CN105115173A

CN105115173A - 无动力梯度放水太阳能热水供应方法及供水系统

Info

Publication number: CN105115173A
Application number: CN201510582595.0A
Authority: CN
Inventors: 张继承; 刘永久; 李凯
Original assignee: WEIFANG QIANGSHENG NEW ENERGY Co Ltd
Current assignee: Shandong Green Power Energy Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: CN105115173B; CN106839460A

Abstract

本发明涉及一种太阳能热水供应系统，具体说是一种无动力梯度放水太阳能热水供应方法及供水系统。包括并联设置的至少两组太阳能集热器模组，各模组包括汇流联箱以及插装在汇流联箱上的集热管，汇流联箱的两端分别设置有进水口和出水口，各模组上均安装有感知水温的温控开关，各模组的进水口分别通过电磁阀连接总进水管、出水口分别通过流量开关连接总出水管，各温控开关的控制信号输出端分别对应连接到流量开关的信号采集端和电磁阀的控制信号端。该热水供应系统结构简单，采用自来水压力驱动水流，无需循环水泵驱动，并可根据需要实时调配、改变输出热水温度，满足工业生产中对不同温度热水的需求。

Description

无动力梯度放水太阳能热水供应方法及供水系统

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水供应系统，具体说是一种无动力梯度放水太阳能热水供应方法及供水系统。

背景技术

现有技术如图1所示，它是一种对称双插式太阳能集热器模组，众所周知，太阳能直接换热式集热器，可以直接把真空管内的水加热，并逐渐将热量传递到汇流联箱中，当汇流联箱中的水流动时，可以把热量带走，并向外界输出一定流量、一定温度的热水。多个太阳能集热器模组有序组装后，可以形成太阳能集热系统。由于汇流联箱的容量较小，这种太阳能集热系统除需要有一个动力循环水泵外，还需要设置一个容量较大的储热水箱，在水泵强迫驱动下，使得汇流联箱中的高温热水与储热水箱中的低温冷水进行热交换，经过长时间的换热循环，使储热水箱中的水温升高到合适的温度，然后才能向外输出使用。其不足之处，一是循环水泵始终处于工作状态，强迫动力循环需要消耗较大的电力能量，系统越大，消耗的电力能量也越大；二是系统输出的热水温度只有一种数值，而且这个数值还是不稳定的。对于大规模工业用热需要不同温度值的情况下，系统不能实时改变输出热水的温度，无法满足实际需求。

中国专利2007101634803公开了一种《太阳能热水供应系统及其加热方法》，其采用同一组太阳能集热器轮番对多个水箱中的水加热，可以在较短的时间、利用较少的太阳能加热其中的一个或者几个水箱，使其达到可以使用的水温，需要用热水的时候，将高温水箱中的水与冷水混合使用，达到适合使用的温度。但这种末端混水的热水供应系统仍需要循环水泵推动循环水在水箱与太阳能集热器之间流动，并且用水过程中水箱中的水得不到补充，不能提供连续的热水供应，不适合大规模工业应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、无需循环水泵驱动并可根据需要实时改变输出热水温度的无动力梯度放水太阳能热水供应系统。

本发明所述无动力梯度放水太阳能热水供应方法，包括如下步骤：A）利用太阳能将多个太阳能集热器模组中的水加热；

B）检测各太阳能集热器模组中的水温；

C）如果检测到的太阳能集热器模组中的水温低于或等于设定值，则关闭安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀；如果检测到的太阳能集热器模组中的水温高于设定值，则打开安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀，使冷水进入太阳能集热器模组，同时打开安装在该太阳能集热器模组出水口上流量开关，使热水流出；

D）流量开关根据检测到的太阳能集热器模组中的水温与设定的总出水管的水温之间的温差调整流量开关的开度，通过调配各流量开关中水的流速控制总出水管的水温达到供水要求。

在步骤A），太阳能集热器模组中的水加热后回流进入连接在太阳能集热器模组进水口上的缓冲水箱中；在步骤C），如果安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀打开，冷水首先进入缓冲水箱中，与缓冲水箱中的热水混合后再进入对应的太阳能集热器模组。

采用上述无动力梯度放水太阳能热水供应方法的供水系统，包括并联设置的至少两组太阳能集热器模组，各太阳能集热器模组包括汇流联箱以及插装在汇流联箱上的集热管，汇流联箱的两端分别设置有进水口和出水口，各太阳能集热器模组上均安装有感知水温并输出控制信号的温控开关，各太阳能集热器模组的进水口分别通过电磁阀连接总进水管、出水口分别通过流量开关连接总出水管，各温控开关的控制信号输出端分别对应连接到流量开关的信号采集端和电磁阀的控制信号端。

