CN206670094U - 一种太阳能热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能热水系统，包括太阳能集热器、储热水箱、循环水箱、太阳能电池组件、蓄电池组、与太阳能集热器连接的进水管和与储热水箱连接的出水管，太阳能集热器上设有集热管，循环水箱与集热管的两端分别连接；循环水箱与储热水箱连接，循环水箱内设有第一温度传感器，循环水箱和储热水箱之间设有第一温控电磁阀；储热水箱内设有加热管，太阳能电池组件与蓄电池组连接，蓄电池组与加热管连接；储热水箱内设有液位计和第二温度传感器；太阳能集热器和储热水箱之间设有第一循环泵；太阳能热水系统还包括支架，太阳能电池组件由驱动机构驱动其与支架滑移连接并用于遮盖太阳能集热器。拥有足够满足使用温度要求的热水供应。

Description

一种太阳能热水系统

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，特别涉及一种太阳能热水系统。

背景技术

随着经济的快速发展，能源供应和环境问题日益突出。使用化石能源易导致二氧化碳等温室气体排放，使全球变暖。太阳能作为新能源，其物质不受局限，人人可以平等共享，不污染空气，是清洁、可持续利用的能源。

利用太阳能加热自来水给用户提供生活用热水，已经成为普遍的热水供应方案，其具有安全经济、节能环保、能源可再生、使用简单等优势，在家用、酒店、工厂、学校、医院等方面均有广泛的运用。

现有的太阳能热水系统主要包括如下几种：可分为：直流系统、自然循环系统和强制循环系统。

（1）直流式系统：直流式系统传热工质一次通过集热器加热后，便进入储水箱或用热水处非循环太阳热水系统，储水箱的作用仅为储存集热器所排放的热水。直流式系统一般可采用机械式控温控阀或电控温控器控制方式，直流式系统都是直接系统。

（2）自然循环系统：自然循环系统是指利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的太阳能热水系统。在自然循环系统中，为了保证必要的热虹吸压头，储水箱应高于太阳能集热器上部，这种系统结构简单不需要附加动力，属于直接式太阳能热水系统。自然循环太阳能热水系统一般可分为两种类型：纯粹自然循环式和自然循环定温放水形式。自然循环加定温放水式是自然循环式热水系统的改进，它把自然循环系统的储热水箱分成两个水箱，用来集热循环的水箱体积较小，比较容易加热，待该小水箱温度达到设定温度时再放到大水箱中，它的大水箱中一直是热水。

（3）强制循环系统：强制循环系统是利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过太阳能集热器进行循环加热的太阳能热水系统，它可以是直接式系统也可以是间接式系统。

对于大型公共场所来说，用水量大，需要保证有足够的有满足使用温度要求的太阳能热水供应，上述三种模式都难以满足使用要求，要对他们进行改进。以此，提出本实用用新型方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种太阳能热水系统，采用直流式系统和强制循环两种工作模式，并配以太阳能电池组件和蓄电池组作为辅助能源，在夜间或者太阳光照不充足的情况下对水进行补充加热，从而保证有足够的有满足使用温度要求的太阳能热水供应。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种太阳能热水系统，包括太阳能集热器、储热水箱以及与储热水箱连接的出水管，太阳能集热器上设有集热管，太阳能热水系统还包括循环水箱，循环水箱与进水管连接且循环水箱与集热管的两端分别连接；循环水箱与储热水箱连接，循环水箱内设置有第一温度传感器，循环水箱和储热水箱之间设有第一温控电磁阀；太阳能热水系统还包括太阳能电池组件和蓄电池组，储热水箱内设有加热管，太阳能电池组件与蓄电池组连接，蓄电池组与加热管连接；储热水箱内设有液位计和第二温度传感器；太阳能集热器和储热水箱之间设有第一循环泵和第二温控电磁阀；太阳能热水系统还包括支架，太阳能电池组件由驱动机构驱动其与支架滑移连接并可用于遮盖太阳能集热器。

