CN103234281A - 一种模块化自然循环太阳能热水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模块化自然循环太阳能热水系统，包括集热模块、控制系统及管道系统，该集热模块包括真空集热管及储水式联箱，储水式联箱上设置有上/下水口，真空集热管与储水式联箱联接，储水式联箱上还设置有循环水入口，还包括有控制水流量的给水装置，该给水装置通过上/下水管与上/下水口连接，上/下水管与管道系统的入水管连接，该管道系统的回水管通过回流循环管与循环水入口连接，该上/下水管上还连接增压/加热循环泵；本发明在于：省略了集热系统循环水泵及循环水箱，节约了运行费用，结构更加简化，避免了循环时热量的损失，提高了系统的系统热效率，减少了对建筑结构的集中荷载承重要求，降低了系统对安装场所的要求。

Description

一种模块化自然循环太阳能热水系统
技术领域
本发明涉及太阳能热利用领域，特别是指一种模块化自然循环太阳能热水系统。
背景技术
随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，我国正面临着越来越大的能源压力，特别是用于采暖、空调建筑能耗的增加，已成为我国不少城市缺电的诱因。地球上的化石燃料：煤、石油、天然气等将逐渐开采枯竭，开发包括太阳能、风能在内的可再生能源利用的任务已十分迫切。所以，在提高太阳能热利用应用技术水平的同时，应积极创造条件，将现有成熟技术在实际工程中推广应用，以积累经验，通过实践进行技术的改善、提高，起到样板和示范作用。
在热水使用上，太阳能集热系统得到广泛的运用，而现有的太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、储水箱及相应的阀门和控制系统，强制循环系统还包括循环水泵，间接式系统还包括换热器，太阳能集热器与储水箱的分离设置，构成了分离类型的集成系统，上述的集热系统存在下述几点缺陷：1、需要配置循环水箱，在循环水箱与储水箱之间配置循环泵，强制循环需要耗用电能；2、且循环水箱及循环泵的存在，造成联接管道过多，结构复杂化；3、安装循环水箱处对建筑结构有强度要求；4、分离的集热循环系统增加了集热系统热损失，降低了系统的热效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种节约能源、结构简单且热效率较高的模块化自然循环太阳能热水系统。
本发明的技术方案是这样实现的：一种模块化自然循环太阳能热水系统，包括集热模块、控制系统及管道系统，该集热模块包括真空集热管及储水式联箱，所述的储水式联箱上设置有上/下水口，所述的真空集热管与储水式联箱联接，所述的储水式联箱上还设置有循环水入口，所述的上/下水口及循环水入口沿储水式联箱的长度方向相向设置，还包括有控制水流量的给水装置，该给水装置通过上/下水管与上/下水口连接，所述的上/下水管与管道系统的入水管连接，该管道系统的回水管通过回流循环管与循环水入口连接，该上/下水管上还连接增压/加热循环泵，所述的给水装置及增压/加热循环泵分别电连接于控制系统。
通过采用上述技术方案，省略了集热循环水泵及循环水箱，降低了投资金额，不需要循环用电，节约了运行费用，结构更加简化，且储水式联箱与真空集热管直接连接，避免了分离式循环时热量的损失，提高了系统的整体热效率，且取消了循环水箱，消除了水量大集中荷载，减少了对建筑结构的特殊要求，降低了系统对安装场所的要求。
本发明进一步设置为：还包括有辅助加热系统及电动三通阀，所述的电动三通阀分别连接上/下水管、辅助加热系统的入水管及管道系统的入水管，且辅助加热系统的回水管与回流循环管与循环入口连接。
通过采用上述技术方案，增加了辅助加热系统，有效的对该集热系统内的水进行多元化的加热途径，有效的保证了本热水系统的热水利用稳定性，进一步提高了系统的整体热效率。
本发明进一步设置为：所述的给水装置具有定时组件及恒压组件，该给水装置连接自来水管，所述的自来水管上连接有电磁阀，且自来水管与给水装置连接的末端设置有浮球阀。
通过采用上述技术方案，给水装置可对自来水管的补水量进行定时的控制，且可起到稳压水压的作用，且电磁阀可控制自来水管的开启及闭合，浮球阀可对水量的最大值进行开启及闭合的控制。
