CN104279599A - 一种热管式太阳能集中供热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管式太阳能集中供热水系统，该系统由集热器、储热水箱、恒温水箱、泵站、控制器、换热器、燃气锅炉和管路等八个部分组成，其特征是集热器采用热管式集热器直列布阵，储热水箱及恒温水箱采用承压式水箱，换热器采用板式换热器；通过上述设计选型，使整个系统具有传热效率高、恒温恒压、不炸管、不漏水的特点，节能、高效、安全。

Description

一种热管式太阳能集中供热水系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能集中供热水系统，特别涉及一种热管式太阳能集中供热水系统。

背景技术

近些年，我国的太阳能热利用技术发展很快，家用太阳能热水器在城乡得到了商业化普及应用；随着城市化进程的推进，太阳能与建筑一体化技术的提高，除民用住宅外，高档宾馆、酒店、学校、医院、游泳馆等越来越多的公共建筑开始采用太阳能集中供热水系统，但因市场上产品结构、选材多样，不同的结构设计或零部件选择会出现不同的使用效果，比如，集热器主要有全玻璃真空管集热器、平板集热器和热管集热器三种；换热器有管式换热器、空气换热器、板式换热器、管板式换热器等多种；储热水箱有非承压式和承压式等等。这样就导致一些成本过低、设计不合理的供热系统使用久了或工作负荷较大后出现真空管炸管、漏水、冬季传热效率低、管道结垢、冷热水压不均衡、水温无法恒定等现象，给使用效果带来很大影响。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种可全天候可靠运行的太阳能集中供热水系统，该系统具有传热效率高、恒温恒压、不炸管、不漏水的优点，可满足高档宾馆、酒店、学校、医院、游泳馆等公共建筑24小时稳压恒温安全可靠供热水的需要。

为达到上述目的，本发明从系统设计、工艺、技术上加以创新，具体的技术方案是：一种热管式太阳能集中供热水系统，包括集热器(1)、储热水箱(7)、恒温水箱(12)、泵站(包括(2)、(6)、(9)、(10)、(11)、(13))、控制器、换热器(5)、辅助加热装置(14)和管路(8)等八个部分。所述的集热器(1)采用热管式集热器直列式布局，通过间接二次换热吸收太阳能量；所述的储热水箱(7)和恒温水箱(12)采用承压式水箱；所述的泵站包括太阳能循环泵(2)、热水循环泵(6)、热水膨胀罐(9)、压力表(10)、回水泵(11)、锅炉循环泵(13)；所述的换热器(5)采用板式换热器；所述的辅助加热装置(14)采用真空燃气炉机组。

所述的集热器(1)应用超导热管“相变传热”技术原理，由热管真空管吸收太阳能热量对水箱中水通过强制循环进行直接或间接换热加热，其换热与循环方式比全玻璃真空管走水的太阳能热水器更加安全可靠、耐用，后者因真空管内走水，如果一根管破裂即导致整个系统瘫痪；而本热管式集热器管内不走水，不结垢，不炸管，冬天不怕冻，并可随时上水，使用安全可靠。另外，在低日照漫反射情况下仍可启动工作，热效率高。

所述的超导热管为重力热管，也是高效集热器的核心元件，集热管内插装热管，其内部传热过程为传热段液体工质吸收热量、蒸发汽化、很快达到冷凝端并放热冷凝成液体，然后在重力作用下液体工质又流回传热段，这样周而复始地将集热器热量不断送到水箱。

系统主要由三个循环子系统组成：集热循环子系统，选用热管式太阳能集热器通过间接二次换热吸收太阳能量；储、换热循环子系统，选用板式换热器、储热水箱及恒温水箱双水箱配置；加、供热循环子系统，选配真空燃气炉机组。三个子系统采用同步控制联动形成全天候的供热系统。

附图说明

图1为本发明实施例结构图；

其中：1-集热器；2-太阳能循环泵；3-太阳能膨胀罐；4-补液箱；5-换热器；6-热水循环泵；7-储热水箱；8-管路；9-热水膨胀罐；10-压力表；11-回水泵；12-恒温水箱；13-锅炉循环泵；14-辅助加热装置。