采用上述结构，当光照充足而储热水箱内水位未满时，系统为定温出水运行，即当循环水箱内的温度达到设定值时，打开第一温控电磁阀，自来水进入管路，把热水顶入储热水箱，当环水箱内的温度低于设定温度时，关闭第一温控电磁阀。太阳能集热器继续吸收太阳热量，使循环水箱内的水温继续升高。如此循环，当储热水箱内水位达到设定位置时或储热水箱内水温低于使用温度时，系统处于温差循环工作模式，打开第一循环泵，储热水箱内水和集热器中水行进温差循环，当储热水箱内水温和循环水箱内水温接近时关闭第一循环泵停止循环。两种工作方式交替进行，能够使用户用到的水水温均在设定温度以上。在太阳能集热器工作的同时，太阳能电池组件也在工作，将太阳能转化为电能并储存在蓄电池组中，当太阳能集热器足够提供热水时，电能储存在蓄电池组中。当阳光不够充足，太阳能集热器收集的热量不能满足用水需求时（储热水箱温度低于预定值），蓄电池组给加热管提供电能，使加热管发热，从而把储热水箱中的水加热以供用户使用。另外，在太阳能充足的情况下，储热水箱内水温已经达到预定温度，循环水箱内的水在阳光的照射下会继续升温，这时，驱动机构驱动太阳能电池组件移动至太阳能集热器上方以遮盖太阳能集热器，减少太阳能集热器温度过高出现爆管等现象，提高太阳能集热器的使用寿命。本实用新型中太阳能热水系统的设置一方面能够满足用户的用水需求，另一方面还能保护太阳能集热器，提高其使用寿命。

进一步优选为：循环水箱位置高于集热管顶部。

采用上述结构，初始时，集热管中和循环水箱中均储满冷水，太阳光加热集热管内的冷水使其温度上升，集热管中的水温高于循环水箱中的水温，从而向上流动，而循环水箱中的冷水补充到集热管底部。因此，循环水箱和集热管之间可通过自然循环的方式进行循环，不需要额外的动力源来使其进行循环，从而对循环水箱中的水进行均匀加热。

进一步优选为：循环水箱和集热管底部之间设有第二循环泵；循环水箱与储热水箱之间设有第三循环泵。

采用上述结构，第三循环泵的设置有利于帮助循环水箱和集热管内的水进行循环，提高循环效率，从而有助于均匀升温，防止局部过热而局部未加热。

进一步优选为：循环水箱和储热水箱上分别设有第一放气阀和第二放气阀。

采用上述结构，采用开式的太阳能热水系统，减少循环水箱和储热水箱的承压，有利于提高太阳能热水系统的使用寿命。

进一步优选为：支架包括两个倾斜设置的支撑件，支撑件在其倾斜方向上的长度至少为太阳能集热器和太阳能电池组件在该方向上的长度之和；太阳能集热器设于两个支撑件之间；支撑件上设有滑槽，太阳能电池组件上设有与滑槽配合的滚轮。

采用上述结构，支撑件用于支撑太阳能电池组件，太阳能集热器设于两个支撑件之间，当太阳能电池组件与太阳能集热器位置相错太阳能集热器和太阳能电池组件均受太阳光照射，太阳能集热器处于工作状态，对冷水进行加热。当太阳能电池组件移动到太阳能集热器上方时，太阳能电池组件将太阳光遮挡，使得太阳能集热器处于阴影中，从而太阳能集热器停止工作，防止太阳能集热器过热从而烧坏。

进一步优选为：支架包括底座，竖直设置的立柱以及支撑件，支撑件为一端设于立柱上且另一端设于底座上的支撑杆。

采用上述结构，这样的设置使得支架呈镂空设置，在需要太阳光照射时，阳光能够尽可能地不被支架遮挡，从而照射在太阳能集热器上。

进一步优选为：驱动机构为卷扬机，支撑件的顶端设有滑轮，卷扬机的牵引绳跨过滑轮并与太阳能电池组件连接；卷扬机受控于第一温度传感器与第二温度传感器。

采用上述结构，当第一温度传感器与和第二温度传感器探测到的温度都高于预定温度时，系统给卷扬机发送指令，使太阳能电池组件遮盖太阳能集热器；当第二温度传感器探测到储热水箱内温度低于预定温度或者液位计探测到储热水箱内的液位低于预设值，系统给卷扬机发送指令，使太阳能电池组件不再遮盖太阳能集热器。

进一步优选为：第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵均由蓄电池组供电。

采用上述结构，蓄电池组为第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵供电，将太阳能电池储存的电量用于本系统中，实现太阳能热水系统所需电量的自给自足。

