CN201787740U - 一种上取水非承压分离式太阳能热水系统 - Google Patents

Abstract

一种上取水非承压分离式太阳能热水系统，包括控制器(1)，太阳集热器(2)，贮热水箱(3)，贮热水箱(3)的顶部设有排气/溢流口(7)，贮热水箱(3)设有分别与所述太阳集热器(2)相连通的上循环口(5)和下循环口(6)，该系统的采用了跟踪取水器(8)，总是保持取用最高水位的温度最高的热水，热水利用率高。该系统通过控制器(1)传感器采集液面信号或采用浮球补贮热水箱实现用水同时补水，保证贮热水箱满水。该系统将辅助电加热器(4)设置在贮热水箱靠上部分，不必加热整箱水，加热时间短，大幅度节省能源的情况下，实现了随时有热水供应。

Description

一种上取水非承压分离式太阳能热水系统

技术领域

本实用新型涉及一种分离式太阳能热水系统，特别是涉及一种非承压分离式太阳能热水系统，属于太阳能热利用技术领域，尤其适用于全玻璃真空管太阳能热水系统。

背景技术

分离式太阳能热水系统，即贮热水箱与集热器分离的太阳能热水系统，分离式太阳能热水系统按照贮热水箱和集热器是否承压可分为承压式和非承压式。

非承压分离式太阳能热水系统，特点是集热器和贮热水箱都不承压，造价低，安全可靠。但是目前已知技术尚未克服的缺陷是，整箱冷水经循环加热达到使用温度后，方可使用，同时辅助热源进行加热时也只能将整箱水加热到使用温度后方可使用，原因是热水输出方式是在贮热水箱底部出热水。此外，该类系统用水和补水存在矛盾，用水后要通过定时上水或人工上水等方式进行补水，补水后整箱水温度降低，直至无法使用。因此，该类系统存在使用不方便，热水利用率低、辅助热源浪费等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于克服现有技术的不足，设计出一种上取水非承压分离式太阳能热水系统，在保持传统非承压分离式太阳能热水系统造价低，安全可靠的优点的同时，克服其使用不方便，热水利用率低、辅助热源浪费等缺陷。

本实用新型包括控制器1，太阳集热器2，贮热水箱3，贮热水箱3的顶部设有排气/溢流口7，其特征在于：

贮热水箱3设有分别与所述太阳集热器2相连通的上循环口5和下循环口6，上循环口5用以流入来自太阳集热器2的较高温度的水，下循环口6用以流出较低温度的水至太阳集热器2，形成循环使贮热水箱3中的水被加热，上循环口5的上部区域形成热水区、其下部区域成为温水区；热水区内装有跟踪取水器，该取水器的上部有一浮球以使位于浮球下的取水口随热水液面浮动，该取水器的下端与设在热水区下部的热水出口9相连；贮热水箱3的底部设有冷水进口11，并在进水口上方设置一挡水板10在该挡水板下部形成冷水区。

按照本实用新型非承压分离式太阳能热水系统，其中所说的贮热水箱3的热水区段设有水位传感器12；控制器1根据水位传感器12的水位信号控制与冷水进口11相连的冷水电磁阀16的开启和关断，以实现对贮热水箱3的实时补水。

按照本实用新型非承压分离式太阳能热水系统，可通过设置与贮热水箱3下部的冷水进口11连通的补水箱17，补水箱17上端设有通气孔与大气相通以保持与贮热水箱3液面相平，补水箱17内设有浮球阀18，浮球阀18根据液面的升降，控制阀芯开启和关断，以实现对贮热水箱3的实时补水。

按照本实用新型非承压分离式太阳能热水系统，其中所说的贮热水箱3的热水区段设有辅助电加热器4；在太阳集热器2循环换热不能加热足够的热水时，由辅助电加热器4加热热水区的热水，并利用控制器1实现低于指定温度启动电加热，达到指定温度停止加热。

