光由热水晒制箱把冷水晒到预定温度后再靠自来水压力自动把热水压送进热水保温箱的太阳能热水晒制器，其结构如图1所示，由热水晒制箱1，热水保温箱2、水温调节控制装置3等组成，水温调节控制装置3由装在热水晒制箱1内的感温头4测知水温，操纵电磁阀5来开通或关闭自来水进行热水晒制箱内的冷热水交换。当热水晒制箱1内的水晒热到预定温度后，感温头4让水温调节控制装置3动作使电磁阀5开启，自来水进入热水晒制箱内把热水顶出送入热水保温箱，冷水进到浸没感温头4处后，感温头因降温使水温调节控制装置3复原，电磁阀5关闭，热水晒制箱1内的冷水受晒升温后再重复进行下一轮动作。

该专利存在下列不足：

1、利用冷自来水将晒制箱内晒制到一定温度的热水顶出入热水保温箱，并根据晒制箱1内的冷水进到浸没感温头4处后，感温头因降温使水温调节控制装置3复原，电磁阀5关闭，停止自来水进入晒制箱定出热水，这里存在一个问题，冷自来水进入装有一定温度的热水的晒制器，将热水顶出的过程，不可能具有一条冷热分明的界面，在将热水顶出的同时必然存在一个冷热水混合并使晒制箱内水温逐步降低的过程，因此如何设定感温头关闭电磁阀5的温度成为一个棘手的问题。若温度设定较高，热水保温箱内可以获得较高温度的热水供使用，但是数量较少，难满足使用需求；若温度设定较低，热水保温箱内可以获得较多的低温热水，温度过低，同样不能满足使用需求。

2、直接将低温自来水注入晒制箱，晒制时间长。

3、不能保证热光不足的连续阴雨天的热水供应。

4、太阳能的热利用率尚有进一步提高的余地。

专利号200610091482.1提供了一种太阳能风能热、电综合利用热水及采暖系统，它由太阳能热水器、空气源热水器、风光互补发电系统、自动控制装置、热水保温储水箱、管路组成；上述的太阳能热水器经自动控制装置、管路连热水保温储水箱，上述保温储水箱连空气源热水器；风光互补发电系统连空气源热水器，为其提供电源。其结构如图2所示，所述的太阳能热水器21进水端是自来水管22经电磁阀21接入太阳能热水器，水温水位自动控制装置23连探头12，该探头装在太阳能热水器中，该控制装置连接上述的电磁阀21；上述的太阳能热水器11经管路13、管道泵14、管路15连接热水保温储水箱18，20是出水管；水位自动控制装置16分别连接管道泵14及上述水箱上部的水位探头17，热水保温储水箱18内有热交换管25，管的两端分别接入空气源热水器26，上述的热水保温储水箱内还有热交换管19，该管的进水、回水端接入供暖管路；在保温储水箱内有温度探头24，该探头连空气源热水器的温度设定控制装置；风光互补发电系统28连空气源热水器，为其提供电源。所述的风光互补发电系统18是风力发电机及太阳能电池板，上述两装置连充电控制器、蓄电池、逆变器，逆变器连空气源热水器。该装置没有公开太阳能热水器的具体结构，同样存在既无阳光又无风时不能持续稳定供给热水的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种低成本高效持续太阳能热水供给系统，以满足大宾馆、医院、小区居民楼集中供热的绿色能源的需求。

本发明所提供的高效持续太阳能热水供给系统是由如下技术方案来实现的。

方案一

一种高效持续太阳能热水供给系统，包括：太阳能热水器，热水保温箱、控制装置，其特征在于：所述太阳能热水器至少包括一条由多个热水晒制箱所构成的晒制箱串联组，且所述各热水晒制箱内均设有连接控制装置的温度水位感测器，各串联管道上设有受控制装置控制的电磁阀。

方案二

一种高效持续太阳能热水供给系统，包括：太阳能热水器，热水保温箱、控制装置，其特征在于：所述太阳能热水器至少包括一条由多个热水晒制箱所构成的晒制箱串联组，所述晒制箱串联组中的最后一热水晒制箱内设有连接控制装置的温度水位感测器，各串联晒制箱的管道上设有单向阀。

