CN101825350B - 蓄热式防冻太阳能集热器系统 - Google Patents

蓄热式防冻太阳能集热器系统 Download PDF

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Abstract

蓄热式防冻太阳能集热器系统，它涉及一种防冻太阳能集热器系统。针对排回和排空系统中极易残留水份，造成阀门及管道的冻裂问题，气温很低使循环工质凝固冻裂管道的问题，防冻液系统初投资大和易造成环境污染的问题。本发明的第一截止阀和温度传感器沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质流入管上，第二止回阀和第二循环水泵沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质回流管上，第一连通管和第二连通管并列设置在第一截止阀的两侧，第一连通管和第二连通管的上端均与循环工质流入管连通，第一连通管的下端和第二连通管的下端分别与相变材料蓄热罐的进口端和出口端连通。本发明降低了集热器防冻液系统的初投资，杜绝了污染和管道及阀门冻裂问题。

Description

蓄热式防冻太阳能集热器系统
技术领域
本发明涉及一种防冻太阳能集热器系统。
背景技术
由于我国部分地区冬季室外气温偏低，在应用太阳能时，必须考虑太阳能集热器的防冻问题。而在太阳能集热器的防冻设计上，国家标准一般推荐排空系统、排回系统、防冻液系统和循环防冻系统。排回和排空系统，由于在安装上的不到位和设备本身的问题，极易造成系统中残留水份，从而造成阀门及管道的冻裂，影响系统的安全运行。防冻液系统，特别是高浓度防冻液系统，其初投资比较大，其价格大约为每平米太阳能集热器300～400元，而且由于太阳能集热器位于室外，容易受到外力的冲击而引起泄露，从而造成环境的污染和经济上的浪费。循环防冻系统主要在可能发生工质被冻结情况时启动循环泵，控制上很困难。如果气温很低，只靠循环也有可能会被冻裂，起不到防冻的效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决排回和排空系统中极易残留水份，造成阀门及管道的冻裂问题，气温很低使循环工质凝固冻裂管道的问题，以及防冻液系统初投资大和易造成环境污染的问题，进而提供一种蓄热式防冻太阳能集热器系统。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的蓄热式防冻太阳能集热器系统包括太阳能集热器、第一循环水泵、热用户、第一止回阀、第四截止阀、循环工质流出管和循环工质流入管，热用户的流出端通过循环工质流出管与太阳能集热器连通，第一止回阀安装在循环工质流出管上，热用户的流入端通过循环工质流入管与太阳能集热器连通，第四截止阀和第一循环水泵沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质流入管上，所述防冻太阳能集热器系统还包括相变材料蓄热罐、第二循环水泵、第二止回阀、温度传感器、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、循环工质回流管、第一连通管、第二连通管、第一控制线和第二控制线，所述第一截止阀和温度传感器沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质流入管上，且第一截止阀和温度传感器位于太阳能集热器与第四截止阀之间的循环工质流入管上，所述循环工质回流管的一端与第一截止阀和温度传感器之间的循环工质流入管连通，循环工质回流管的另一端与第一止回阀和太阳能集热器之间的循环工质流出管连通，所述第二止回阀和第二循环水泵沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质回流管上，所述第一连通管和第二连通管并列设置在第一截止阀的两侧，第一连通管和第二连通管的上端均与循环工质流入管连通，第一连通管的下端与相变材料蓄热罐的进口端连通，第二连通管的下端与相变材料蓄热罐的出口端连通，第二截止阀安装在第一连通管上，第三截止阀安装在第二连通管上，所述温度传感器通过第一控制线与第二循环水泵连接，温度传感器通过第二控制线与第四截止阀连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的相变材料蓄热罐续存了太阳能集热器产生的热量，在需要防冻的时候，循环工质流经相变材料蓄热罐取出热量；本发明降低了太阳能集热器防冻液系统的初投资费用，初投资费用仅为现有太阳能集热器防冻系统初投资费用的60％，同时杜绝了环境污染问题；本发明还解决了由于安装或其他原因引起的太阳能排回或排空系统的管道和阀门冻裂问题，以及气温低造成循环防冻没有热源而冻裂管道的问题；本发明应用广泛，其热用户末端可以是建筑采暖、生活热水和工业油田管道伴热等。
附图说明
图1是本发明的整体结构的系统原理图，图2是本发明的蓄热模式的系统原理图(图中箭头表示循环工质的流向)，图3是本发明的正常运行模式的系统原理图(图中箭头表示循环工质的流向)，图4是本发明的防冻运行模式的系统原理图(图中箭头表示循环工质的流向)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的蓄热式防冻太阳能集热器系统包括太阳能集热器2、第一循环水泵4、热用户5、第一止回阀7、第四截止阀13、循环工质流出管20和循环工质流入管21，热用户5的流出端通过循环工质流出管20与太阳能集热器2连通，第一止回阀7安装在循环工质流出管20上，热用户5的流入端通过循环工质流入管21与太阳能集热器2连通，第四截止阀13和第一循环水泵4沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质流入管21上，所述防冻太阳能集热器系统还包括相变材料蓄热罐1、第二循环水泵6、第二止回阀8、温度传感器9、第一截止阀10、第二截止阀11、第三截止阀12、循环工质回流管22、第一连通管23、第二连通管24、第一控制线25和第二控制线26，所述第一截止阀10和温度传感器9沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质流入管21上，且第一截止阀10和温度传感器9位于太阳能集热器2与第四截止阀13之间的循环工质流入管21上，所述循环工质回流管22的一端与第一截止阀10和温度传感器9之间的循环工质流入管21连通，循环工质回流管22的另一端与第一止回阀7和太阳能集热器2之间的循环工质流出管20连通，所述第二止回阀8和第二循环水泵6沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质回流管22上，所述第一连通管23和第二连通管24并列设置在第一截止阀10的两侧，第一连通管23和第二连通管24的上端均与循环工质流入管21连通，第一连通管23的下端与相变材料蓄热罐1的进口端连通，第二连通管24的下端与相变材料蓄热罐1的出口端连通，第二截止阀11安装在第一连通管23上，第三截止阀12安装在第二连通管24上，所述温度传感器9通过第一控制线25与第二循环水泵6连接，温度传感器9通过第二控制线26与第四截止阀13连接。
具体实施方式二：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的防冻太阳能集热器系统还增加有膨胀水箱3和第三连通管27，所述膨胀水箱3通过第三连通管27与循环工质流入管21连通，且第三连通管27位于温度传感器9和第四截止阀13之间的循环工质流入管21上。如此设置，起到定压补给的作用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
本发明的蓄热模式(参见图2)：第一截止阀10关闭，第二截止阀11、第三截止阀12、第四截止阀13打开；循环工质从热用户5流出，进入太阳能集热器2升温后，经第二截止阀11进入相变材料蓄热罐1内，相变材料蓄热罐1内的相变材料蓄热；之后循环工质经第三截止阀12、第一循环水泵4再供给热用户5；膨胀水箱3起到定压补给的作用。蓄热模式一直进行直至相变材料蓄热罐1内的相变材料蓄热结束。
本发明的正常运行模式(参见图3)：此时太阳能集热器系统内循环工质的温度高于其凝固点，由于此时系统无需防冻，且蓄热结束，关闭第二截止阀11和第三截止阀12，打开第一截止阀10和第四截止阀13，循环工质从热用户5流出，经第一止回阀7，进入太阳能集热器2升温后，经第四截止阀13、第一循环水泵4再供给热用户5。所述膨胀水箱3起到定压补给的作用。
本发明的防冻运行模式(参见图4)：此时太阳能集热器系统内循环工质的温度低于其凝固点，由于此时系统需要防冻，第一截止阀10和第四截止阀13关闭，第二截止阀11和第三截止阀12打开，室内部分随第一循环水泵4的关闭而停止循环；循环工质从太阳能集热器2流出，经第二截止阀11，进入相变材料蓄热罐1内，循环工质升温到凝固点以上，再流经第三截止阀12进入循环工质回流管22内，再经第二循环水泵6再返回到太阳能集热器2内。

