CN105042901A - 一种节水型太阳能热水供应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节水型太阳能热水供应系统，包括：太阳能集热系统，其包括太阳能集热器及储水箱；热水管路，其多个分支管路套设在总管路内部而成，各个分支管路的出水端通入对应的单个用户中，对用户供应热水；调温单元，其包括冷水箱、进冷水管、出冷水管及温水箱，其中冷水箱的进水口与分支管路连通，温水箱的第一进水口也与分支管路连通，温水箱的第二进水口通过出冷水管与冷水箱的出水口连通，使所述冷水箱和温水箱形成一液体连通的管路，保证分支管路内的温度较低的水可预存到冷水箱内，并在热水供应过程中利用预存的冷水进行温度调节。

Description

一种节水型太阳能热水供应系统

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，更具体地说，本发明涉及一种节水型太阳能热水供应系统。

背景技术

我国具有丰富的太阳能资源，三分之二以上国土面积的太阳能年总辐射量超过3340～8360MJ/m²，年平均日照时数超过2200小时。目前我国节能市场主要集中在工业和建筑等领域，而太阳能与建筑一体化技术已经成为当前普遍应用的建筑节能技术之一。

常规的太阳能热水系统包括太阳能集热供回水系统和用户末端供回水系统，进入各个用户末端的分支管路分别接入和太阳能储热水器连通的大直径的总管路，并对总管路进行共用，并且为了保证热水能够快速进入用户，热水在太阳能集热供回水系统中不间断循环，由于循环过程中管道散热，造成了极大的热量损失，尤其在北方的冬季，环境温度很低，管道散热量更大，达到80％以上。

还有一种方案是取消热水循环回路，使热水暂存在管路内，并对管路进行保温处理，使其保持一定的温度，这样虽然减小了热水循环中的散热率，但是在环境温度较低的情况下，管路内的热水保温效果不尽理想，保留时间较长时往往会水温较低，那么在用户使用热水时，一般需要将管道内保留的这部分温度较低的水放掉，等待储水箱内的热水到达，造成了水资源的浪费。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是，提供一种节水型太阳能热水供应系统，能够将管道内保留的温度较低的水进行预存，并在热水使用过程中利用预存的这部分水自动调节热水温度，避免水资源的浪费。

为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：

一种节水型太阳能热水供应系统，包括：

太阳能集热系统，其包括太阳能集热器及储水箱，所述太阳能集热器通过介质循环管路与所述储水箱连通，并通过介质循环传递热量对储水箱内的水进行加热；

热水管路，其包括总管路和多个分支管路，所述多个分支管路套设在所述总管路的内部，形成由总管路包裹的多个平行支路，各个分支管路的进水端分别与储水箱内部连通，各个分支管路的出水端分别从总管路外壁的不同高度处延伸出来并通入楼体上所对应高度的单个用户中，以对用户供应热水；

调温单元，其包括冷水箱、进冷水管、出冷水管及温水箱，其中，所述冷水箱上分别设置有进水口和出水口，所述冷水箱的进水口通过进冷水管与进入用户的分支管路连通，所述温水箱上分别设置有第一进水口、第二进水口和出水口，所述温水箱的第一进水口也与进入用户的分支管路连通，所述温水箱的第二进水口通过出冷水管与冷水箱的出水口连通，使所述冷水箱和温水箱形成一液体连通的管路；所述温水箱的出水口与用户的热水龙头连通，以对用户供应热水；

此外，所述冷水箱的进水口设置有第一冷水阀，所述温水箱的第一进水口设置有第一温水阀，且进入用户的分支管路内设置有第一温度传感器，所述第一冷水阀和第一温水阀分别与所述第一温度传感器连接并由其控制开关，使进入用户的分支管路中的水温低于第一温度传感器的预设温度时第一温水阀关闭，第一冷水阀打开，分支管路内的水进入冷水箱；达到或高于其预设温度时第一温水阀打开，第一冷水阀关闭，分支管路内的水进入温水箱。

优选的是，所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述温水箱内设置有第二温度传感器，所述冷水箱的出水口与温水箱的第二进水口之间设置有第二冷水阀，所述第二冷水阀与所述第二温度传感器连接并由其控制开关，使所述温水箱内的水温高于第二温度传感器的预设温度时所述第二冷水阀开启，低于其预设温度时所述第二冷水阀关闭。

优选的是，所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述温水箱上还设置有第三进水口，所述温水箱通过第三进水口与用户的自来水管连通，使所述自来水管与出冷水管并联以对温水箱供应冷水。