除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：设有一储水预晒箱，所述储水预晒箱上设有连接自来水管路的进水管和连接所述晒制箱串联组的出水管，所述进水管及出水管上分别设有受控制装置控制的总进水电磁阀及连接各晒制箱串联组的分进水电磁阀；所述储水预晒箱内设有连接控制装置的水位感测器；所述出水管的进水口为浮动进水口。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述的储水预晒箱是玻璃钢或金属板制成的箱体，外表涂黑色。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述储水预晒箱与晒制箱串联组之间还设有一高位水箱，所述高位水箱的侧面设有进水管，底部设有出水管，所述储水预晒箱的出水管通过水泵连接所述高位水箱的进水管，所述高位水箱的出水管通过各晒制箱串联组的分进水电磁阀连接各晒制箱串联组。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述晒制箱为一矩形绝热箱体，箱体外表面涂黑色吸热层，箱体顶部为双层玻璃真空透明绝热盖板、且透明绝热盖板与箱体密封、箱体内表面涂反光层；所述箱体的中部设有平行箱底的吸热板，所述吸热板分隔所述箱体为上下两层，所述吸热板上设有通孔，所述矩形绝热箱体的两侧同一高度对称位置分别设有进出水管。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述真空绝热透明盖板的玻璃为高红外透光玻璃。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述吸热板表面涂有红外吸收涂层。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述热水保温箱为双层绝热箱体，箱体上设有进、出水管，所述进水管通过保温箱进水电磁阀、水泵连接所述晒制箱串联组的出水管；所述热水保温箱的出水管的进水口为浮动进水口，出水管的出水口连接多个用户水管，并通过再热电磁阀连接晒制箱串联组中的相应温度晒制箱的进水管；箱体内设有连接控制装置的水位温度传感器。

所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述热水保温箱内设有电加热器，所述电加热器电连接所述控制装置，所述控制装置根据热水保温箱内的水位及太阳能热水器的热水产出量控制保温箱进水电磁阀及电加热器的工作。

本发明的优点在于：

1、由多个热水晒制箱所构成的晒制箱串联组，晒制箱串联组的出水管通过电磁阀及水泵连接热水保温箱，且热水晒制箱内设有连接控制装置的温度水位感测器，串联管道上设有受控制装置控制的电磁阀，并根据各串联的晒制箱中的水温从低到高依序设置电磁阀的开启控制温度，只有当该晒制箱中的水温达到设定温度时，该晒制箱连通下一个晒制箱的电磁阀才被控制打开，使该晒制箱中的水进入下一个晒制箱，继续晒制，只有当串联的最后一个晒制箱的水温达到最高设定温度(如50℃)时，才将该晒制箱中的达到最高设定温度的热水泵入保温水箱待用，可确保一定量的高温热水进入保温箱。

2、在太阳能热水器的前面设有储水预晒箱，使进入晒制器的水已具有高于自来水的温度，可减少晒制时间，提高效率。

3、本发明采用晒制箱中间设有吸热板的高效闷晒箱，价格低廉、热转换效率高，特别适合于赤道附近地区使用，该地区水平放置晒制箱即可达到较高太阳能接受率。

为对本发明的结构特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1是现有太阳能热水晒制器的结构示意图。