进一步优选为：卷扬机由蓄电池组供电。

采用上述结构，蓄电池组为卷扬机供电，将太阳能电池储存的电量用于本系统中，实现太阳能热水系统所需电量的自给自足。

进一步优选为：蓄电池组还与市电连接。

采用上述结构，若太阳能电池组件转化的电能不足以供给太阳能热水系统使用，市电能够及时给予补充，从而使得太阳能热水系统能够具有不间断供给的能量，满足所需使用热水的需求。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、该太阳能热水系统采用两种工作方式交替进行，能够使用户用到的水水温均在设定温度以上；

2、太阳能电池组件能够给辅助加热系统供电，配合市电的接入，能够24小时满足用水需求；

3、本实用新型中太阳能热水系统的设置一方面能够满足用户的用水需求，另一方面还能保护太阳能集热器，延长其使用寿命。

附图说明

图1是实施例的结构简示图（省略支架）；

图2是实施例的太阳能电池组件、太阳能集热器和支架的位置关系图。

图中，1、太阳能集热器；11、集热管；12、第一循环泵；13、第二温控电磁阀；2、储热水箱；21、第二放气阀；22、加热管；23、液位计；24、第二温度传感器；3、循环水箱；31、第一放气阀；32、第一温度传感器；33、第一温控电磁阀；34、第三循环泵；4、太阳能电池组件；41、滚轮；5、蓄电池组；6、循环水管；61、第二循环泵；7、支架；71、底座；72、立柱；73、支撑杆；731、滑槽；732、滑轮；8、卷扬机；81、牵引绳；101、进水管；102、出水管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的保护范围内都受到专利法的保护。

一种太阳能热水系统，如图1所示，包括太阳能集热器1、储热水箱2、循环水箱3、太阳能电池组件4、蓄电池组5、与循环水箱3连接的进水管101和与储热水箱2连接的出水管102。循环水箱3和储热水箱2上分别设有第一放气阀31和第二放气阀21。

太阳能集热器1倾斜设置，根据用户所在地理位置的太阳角度设置其朝向。太阳能集热器1上设有集热管11（参见图2），循环水箱3设于集热管11的顶部，并且循环水箱3通过循环水管6与集热管11的底部连接，循环水管6上设置有第二循环泵61。循环水箱3内设置有第一温度传感器32，循环水箱3与储热水箱2连接，循环水箱3和储热水箱2之间设有第一温控电磁阀33和第三循环泵34。太阳能集热器1底部和储热水箱2之间设有第一循环泵12和第二温控电磁阀13。

太阳能热水系统还包括太阳能电池组件4和蓄电池组5，太阳能电池组件4以与太阳能集热器1相同的倾角倾斜设置，太阳能电池组件4将光能转化为电能并给蓄电池组5充电。储热水箱2内设有加热管22，蓄电池组5用于给加热管22加热。储热水箱2内设有液位计23和第二温度传感器24。

如图2所示，太阳能电池组件4安装于支架7上，支架7包括底座71，竖直设置的立柱72以及支撑杆73，支撑杆73一端设于立柱72上且另一端设于底座71上从而与太阳能集热器1和太阳能电池组件4呈相同的倾角设置。支撑杆73有两个，太阳能集热器1设于两个支撑件之间。支撑件上设有滑槽731，太阳能电池组件4背部设有与滑槽731配合的滚轮41。

支撑杆73的顶端设有滑轮732，太阳能电池组件4由卷扬机8驱动其在支撑杆73上滑移。卷扬机8的牵引绳81跨过滑轮732并与太阳能电池组件4连接，且卷扬机8受控于第一温度传感器32与第二温度传感器24。支撑件在其倾斜方向上的长度大于太阳能集热器1和太阳能电池组件4在该方向上的长度之和。当太阳能电池组件4位于支撑杆73顶部时，太阳能电池组件4和太阳能集热器1均能接受阳光照射并进行工作，当太阳能电池组件4向下移动至支撑杆73底部时，太阳能集热器1位于太阳能电池组件4的阴影内，只有太阳能电池组件4工作。

第一循环泵12、第二循环泵61、第三循环泵34均由蓄电池组5供电。卷扬机8由蓄电池组5供电。蓄电池还与市电连接从而在太阳能电池组件4不足以给蓄电池充电时用于补充蓄电池所需的电量。

