CN101957015A - 全天候双直流太阳能热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全天候双直流太阳能热水系统。其技术特征是：采用太阳能加热配合常规能源加热装置，保持供水基本恒温。以贮热水箱的冷热混水后的水位、水压、水温引出信号到控制器，由其控制进冷水管路，连通三支并联构件连通水箱、常规能源加热器、用水点启闭工作。从水箱引出热水管，由一泵带动连通并联三支管路构件：连通常规能源加热器、太阳能集热器、用水点的启闭。其工作的各个过程可以同时或几个配合运行，以常开电磁阀连接太阳能上水管和热水回水管及上水常闭电磁阀同步通断，每次太阳能采热过程结束，将集热器和外管道水及时回流至水箱，本发明从根本上解决了防冻、抗冻等难题。

Description

全天候双直流太阳能热水系统

技术领域

本发明涉及一种改进的太阳能利用和辅助加热装置，特别是一种适用于每天24小时恒温供应热水要求的恒热式全天候双直流太阳能热水系统。

背景技术

目前，太阳能热水装置，通常是采用自然循环进行加热，经太阳能集热器加热的水向贮热水箱输入、保存及使用。该种方式所产生的热水，其温度是随日照强度而定的。当日照条件不好时，贮热水箱中的水经常会不热，供水温度不能可靠保证；同时一般太阳能热水装置的水箱必须置于集热器之上，这就导致建筑外观的不协调，且现有技术很难实现可靠的防冻、抗冻。由于供水基本温度不能可靠保证，若临时改用其它加热器不仅增加了一套设备投资，并需长时间等待，其自然会影响用户的正常使用，给用户带来烦恼。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种改进的太阳能利用和辅助加热装置，能够使太阳能得到更加合理的应用，最大限度的减少燃烧物料废气排放，优化能源结构使系统装置不断提供温度恒定的热水，且防冻、抗冻能力强。

为实现上述技术目的本发明的技术方案为：

全天候双直流太阳能热水系统，其包括太阳能采热集热器、贮热水箱和连接管件以及相应的辅助部件，其特征在于：

a.在贮热水箱内设置有导流板，导流板位于冷、热进水管管口的一侧和出水管口之间；在贮热水箱一侧安装有竖向的连通管与贮热水箱连通，在连通管内设有水位测量探头在贮热水箱的箱壁上设置有位于冷、热进水管管口之间的测温盲管，在测温盲管内设有温度探头；在贮热水箱一侧下部配设有辅助的常规能源加热器；在太阳能采热集热器上两块集热板之间设有温度探头；在各用水点即用户处设置有呼叫式用水控制器；所述所述热进水管即太阳能回水管；

b.贮热水箱的出水管经过滤阀、水泵、单向阀后并联三支管路：一支是通过常闭电磁阀、压力水表、常规能源加热器经过太阳能回水管连回贮热水箱；另一支是通过常闭电磁阀、压力水表、太阳能上水管、太阳能集热器、补气阀经过太阳能回水管连回贮热水箱；还有一支是通过常闭电磁阀、电接点水压表、供热水管及热水回水管与冷水管连接回流贮热水箱；

c.自来水输入管在通过过滤阀后并联二支管路：一支为通过常闭电磁阀、压力水表经进冷水管连接贮热水箱；另一支为通过常闭电磁阀、压力水表连接到常规能源加热器，再经进热水管连回贮热水箱；

d.在太阳能上水管和太阳能回水管之间设有常开电磁阀；

e.上述设在贮热水箱内的水位测量探头和温度探头设在太阳能采热集热器内的温度探头及各用水点呼叫式用水控制器的数据输出都连接到控制器上，控制器的输出分别连接到上述各电磁阀及水泵上，从而自动统一控制太阳能热水系统中的水流连通或闭止及控制调节水位、水温等。

本发明所述辅助的常规能源加热器配接有热交换装置构成辅助加热装置。常规能源加热器可为燃油、燃气、电热水器或锅炉式。常规能源加热器可为电极式或者非接触式。

本发明的有益效果为：

本系统能够使得太阳能——最清洁的能源得到更加合理的应用，最大限度的减少燃烧物料废气排放、优化能源结构，使系统装置能够不断提供温度恒定的热水且防冻、抗冻能力强，本发明采用一泵原则完成三支水流的合理配合供送水，由控制器协调各项指令而不用人管理。根据不同的情况，补充冷水保证贮热水箱的供水，即一条通过水位指令常规能源加热器加热水回流贮热水箱，另一条受水温信号控制直接进入水箱，常开电磁阀连接在太阳能上水管和太阳能热水管之间可使太阳能集热器和管路中的水排空，以完全解决防冻、抗冻问题，而这是现有技术一直未曾解决的难题之一。补气阀用于防止热量或者热水外泄，在水箱内设置导流板以使冷热水充分混合。以水温测试盲管内水温探头测试测试水箱内的热水温度，以确保其温度基本恒定。水箱内进水管是上冷下热的布置，用以增加装置的反应速度。水位测量探头安装在联通管内，可消除水位探头结垢提高其使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构示意图

