CN101639292A - 光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器属于太阳能利用装置领域，解决全系统承压及强制循环问题；采用平板型集热器(1)，其与储水箱(10)之间，通过以光伏电源(12)驱动的光伏泵(11)直接构成强制水循环系统，光伏电源(12)、光伏泵(11)及平板型集热器(1)分别或三位一体式装在机架上；有益之处，集热效果好，热损失少，启动升温快，全系统承压，运行平稳，可靠、使用寿命长，能最大化利用太阳能资源，光热、光电转换同步进行，强制水循环自动智能控制，结构简单，节约能源和资源，经济实用，适用性强，尤其适用于都市中的多层、高层住宅性建筑；便于标准化设计、制造，易于与相应的建筑设计配套施工、安装。

Description

光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器
技术领域
本发明属于太阳能利用装置领域，涉及光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器。
背景技术
太阳能热水器大体有两种，一种是普通整体式太阳能热水器，主要由太阳能集热器(以下简称集热器)和储水箱两部分组成，集热器是由全玻璃真空集热管组排而成并与储水箱紧凑连接为一个整体，其不足之处在于，玻璃管内走水易结垢，集热效率低，玻璃管易破裂，造成真空失效或跑水，严寒环境中使用易冻堵、冻裂，另外系统承压能力有限，储水箱必须放在高于集热器的高位，水靠位差自循环加热及供使用，集热速度慢，使用多有不便，紧凑连接为一个整体式，使其适用性大受局限，一般只能安装在建筑屋顶，这对于乡镇地区较适用，对都市中六层以上建筑则难以适用；另一种是常规的户用分体式太阳能热水器，其集热器与储水箱分离，集热器的集热元件采用金属热管，或U型金属流道真空管式，配有导热工质，经导热工质首先集热后，再以间接换热的方式，通过储水箱中的换热器将热量传给被加热的水，它具有普通整体式太阳能热水器不可比的优点，就运行方式而言，大多为自然循环式，即导热工质的循环完全依靠自身位差进行，不足之处为，储水箱安装位置必须高于集热器，并且尽可能靠近集热器，否则导热工质热损失大，循环流动阻力大，难以正常运行，也有强制循环式，采用市电调控、驱动循环泵，虽然能解决自然循环存在的不足，但又会加大运行成本，消耗常规能源，还会产生噪音污染及存在不安全因素，另外，间接换热还会降低热效率，同时集热器中还必须用真空玻璃管，一旦破裂真空失效，虽不跑水，但影响集热；因此这种分体式户用太阳能热水器适用性差，至今应用有限。鉴于上述现状，虽然太阳能热水器早已普遍应用，但对于都市中的广大居民而言，却可望而不可及。
发明内容
解决的技术问题：
基于太阳能热水器的基本原理和结构，采用平板型集热器，并通过太阳能光伏电源(以下简称光伏电源)及光伏泵，对水直接强制循环的方式，提供一种全系统承压户用分体式太阳能热水器；能克服现有技术中存在的不足，适用性强、集热效率高，功能好，安全可靠，使用寿命长，节约能源、资源，结构简单、易制作、安全，而且便于标准化设计，与建筑设计配套施工、安装。
采用的技术方案：
光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器，具有户用分体式太阳能热水的基本结构组成，集热器，储水箱及循环系统，其特征在于：采用平板型集热器，从其热水联集管到储水箱再回到其冷水联集管，通过光伏泵直接构成强制水循环系统，还有为光伏泵提供驱动电源的光伏电源，并有配套电路，光伏电源、光伏泵及平板型集热器分别或者三位一体式装在机架上。
有益效果：
由于平板型集热器的金属集热管与储水箱之间，通过光伏泵直接构成强制水循环系统，集热器所集的热量无需间接换热即直接使用水升温，因此，集热效果好，热损失少，启动及升温快，水流也顺畅，而且全系统承压，因此，运行平稳可靠，使用寿命长，能最大化利用太阳能资源，另外，光热、光电转换同步进行，强制水循环自动智能控制，并且结构简单、安全可靠，既节约能源又节约资源，既经济、又实用，突破了常规户用分体式太阳能热水器应用安装中储水热必须高于集热器，并且二者之间距尽量近的定式阻制，适用性强，尤其适用于都市中的多层、高层住宅性建筑，满足广大居民的需求，因此，在各类太阳能热水器中能效比最高，性价比最好，同时还便于标准化设计、制造，并易于与相应的建筑设计配套施工、安装。
附图说明
图1、总体组成结构示意图；
图2、光伏电源12中的配套电路结构图；
具体实施方式
结合附图进一步详加说明；
如图1所示，采用平板型集热器1，从其热水联集管2到储水箱10再回到冷水联集管4，通过光伏泵10直接构成强制水循环系统，热水联集管2的热水出口4通过上循环管6接储水箱10的热水进口8，储水箱10的冷水出口9通过串联着光伏泵10的下循环管7接冷水联集管3的冷水进口5，还有为光伏泵11提供驱动电源的光伏电源12，光伏电源12、光伏泵11及平板型集热器1分别或者三位一体式装在机架上。
如图2所示，光伏电源12由光电板13、配套电器元件及电路组成，配套电器元件及电路装在电气盒16内，该盒装在光电板13上；配套电路结构为，光电板13的正极先后串联阻塞二极管D、光控开关K1及温控开关K2后接光伏泵11，光电板13的负极直接接光伏泵11，在阻塞二极管D和光控开关K1的接点与光电板13的负极之间并联蓄电池或储能电容C、光控器14、温控器15。当光照达到设定值时光控器14动作，光控开关K1闭合，否则断开，当冷水联集管3的冷水进口5内水的温度t1低于热水联集管2的热水出口4内水的温度t2，并且温差Δt＝t2-t1达到温差设定值时，温控器15动作，温控开关K2闭合，若温差Δt大小于温差设定值则温控开关K2断开，如此能避免储水箱10内的热水流出，却得不到更热的水流入补充的不利效果，只有在光控开关K1及温控开关K2均处闭合状态下，光伏泵11才能起动运行。
如图1所示，储水箱10的结构如下，冷水出口9上装有给储水箱10上水兼供水循环的三通阀17储水箱10的上水管18上装有上水阀19，该阀与三通阀17之间装有单向阀20，储水箱10的热水进口8在储水箱10内以竖管21向顶部延伸高位出热水，热水进口8外接的用水管22上装有混水阀23，其冷水端接在上水阀19与单向阀20之间，储水箱10上还装有安全阀24；或者不装三通阀17，在冷水出口9上直接装冷水循环阀，上水管18直接接在储水箱10上。
使用方法：
打开上水阀19并将三通阀17转到上水挡，给储水箱10上水，水满后自停，之后，将三通阀17转到水循环挡，太阳照射下平板型集热器1开始集热，光控开关K1闭合，热水出口4内水温升高，同时光伏电源12供电，当Δt达到温差设定值时，温控开关K2也闭合，于是光伏泵11起动运行，循环系统运行，随着水温升高，Δt减小，当Δt小于温差设定值时，温控开关K2自动断开，光伏泵11停止运行。
光伏泵11处在起动运行下使用热水时，先将三通阀17转到上水挡，此时，光伏泵11空转，上水将储水箱9中的热水顶出，通过混水阀23即可调温用水，停用后，需将三通阀17转到水循环挡，光伏泵11恢复正常运行。
采用不装三通阀17，而在冷水出口9上直接装冷水循环阀，上水管18直接接在储水箱10上时，只要打开冷水循环阀及上水阀19，使用热水时，只调控混水阀23即可，不会出现光伏泵11空转。