本发明还进一步设置为：所述的上/下水管上还连接有水流开关，该水流开关与控制系统电连接。
通过采用上述技术方案，水流开关可对上/下水管的水量进行检测，进而将信号传输至控制系统，该控制系统可进行下一步操作，实现了该系统的自动化。
本发明还进一步设置为：所述的储水式联箱设置有测温口，该测温口内设置有测温传感器，所述的储水式联箱设置有电加热器，该电加热器为可选配的电加热器，测温传感器及可选配的电加热器分别与控制系统电连接。
通过采用上述技术方案，测温传感器可对储水式联箱内的水温进行测量，时刻监测储水式联箱内的水温，可选配的电加热器可对储水式联箱内的水进行二次加热，达到使用者所需的水温，提高了使用性能。
本发明还进一步设置为：所述的集热模块具有多个，构成集热模块阵列，各集热模块的上/下水口并联于上/下水管上，各集热模块的循环水入口并联与回流循环管上。
通过采用上述技术方案，对任意规模的热水系统，可任意组合安装，既具有集热效率高的优势，又具有安装角度适应性好的优势，还具有集热器阵列规模任意组合的特点。
本发明还进一步设置为：所述的回流循环管上设置有排气管。
通过采用上述技术方案，用于该集热系统中的气体排除，保持热水系统内部为常压。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中集热模块的结构示意图一；
图3为本发明具体实施方式中集热模块的结构示意图二；
图4为本发明具体实施方式中控制系统的电路框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1—图4所示，本发明公开了一种模块化自然循环太阳能热水系统，包括集热模块1、控制系统20及管道系统，该集热模块1包括真空集热管15及储水式联箱14，所述的储水式联箱14上设置有上/下水口16（该上/下水口仅为一流水通道，该流水通道参与上水及下水等过程，故描述为上/下水口），所述的真空集热管15与储水式联箱14联接，所述的储水式联箱14上还设置有循环水入口18，所述的上/下水口16及循环水入口18沿储水式联箱14的长度方向相向设置，还包括有控制水流量的给水装置10、辅助加热系统、电动三通阀2及回流循环管9，所述的给水装置10通过上/下水管13与上/下水口16连接，（其中上/下水管仅为一流水管道，该流水管道参与上水及下水等过程，故描述为上/下水管），所述的电动三通阀2分别连接上/下水管13、辅助加热系统的入水管12及管道系统的入水管5，该上/下水管13上还连接增压/加热循环泵4，（该增压/加热循环泵即具有增压循环泵又具有加热循环泵结构），且辅助加热系统的回水管6及管道系统的回水管7通过回流循环管9分别与循环水入口18连接，所述的给水装置10、电动三通阀2与增压/加热循环泵4分别电连接于控制系统20，为了保持热水系统内部为常压，在回流循环管上设置有排气管，用于将该集热系统中的气体排除。
上述技术方案省略了与储水式联箱连接的循环水箱，进而省略了将循环水箱内的水量强制循环至储水式联箱的循环泵，降低了投资金额，不需要循环用电，节约了运行费用，结构更加简化，且储水式联箱与真空集热管直接连接，避免了分离式循环时热量的损失，提高了系统的整体热效率，且取消了循环水箱，消除了水量大集中荷载，减少了对建筑结构的特殊要求，降低了系统对安装场所的要求，增加了辅助加热系统，有效的对该集热系统内的水进行多元化的加热途径，有效的保证了用户热水使用的稳定性，进一步提高了系统的整体热效率。
在本发明具体实施例中，所述的给水装置10具有定时组件及恒压组件，该给水装置10连接自来水管11，所述的自来水管11上连接有电磁阀12，该电磁阀12电连接于控制系统20上，且自来水管11与给水装置10连接的末端设置有浮球阀，给水装置10可对自来水管的补水量进行定时的控制，且可起到稳压水压的作用，且电磁阀可控制自来水管的开启及闭合，浮球阀可对水量的最大值进行开启及闭合的控制。
为了对上/下水管13中的水量进行检测，在上/下水管13上还连接有水流开关3，该水流开关3与控制系统20电连接，进而将信号传输至控制系统，该控制系统20可进行下一步操作，实现了该系统的自动化，且该水流开关3介于增压/加热循环泵4与电动三通阀2之间设置。