具体实施方式

如附图所示本发明全天候双直流太阳能热水系统，其包括太阳能采热集热器27、贮热水箱12和连接管件以及相应的辅助部件，本发明的技术特点是：

a.在贮热水箱12内设置有导流板15，导流板15位于冷、热进水管25、24管口的一侧和出水管26口之间；在贮热水箱12一侧安装有竖向的连通管13与贮热水箱连通，在连通管13内设有，水位测量探头32在贮热水箱12的箱壁上设置有位于冷、热进水管25、24管口之间的测温盲管16，在测温盲管16内设有温度探头33；在贮热水箱12一侧下部配设有辅助的常规能源加热器10，辅助的常规能源加热器10可以配接有热交换装置9构成辅助加热装置，本发明中所述常规能源加热器10可为燃油、燃气、电热水器或锅炉式；在太阳能采热集热器27上两块集热板之间设有温度探头29；在各用水点即用户处设置有呼叫式用水控制器；所述所述热进水管24即太阳能回水管，在在太阳能采热集热器27上还设有排气口28；

b.贮热水箱12的出水管26经过滤阀34、水泵8、单向阀31后并联三支管路：一支是通过常闭电磁阀3、压力水表19、常规能源加热器10经过太阳能回水管24连回贮热水箱12；另一支是通过常闭电磁阀4、压力水表21、太阳能上水管36、太阳能集热器27、补气阀30经过太阳能回水管24连回贮热水箱12；还有一支是通过常闭电磁阀5、电接点水压表20、供热水管22及热水回水管23与冷水管25连接回流贮热水箱12；

c.自来水输入管17在通过过滤阀35后并联二支管路：一支为通过常闭电磁阀2、压力水表18经进冷水管25连接贮热水箱12；另一支为通过常闭电磁阀1、压力水表19连接到常规能源加热器10，再经进热水管24连回贮热水箱12；

d.在太阳能上水管36和太阳能回水管24之间设有常开电磁阀6；

e.上述设在贮热水箱12内的水位测量探头32和温度探头33设在太阳能采热集热器27内的温度探头29及各用水点呼叫式用水信号器的数据输出都连接到控制器11上，控制器11的输出分别连接到上述各电磁阀及水泵上，从而自动统一控制太阳能热水系统中的水流连通或闭止及控制调节水位、水温等。

参考图1，本发明在使用过程中通过水压、水位、水温、及用水等信号给控制器下指令，整个系统可分为六个运行过程，这六个运行过程可同时进行，也可以是其中的几个过程分别进行：

1.常规能源加热进水过程：安装在连通管13内的水位检测探头32，检测到贮热水箱12内水位，将信号送入控制器11中，如果水箱内水位没有达到某一特定的保证水位(比如水箱容量的1/3或1/2)，则控制器11使常闭电磁阀1得电，自来水内冷水经过过滤阀35、常闭电磁阀1、常规能源加热器10向水箱注水，由于在这采用加热器10可以自动启动(对于加热器而言是自动启动加热管)将水加热，因此向水箱注入的是热水。直至达到特定的保证水位时，此过程便自动停止。这样从系统进入运行的第一时间开始，水箱内就有了可洗浴的热水贮存了。

2.太阳能加热循环过程：控制器11自动将集热器27测温探头29取来的温度信号与从水箱内取来的温度信号33对比，当温差大于一定值(例如5℃-8℃)时，控制器11便使水泵8、常闭电磁阀4及常开电磁阀6同时得电，水箱中的水源在水泵8启动供水情况下，经单向阀31、常闭电磁阀4、太阳能上水管36进入集热器27中获取热量后经太阳能回水管24回到贮热水箱12内。直至上下温差小于一定程度(如2℃-5℃)时，控制器11使水泵8、常闭电磁阀4与常开电磁阀6同时失电，太阳能循环加热停止。此时存留在集热器27中的水，由于重力作用便会沿太阳能回水管24向下流动，集热器末端安装的补气阀30起到补气作用，使集热器27中的存水以最快的速度，经常开电磁阀6失电后打开形成回流通道，水回流到贮热水箱12内。由此可以使集热器27、太阳能回水管24与太阳能上水管36中无水状态，可以保证在任何低温的情况下，都不至于冻坏室外管路及部件。

3.常规能源加热循环过程：贮热水箱内测温探头32测得水箱温度低于设定值时，开始此过程；控制器11将水泵8和常闭电磁阀3同时通电启动，打开贮热水箱内12存水通道，经过过滤阀34、水泵8、止回阀31、常闭电磁阀3及加热器10(采用是燃油、燃气、电热水器及锅炉式)太阳能回水管24回到贮热水箱12，直至水箱内的水温达到设定温度后自动停止。此过程可以保证水箱内的水温，不因日照条件不好而降低温度影响正常使用。

