CN1508492A - 承压强迫双循环太阳热水屋顶 - Google Patents

Abstract

承压强迫双循环太阳热水屋顶，由水箱(换热器)、膨胀水箱(管)、集热器、墙壁、太阳电池板、循环泵及自动控制器组成。水箱封头上的环形孔与水箱壁上的孔及集热器集水管相互连通，水箱兼有换热器功能，它的巧妙结构使之既节省材料，又增加强度，还增添了永不结垢功能。本发明的透明集热芯内充有黑色吸光循环液，开液体吸光材料之先河，这种内热式工作模式使之具有效率高、寿命长、价格低的特点，是一把开启世界市场大门的金钥匙。

Description

承压强迫双循环太阳热水屋顶

本发明涉及太阳能热利用中的一种承压强迫双循环太阳热水屋顶。

普通的大型太阳能热水工程，多为自然单循环型，这种方式具有热效率低、易结垢的缺点，虽然也有人使用强迫单循环方式，但所采用的自动控制系统均较为复杂，系统可靠性低且更易结垢。现在市场上出售的商品太阳热水系统，全部为外热式，即：光→透光层→真空(或空气)层→黑色固体吸热材料→固体材料(如翼片)→传热介质(或水)。这种外热式热水器的热效率低且制造成本较高，而且固体吸热层的寿命亦较短，这就使得现在的商品热水器价格高，寿命短，效率低。

本发明的目的，是提供一种内热、高效、价格低、重量轻的承压强迫双循环太阳热水屋顶。

为实现上述目的，我们采取的技术方案是：用透明塑料中空格子板作为透光板和集热芯板，用多孔壁水箱兼作换热器，集热器集水管通过管道与水箱壁上的孔相连通，将其中充满黑色液体，用太阳能电池板直接作为循环泵的电源，或间接控制循环泵的电源即可。

附图给出了本发明的实施例

图1是承压强迫双循环太阳热水屋顶的剖面图。

图2是承压强迫双循环太阳热水屋顶加热循环系统的示意图。

图3是承压强迫双循环太阳热水屋顶集热器及其连接方式的剖面图。

图4是承压强迫双循环太阳热水屋顶循环泵大块太阳能电池供电电路图。

图5是承压强迫双循环太阳热水屋顶循环泵小块太阳能电池自动控制市电供电电路图。

现结合附图对本发明作详细说明：承压强迫双循环太阳热水屋顶，由水箱热交换器、膨胀水管、集热器、墙壁、门窗、太阳能电池板、循环泵、自动控制器组成。

角1为屋脊，它与保温房后顶板2、集热器固定在一起；3为屋的脊檩，后顶板2、集热器的上端固定在脊檩上，它们的下端分别固定在墙壁20、24上；透光板、集热芯均由高分子透明中空格子板制成，7和37是集热芯板的两个面，43为连接这两个面的格，集热芯板的两端被槽封闭后形成上下集水管38、35；保温板6与集热芯板7之间填充有保温材料；槽34、39、42、44从四周将透光板36、集热芯、保温板固定在一起构成集热器；8为水箱外壳9的端盖，水箱为圆桶结构，水箱壁内有多个与其中心轴平行的孔14，水箱封头12、17为半球壳与圆桶的复合体，复合体的圆桶上开有环形槽，槽与水箱连接在一起后形成环形孔13与15，环形孔与水箱壁内的孔14相连通；水箱封头上的循环液管25、29与环形孔15、13相连通；进出水管16、11固定在水箱封头17、12上且与水箱相连通；水箱上端盖12有密封端口10；排污龙头23通过管22与水箱底部相连通，管22固定在水箱封头17上；水箱的底部与其外壳之间安装有支架18，水箱通过支架将重力传给底座19，底座安放在地面(楼板)21上；热水罐(水箱及其外壳)安装在离用户使用热水最近的地方；循环泵28进液口通过管26与循环液泄放水嘴27、循环液管25相连通，循环泵出液口通过保温管30与循环液分配管33相连通，管33通过管道与集热器下集水管35相连通，管35通过集热芯格子板孔与上集水管38相连通，集水管38通过管道分别与管状膨胀水箱40、循环液分配管4相连通，管状膨胀水箱通过管41与大气相连通，管状膨胀水箱周围填充有保温材料，管状膨胀水箱隐藏于屋脊之中，循环液分配管4通过管31与循环液管29相连通，管30、31为双腔保温管，亦可在管30、31外面包上保温材料，循环液分配管4、33与其保温外壳5、32之间填充有保温材料；防水板46与集热器的槽44、45固定在一起，防水板46与集热器的槽44、45的连接处涂有防水胶47、48，这就使得集热器构成了屋顶的一个面。