Claims (3)

1、光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器，具有户用分体式太阳能热水的基本结构组成，集热器，储水箱及循环系统，其特征在于：采用平板型集热器，从其热水联集管到储水箱再回到其冷水联集管，通过光伏泵直接构成强制水循环系统，还有为光伏泵提供驱动电源的光伏电源，并有配套电路，光伏电源、光伏泵及平板型集热器分别或者三位一体式装在机架上。
2、根据权利要求1所述的光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器，其特征在于：光伏电源(12)由光电板(13)、配套电器元件及电路组成，配套电器元件及电路装在电气盒(16)内，该盒装在光电板(13)上；配套电路结构为，光电板(13)的正极先后串联阻塞二极管D、光控开关K1及温控开关K2后接光伏泵(11)，光电板(13)的负极直接接光伏泵(11)，在阻塞二极管D和光控开关K1的接点与光电板(13)的负极之间并联蓄电池或储能电容C、光控器(14)、温控器(15)。
3、根据权利要求1或2所述的光伏驱动户用分体式平板型太阳能热水器，其特征在于：储水箱(10)的结构如下，冷水出口(9)上装有给储水箱(10)上水兼供水循环的三通阀(17)储水箱(10)的上水管(18)上装有上水阀(19)，该阀与三通阀(17)之间装有单向阀(20)，储水箱(10)的热水进口(8)在储水箱(10)内以竖管(21)向顶部延伸高位出热水，热水进口(8)外接的用水管(22)上装有混水阀(23)，其冷水端接在上水阀(19)与单向阀(20)之间，储水箱(10)上还装有安全阀(24)；或者不装三通阀(17)，在冷水出口(9)上直接装冷水循环阀，上水管(18)直接接在储水箱(10)上。
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Application publication date: 20100203

Assignee: Tianpu New Energy Technology Co., Ltd.

Assignor: Beijing Enpower Solar Energy Industry Co., Ltd.

Contract record no.: 2013110000024

Denomination of invention: Photovoltaic-driven household split flat-plate type solar water heater

Granted publication date: 20110720

License type: Exclusive License

Record date: 20130521

LICC "enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model"
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110720

Termination date: 20140818

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