4.贮热水箱补水过程：当贮热水箱12内水位处于保证水位(1/2-1/3)以上，水箱水温由于太阳能的加温而升高，超过设定温度一定限度(例如2℃-8℃)则此过程启动。这时控制器10将常闭电磁阀2打开自来水经过滤阀35及冷水管25直接补给贮热水箱12，随之其温度下降。当水箱温度低于设定温度时循环过程结束。整个太阳能的采集热水过程，实际上就是在太阳能循环——补水——循环——补水交替发生中完成的。

5.恒温供水循环过程：此循环过程的启动，由安装在供热水管22下端的电接点压力表20完成。其指示的是供热水管的入口压力，下限控制由人工设置，位于低于水泵8扬程而略高于最高出水用水点15高程的一个合适位置上。当供水管路压力低于此值时，则表之动针与下限定位针接触时发出一个短路信号，通过导线送至控制器11，控制器11就自动将水泵8和常闭电磁阀5时通电打开，将水箱内的热水供到热水管路22，这一过程在延时一定时间后(3-5分钟)自动停止。当水泵8启动后，动针转动升高，脱离下限定位针直至下一次电接点压力表20的定、动针再次接触一直重复上述过程。当输送供热水管22且个用水点均已关闭时，在供热水回水管的压力保持在水泵8扬程压力数值上供水循环过程停止。(循环过程中任何一个用水点的开启都会直接使系统供水循环启动，此时为避免供水管路上的微小泄漏而造成供水循环反复触发，此时我们在系统中设置了常闭电磁阀7稳定了供水管的压力且供水量的稳定)。

6.冷、热水混水过程：系统为了保证由水泵8输送各用水点热水温度的恒定，在水箱内设置了导流板15，它能够使进入水箱内的水流无论是冷水还是热水，不会单一的直接经过水泵8输送而是送到水箱出水口附近绕过导流板15加长了混合距离；同时又让冷水从测温管16进入，热水从其下方进入。这就对水箱内水温控制更加的精确，测温探头33可以在最短的时间内获取温度变化信息，决定输送恒温热水的启闭，保证整个水箱上、下温度一致。

Claims (3)

1.一种全天候双直流太阳能热水系统，其包括太阳能采热集热器(27)、贮热水箱(12)和连接管件以及相应的辅助部件，其特征在于：

a.在贮热水箱(12)内设置有导流板(15)，导流板(15)位于冷、热进水管(25、24)管口的一侧和出水管(26)口之间；在贮热水箱(12)一侧安装有竖向的连通管(13)与贮热水箱连通，在连通管(13)内设有，水位测量探头(32)在贮热水箱(12)的箱壁上设置有位于冷、热进水管(25、24)管口之间的测温盲管(16)，在测温盲管(16)内设有温度探头(33)；在贮热水箱(12)一侧下部配设有辅助的常规能源加热器(10)；在太阳能采热集热器(27)上两块集热板之间设有温度探头(29)；在各用水点即用户处设置有呼叫式用水信号器；所述所述热进水管(24)即太阳能回水管；

b.贮热水箱(12)的出水管(26)经过滤阀(34)、水泵(8)、单向阀(31)后并联三支管路：一支是通过常闭电磁阀(3)、压力水表(19)、常规能源加热器(10)经过太阳能回水管(24)连回贮热水箱(12)；另一支是通过常闭电磁阀(4)、压力水表(21)、太阳能上水管(36)、太阳能集热器(27)、补气阀(30)经过太阳能回水管(24)连回贮热水箱(12)；还有一支是通过常闭电磁阀(5)、电接点水压表(20)、供热水管(22)及热水回水管(23)与冷水管(25)连接回流贮热水箱(12)；

c.自来水输入管(17)在通过过滤阀(35)后并联二支管路：一支为通过常闭电磁阀(2)、压力水表(18)经进冷水管(25)连接贮热水箱(12)；另一支为通过常闭电磁阀(1)、压力水表(19)连接到常规能源加热器(10)，再经进热水管(24)连回贮热水箱(12)；

d.在太阳能上水管(36)和太阳能回水管(24)之间设有常开电磁阀(6)；

e.上述设在贮热水箱(12)内的水位测量探头(32)和温度探头(33)、设在太阳能采热集热器(27)内的温度探头(29)及各用水点呼叫式用水信号器的数据输出都连接到控制器(11)上，控制器(11)的输出分别连接到上述各电磁阀及水泵上。

2.根据权利要求1所述的全天候双直流太阳能热水系统，其特征在于：辅助的常规能源加热器(10)配接有热交换装置(9)构成辅助加热装置。

3.根据权利要求1或2所述的全天候双直流太阳能热水系统，其特征在于：所述常规能源加热器(10)可为燃油、燃气、电热水器或锅炉式。