CN202339017U - 平板集热器低压封闭式太阳能热水系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，包括平板集热器、下循环主管、上循环主管、太阳能循环泵、板换循环泵、换热器、热水储箱、温差控制器，还包括膨胀罐，所述平板集热器、上循环主管、换热器、下循环主管依次连接构成介质流通循环回路，太阳能循环泵、温差控制器均设置于上循环主管中，板换循环泵通过换热器连接至热水储箱，所述膨胀罐安装于太阳能循环泵的入口端。通过在本实用新型系统里安装大容量的膨胀罐，使得平板太阳能集热器封闭式系统在安全可靠的工作压力下运行，并避免了介质汽化、泄露，使得系统安全运行，集热效率高，产生热水效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能热利用的技术领域，具体涉及一种平板集热器低压运行的封闭式太阳能热水系统。
背景技术
目前平板集热器太阳能热水系统使用时特别是在北方结冰地区使用过程中，集热器集热采用的是封闭式系统，传热介质为防冻液，整个集热系统在3-4bar的压力下运行，由于热胀冷缩、过热等种种情况造成系统实际压力超高，系统介质泄露，介质汽化的情况时时发生，使得系统无法安全运行，经常需要维修，影响使用。
实用新型内容
为解决平板集热器封闭系统运行压力高，介质汽化、泄露严重的问题，本实用新型提供一种平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，它可以克服上述缺点，使得整个平板太阳能系统始终在一种安全的、低压的环境下运行，不会产生介质汽化、泄露等，系统运行安全、稳定。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，包括平板集热器、下循环主管、上循环主管、太阳能循环泵、板换循环泵、换热器、热水储箱、温差控制器，还包括膨胀罐，所述平板集热器、上循环主管、换热器、下循环主管依次连接构成介质流通循环回路，太阳能循环泵、温差控制器均设置于上循环主管中，板换循环泵通过换热器连接至热水储箱，所述膨胀罐安装于太阳能循环泵的入口端。在本实用新型系统里安装大容量的膨胀罐，通过减少膨胀罐的预冲压力可以使得系统运行能维持低压状态（1.5-2.0bar 的工作压力），通过准确的建模分析计算，确定各种不同工况、环境温度下膨胀罐的预冲压力、系统介质的充注压力和安全阀的调定压力，保证了系统运行在设计的压力区间，稳定，可靠。
作为改进，本实用新型系统还包括加液泵、储液箱，储液箱通过加液泵与上循环主管相联通，加液泵和储液箱组成补液系统。
优选地，所述换热器设有介质流通通道、冷水输入口、热水输出口，所述介质流通通道的两端分别与上循环主管、下循环主管相联通，板换循环泵连接至冷水输入口，热水储箱连接至热水输出口。
优选地，所述平板集热器包括多排集热器组，所述集热器组包括多个串联的集热板芯，集热板芯采用全铜、铜钎焊流道；串联集热板芯的安装坡度要大于或等于1∶100；每排集热器组的排向安装坡度要大于或等于5∶1000；串联集热板芯的安装坡度方向与集热器组的排向安装坡度方向均高向液流方向，集热器和管路系统有较大的坡度，使得排气顺畅及介质的回流彻底，可有效防止管路由于天冷而被冻。
优选地，所述平板集热器设有下集管，下循环主管和上循环主管均比下集管低至少三米，确保介质的流动稳定。
作为改进，所述膨胀罐的出口处安装一温度传感器，另外本实用新型系统还包括与换热器和太阳能循环泵之间的上循环主管相联通的压力表及安全阀安装管，所述压力表及安全阀安装管上安装有第一弹簧式安全阀和第一压力表，在温差控制器和太阳能循环泵之间的上循环主管上安装的第二压力表和第二弹簧式安全阀，以及与第二弹簧式安全阀和太阳能循环泵之间的上循环主管相联通的排气管，所述排气管上安装一截止阀，考虑到膨胀罐温度对系统压力的影响，设计有膨胀罐散热设施及高温警示、保护装置。
本实用新型的有益效果是，通过在本实用新型系统里安装大容量的膨胀罐，使得平板太阳能集热器封闭式系统在安全可靠的工作压力下运行，避免了介质汽化、泄露，使得系统安全运行，集热效率高，产生热水效果好，避免了介质流失产生的损失，使得太阳能集热器充分发挥了它的效果。
附图说明
附图1为本实用新型平板集热器低压封闭式太阳能热水系统实施例的结构示意图；
