CN201037671Y - 直接式集中集热分户储热太阳能热水系统 - Google Patents

直接式集中集热分户储热太阳能热水系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型为直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，属建筑与太阳能一体化和太阳能热利用技术领域。该装置包括太阳集热器、公共储热水箱、用户储热水箱、热水循环泵、水流方向控制阀、水阀和连接管道等。太阳光照射到太阳集热器时，太阳集热器集热直接加热水，被加热的热水分别储存在公共和各个用户储热水箱中，供用户需要时使用。太阳集热器与公共储热水箱和公共与各个用户储热水箱之间通过管道连接，同时每个用户储热水箱均安装水流方向控制阀和水阀，使得各个用户储热水箱之间是独立的，具有产品成本和系统运行能耗低的优点，既可以满足建筑与太阳能热水系统一体化结合要求，也满足用户使用需要。

Description

直接式集中集热分户储热太阳能热水系统
所属技术领域
本发明属建筑与太阳能一体化和太阳能热利用技术领域。具体地说是一种通过太阳能集热器集热直接加热水介质，被加热的热水分别储存在公共和各个用户独立的热水箱中，能够为用户提供生活热水的装置。
背景技术
目前，在推广和应用建筑与太阳能热水系统一体化技术过程中，多层和高层建筑采用的太阳能热水系统主要分为两大类：一类是集中集热集中储热；另一类是集中集热分户储热。集中集热集中储热太阳能热水装置亦称中央太阳能热水系统，其特点是通过太阳能集热器集热加热水，热水集中储存在热水箱中，通过热水管道为用户提供生活热水。这种系统的优点是生产产品成本较低；缺点是：用户较多时，热水管道储水量较大，如果热水管道的热水不循环，由于散热的影响，使得管道热水温度不断降低；当管道热水温度低于淋浴温度时，用户必须把管道中的低温热水排放后方能够正常使用，这样将造成水和能源的浪费；但是，为了避免上述情况的出现而安装热水管道循环泵，当管道的热水低于设定温度时，循环泵启动，不断循环管道的热水，以保证管道热水温度满足淋浴要求。然而，在用户不使用或很少用户使用热水时，管道热水的不断循环同样造成能源浪费，系统运行成本较高。集中集热分户储热太阳能热水装置，其特点是通过太阳能集热器集热，热水分别储存在各个用户储热水箱中。用户使用热水时，由各自的储热水箱提供热水。集中集热分户储热太阳能热水装置能够较好地克服集中集热集中储热太阳能热水装置的上述缺点，但是，目前集中集热分户储热太阳能热水系统中，往往首先由太阳能集热器加热非水传热介质，当传热介质流过各个用户的储热水箱时，再通过各个用户储热水箱中换热器将箱内热水加热。这种换热加热方式亦称间接式集中集热分户储热太阳能热水系统，这种系统由于受到换热系数等因数的影响，产品成本很高。因此，克服上述缺陷，降低产品价格，进一步推动建筑与太阳能热水系统一体化技术领域的发展，拓展太阳能热利用空间和充分利用太阳能。本发明正是解决这些问题的理想装置之一。
发明内容
为克服现有集中集热集中储热太阳能热水装置运行能耗高和间接式集中集热分户储热太阳能热水装置产品价格高的缺点，本发明提供了一种新的太阳能集热、热水装置。该装置太阳能集热器集热直接加热水，被加热的热水分别储存在公共和各个用户储热水箱中，供用户需要时使用。太阳能集热器与公共储热水箱和公共与各个用户储热水箱之间通过管道连接。由于该装置采用水作为传热介质，无需换热器，水-水直接换热，具有换热效率高的显著特点；同时每个用户储热水箱均安装了水流方向控制阀和水阀，使得各个用户储热水箱之间又是独立的，具有产品成本和系统运行能耗低的优点，既可以满足建筑与太阳能热水系统一体化结合要求，也满足用户使用需要。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：太阳能集热器(平板型、全玻璃真空管或热管真空管型)与公共储热水箱和公共与各个用户储热水箱之间通过管道连接，并安装热水循环泵。通过热水循环泵可将太阳能集热器的高温热水储存在公共储热水箱中，同时亦可将公共储热水箱的高温热水输送和储存在各个用户储热水箱中；各个用户储热水箱均有独立的冷水进水口和热水出水口。为避免用户储热水箱之间出现串水现象，每个用户储热水箱的冷水进水管道和与公共储热水箱连接管道均安装水流方向控制阀和水阀，使得各个用户储热水箱的热水为各个用户单独使用。
本发明的有益效果是，在实现太阳能集热器与储热水箱分离，满足建筑与太阳能热水系统一体化设计要求的同时，克服集中集热集中储热太阳能热水装置运行能耗高和使用间接换热集中集热分户储热太阳能热水装置产品价格高的缺点，为用户提供生产成本低而节能效果好的太阳能热水产品。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是本发明的连接管路和运行原理图。
图2是为无公共储热水箱的连接管路和实例运行原理图。
图3是用户储热水箱(如7、8)之间采用串联方式的连接管路和实例运行原理图。
图4是水流方向控制阀为一个电磁阀和一个单向止回阀混合使用的连接管路和实例运行原理图。
图1中，1.太阳能集热器；2.上循环管；3.下循环管；4.热水循环泵；5.公共储热水箱；6.热水循环泵；7.用户储热水箱；8.用户储热水箱；9.水阀；10.电辅助加热管；11.花洒；12.热水循环主干管道；13.热水循环主干管道；51.水阀；52.水阀；53.水阀；54.水阀；70.热水出水管道；71.水阀；72.水流方向控制阀；73.热水循环分支管道；74.水流方向控制阀；75.水阀；76.冷水进水管道；77.水阀；78.水流方向控制阀；79.热水循环分支管道；80.热水出水管道；81.水阀；82.水流方向控制阀；83.热水循环分支管道；84.水流方向控制阀；85.水阀；86.冷水进水管道；87.水阀；88.水流方向控制阀；89.热水循环分支管道。
图4中，721.单向止回阀；722.电磁阀；741.单向止回阀；742.电磁阀；781.单向止回阀；782.电磁阀；821.单向止回阀；822.电磁阀；841.单向止回阀；842.电磁阀；881.单向止回阀；882.电磁阀。
具体实施方式
图1是本发明的原理图。在图1中，装置的运行原理可分步解释如下：
本发明是一种通过太阳集热器集热，利用公共和各个用户储热水箱蓄热，能够为用户提供生活热水的装置。装置在运行过程中，太阳光照射到由若干块太阳集热器1组成的阵列上，并加热太阳集热器内的水介质，热水循环泵4通过下循环管道3将太阳集热器内的高温热水经上循环管道2泵至公共储热水箱5储存，同时将公共储热水箱5的低温热水泵至太阳集热器1通过太阳辐射加热升温后再泵回公共储热水箱5，如此循环直至没有太阳辐射或太阳的辐射强度不足以将太阳集热器1内的热水温度提高至大于公共储热水箱5的热水温度时，热水循环泵4停止启动。装置在上述运行过程中，当公共储热水箱5的热水温度大于用户储热水箱7、8中任一个热水箱内的热水温度至设定值时，热水循环泵6启动，否则，热水循环泵6不启动。热水循环泵6启动时，通过热水循环主干管道12和13将公共储热水箱5的高温热水与用户储热水箱7、8中的低温热水交换热量使用户储热水箱内温度较低的热水升温，当所有用户储热水箱7、8的热水温度接近或等于公共储热水箱5的热水温度时，热水循环泵6停止。51和52分别是安装在连接公共储热水箱5和太阳集热器1上、下循环管道上的水阀。53和54分别是安装在热水循环主干管道12和13上的水阀；热水循环主干管道12和13连接公共储热水箱5和用户储热水箱7、8。71、81和77、87分别是安装在热水循环分支管道73、83和79、89上的水阀。热水循环分支管道73、83和79、89分别连接用户储热水箱7、8与热水循环主干管道13、12。75、85是安装在用户储热水箱7、8冷水进水管道76、86上的水阀。9是安装在用户储热水箱7、8热水出水管道70、80上的水阀。10是安装在用户储热水箱7、8内的电辅助加热管。11是喷淋花洒。72、82和78、88分别是安装在热水循环分支管道73、83和79、89上的水流方向控制阀。74、84是安装在用户储热水箱7、8冷水进水管76、86上的水流方向控制阀。热水循环分支管道73、83和79、89上水流方向控制阀的作用是避免出现用户储热水箱7、8之间的串水现象，即不允许产生冷水从冷水进水口进入用户储热水箱后通过其热水循环分支管道经热水循环主干管道12和13进入其他用户储热水箱的流动。用户使用热水时，热水通过水阀9从花洒11流出，同时冷水通过用户储热水箱的冷水管道补充进入热水箱内。
图2是为无公共储热水箱5的连接管路和实例运行原理图，此时装置可减少一个热水循环泵，热水循环主干管道12、13和热水上、下循环管道3、2直接连接，而且经太阳能集热器1加热的热水通过热水循环管道直接泵进用户储热水箱7、8中。
图3是用户储热水箱(如7、8)之间采用串联方式的连接管路和实例运行原理图。
图4是水流方向控制阀为一个电磁阀和一个单向止回阀混合使用的连接管路和实例运行原理图，安装在用户储热水箱7、8冷水进水管道和热水循环分支管道上的水流方向控制阀均由一个单向止回阀和一个电磁阀组成。