在本发明具体实施例中，所述的储水式联箱14设置有测温口，该测温口内设置有测温传感器19，所述的储水式联箱14设置有电加热器，该加热器为可选配的电加热器17，可根据具体情况选配，测温传感器19及可选配的电加热器17分别与控制系统20电连接，测温传感器19可对储水式联箱14内的水温进行测量，时刻监测储水式联箱内的水温，可选配的电加热器17可对储水式联箱内的水进行二次加热，达到使用者所需的水温，提高了使用性能。
当然，可选配的电加热器17还可以替换成其它辅助加热系统，不仅仅为电加热器结构。
在本发明具体实施例中，所述的集热模块1具有多个，构成集热模块阵列，各集热模块的上/下水口16并联于上/下水管13上，各集热模块的循环水入口18并联于回流循环管9上，对任意规模的热水系统，可任意组合安装，既具有集热效率高的优势，又具有安装角度适应性好的优势，还具有集热器阵列规模任意组合的特点。
上述的模块化自然循环太阳能热水系统的工作原理包括如下几点：
（1）上水过程：可通过控制系统对给水装置进行控制，控制系统控制电磁阀开启，自来水管通过上/下水管向各集热模块中的储水式联箱内注水，直至自来水管上浮球阀关闭，上水过程结束。
（2）取水过程：取水时控制系统将电动三通阀连通管道系统的出水口及上/下水管，并开启增压/加热循环泵，各个集热模块内的水向管道系统流动，向管道系统供水。当水流开关检测到上/下水管内无水流流动时，增压/加热循环泵关闭，同时控制系统启动上水过程。
（3）辅助加热过程：当需要辅助加热系统加热时，控制系统启动辅助加热系统：若控制系统采用集中辅助加热方式，则增压/加热循环泵启动，同时电动三通阀连通辅助加热系统的入水管及上/下水管；若系统采用的是储水式联箱内可选配的电加热器方式，则可选配的电加热器启动。当储水联箱内水温达到设定的温度时，控制系统关闭辅助加热系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模块化自然循环太阳能热水系统，包括集热模块、控制系统及管道系统，该集热模块包括真空集热管及储水式联箱，所述的储水式联箱上设置有上/下水口，其特征在于：所述的真空集热管与储水式联箱联接，所述的储水式联箱上还设置有循环水入口，还包括有控制水流量的给水装置，该给水装置通过上/下水管与上/下水口连接，所述的上/下水管与管道系统的入水管连接，该管道系统的回水管通过回流循环管与循环水入口连接，该上/下水管上还连接增压/加热循环泵，所述的给水装置及增压/加热循环泵分别电连接于控制系统。
2.根据权利要求1所述的模块化自然循环太阳能热水系统，其特征在于：还包括有辅助加热系统及电动三通阀，所述的电动三通阀分别连接上/下水管、辅助加热系统的入水管及管道系统的入水管，且辅助加热系统的回水管与回流循环管与循环入口连接。
3.根据权利要求1或2所述的模块化自然循环太阳能热水系统，其特征在于：所述的给水装置具有定时组件及恒压组件，该给水装置连接自来水管，所述的自来水管上连接有电磁阀，且自来水管与给水装置连接的末端设置有浮球阀。
4.根据权利要求1或2所述的模块化自然循环太阳能热水系统，其特征在于：所述的上/下水口及循环水入口沿储水式联箱的长度方向相向设置。
5.根据权利要求1或2所述的模块化自然循环太阳能热水系统，其特征在于：所述的上/下水管上还连接有水流开关，该水流开关与控制系统电连接。
6.根据权利要求1或2所述的模块化自然循环太阳能热水系统，其特征在于：所述的储水式联箱设置有测温口，该测温口内设置有测温传感器，所述的储水式联箱设置有电加热器，测温传感器及电加热器分别与控制系统电连接。
7.根据权利要求1或2所述的模块化自然循环太阳能热水系统，其特征在于：所述的集热模块具有多个，构成集热模块阵列，各集热模块的上/下水口并联于上/下水管上，各集热模块的循环水入口并联与回流循环管上。
8.根据权利要求1或2所述的模块化自然循环太阳能热水系统，其特征在于：所述的回流循环管上设置有排气管。
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