各太阳能集热器模组的进水口与电磁阀之间分别串联有缓冲水箱，所述缓冲水箱的位置高于太阳能集热器模组，缓冲水箱上设置有连接太阳能集热器模组进水口的混水管、连接电磁阀的冷水管，所述冷水管的有效管径小于混水管的有效管径。

各太阳能集热器模组的出水口与流量开关之间串联有负压管件，所述负压管件为倒置的U形管，负压管件的弯曲段的位置高于太阳能集热器模组，并且负压管件的弯曲段设置有用于消除管内负压的吸气阀门。

采用上述结构以后，该太阳能热水供应方法可以在各种光照条件下获得连续的热水供应，气候适应性强；该热水供应系统结构简单，采用自来水压力驱动水流，无需循环水泵驱动，并可根据需要实时调配、改变输出热水温度，满足工业生产中对不同温度热水的需求。

附图说明

图1是太阳能集热器模组的结构示意图。

图2是本发明一个实施例的结构原理图。

图3是一个太阳能集热器模组单元的机械结构示意图。

具体实施方式

本发明所述无动力梯度放水太阳能热水供应方法，包括如下步骤：

A）利用太阳能将多个太阳能集热器模组1、2、3中的水加热；

B）检测各太阳能集热器模组1、2、3中的水温；

C）如果检测到的太阳能集热器模组中的水温低于或等于设定值，则关闭安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀；如果检测到的太阳能集热器模组中的水温高于设定值，则打开安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀，使冷水进入太阳能集热器模组，同时打开安装在该太阳能集热器模组出水口上流量开关J1、J2、J3，使热水流出；

D）流量开关J1、J2、J3根据检测到的太阳能集热器模组中的水温与设定的总出水管的水温之间的温差调整流量开关J1、J2、J3的开度，通过调配各流量开关中水的流速控制总出水管的水温达到供水要求。

作为对该方法的改进，在步骤A），太阳能集热器模组1、2、3中的水加热后回流进入连接在太阳能集热器模组进水口上的缓冲水箱10、20、30中；在步骤C），如果安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀打开，冷水首先进入缓冲水箱中，与缓冲水箱中的热水混合后再进入对应的太阳能集热器模组。这样可以适当提高进入太阳能集热器模组的水温，防止温差过大造成炸管事故。

如附图所示，采用上述无动力梯度放水太阳能热水供应方法的供水系统，包括并联设置的至少两组太阳能集热器模组1、2、3。如图1所示，各太阳能集热器模组1、2、3包括汇流联箱S1以及插装在汇流联箱S1上的集热管S2，汇流联箱S1的两端分别设置有进水口S3和出水口S4，各太阳能集热器模组1、2、3上均安装有感知水温并输出控制信号的温控开关T1、T2、T3，各太阳能集热器模组1、2、3的进水口分别通过电磁阀4、5、6连接总进水管7、出水口分别通过流量开关J1、J2、J3连接总出水管8，各温控开关T1、T2、T3的控制信号输出端分别对应连接到流量开关J1、J2、J3的信号采集端和电磁阀4、5、6的控制信号端。

温控开关T1、T2、T3检测各太阳能集热器模组的汇流联箱中的水温，并根据检测到的温度控制流量开关J1、J2、J3的开启程度，从而控制各出水口的流量和流速，通过合理调配各出水口的流量和流速达到控制总出水管8的流量和温度的目的。所述温控开关可以采用机械式温控开关，也可以采用带有控制电路的可编程温控开关。它是一个温度状态检测与指令发出电气元件。它安装在独立的太阳能集热器模组中，其功用是：当该独立的太阳能集热器模组中的水温达到设定的放水温度范围后，温度开关发出放水指令，电磁阀处于开启状态，低温水进入汇流联箱，同时根据太阳能集热器模组中的水温与设定的放水温度之间的温差调节流量开关J1、J2、J3的开启程度，控制输出热水的流量和流速；当太阳能集热器模组中的水温达不到设定的放水温度范围时，温度开关指令电磁阀关闭，使汇流联箱中的水停止流动。上述各温度的设定可以采用手动方式，也可以采用电脑的方式编程设定。温度设定方法为公知技术，在此不做更多描述。

多个独立的太阳能集热器模组有机组合成大型工业太阳能系统，每个独立的太阳能集热器模组设定一个输出温度；根据工业生产加工用热工序中对热源不同温度值的需求，并根据工业生产加工用热工序中对热量需求，确定太阳能集热器模组的数量多少与水的流速。它具有集热效率高、运行能耗低、多温度值输出、连续输出、适合大规模应用、成本低、运行可靠等优点。

