CN101846400A - 玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器 - Google Patents

玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，涉及太阳热能利用技术领域。本发明所述玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器主要是使用分层蓄热水箱、注水式承压循环全玻璃真空管集热模块、磁控阵列接点防爆压力表来设计热水器。而分层蓄热水箱是采用多节点模型概念设计而成，包括至少2个承压容器，承压容器通过连通管连接，承压容器外包裹有保温层。本发明所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器为单一水工质温差式强制性循环，采用多腔体分层蓄热承压水箱与注水式承压循环全玻璃真空集热模块组合，智能控制中心实现了温差式集热循环，利用自来水管道压力将热水顶出，供用户使用热水。

Description

玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器
技术领域
本发明涉及太阳热能利用技术领域，具体涉及到一种玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器。
背景技术
目前太阳能热水器大多为紧凑型，其结构形式为：全玻璃真空集热管直接直插入蓄热水箱，利用冷水比重大，热水比重小的特点，在真空管、蓄热水箱内形成冷水自上而下，热水自下而上的自然微循环，使整个水的温度逐步升高，达到一定温度。其保温蓄热水箱均为单腔的(非分层蓄热)，故水箱进出口温差很小，使得集热管的集热效率很低。分体壁挂式太阳能热水器大多采用的是U形管或超导热管式真空玻璃管集热器，其目的只是为了克服真空玻璃管集热器不能承压、不防冻等弊端，但其缺点却是显著的，因集热管内的传热工质是空气，使得集热器的集热效率很低，U形管或超导热管在连集管内的换热面积不足而使得换热效率甚为低下，故目前分体壁挂式太阳能热水器要比传统紧凑型热水器的热效率低13％左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种承接于具有一定压力的自来水管道上，以温差控制热循环，注水式承压循环全玻璃真空管集热模块，循环加热高效能分层蓄热水箱的热水至高温，为用户提供热水的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器。
本发明为了实现上述目的，所采用的技术方案是：提供一种玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，包括进水止回阀、温度传感器、出水止回阀、太阳能集热器，所述玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器还包括分层蓄热水箱、防爆压力表、循环泵，自来水管道经进水止回阀与四通连接管一端相连接，四通连接管一端通过管道与分层蓄热水箱连接，四通连接管一端连接防爆压力表，四通连接管一端通过管道经电磁阀、热循环泵与太阳能集热模块冷水工质注入口连接；太阳能集热模块热水工质出口经温度传感器A1、出水止回阀连接另一三通连接管，三通连接管一端经流量传感器连接用水端，三通连接管一端经管道连接分层蓄热水箱，分层蓄热水箱在连接三通连接管端安装有温度传感器A2。
所述太阳能集热器为注水式承压循环全玻璃真空管集热模块；所述注水式承压循环全玻璃真空管集热模块中的电伴热带延伸铺设在与注水式承压循环全玻璃真空管集热模块冷水工质注入口相连接的管道一段距离；所述注水式承压循环全玻璃真空管集热模块中的电伴热带延伸铺设在与注水式承压循环全玻璃真空管集热模块热水工质出口相连接的管道一段距离。
所述玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器还包括智能控制中心，防爆压力表、电磁阀、循环泵、电伴热带和流量传感器由线路与智能控制中心连接。
所述防爆压力表为磁控阵列接点防爆压力表。
所述分层蓄热保温水箱包括至少2个承压容器，承压容器通过连通管连接，承压容器外表面包裹有保温层。
本发明所述的的分层蓄热水箱的工作机理如下(水箱温度分层多节点模型概念)：
多节点模型的基本思想是将原来的蓄热水箱变成多个蓄热水箱，每一个蓄热水箱即为一层亦为一个节点，每个节点完全混合后对应一个温度，不同的节点温度可不同。温度越高密度越低，故高温水在高位层面。若要提高太阳能集热系统的集热效率，就要使得集热器的进水温度尽可能的低，故取水箱最低点，而取用的热水一般希望温度尽可能高，故取用热水点亦即集热器出水口接入点在水箱的最上端。采用分层蓄热概念的水箱可显著提高集热器的效率，增加集热器的集热量，从而有效降低辅助能源的能耗。本发明依据分层蓄热节点概念，独创出分层组合，构成直立与横卧两种安装形式，很方便地安装在复杂结构的建筑上，并切具有同样的蓄热效能。