图2是现有太阳能风能热、电综合利用热水及采暖系统图。

图3是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例一的立体示意图。

图4是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例一的平面示意图。

图5是本发明高效持续太阳能热水供给系统中的太阳能热水器的示意图。

图6是构成太阳能热水器的晒制箱的结构示意图。

图7是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例二的立体示意图。

图8是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例三的太阳能热水器的示意图。

图9是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例四的太阳能热水器的平面示意图。

图10是实施例四中的晒制箱的结构示意图。

图11是图10晒制箱的A-A剖视图。

具体实施方式

实施例一

图3、图4是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例一的结构示意图，所述装置包括：太阳能热水器30，热水保温箱40、控制装置50。为克服现有技术利用冷自来水将晒制箱内晒制到一定温度的热水顶出进入热水保温箱所存在的不足。所述太阳能热水器30至少包括一条由多个热水晒制箱31、32、...、3n所构成的晒制箱串联组(如图5所示)；且所述各热水晒制箱31、32、...、3n内均设有连接控制装置的温度水位感测器51，各热水晒制箱31、32、...、3n的串联管道上设有受控制装置50控制的电磁阀52。根据当地的气温情况，在控制装置50中依序由低到高设定串联组中的热水晒制箱31、32、...、3n的晒制温度，首先对热水晒制箱31注水晒制，当控制装置50检测到热水晒制箱31中的水温达到设定温度时，控制该热水晒制箱与相连的下一个热水晒制箱30之间的电磁阀52开启，使所述热水晒制箱31中的水流进下一个热水晒制箱32继续晒制，同时温度水位感测器51检测到热水晒制箱31中的水位低于一定值，则控制热水晒制箱31的进水电磁阀开启进行补水晒制；当热水晒制箱32中的水温达到设定温度时，则控制与其相连的下一个热水晒制箱33之间的电磁阀开启，使所述热水晒制箱32中的水流进下一个热水晒制箱33继续晒制，同时控制热水晒制箱32与热水晒制箱31之间的电磁阀开启，令晒制箱31流入晒制箱32进行补水晒制；如此依序温度逐步升高，当热水晒制箱3n的水温达到设定的最到温度时，则控制热水晒制箱3n的水送入热水保温箱40备用。本发明的控制装置50采用电脑控制，并设有显示各处水温水位的显示屏。

在图示实施例中，还设有一储水预晒箱60，所述的储水预晒箱60是玻璃钢或金属板制成的箱体，为更好的吸收太阳的热能，外表涂黑色。所述储水预晒箱60上设有连接自来水管路的进水管61和连接所述晒制箱串联组的出水管62，所述进水管及出水管上分别设有受控制装置50控制的总进水电磁阀63及连接各晒制箱串联组的多个分进水电磁阀64；所述储水预晒箱60内设有连接控制装置50的水位感测器65，控制装置根据水位感测器65检测的储水预晒箱60中的水位情况，控制总进水电磁阀63的启闭，保持储水预晒箱60中的水位；所述出水管62的进水口为浮动进水口66，所述浮动进水口66的具体结构是，在出水管62的储水预晒箱的箱内侧连接一伸缩波纹软管67，伸缩波纹软管67的顶部固设一浮体68，所述浮体68浮于水面，使伸缩波纹软管67的进水口靠近水面的下面，只有储水预晒箱中上层的温度较高的水才能流出进入太阳能热水器30。为了使太阳能热水器30能更好的接受光照，通常架高太阳能热水器30，当太阳能热水器30高于储水预晒箱60，所述出水管62上设有水泵69，以便将储水预晒箱60的水泵入处于高位的太阳能热水器30种。

图6是构成本实施例的太阳能热水器30的晒制箱的结构示意图。所述晒制箱为一矩形绝热箱体301，箱体301外表面涂黑色吸热层302，箱体顶部为双层玻璃真空透明绝热盖板303、且透明绝热盖板303与箱体301密封、箱体301内表面涂反光层304；所述箱体301的中部设有平行箱底的吸热板305，所述吸热板305分隔所述箱体为上下两层，所述吸热板305上设有通孔306，以供上下层的水因温差进行对流，吸热板设置于晒制箱的中部，板的两面均与水接触，能充分与水进行热交换。所述矩形绝热箱体301的两侧同一高度对称位置分别设有进出水管307、308。同一高度上的目的是，当两个晒制箱串联时，便于安装。

为提高热水器的热效率，所述真空绝热透明盖板的玻璃为高红外透光玻璃。所述吸热板表面涂有红外吸收涂层。

所述热水保温箱40为双层绝热箱体，箱体上设有进、出水管41、42，所述进水管41通过保温箱进水电磁阀43、水泵44连接所述晒制箱串联组的出水管，所述热水保温箱的出水管42的进水口为浮动进水口，其结构同储水预晒箱出水管内的浮动进水口，出水管42的出水口连接多个用户水管80，并通过再热电磁阀70及循环水泵71连接晒制箱串联组中的相应温度晒制箱的进水管；热水保温箱40箱体内设有连接控制装置的水位温度传感器45。当控制装置通过热水保温箱40箱体内的水位温度传感器45检测到箱体内的水温低于某设定值时，即令再热电磁阀70及循环水泵71开启，使热水保温箱40中的水进入相应温度晒制箱晒制。

本发明的热水保温箱40及太阳能热水器30的的容量至少应能保证一天的用水量，当阴天时，热水保温箱40可以提供一天的热水，当热水保温箱40中的水用完时，太阳能热水器30中的水进入热水保温箱40，以供第二天使用。