优选的是，所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述第三进水口设置有第三冷水阀，所述出冷水管内设置有压力阀，所述第二冷水阀与第三冷水阀分别与压力阀连接并由其控制开关，使得所述冷水管内的压力值大于所述压力阀的预设值时，第二冷水阀打开，第三冷水阀关闭；低于其压力预设值时，第二冷水阀关闭，第三冷水阀开启，使自来水管内的水进入温水箱。

优选的是，所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述冷水箱的容量为1-3升，且所述冷水箱的垂直高度大于所述温水箱的垂直高度。

优选的是，所述的节水型太阳能热水供应系统中，其中所述温水箱的容量为0.5-1升，所述温水箱设置为倒置圆锥体，所述温水箱内壁设置有螺旋向下的螺纹；

此外，所述第一进水口从所述温水箱的中下部沿螺纹的螺旋方向斜向上切入温水箱内部，并延伸入温水箱内2-4cm；所述第二进水口及第三进水口分别从温水箱的2/3以上高度处沿螺纹的螺旋方向斜向下切入温水箱内部，并延伸入温水箱内2-4cm。

优选的是，所述的节水型太阳能热水供应系统中，还包括介质循环泵，其设置在所述介质循环管路上，对所述介质循环管路内的介质进行驱动循环；所述介质为防冻液。

优选的是，所述的节水型太阳能热水供应系统中，还包括太阳能光伏发电系统，其包括太阳能光伏板、充放电控制器和蓄电池组件，所述太阳能光伏板与所述充放电控制器及蓄电池组件顺次电连接，并对所述蓄电池组件进行充电；所述介质循环泵与所述蓄电池组件电连接并由其驱动。

本发明至少包括以下有益效果：首先，本发明通过将通入各个用户中的多个分支管路套设在所述总管路的内部，形成由总管路包裹的多个平行支路，使热水无需经过一般的大直径的总管路后再进入末端用户中，避免了热水在大直径的总管路内的大量滞留以及在一般的热水循环系统中发生的大量热量损失。同时，通过在用户内布置冷水箱和温水箱，将冷水箱与进入用户的分支管路连通，并内设温度感应装置及控制阀门，可在进入用户的水温较低时自动将该部分冷水暂存于冷水箱内，带分支管路内水温达到预设值时则自动关闭冷水箱，进入热水使用模式，并且在热水使用过程中，可自动利用暂存的冷水对水温进行调节，从而使管路内的温度较低的水得到方便及有效的利用，避免了水的浪费。

其次，本发明还设置有温水箱，便于调节出水温度，并通过将温水箱设置为内部有螺纹的倒置椎体，热水进水口和冷水进水口均以一定的倾斜角度交错切入，能够使热水和冷水在温水箱内形成涡流，有利于冷、热水的快速混合，提高水温调节的效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的节水型太阳能热水供应系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。

如图1所示，一种节水型太阳能热水供应系统，包括：

太阳能集热系统，其包括太阳能集热器1及储水箱3，所述太阳能集热器1通过介质循环管路2与所述储水箱3连通，并通过介质循环传递热量对储水箱3内的水进行加热；

热水管路，其包括总管路4和多个分支管路5，所述多个分支管路5套设在所述总管路4的内部，形成由总管路4包裹的多个平行支路，使总管路4内部形成一封闭空间，能够提高总管路4的保温效果。各个分支管路5的进水端分别与储水箱3内部连通，各个分支管路5的出水端分别从总管路4外壁的不同高度处延伸出来并通入楼体上所对应高度的单个用户中，以对用户供应热水。本发明中取消了传统的热水循环回路系统，并使热水无需经过一般的大直径的总管路4后再进入末端用户中，避免了热水在大直径的总管路4内大量滞留或循环过程中发生的大量热量损失。另外，分支管路5包裹在总管路4内部，保温效果得到提高，从而大幅度减小了太阳能热水的管道散热率。

调温单元。因为取消了热水循环系统，管道内会暂存部分热水，虽然减小了管道的散热，但在环境温度较低的情况下，所暂存的水会不可避免地降温，那么，当用户打开热水龙头时，首先流出的会是这部分较低温度的水，基本发明中所说的冷水，一般的需要将这部分水白白放走，或暂时接入盆中，使用不方便，本发明通过设置调温单元可很好地解决这一问题，对这部分冷水进行利用。所说调温单元包括冷水箱6、进冷水管8、出冷水管9及温水箱7，其中，所述冷水箱6上分别设置有进水口和出水口，所述冷水箱6的进水口通过进冷水管8与进入用户的分支管路5连通，用以暂存分支管路5内水温较低的水。所述温水箱7上分别设置有第一进水口、第二进水口和出水口，所述温水箱7的第一进水口也与进入用户的分支管路5连通，可通过三通管进行连接。所述温水箱7的第二进水口通过出冷水管9与冷水箱6的出水口连通，使所述冷水箱6和温水箱7形成一液体连通的管路。温水箱7起到一个调温的作用，和冷水箱6配合使用，可利用冷水箱6内暂存的冷水来调节水温，从而对这部分冷水进行方便有效的利用。所述温水箱7的出水口与用户的热水龙头连通，以对用户供应热水。