Claims (2)

1.一种蓄热式防冻太阳能集热器系统，它包括太阳能集热器(2)、第一循环水泵(4)、热用户(5)、第一止回阀(7)、第四截止阀(13)、循环工质流出管(20)和循环工质流入管(21)，热用户(5)的流出端通过循环工质流出管(20)与太阳能集热器(2)连通，第一止回阀(7)安装在循环工质流出管(20)上，热用户(5)的流入端通过循环工质流入管(21)与太阳能集热器(2)连通，第四截止阀(13)和第一循环水泵(4)沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质流入管(21)上，其特征在于：所述防冻太阳能集热器系统还包括相变材料蓄热罐(1)、第二循环水泵(6)、第二止回阀(8)、温度传感器(9)、第一截止阀(10)、第二截止阀(11)、第三截止阀(12)、循环工质回流管(22)、第一连通管(23)、第二连通管(24)、第一控制线(25)和第二控制线(26)，所述第一截止阀(10)和温度传感器(9)沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质流入管(21)上，且第一截止阀(10)和温度传感器(9)位于太阳能集热器(2)与第四截止阀(13)之间的循环工质流入管(21)上，所述循环工质回流管(22)的一端与第一截止阀(10)和温度传感器(9)之间的循环工质流入管(21)连通，循环工质回流管(22)的另一端与第一止回阀(7)和太阳能集热器(2)之间的循环工质流出管(20)连通，所述第二止回阀(8)和第二循环水泵(6)沿循环工质的流动方向依次安装在循环工质回流管(22)上，所述第一连通管(23)和第二连通管(24)并列设置在第一截止阀(10)的两侧，第一连通管(23)和第二连通管(24)的上端均与循环工质流入管(21)连通，第一连通管(23)的下端与相变材料蓄热罐(1)的进口端连通，第二连通管(24)的下端与相变材料蓄热罐(1)的出口端连通，第二截止阀(11)安装在第一连通管(23)上，第三截止阀(12)安装在第二连通管(24)上，所述温度传感器(9)通过第一控制线(25)与第二循环水泵(6)连接，温度传感器(9)通过第二控制线(26)与第四截止阀(13)连接。
2.根据权利要求1所述蓄热式防冻太阳能集热器系统，其特征在于：防冻太阳能集热器系统还包括膨胀水箱(3)和第三连通管(27)，膨胀水箱(3)通过第三连通管(27)与循环工质流入管(21)连通，且第三连通管(27)位于温度传感器(9)和第四截止阀(13)之间的循环工质流入管(21)上。
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