太阳能电池板直接为循环泵供电时，大块太阳能电池板49安装在有阳光照射的地方，它输出的电能通过导线50、54给循环泵线圈53供电，循环泵直流电机的输入端子直接与太阳能电池板的相应输出端子相连接，太阳能电池板的输出端与循环泵直流电机的绕组线圈组成一个回路；蓄电池55、过放电保护器52、开关51串联后再并接在循环泵直流电机的输入端子上，太阳能电池板的输出端、蓄电池、过放电保护器、开关组成一个充电回路；蓄电池、过放电保护器、开关、循环泵直流电机的绕组线圈组成一个放电回路。

市电为循环泵供电时，循环泵交流电机64的一个端子直接与市电的零线63相连接，另一个端子与双向可控硅61的阴极相连接，双向可控硅的阳极与市电的火线62相连接，市电火线、双向可控硅、循环泵电机的绕组线圈、市电零线组成一个市电供电回路；用小块太阳能电池板56作为双向可控硅的触发信号源，小块太阳能电池56输出端的正极通过电源线57与双向可控硅的触发极相连接，负极通过导线66、电位器59与可控硅的阴极相连接，小块太阳能电池的正极、双向可控硅的触发极、双向可控硅的阴极、电位器59、小块太阳能电池的负极组成一个触发回路；小容量蓄电池65与过放电保护器58串联后再并联在太阳能电池板的正、负极之间，小块太阳能电池的正极、过放电保护器58、小容量蓄电池、小块太阳能电池的负极组成一个充电回路，小容量蓄电池正极、过放电保护器、可控硅的触发极、可控硅的阴极、电位器、小容量蓄电池负极组成一个触发回路；电容器60并联在双向可控硅的阴极与触发极之间，电容器的作用是防止杂光干扰(如闪电)引起的可控硅误触发，电容器、电位器、小块太阳能电池的正负极组成一个误触发脉冲吸收回路；电容器、可控硅的触发极、可控硅的阴极组成一个回路；电位器59的作用是调整触发电压、电流，以使得在合适光照时达到可控硅的触发阈值，小容量蓄电池65的作用是：晴朗天空的太阳突然被云遮挡，小容量蓄电池给双向可控硅提供触发信号，使双向可控硅继续导通维持循环，调整小容量蓄电池的容量能调整可控硅的导通时间，当小容量蓄电池的放电电压低于其最低允许放电电压时，过放电保护器58将其供电电路断开。

使用时，从管41(或水嘴27)的端口加入黑色防冻循环液，黑液的加入量以系统加热运行时循环液不从管41上口溢出为准，再将水箱充满水。

当使用太阳能电池板直接为循环泵供电时，循环泵的电机应为直流电机，阳光透过透光板36、芯板37照在黑色液体上产热，黑色液体温度增高，同时，太阳能电池板49上产生的电能使循环泵28启动，黑色的循环液经管25、26、30、循环液分配管33、集热芯下集水管35、集热芯板7和37之间的空间、上集水管38、循环液分配管4、管31、29、环形孔13、水箱壁上的孔14、环形孔15完成循环，黑色液体在集热芯内吸光产生的热量，在经过水箱壁上的孔14时，将热量传给水箱中的水。当晴朗天空的太阳突然被云遮挡，太阳能电池板49无电能输出，蓄电池55给循环泵供电维持循环，调整蓄电池55的容量，可调整循环的维持时间，当蓄电池的放电电压低于其最低允许放电电压时，过放电保护器52将其的供电电路断开。

当使用市电为循环泵供电时，循环泵的电机应为交流电机，阳光透过透光板36、芯板37照在黑色液体上产热，黑色液体温度增高，同时，小太阳能电池板56上产生的电能使双向可控硅61触发导通，市电通过循环泵的线圈64使循环泵启动，黑色的循环液经管25、26、30、循环液分配管33、集热芯下集水管35、集热芯板7和37之间的空间、上集水管38、循环液分配管4、管31、29、环形孔13、水箱壁上的孔14、环形孔15完成循环，当晴朗天空的太阳突然被云遮挡时，小容量蓄电池给双向可控硅提供触发信号，使双向可控硅继续导通维持循环，调整小容量蓄电池的容量能调整可控硅的导通时间，当小容量蓄电池的放电电压低于其最低允许放电电压时，过放电保护器58将其的供电电路断开。

11是用户热水供应管，进水管16与自来水管相连通，当用户使用热水时，自来水进入水箱底部补充并维持热水箱内的压力。

本发明水箱壁上有多个孔14，这样在节约材料的情况下可大大提高水箱强度，还使水箱本身成了一个热交换器，这个做法是一举几得。

由于本发明采用承压双循环的工作方式，水箱可安装在离用户使用热水最近的地方，用户只要打开水管就是热水，使用非常方便。

由于本发明的透光板和集热芯板采用高分子材料制作，所以可根据建筑物需要，将集热器做足够大，足够轻，且有优良的防雹性能。

由于本发明的透明高分子集热芯板内充满的黑色液体为吸光产热材料，又为传热介质，所以光产热后到传热介质为零距离；这种内热式集热器能极大的提高光热转换效率，且能大大的减少热量损失。