此外，所述冷水箱6的进水口设置有第一冷水阀，所述温水箱7的第一进水口设置有第一温水阀，且进入用户的分支管路5内设置有第一温度传感器，所述第一冷水阀和第一温水阀分别与所述第一温度传感器连接并由其控制开关，使进入用户的分支管路5中的水温低于第一温度传感器的预设温度时第一温水阀关闭，第一冷水阀打开，分支管路5内的水进入冷水箱6；达到或高于其预设温度时第一温水阀打开，第一冷水阀关闭，分支管路5内的水进入温水箱7，并直接进入用户的热水龙头，达到对分支管路5内滞留的冷水进行自动预存的目的，避免了这部分水的浪费。第一温度传感器的预设温度可以根据习惯自行调节，调节范围一般可为30-60摄氏度。

所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述温水箱7内设置有第二温度传感器，所述冷水箱6的出水口与温水箱7的第二进水口之间设置有第二冷水阀，所述第二冷水阀与所述第二温度传感器连接并由其控制开关，使所述温水箱7内的水温高于第二温度传感器的预设温度时所述第二冷水阀开启，低于其预设温度时所述第二冷水阀关闭，实现利用冷水箱6内暂存的冷水进行水温调节的目的。

所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述温水箱7上还设置有第三进水口，所述温水箱7通过第三进水口与用户的自来水管10连通，使所述自来水管10与出冷水管9并联以对温水箱7供应冷水。当冷水箱6内的冷水用完后，可自动切换到自来水管10上进行水温调节。

所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述第三进水口设置有第三冷水阀，所述出冷水管9内设置有压力阀，所述第二冷水阀与第三冷水阀分别与压力阀连接并由其控制开关，使得所述冷水管内的压力值大于所述压力阀的预设值时，说明冷水箱6内有水，第二冷水阀打开，第三冷水阀关闭，自来水不能进入温水箱7，而仅利用冷水箱6内的冷水进行水温调节；当所述冷水管内的压力值低于所述压力阀的压力预设值时，说明冷水箱6内水已用完，第二冷水阀关闭，第三冷水阀开启，使自来水管10内的水进入温水箱7。

所述的节水型太阳能热水供应系统中，所述冷水箱6的容量为1-3升。因为本发明中采用独立的直径较小的分支管路5直接连接至储水箱3，其内部保留的水不会太多，故冷水箱6的容量不必太大。且所述冷水箱6的垂直高度大于所述温水箱7的垂直高度，使冷水箱6内的水能够受自然重力作用进入温水箱7内。

所述的节水型太阳能热水供应系统中，其中所述温水箱7的容量为0.5-1升，所述温水箱7设置为倒置圆锥体，所述温水箱7内壁设置有螺旋向下的螺纹。所述第一进水口从所述温水箱7的中下部沿螺纹的螺旋方向斜向上切入温水箱7内部，并延伸入温水箱7内2-4cm，使分支管路5内的热水可沿一定的方向注入温水箱7内，并形成一定的涡流；所述第二进水口及第三进水口分别从温水箱7的2/3以上高度处沿螺纹的螺旋方向斜向下切入温水箱7内部，并延伸入温水箱7内2-4cm，且温水箱7的出水口设计直径为能够使温水箱7内液面保持在温水箱7高度的2/3以下，使第二进水口和第三进水口保持在液面以上，从而保证冷水箱6内的水顺利加入到温水箱7内，并且由于冷水密度交热水密度较大，冷水注入位置高于热水的注入高度，并且水流均是顺应螺纹的螺旋方向切入，能够形成向下的涡流，并且冷、热水能够在温水箱7内迅速混合均匀。