本实用新型的优点是：自动运行，使用方便，热水利用率高，节约能源。

附图说明

图1是本实用新型上取水非承压分离式太阳能热水系统原理简图。

图2是本实用新型上取水非承压分离式太阳能热水系统实施例1的原理图。

图3是本实用新型上取水非承压分离式太阳能热水系统实施例2的原理图。

图4是本实用新型上取水非承压分离式太阳能热水系统实施例3的原理图。

具体实施方式

如图1所示，图中，1是控制器，2是太阳集热器，3是贮热水箱，4是辅助电加热器，5是上循环口，6是下循环口，7是排气/溢流口，8是跟踪取水器，9是热水出口，10是挡水板，11是冷水进口。运行原理是太阳集热器2的吸热体不断吸收太阳辐射能量，真空管内的水被持续加热，系统由于水的热虹吸压力差(自然循环)或来自循环换热水泵的推动(强迫循环)而实现温度较高的水经过上循环口5流入贮热水箱3上部，贮热水箱3下部温度较低的水经过下循环口6流入太阳集热器2下部，循环往复，贮热水箱3中的水被不断加热。通过上述循环，整个贮热水箱呈现以上循环口5为界线，上部区域水温较热，下部区域水温渐低的现象。而且，上部区域由于水流的搅动，温度相对比较均匀，成为热水区，下部呈现温度分层递减的趋势，成为温水区。为了防止冷水补水时破坏贮热水箱内水温分层状态，在贮热水箱底部设置了挡水板10，保证冷水缓慢补充，不会引起混水，挡水板以下区域成为冷水区。这样，保证了从太阳集热器2得来的热量主要用于加热贮热水箱3上部热水区，再将整个贮热水箱温度慢慢提高。该系统的用水部分采用了跟踪取水器8，该取水器利用热水管上的浮球保证整个热水管总是浮在贮热水箱上部，出水口在最高液面稍下位置，当用户用水时，液面下降，热水出口随着浮球也下降，总是保持取用最高水位的温度最高的热水，热水利用率高。

本实用新型通过控制1的传感器采集液面信号或采用浮球补水箱实现一旦用水(水位下降)即刻上水，这样，克服了传统非承压系统用水过程中不能上水(会严重影响用水)的缺陷，同时，因为水位波动不大，跟踪取水器的波动幅度很小，增加了其使用寿命。

此外，因为贮热水箱3上部是热水区，可以将辅助电加热器4设置在贮热水箱靠上部分，在太阳集热器2循环换热不能加热足够的热水时，由辅助电加热器4加热热水区的热水，并利用控制器1实现低于指定温度(如55℃)启动电加热，达到指定温度(如65℃)停止加热。这样，在不必加热整箱水，加热时间短，节省能源的情况下，实现了随时有热水供应，提高了使用性能。

实施例1：如图2所示。图中，1是控制器，2是太阳集热器，3是贮热水箱，4是辅助电加热器，5是上循环口，6是下循环口，7是排气/溢流口，8是跟踪取水器，9是热水出口，10是挡水板，11是冷水进口，12是水位传感器，13是温度传感器，14是循环泵，15是热水增压泵，16是冷水电磁阀。本实施例中，太阳集热器2的吸热体不断吸收太阳辐射能量，其上口温度T1与贮热水箱3内温度传感器13处测得的贮热水箱温度T2达到设定的温度差后，循环泵14开始工作，通过贮热水箱下循环口6将贮热水箱内的水抽出与太阳集热器2内的水进行热交换后从贮热水箱上循环口5流回，由于热水密度冷水低，循环回来的热水到达贮热水箱内部后，会浮向贮热水箱上部。经过不断的循环往复，当T1与T2温度差缩小至设定值后，循环泵14停止工作。待T1与T2温度差再度升至设定值后下一个循环再度启动。这样循环往复，实现了整个系统的集热、换热过程。

通过上述循环，贮热水箱3上部区域水温较热，下部呈现温度分层递减的趋势，这样，保证了从太阳集热器2得来的热量主要用于加热贮热水箱3上部热水区，再将整个贮热水箱温度慢慢提高。该系统的用水部分采用了跟踪取水器8，当用户用水时，液面下降，热水出口随着浮球也下降，总是保持取用最高水位的温度最高的热水。在本系统中，一旦用水，水位下降，水位传感器12测量到水位变化后，控制器1控制上水电磁阀16即打开，开始补水，通过控制补水流量保证补水节奏，最终保证整个贮热水箱始终保持满水状态。这样做的目的，是保证整个贮热水箱的水温分区状态。为了防止冷水补水时对贮热水箱内水温分层状态，在贮热水箱底部设置了挡水板10，保证冷水缓慢补充，不至引起混水。

由于太阳集热系统会出现集热温度不能满足使用要求的情况，所以本系统设置了电辅助加热装置。电辅助加热器4设置在贮热水箱热水区靠下位置，同时设有温度传感器，当热水区温度低于指定温度(如55℃)启动电加热，达到指定温度(如65℃)停止加热。这样，在不必加热整箱水，大幅度节约能源。

通过上述设置，整个贮热水箱热水区始终保持有满足使用要求的水温和水量，克服了传统非承压分体热水系统底部用水造成的必须整箱水达到使用温度才能用水，用水同时不能上水，电加热器必须加热整箱水等缺陷。