本发明的集热器既可用来产生大量生活热水，又能防雨防风，在冬季，当集热芯被太阳能加热后，大部分能量被用来产生热水，小部分能量通过集热芯后面的保温层进入屋内使屋内的温度升高，因而，它所覆盖的房子又是一个大型太阳能温室。

本发明的集热芯和太阳能电池板同步工作，因而省去了复杂的自动控制系统，既节约了资金，又提高了系统的可靠性。

本发明采用双向可控硅作为循环泵的电源无触点控制开关，用小块太阳能电池板作为智能触发信号源，具有结构简单、工作可靠、造价低、自动化程度高的特点。

本发明承压、抗冻、高效、低成本、抗结垢，适合于热带、温带、寒带及高寒地区使用。

Claims (5)

1.由水箱(热交换器)、膨胀水箱(管)、集热器、太阳能电池板、循环泵、自动控制器、墙壁组成的承压强迫双循环太阳热水屋顶，其特征是：

a.集热器、保温房后顶板、墙壁、地板、门窗围成一个封闭的空间构成太阳能温室。

b.水箱壁内有多个与其中心轴平行的孔，水箱的两个封头上均开有环形槽，环形槽与水箱连接在一起后形成环形孔，环形孔与水箱壁内的孔相连通；环形孔上固定有循环液管，循环液管均与封头上的环形孔相连通。

c.集热芯由耐高温透明高分子中空格子板制成。格子板的上下两端被槽封闭后形成集水管。槽从四周将透光板、集热板、保温板固定在一起构成集热器。

d.集热芯、水箱壁孔、封头环形孔内加有黑色抗冻循环液体。

e.太阳能电池板直接为循环泵供电时，循环泵直流电机的输入端子直接与太阳能电池板的相应输出端子相连接，太阳能电池板的输出端与循环泵直流电机的绕组线圈组成一个回路，蓄电池和过放电保护器串联后再并接在循环泵直流电机的输入端子上，太阳能电池板的输出端与蓄电池和过放电保护器组成一个回路，蓄电池和过放电保护器与循环泵直流电机的绕组线圈组成一个回路。

f.市电为循环泵供电时，循环泵交流电机的其中一个输入端子直接与市电的零线相连接，另一个输入端子与双向可控硅的阴极相连接，双向可控硅的阳极与市电的火线相连接，市电火线、双向可控硅、循环泵电机的绕组线圈、市电零线组成一个回路；用小块太阳能电池板作为双向可控硅的控制信号源，小块太阳能电池的正极直接与双向可控硅的触发极相连接，负极通过电位器与双向可控硅的阴极相连接，小块太阳能电池的正极、双向可控硅的触发极、双向可控硅的阴极、小块太阳能电池的负极组成一个回路；小容量蓄电池与过放电保护器串联后再并接在小块太阳能电池的正负极之间，小容量蓄电池、过放电保护器、小块太阳能电池的正负极组成一个回路；小容量蓄电池、过放电保护器、可控硅的触发极、可控硅的阴极、电位器组成一个回路；电容器并接在双向可控硅的阴极与触发极之间，电容器、电位器、小块太阳能电池的正负极组成一个回路；电容器、可控硅的触发极、可控硅的阴极组成一个回路。

2.根据权利要求1所述的承压强迫双循环太阳热水屋顶，其特征是：循环泵28进水口通过管26与循环液泄放(注入)水嘴27、循环液管25相连通，循环泵出水口通过保温管30与循环液分配管33相连通，管33通过管道与集热器下集水管35相连通，管35通过集热芯格子板孔与上集水管38相连通，管38通过管道分别与管状膨胀水箱40、循环液分配管4相连通，管状膨胀水箱通过管41与大气相连通，管状膨胀水箱周围填充有保温材料，管状膨胀水箱隐藏于屋脊之中，循环液分配管4通过管31与循环液管29相连通，循环液管29通过环形孔13、水箱壁上的孔14、环形孔15与循环液管25相连通，管30、31为双腔保温管，亦可在管30、31外面包上保温材料，循环液分配管4、33与其保温外壳5、32之间填充有保温材料。

3.根据权利要求1所述的承压强迫双循环太阳热水屋顶，其特征是：水箱下封头上安装有进水管和排污管，水箱上封头上安装有出水管和密封端口，它们均与水箱相连通；水箱安装在离用户使用热水最近的地方。

4.根据权利要求1所述的承压强迫双循环太阳热水屋顶，其特征是：水箱底部与其外壳之间安装有支架。

5.根据权利要求1所述的承压强迫双循环太阳热水屋顶，其特征是：相邻集热器之间的防水板与集热器的槽固定在一起，防水板与集热器的槽的连接处涂有防水胶。

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