T1---集热器上循环温度；T2---板换介质出口温度；T3---板换出水温度；T4---储热水罐内温度；T5---恒温水罐内温度；T6---回水温度。

具体实施方式

如图1所示，本系统包括集热器(1)、储热水箱(7)、恒温水箱(12)、泵站(包括(2)、(6)、(9)、(10)、(11)、(13))、控制器、换热器(5)、辅助加热装置(14)和管路(8)。

系统由三个循环子系统组成，子系统一为太阳能与板式换热器之间的循环即当集热器温度-板换介质出口温度T1-T2≥8c°(可调)时，启动集热循环泵P1，至T1-T2≤3c°(可调)时，集热循环泵P1停止；子系统二为板换与储热水罐之间的循环即当板换出水温度-储热水罐内温度T3-T4≥8c°(可调)时，启动集热循环泵P2，至T3-T4≤3c°(可调)时，集热循环泵P2停止；子系统三为恒温供水罐与锅炉之间的循环即当恒温水罐内水温T5＜50c°(可调)时，启动锅炉循环泵P3，达到50度时停止。

防冻设计：当T1≤5c°时，启动集热循环泵P1运行约2分钟停止10分钟。

补水设计：生活用水的自来水直接进储热水箱，太阳能集热器循环工质由补液箱补给。

辅助加热：采用真空燃气锅炉辅助加热，当恒温水箱内的水温T5，当T5＜50℃(可调)时，启动燃气炉辅助加热把恒温水箱内水温加热到设定温度停止加热。

热水供应：24小时供水，自来水顶水供水。定温循环回水：在回水管装有测温探头，当回水管温度T6≤35℃时(可调)，回水泵P4打开工作进行管道循环，当回水管温度T6≥40℃(可调)时回水泵P4关闭。温控信号探头，循环泵的图示标识：

燃气锅炉系统全部安装于地下室机房，并装有排气、流量表、膨胀罐、压力表、安全阀等安全保护装置，以控制水汽压力处于安全临界状态保证系统安全正常运行。

所有系统管路均采用不锈钢管、卡压式连接，保温采用橡塑保温管及铝皮包裹。

集热子系统充灌专配的无机工质，具有防冻、防结垢的性能；并配备专用补水箱来补充工质。

系统的运行控制过程如下：

(1)集热子系统采用温差控制，集热器吸收太阳光的能量将水温升至设定温度时，控制器控制循环泵工作，把集热器中的高温水和水箱中的低温水循环，从而使整个储热水罐的水温升高；同时启动板式换热器换热与储热水罐，储热水罐通过顶水方式供应于恒温水罐。

(2)系统按照预定温度或时间要求，自行优先开启太阳能集热循环子系统和储、换热循环子系统；当太阳能不足时，加、供热循环子系统自动启动以补充能量，然后温度达到设定温度时自行停止，从而实现全天全气候供应热水。

(3)为防集热循环管道因保温不够而冻坏，本系统在其集热器温度低于5℃时，会自动启动循环泵运行约2分钟，将水箱内热水进入管道保温防冻；另外，当遇到夏季高温气候系统内热水用不完时，系统将自动调节P/T阀、自动排气阀、安全阀防止过热，确保使用安全可靠。

Claims (6)

1.一种热管式太阳能集中供热水系统，包括集热器(1)、储热水箱(7)、恒温水箱(12)、泵站(包括(2)、(6)、(9)、(10)、(11)、(13))、控制器、换热器(5)、辅助加热装置(14)和管路(8)等八个部分。

2.如权利要求1所述的集中供热水系统，其特征在于所述的集热器(1)采用热管式集热器直列式布阵。

3.如权利要求1所述的集中供热水系统，其特征在于所述的储热水箱(7)和恒温水箱(12)采用承压式水箱。

4.如权利要求1所述的集中供热水系统，其特征在于所述的泵站包括太阳能循环泵(2)、热水循环泵(6)、热水膨胀罐(9)、压力表(10)、回水泵(11)、锅炉循环泵(13)。

5.如权利要求1所述的集中供热水系统，其特征在于所述的换热器(5)采用板式换热器。

6.如权利要求1所述的集中供热水系统，其特征在于所述的辅助加热装置(14)采用真空燃气炉机组。