附图2为膨胀罐预充压力与膨胀罐内的气体温度的关系图；
附图3为膨胀罐静态压力与传热介质温度的关系图。
其中：1、平板集热器；2、压力表；3、下循环主管；4、止回阀； 5、闸阀；6、板换循环泵；7、闸阀；8、换热器；9、自动排气阀；10、膨胀罐连接管；11、液位传感器；12、上循环主管；13、太阳能循环泵；14、加液泵；15、储液箱；16、压力表及安全阀安装管；17、弹簧式安全阀；18、压力表；19、排气管；20、截止阀；21、温度计；22、弹簧式安全阀；23、压力表；24、温差控制器；25、膨胀罐；26、温度传感器；27、热水储箱；28、电热管；29、回水泵；30、电磁阀；31、过滤器。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统做进一步描述，以便于更清楚的理解本实用新型所要求保护的技术思想。
附图1为本实用新型平板集热器低压封闭式太阳能热水系统实施例的结构示意图。如图1所示，平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，在本实用新型较佳的实施例中，具体包括平板集热器1、集热器进口压力表2、下循环主管3、止回阀4、闸阀5、板换循环泵6、闸阀7、板式换热器8、自动排气阀9、膨胀罐连接管10、液位传感器11、上循环主管12、太阳能循环泵13、加液泵14、储液箱15、压力表及安全阀安装管16、弹簧式安全阀17、压力表18、 排气管19、截止阀20、温度计21、弹簧式安全阀22、压力表23、温差控制器24、膨胀罐25、温度传感器26、热水储箱27。平板集热器1、上循环主管12、换热器8、下循环主管3依次连接构成介质流通循环回路，液位传感器11、太阳能循环泵13、温差控制器24均设置于上循环主管12中，冷水经过滤器31、电磁阀30后由板换循环泵6通过换热器8连接至热水储箱27；介质流通循环回路将平板集热器集中的太阳能热量带到换热器8处与流经换热器8处的冷水换热，从而将冷水加热储存至热水储箱27中。
换热器8采用板式换热器，板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备，其优点是：体积小，占地面积少；传热效率高；组装灵活；金属消耗量低；热损失小；拆卸、清洗、检修方便等。换热器8设有介质流通通道、冷水输入口、热水输出口，所述介质流通通道的两端分别与上循环主管12、下循环主管3相联通，上循环主管12、下循环主管3之间并设有一闸阀7，板换循环泵6连接至冷水输入口，热水输出口通过自动排气阀9将热水送至热水储箱27中。
在下循环主管3中安装有并联的止回阀4和闸阀5，止回阀4只允许介质向平板集热器1流动。膨胀罐25安装于太阳能循环泵13的入口端，膨胀罐25的出口处并安装一温度传感器26，压力表及安全阀安装管16与换热器8和太阳能循环泵13之间的上循环主管12相联通，在压力表及安全阀安装管16上安装有第一弹簧式安全阀17和第一压力表18；在温差控制器24和太阳能循环泵13之间的上循环主管12上安装的第二压力表23和第二弹簧式安全阀22；排气管19与第二弹簧式安全阀22和太阳能循环泵13之间的上循环主管12相联通，排气管19上安装一截止阀20。另外，在上循环主管12并安装一温度计21。
热水储箱27中设有一电热管28，在太阳能热水系统的集热热量达不到需求时使用，热水储箱27并通过回水泵29与回水管网相连。
运行过程：整个平板集热系统按照温差循环的模式运行，当白天太阳光照射到平板集热器1上后，集热器产生热量，温度升高，当温差控制器24检测到平板集热器1温度超过水箱温度达到设定的启动温差值时（一般为8-10℃），温差控制器24控制太阳能循环泵13和板换循环泵6启动，开始循环换热，将平板集热器1的热量通过换热器8传递到储热水箱。平板集热器系统为封闭式系统，传热介质为防冻液。当温差控制器24检测到平板集热器1温度超过水箱温度达到设定的停止温差值时（一般为2-3℃），温差控制器24控制太阳能循环泵13和板换循环泵6停止运转，循环换热停止，再等待平板集热器1吸收热量，下一个循环的开始。
平板集热器1应采用全铜、铜钎焊流道的集热板芯；平板集热器1安装须具有一定坡度，串联集热器组的安装坡度要≥1∶100；各排集热器组的排向安装坡度要≥5∶1000；坡度方向高向液流方向，目的是使整个系统内的所有介质都能回流到储液箱15内。