Claims (7)

1.一种直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，其特征是：由太阳能集热器(1)加热的热水分别储存在公共储热水箱(5)和用户储热水箱(7)、(8)中；公共储热水箱(5)和用户储热水箱(7)、(8)通过热水循环主干管道(12)、(13)和热水循环分支管道(73)、(83)与(79)、(89)相连接。
2.根据权利要求1所述的直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，其特征是：装置可安装0-50个公共储热水箱(5)，同时可安装2-100个用户储热水箱(7)和(8)。用户储热水箱(7)、(8)之间采用串联、并联或串并联混合方式连接。
3.根据权利要求1所述的直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，其特征是：当装置有0个公共储热水箱(5)时，热水循环主干管道(13)、(12)分别与连接太阳能集热器(1)的上、下循环管(2)、(3)直接连通，通过太阳能集热器(1)加热的热水直接储存到用户储热水箱(7)和(8)中。
4.根据权利要求1所述的直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，其特征是：每个用户储热水箱(7)或(8))过1-20条热水循环分支管道(73)、(83)和(79)、(89)与热水循环主干管道(12)和(13)连接。
5.根据权利要求1所述的直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，其特征是：每条热水循环分支管道(73)、(83)和(79)、(89)上均安装1-50个水流方向控制阀(72)、(82)和(78)、(88)。
6.根据权利要求1所述的直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，其特征是：每条冷水进水管道(76)、(86)上均安装1-50个水流方向控制阀(74)和(84)。
7.根据权利要求1所述的直接式集中集热分户储热太阳能热水装置，其特征是：装置安装有2-50根热水循环主干管道(12)、(13)。
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