本发明所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器其运行方式为：
1、当温度传感器A1≥温度传感器A2≥5℃时，电磁阀开启，循环泵启动，大约经过3.5分钟，循环泵关闭(视注水式循环全玻璃真空管集热模块的存水量多少而定)，客户用水时，流量传感器输出信号，电磁阀、循环泵关闭，防止冷水通过注水式承压循环全玻璃真空管集热模块送至住户用水端。
2、当停水时，进水止回阀逆流截止，防止负压抽干水箱。
3、若发生特殊原因引起注水式承压循环全玻璃真空管集热模块中真空集热管破裂时，系统压力将降为“0”磁控阵列接点防爆压力表输出信号，使电磁阀、循环泵关停，同时出水止回阀逆流截止，防止跑水。
4、温度传感器A1≤2℃时，电伴热带通电加热；
5、温度传感器A1≥6℃时，电伴热带断电。
本发明所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，其有益效果在于：
1、所述分层蓄热水箱与注水式承压循环全玻璃真空管集热模块强制温差集热循环并与自来水压力管道承接。
2、自来水管道通过进水止回阀连接注水式承压循环全玻璃真空管集热模块，并且连接磁控阵列接点防爆压力表，在压力异常时接点输出控制信号，防止热水器冷、热水泄露。
3、本发明所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器为单一水工质温差式强制性循环。
4、本发明所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器是采用多腔体分层蓄热承压水箱，它能有效的按不同水温密度分层排布，使得进、出水两端温差显著，进而提高集热模块的集热效率。
5、智能控制中心实现了温差式集热循环，并采集各传感器的信号变量，实时控制、再现太阳能热水器的运行状态，安全可靠地为用户提供热水。
附图说明
图1本发明所述玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器结构示意图。
图2本发明所述玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器中注水式承压循环全玻璃真空管集热模块结构示意图。
图中，21-分层蓄热水箱；22-注水式循环全玻璃真空管集热模块；23-智能控制中心；24-循环泵；25-电磁阀；26-进水止回阀；27-防爆压力表；28-温度传感器A2；29-流量传感器；210-出水止回阀；211-温度传感器A1；213-管道；214-住户用水端；215-保温层；216-承压容器；217-连接管；218-自来水管道；1-注水循环流道；2-连集管保温外壳；3-连集管；4-热水工质收集口；6-电伴热带；7-热水工质出口；8-流道盲板；9-集热模块连接槽；10-三角稳固板；11-集热管尾座；12-冷水工质注入口；14-注水管；16-保温层；18-玻璃真空集热管。
具体实施方式
实施例1
一种玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，如图1所示包括进水止回阀26、温度传感器、出水止回阀210、太阳能集热器22，玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器还包括分层蓄热水箱21、防爆压力表27、循环泵29，自来水管道218经进水止回阀26与四通连接管一端相连接，四通连接管一端通过管道与分层蓄热水箱21连接，四通连接管一端连接防爆压力表，四通连接管一端通过管道经电磁阀25、热循环泵24与太阳能集热模块冷水工质注入口连接；太阳能集热模块热水工质出口经温度传感器A1211、出水止回阀210连接另一三通连接管，三通连接管一端经流量传感器连接用水端214，三通连接管一端经管道连接分层蓄热水箱21，分层蓄热水箱在连接三通连接管端安装有温度传感器A228。
太阳能集热器为注水式承压循环全玻璃真空管集热模块22；注水式承压循环全玻璃真空管集热模块22如图2所示，注水式承压循环全玻璃真空管集热模块，包括玻璃真空集热管、连集管、连集管保温外壳、集热管尾座、集热模块连接槽等，玻璃真空集热管与连集管相连接，所述注水式承压循环全玻璃真空管集热模块包括注水管、注水循环流道，注水管一端与注水循环流道相连接、另一端直通玻璃真空集热管底部。注水式承压循环全玻璃真空管集热模块至少一根真空集热管有一根将冷水工质注入真空管底部的注水管。注水循环流道置于连集管内，注水循环流道注水末端设置流道盲板，注水循环流道一端为冷水工质注入口、另一端为热水工质出口，注水管安装在冷水工质注入口与流道盲板之间，注水循环流道在盲板与热水工质出口间开有缺口为热水工质收集口，与连集管相连通。注水式承压循环全玻璃真空管集热模块采用了冷水工质与热水工质相分离的设计，改变了目前公开的全玻璃真空管太阳能集热器进水口与出水口短路流的问题。