如图3所示，各太阳能集热器模组1、2、3的进水口与电磁阀4、5、6之间分别串联有缓冲水箱10、20、30，所述缓冲水箱10、20、30的位置高于太阳能集热器模组，缓冲水箱上设置有连接太阳能集热器模组进水口的混水管11、连接电磁阀的冷水管12，所述冷水管12的有效管径小于混水管11的有效管径。由于缓冲水箱10、20、30的位置高于太阳能集热器模组，在静止状态下，汇流联箱中的水被集热管加热后，热水上升，进入缓冲水箱中，一旦电磁阀打开，冷水首先进入缓冲水箱，与缓冲水箱中的热水混合以后才进入汇流联箱。这样可以避免因温差过大引起真空集热管爆裂的事故。冷水管的有效管径小于混水管的有效管径，可以提高冷水进入缓冲水箱的速度，在缓冲水箱中形成射流，有利于提高冷热水的混合效率。

如图3所示，各太阳能集热器模组1、2、3的出水口与流量开关J1、J2、J3之间串联有负压管件15，所述负压管件15为倒置的U形管，负压管件15的弯曲段的位置高于太阳能集热器模组，并且负压管件15的弯曲段设置有用于消除管内负压的吸气阀门16。该负压管件15可以防止汇流联箱中形成负压。

Claims

1.无动力梯度放水太阳能热水供应方法，其特征在于包括如下步骤：A）利用太阳能将多个太阳能集热器模组（1、2、3）中的水加热；

B）检测各太阳能集热器模组（1、2、3）中的水温；

C）如果检测到的太阳能集热器模组中的水温低于或等于设定值，则关闭安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀；如果检测到的太阳能集热器模组中的水温高于设定值，则打开安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀，使冷水进入太阳能集热器模组，同时打开安装在该太阳能集热器模组出水口上流量开关（J1、J2、J3），使热水流出；

D）流量开关（J1、J2、J3）根据检测到的太阳能集热器模组中的水温与设定的总出水管的水温之间的温差调整流量开关（J1、J2、J3）的开度，通过调配各流量开关中水的流速控制总出水管的水温达到供水要求。

2.根据权利要求1所述的无动力梯度放水太阳能热水供应方法，其特征在于：在步骤A），太阳能集热器模组（1、2、3）中的水加热后回流进入连接在太阳能集热器模组进水口上的缓冲水箱（10、20、30）中；在步骤C），如果安装在该太阳能集热器模组进水口上的电磁阀打开，冷水首先进入缓冲水箱中，与缓冲水箱中的热水混合后再进入对应的太阳能集热器模组。

3.采用上述权利要求1或2所述无动力梯度放水太阳能热水供应方法的供水系统，包括并联设置的至少两组太阳能集热器模组（1、2、3），各太阳能集热器模组（1、2、3）包括汇流联箱（S1）以及插装在汇流联箱（S1）上的集热管（S2），汇流联箱（S1）的两端分别设置有进水口（S3）和出水口（S4），各太阳能集热器模组（1、2、3）上均安装有感知水温并输出控制信号的温控开关（T1、T2、T3），各太阳能集热器模组（1、2、3）的进水口分别通过电磁阀（4、5、6）连接总进水管（7）、出水口分别通过流量开关（J1、J2、J3）连接总出水管（8），各温控开关（T1、T2、T3）的控制信号输出端分别对应连接到流量开关（J1、J2、J3）的信号采集端和电磁阀（4、5、6）的控制信号端。

4.根据权利要求3所述的无动力梯度放水太阳能热水供应系统，其特征在于：各太阳能集热器模组（1、2、3）的进水口与电磁阀（4、5、6）之间分别串联有缓冲水箱（10、20、30），所述缓冲水箱（10、20、30）的位置高于太阳能集热器模组，缓冲水箱上设置有连接太阳能集热器模组进水口的混水管（11）、连接电磁阀的冷水管（12），所述冷水管（12）的有效管径小于混水管（11）的有效管径。

5.根据权利要求3或4所述的无动力梯度放水太阳能热水供应系统，其特征在于：各太阳能集热器模组（1、2、3）的出水口与流量开关（J1、J2、J3）之间串联有负压管件（15），所述负压管件（15）为倒置的U形管，负压管件（15）的弯曲段的位置高于太阳能集热器模组，并且负压管件（15）的弯曲段设置有用于消除管内负压的吸气阀门（16）。