此外，由于出水压力较低，本系统用水管路采用了热水增压泵15，将输出热水压力提高至适宜压力。从而克服了非承压分体系统出水压力低的缺陷。

实施例2：如图3所示。图中，3是贮热水箱，4是辅助电加热器，5是上循环口，6是下循环口，7是排气/溢流口，8是跟踪取水器，9是热水出口，10是挡水板，11是冷水进口，12是水位传感器，13是温度传感器，17是补水箱，18是浮球阀。热水系统的集热器部分及控制器部分与实施例1相同，图2中未画出。本实施例与实施例1的不同在于，所述用水同时补水，保证贮热水箱始终保持满水的功能，不是通过控制器、水位传感器和上水电磁阀来实现的，而是取消了图1中的水位传感器12和上水电磁阀16，采用了浮球式上水阀实现机械补水，水满自动停止。如图3所示，系统设有与贮热水箱3下部的冷水进口11连通的补水箱17，补水箱17上端设有通气孔与大气相通以保持与贮热水箱3液面相平，补水箱17内设有浮球阀18，浮球阀18根据液面的升降，控制阀芯开启和关断，在用户用水的同时，贮热水箱和小贮热水箱的液面同时下降，浮球阀18打开，上水管路开始上水，直到液面恢复原来位置，浮球阀18切断，同样实现了本实用新型中用水同时补水的功能。

实施例3：如图4所示。图中，1是控制器，2是太阳集热器，3是贮热水箱，4是辅助电加热器，5是上循环口，6是下循环口，7是排气/溢流口，8是跟踪取水器，9是热水出口，10是挡水板，11是冷水进口，12是水位传感器，16是冷水电磁阀。

本实施例中，本实用新型上取水非承压分离式太阳能热水系统的太阳集热器2和贮热水箱3采用自然循环换热，太阳集热器2内的水吸收太阳辐射能量温度升高后密度降低，由于热虹吸动力作用，热水沿太阳集热器2上口进入贮热水箱3的上循环口5，贮热水箱3内温度较低的冷水下循环口6下口进入太阳集热器2，循环往复达到换热的效果。这种换热方式换热效率高，不用借助动力，大大降低了系统运行成本。

Claims (5)

1.一种上取水非承压分离式太阳能热水系统，包括控制器(1)，太阳集热器(2)，贮热水箱(3)，贮热水箱(3)的顶部设有排气/溢流口(7)，其特征在于：

贮热水箱(3)设有分别与所述太阳集热器(2)相连通的上循环口(5)和下循环口(6)，上循环口(5)用以流入来自太阳集热器(2)的较高温度的水，下循环口(6)用以流出较低温度的水至太阳集热器(2)，形成循环使贮热水箱(3)中的水被加热，上循环口(5)的上部区域形成热水区、其下部区域成为温水区；热水区内装有跟踪取水器，该取水器的上部有一浮球以使位于浮球下的取水口随热水液面浮动，该取水器的下端与设在热水区下部的热水出口(9)相连；贮热水箱(3)的底部设有冷水进口(11)，并在进水口上方设置一挡水板(10)在该挡水板下部形成冷水区。

2.按照权利要求1所述的上取水非承压分离式太阳能热水系统，其特征在于：

该贮热水箱(3)的温水区设置温度传感器(13)，用以检测贮热水箱温度T2；贮热水箱(3)的下循环口(6)设置有与太阳集热器(2)连接的循环泵(14)；控制器(1)内预设太阳集热器(2)上口T1与贮热水箱温度T2的温差值，当实测温差值到达预设温差值时，循环泵(14)工作，当实测温差值小于预设温差值时，循环泵(14)停止工作。

3.按照权利要求1所说的上取水非承压分离式太阳能热水系统，其特征在于：

贮热水箱(3)的热水区段设有水位传感器(12)；

控制器(1)根据水位传感器(12)的水位信号控制与冷水进口(11)相连的冷水电磁阀(16)，以控制冷水补水。

4.按照权利要求1所说的上取水非承压分离式太阳能热水系统，其特征在于：

设有与贮热水箱(3)下部的冷水进口(11)连通的补贮热水箱(17)， 补贮热水箱(17)上端设有通气孔与大气相通以保持与贮热水箱(3)液面相平，补贮热水箱(17)内设有浮球阀(18)，浮球阀(18)根据液面的升降，控制阀芯开启和关断，以实现对贮热水箱(3)的实时补水。

5.按照权利要求1至4中任一权利要求所述的上取水非承压分离式太阳能热水系统，其特征在于：

贮热水箱(3)的热水区段设有辅助电加热器(4)。 

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