所述的能够自加热保温的太阳能热水循环供应系统中，还包括介质循环泵，其设置在所述介质循环管路23上，对所述介质循环管路23内的介质进行驱动循环。

所述的能够自加热保温的太阳能热水循环供应系统中，还包括太阳能光伏发电系统，其包括太阳能光伏板、充放电控制器和蓄电池组件，所述太阳能光伏板与所述充放电控制器及蓄电池组件顺次电连接，并对所述蓄电池组件进行充电；所述介质循环泵与所述蓄电池组件电连接并由其驱动。在光照条件下，太阳能光伏板产生一定的电动势，形成太阳能电池方阵，对蓄电池组件进行充电，蓄电池组件向介质循环泵提供直流电流，保证介质循环泵正常运转。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种节水型太阳能热水供应系统，包括：

太阳能集热系统，其包括太阳能集热器及储水箱，所述太阳能集热器通过介质循环管路与所述储水箱连通，并通过介质循环传递热量对储水箱内的水进行加热；

热水管路，其包括总管路和多个分支管路，所述多个分支管路套设在所述总管路的内部，形成由总管路包裹的多个平行支路，各个分支管路的进水端分别与储水箱内部连通，各个分支管路的出水端分别从总管路外壁的不同高度处延伸出来并通入楼体上所对应高度的单个用户中，以对用户供应热水；

调温单元，其包括冷水箱、进冷水管、出冷水管及温水箱，其中，所述冷水箱上分别设置有进水口和出水口，所述冷水箱的进水口通过进冷水管与进入用户的分支管路连通，所述温水箱上分别设置有第一进水口、第二进水口和出水口，所述温水箱的第一进水口也与进入用户的分支管路连通，所述温水箱的第二进水口通过出冷水管与冷水箱的出水口连通，使所述冷水箱和温水箱形成一液体连通的管路；所述温水箱的出水口与用户的热水龙头连通，以对用户供应热水；

此外，所述冷水箱的进水口设置有第一冷水阀，所述温水箱的第一进水口设置有第一温水阀，且进入用户的分支管路内设置有第一温度传感器，所述第一冷水阀和第一温水阀分别与所述第一温度传感器连接并由其控制开关，使进入用户的分支管路中的水温低于第一温度传感器的预设温度时第一温水阀关闭，第一冷水阀打开，分支管路内的水进入冷水箱；达到或高于其预设温度时第一温水阀打开，第一冷水阀关闭，分支管路内的水进入温水箱。

2.如权利要求1所述的节水型太阳能热水供应系统，其中，所述温水箱内设置有第二温度传感器，所述冷水箱的出水口与温水箱的第二进水口之间设置有第二冷水阀，所述第二冷水阀与所述第二温度传感器连接并由其控制开关，使所述温水箱内的水温高于第二温度传感器的预设温度时所述第二冷水阀开启，低于其预设温度时所述第二冷水阀关闭。

3.如权利要求1所述的节水型太阳能热水供应系统，其中，所述温水箱上还设置有第三进水口，所述温水箱通过第三进水口与用户的自来水管连通，使所述自来水管与出冷水管并联以对温水箱供应冷水。

4.如权利要求3所述的节水型太阳能热水供应系统，其中，所述第三进水口设置有第三冷水阀，所述出冷水管内设置有压力阀，所述第二冷水阀与第三冷水阀分别与压力阀连接并由其控制开关，使得所述冷水管内的压力值大于所述压力阀的预设值时，第二冷水阀打开，第三冷水阀关闭；低于其压力预设值时，第二冷水阀关闭，第三冷水阀开启，使自来水管内的水进入温水箱。

5.如权利要求1所述的节水型太阳能热水供应系统，其中，所述冷水箱的容量为1-3升，且所述冷水箱的垂直高度大于所述温水箱的垂直高度。

6.如权利要求1所述的节水型太阳能热水供应系统，其中，所述温水箱的容量为0.5-1升，所述温水箱设置为倒置圆锥体，所述温水箱内壁设置有螺旋向下的螺纹；

此外，所述第一进水口从所述温水箱的中下部沿螺纹的螺旋方向斜向上切入温水箱内部，并延伸入温水箱内2-4cm；所述第二进水口及第三进水口分别从温水箱的2/3以上高度处沿螺纹的螺旋方向斜向下切入温水箱内部，并延伸入温水箱内2-4cm。

7.如权利要求1所述的节水型太阳能热水供应系统，其中，还包括介质循环泵，其设置在所述介质循环管路上，对所述介质循环管路内的介质进行驱动循环；所述介质为防冻液。

8.如权利要求1所述的节水型太阳能热水供应系统，其中，还包括太阳能光伏发电系统，其包括太阳能光伏板、充放电控制器和蓄电池组件，所述太阳能光伏板与所述充放电控制器及蓄电池组件顺次电连接，并对所述蓄电池组件进行充电；所述介质循环泵与所述蓄电池组件电连接并由其驱动。