所述热水保温箱40内设有电加热器46，所述电加热器46电连接所述控制装置，所述控制装置50根据热水保温箱内的水位及太阳能热水器的热水产出量控制保温箱进水电磁阀及电加热器的工作。具体是，当控制装置50检测到热水保温箱40内的水位较低，而太阳能热水器30中的水温达不到进入热水保温箱40的温度，例如冬天，连续阴雨天，为满足持续提供热水，控制装置50将控制保温箱进水电磁阀43及水泵44打开，将太阳能热水器30中的水泵入热水保温箱内，同时令电加热器46通电加热，以提供热水。

实施例二

图7是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例三的立体示意图。本实施例中，所述储水预晒箱60与晒制箱串联组之间还设有一高位水箱100，所述高位水箱100的侧面设有进水管110，底部设有出水管120，所述储水预晒箱60的出水管62通过水泵69连接所述高位水箱的进水管110，所述高位水箱的出水管120通过分进水电磁阀64连接各晒制箱串联组。

高位水箱100的作用是，提高流入各晒制箱串联组的水的压力，当分进水电磁阀64打开时，水能迅速流入各晒制箱，同时避免用水泵直接向晒制箱串联组注水造成过高的压力。

实施例三

图8是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例三的太阳能热水器的示意图。本实施例与实施例一的区别在于构成太阳能热水器30’的各串联热水晒制箱及热水晒制箱之间的连接结构不同，由图8可见，本实施例所述太阳能热水器30’也是至少包括一条由多个热水晒制箱31、32、...、3n所构成的晒制箱串联组，所述晒制箱串联组中只有最后一热水晒制箱3n内设有连接控制装置的温度水位感测器51，各串联晒制箱的管道上设有单向阀90，不设置电磁阀。

其工作过程如下：

控制装置控制储水预晒箱60出水管62上的分进水电磁阀64开启，储水预晒箱60中的水依须通过分进水电磁阀64、单向阀90进入各串联的晒制箱，一旦最后一热水晒制箱3n内的温度水位感测器感测到已达到设定水位时，即关闭分进水电磁阀64，进行晒水。当最后一热水晒制箱3n内的温度水位感测器感测到该晒制箱中的水温已达到设定温度时，控制装置启动热水保温箱进水电磁阀43及水泵44，将热水晒制箱中的热水泵入热水保温箱，同时打开储水预晒箱60出水管62上的分进水电磁阀64，使储水预晒箱60中的预晒的低温水依序通过分进水电磁阀64、单向阀90进入串联的晒制箱，由于各晒制箱是串联连接，在热水被抽走，冷水补进的过程中必然造成不同晒制箱中的水温存在顺序梯度，晒制箱31中进入的是预晒箱60中的水，温度最低；晒制箱32中进入的是晒制箱31中的时温度高于预晒箱60的混合水；而进入热水晒制箱3n则是来自3n-1晒制箱中的混合水，其温度最高。每当最后一热水晒制箱3n内的温度水位感测器感测到该晒制箱中的水温已达到设定温度时，控制装置启动热水保温箱进水电磁阀43及水泵44，将热水晒制箱中的热水泵入热水保温箱，同时打开储水预晒箱60出水管62上的分进水电磁阀64，使储水预晒箱60中的预晒的低温水依序通过分进水电磁阀64、单向阀90进入串联的晒制箱。

本实施例的优点在于用单向阀代替电磁阀，简化控制，使成本降低。本实施例的太阳能热水器30’也可用于实施例二。

实施例四

图9是本发明高效持续太阳能热水供给系统实施例四的太阳能热水器的平面示意图。本实施例与前面所述实施例的区别在于，晒制箱的结构以及由该晒制箱所构成太阳能热水器的结构不同。

本实施例中所用晒制箱的结构如图10、11所示，其中图11是图10的A-A剖视图。由图可见，在本实施例的晒制箱与实施例一的晒制箱的区别在于，进水管132和出水管133设于晒制箱131的同一侧下层接近底部位置，所述晒制箱内的上、下层接近另一侧的内壁设有多孔水平管151、152，所述进水管132从一侧进入晒制箱131后沿底部延伸至接近另一侧内壁连接所述上、下层的多孔水平管151、152；晒制箱侧面的上部设有连接大气的排气管153，排气管153的出口高于晒制箱的顶部。