注水式承压循环全玻璃真空管集热模块中的电伴热带6延伸铺设在与注水式承压循环全玻璃真空管集热模块进水口相连接的管道一段距离；
注水式承压循环全玻璃真空管集热模块中的电伴热带6延伸铺设在与注水式循环全玻璃真空管集热模块出水口相连接的管道一段距离。
玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器还包括智能控制中心23，防爆压力表27、电磁阀25、循环泵24、电伴热带6、温度传感器A1211、温度传感器A228和流量传感器29由线路与智能控制中心23连接。
防爆压力表27为磁控阵列接点防爆压力表。磁控阵列接点防爆压力表是一种采用干簧管31、印刷电路板32等构成，不仅具有示数精准，且具有防爆性能，而印刷电路板更是可以根据需要进行连接，使干簧管组成不同的应用阵列，如图3所示为磁控阵列接点防爆压力表结构示意图。
分层蓄热水箱包括3个承压容器216，采用304#不锈钢焊接成3个Φ400×300MM容器，彼此间隔30MM。承压容器通过连通管217连接，承压容器设置有保温层215，3个承压容器216并排放置，承压容器216之间的连通管217一端连接承压容器的底部，一端连接另一承压容器的顶端。承压容器外表面包裹有保温层，保温层采用不易传热的材料构成，采用聚安脂发泡制作。图示分层蓄热水箱为卧式放置，但是该分层蓄热水箱也可以立式放置使用。
本实施例所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器
具体运行方式：
1、当温度传感器A1211≥温度传感器A228≥5℃时，电磁阀25开启，循环泵24启动，大约经过3.5分钟，循环泵关闭(视注水式循环全玻璃真空管集热模块12的存水量多少而定)，客户用水时，流量传感器29输出信号，电磁阀25、循环泵24关闭，防止冷水通过注水式循环全玻璃真空管集热模块送至住户用水端。
2、当停水时，进水止回阀26逆流截止，防止负压抽干水箱。
3、若发生特殊原因引起注水式循环全玻璃真空管集热模块中真空集热管破裂时，系统压力将降为“0”磁控阵列接点防爆压力表27输出信号，使电磁阀25、循环泵24关停，同时出水止回阀210逆流截止，防止跑水。
4、温度传感器A1211≤2℃时，电伴热带通电加热；
5、温度传感器A1211≥6℃时，电伴热带断电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，包括进水止回阀、温度传感器、出水止回阀、太阳能集热器，其特征在于：所述玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器还包括分层蓄热水箱、防爆压力表、循环泵，自来水管道经进水止回阀与四通连接管一端相连接，四通连接管一端通过管道与分层蓄热水箱连接，四通连接管一端连接防爆压力表，四通连接管一端通过管道经电磁阀、热循环泵与太阳能集热器冷水工质注水口连接；太阳能集热器热水工质出口经温度传感器A1、出水止回阀连接另一三通连接管，三通连接管一端经流量传感器连接用水端，三通连接管一端经管道连接分层蓄热水箱，分层蓄热水箱在连接三通连接管端安装有温度传感器A2。
2.根据权利要求1所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，其特征在于：所述太阳能集热器为注水式承压循环全玻璃真空管集热模块；所述注水式承压循环全玻璃真空管集热模块中的电伴热带延伸铺设在与注水式承压循环全玻璃真空管集热模块冷水工质注水口相连接的管道一段距离；所述注水式承压循环全玻璃真空管集热模块中的电伴热带延伸铺设在与注水式循环全玻璃真空管集热模块热水工质出口相连接的管道一段距离。
3.根据权利要求1所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，其特征在于：所述玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器还包括智能控制中心，防爆压力表、电磁阀、循环泵、电伴热带和流量传感器由线路与智能控制中心连接。
4.根据权利要求1或3所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，其特征在于：所述防爆压力表为磁控阵列接点防爆压力表。
5.根据权利要求1所述的玻璃集热管单工质承压循环分层蓄热分体太阳能热水器，其特征在于：所述分层蓄热水箱包括至少2个承压容器，承压容器通过连通管连接，承压容器外表面包裹有保温层。
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