系统加液时，首先开启截止阀20，然后启动加液泵14从储液箱15抽取介质对系统进行充液，当有介质流出启动加液泵14的截止阀且排尽此处的气体时则关闭它。直到液体全部加满、所有截止阀全部关闭为止，再关闭加液泵14，储液箱15的配备容量要大于总介质量容积的10%，注完液后储液箱15内存留介质要大于总介质容积的5%。
弹簧式安全阀17和弹簧式安全阀22均安装在系统最高位，泄液口应接管至安全位置，并要进行压力调定。压力的调定应在膨胀罐25预充气体调定前完成。膨胀罐25安装在遮光、阴凉处，膨胀罐连接管10采用金属管道，不进行保温处理且长度应大于二米以上；起过热保护的温度传感器26安装在膨胀罐出口附近且保温良好。
膨胀罐25预冲压力按附图2膨胀罐预充压力与膨胀罐内的气体温度的关系图进行调定，例如当膨胀罐内的气体温度为65℃时，调定膨胀罐预充压力为0.6bar。
膨胀罐静态压力按附图3膨胀罐静态压力与传热介质温度的关系图调定，例如当传热介质温度为50℃时，调定膨胀罐静态压力为0.64bar。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，包括平板集热器（1）、下循环主管（3）、上循环主管（12）、太阳能循环泵（13）、板换循环泵（6）、换热器（8）、热水储箱（27）、温差控制器(24)，其特征在于，还包括膨胀罐（25），所述平板集热器（1）、上循环主管（12）、换热器（8）、下循环主管（3）依次连接构成介质流通循环回路，太阳能循环泵（13）、温差控制器(24)均设置于上循环主管（12）中，板换循环泵（6）通过换热器（8）连接至热水储箱（27），所述膨胀罐（25）安装于太阳能循环泵（13）的入口端。
2.如权利要求1所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，还包括加液泵（14）、储液箱（15），储液箱（15）通过加液泵（14）与上循环主管（12）相联通。
3.如权利要求1所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，所述换热器（8）设有介质流通通道、冷水输入口、热水输出口，所述介质流通通道的两端分别与上循环主管（12）、下循环主管（3）相联通，板换循环泵（6）连接至冷水输入口，热水储箱（27）连接至热水输出口。
4.如权利要求1所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，所述膨胀罐（25）的出口处安装一温度传感器（26）。
5.如权利要求1所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，所述平板集热器（1）包括多排集热器组，所述集热器组包括多个串联的集热板芯，集热板芯采用全铜、铜钎焊流道；串联集热板芯的安装坡度要大于或等于1∶100；每排集热器组的排向安装坡度要大于或等于5∶1000；串联集热板芯的安装坡度方向与集热器组的排向安装坡度方向均高向液流方向。
6.如权利要求5所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，所述平板集热器（1）设有下集管，下循环主管（3）和上循环主管（12）均比下集管低至少三米。
7.如权利要求1所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，还包括与换热器（8）和太阳能循环泵（13）之间的上循环主管（12）相联通的压力表及安全阀安装管（16），所述压力表及安全阀安装管（16）上安装有第一弹簧式安全阀（17）和第一压力表（18）。
8.如权利要求1所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，还包括在温差控制器（24）和太阳能循环泵（13）之间的上循环主管（12）上安装的第二压力表（23）和第二弹簧式安全阀（22）。
9.如权利要求8所述的平板集热器低压封闭式太阳能热水系统，其特征在于，还包括与第二弹簧式安全阀（22）和太阳能循环泵（13）之间的上循环主管（12）相联通的排气管（19），所述排气管（19）上安装一截止阀（20）。
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