由图9可见，本实施例的太阳能热水器130是由多个紧密排列的晒制箱131所构成，每一列中的晒制箱的进水管132和出水管133处于同一朝外的侧面，前一晒制箱的出水管133与相邻的后一晒制箱的进水管132用弯管134串联起来。为了减少晒制箱的占地面积，图示实施例中，将两列晒制箱向背放置。

工作时，连接分进水电磁阀64的第一个晒制箱的进水管由晒制箱中的多孔水平管151、152将水注入第一个晒制箱131，同时第一个晒制箱中的水将由出水管133流入下一个晒制箱，依序一直流入串联的最后一个晒制箱，晒制箱中的空气则由排气管153排出；当串联的所有晒制箱注满水时，分进水电磁阀64关闭，进行晒制。当晒制箱中的水温晒到所需温度时，控制装置启动热水保温箱进水电磁阀43及水泵44，将晒制箱中的热水泵入热水保温箱，待所有晒制箱131中的热水全部抽空时，再打开分进水电磁阀64，使预晒的低温水依序通过分进水电磁阀64进入串联的晒制箱。

本实施例的优点在于：省略了各串联晒制箱之间的控制阀门，结构更加简单。

Claims (10)

1、一种高效持续太阳能热水供给系统，包括：太阳能热水器，热水保温箱、控制装置，其特征在于：所述太阳能热水器至少包括一条由多个热水晒制箱所构成的晒制箱串联组，且所述各热水晒制箱内均设有连接控制装置的温度水位感测器，各串联管道上设有受控制装置控制的电磁阀。

2、一种高效持续太阳能热水供给系统，包括：太阳能热水器，热水保温箱、控制装置，其特征在于：所述太阳能热水器至少包括一条由多个热水晒制箱所构成的晒制箱串联组，所述晒制箱串联组中的最后一热水晒制箱内设有连接控制装置的温度水位感测器，各串联晒制箱的管道上设有单向阀。

3、根据权利要求1、或2所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：设有一储水预晒箱，所述储水预晒箱上设有连接自来水管路的进水管和连接所述晒制箱串联组的出水管，所述进水管及出水管上分别设有受控制装置控制的总进水电磁阀及连接各晒制箱串联组的分进水电磁阀；所述储水预晒箱内设有连接控制装置的水位感测器；所述出水管的进水口为浮动进水口。

4、根据权利要求3所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述的储水预晒箱是玻璃钢或金属板制成的箱体，外表涂黑色。

5、根据权利要求3所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述储水预晒箱与晒制箱串联组之间还设有一高位水箱，所述高位水箱的侧面设有进水管，底部设有出水管，所述储水预晒箱的出水管通过水泵连接所述高位水箱的进水管，所述高位水箱的出水管通过各晒制箱串联组的分进水电磁阀连接各晒制箱串联组。

6、根据权利要求1、或2所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述晒制箱为一矩形绝热箱体，箱体外表面涂黑色吸热层，箱体顶部为双层玻璃真空透明绝热盖板、且透明绝热盖板与箱体密封、箱体内表面涂反光层；所述箱体的中部设有平行箱底的吸热板，所述吸热板分隔所述箱体为上下两层，所述吸热板上设有通孔，所述矩形绝热箱体的同一侧，或相对两侧，同一高度位置分别设有进出水管。

7、根据权利要求6所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述真空绝热透明盖板的玻璃为高红外透光玻璃。

8、根据权利要求6所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述吸热板表面涂有红外吸收涂层。

9、根据权利要求1、或2所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述热水保温箱为双层绝热箱体，箱体上设有进、出水管，所述进水管通过保温箱进水电磁阀、水泵连接所述晒制箱串联组的出水管，所述热水保温箱的出水管的进水口为浮动进水口，出水管的出水口连接多个用户水管，并通过再热电磁阀连接晒制箱串联组中的相应温度晒制箱的进水管；箱体内设有连接控制装置的水位温度传感器。

10、根据权利要求1、或2所述的高效持续太阳能热水供给系统，其特征在于：所述热水保温箱内设有电加热器，所述电加热器电连接所述控制装置，所述控制装置根据热水保温箱内的水位及太阳能热水器的热水产出量控制保温箱进水电磁阀及电加热器的工作。

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