工作原理：初始时，集热管11中和循环水箱3中均储满冷水，太阳光加热集热管11内的冷水使其温度上升，集热管11中的水温高于循环水箱3中的水温，从而向上流动，而循环水箱3中的冷水补充到集热管11底部。当光照充足而储热水箱2内水位未满时，系统为定温出水运行，即当循环水箱3内的温度达到设定值时，打开第一温控电磁阀33，自来水进入管路，把热水顶入储热水箱2，当环水箱内的温度低于设定温度时，关闭第一温控电磁阀33。太阳能集热器1继续吸收太阳热量，使循环水箱3内的水温继续升高。如此循环，当储热水箱2内水位达到设定位置时或储热水箱2内水温低于使用温度时，系统处于温差循环工作模式，打开第一循环泵12，储热水箱2内水和集热器中水行进温差循环，当储热水箱2内水温和循环水箱3内水温接近时关闭第一循环泵12停止循环。两种工作方式交替进行，能够使用户用到的水水温均在设定温度以上。在太阳能集热器1工作的同时，太阳能电池组件4也在工作，将太阳能转化为电能并储存在蓄电池组5中，当太阳能集热器1足够提供热水时，电能储存在蓄电池组5中。当阳光不够充足，太阳能集热器1收集的热量不能满足用水需求时（储热水箱2温度低于预定值），蓄电池组5给加热管22提供电能，使加热管22发热，从而把储热水箱2中的水加热以供用户使用。另外，在太阳能充足的情况下，储热水箱2内水温已经达到预定温度，循环水箱3内的水在阳光的照射下会继续升温，这时，卷扬机8驱动太阳能电池组件4移动至太阳能集热器1上方以遮盖太阳能集热器1，减少太阳能集热器1温度过高出现爆管等现象，提高太阳能集热器1的使用寿命。本实用新型中太阳能热水系统的设置一方面能够满足用户的用水需求，另一方面还能保护太阳能集热器1，提高其使用寿命。

Claims (10)

1.一种太阳能热水系统，包括太阳能集热器(1)、储热水箱(2)以及与储热水箱(2)连接的出水管(102)，其特征是：所述太阳能集热器(1)上设有集热管(11)，所述太阳能热水系统还包括循环水箱(3)，所述循环水箱(3)与进水管(101)连接且循环水箱(3)与集热管(11)的两端分别连接；所述循环水箱(3)与储热水箱(2)连接，所述循环水箱(3)内设置有第一温度传感器(32)，循环水箱(3)和储热水箱(2)之间设有第一温控电磁阀(33)；所述太阳能热水系统还包括太阳能电池组件(4)和蓄电池组(5)，所述储热水箱(2)内设有加热管(22)，太阳能电池组件(4)与蓄电池组(5)连接，蓄电池组(5)与加热管(22)连接；所述储热水箱(2)内设有液位计(23)和第二温度传感器(24)；所述太阳能集热器(1)和储热水箱(2)之间设有第一循环泵(12)和第二温控电磁阀(13)；所述太阳能热水系统还包括支架(7)，所述太阳能电池组件(4)由驱动机构驱动其与支架(7)滑移连接并可用于遮盖太阳能集热器(1)。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述循环水箱(3)位置高于集热管(11)顶部。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述循环水箱(3)和集热管(11)底部之间设有第二循环泵(61)；所述循环水箱(3)与储热水箱(2)之间设有第三循环泵(34)。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述循环水箱(3)和储热水箱(2)上分别设有第一放气阀(31)和第二放气阀(21)。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述支架(7)包括两个倾斜设置的支撑件，所述支撑件在其倾斜方向上的长度至少为太阳能集热器(1)和太阳能电池组件(4)在该方向上的长度之和；所述太阳能集热器(1)设于两个支撑件之间；所述支撑件上设有滑槽(731)，所述太阳能电池组件(4)上设有与滑槽(731)配合的滚轮(41)。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述支架(7)包括底座(71)，竖直设置的立柱(72)以及所述支撑件，所述支撑件为一端设于立柱(72)上且另一端设于底座(71)上的支撑杆(73)。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述驱动机构为卷扬机(8)，所述支撑件的顶端设有滑轮(732)，所述卷扬机(8)的牵引绳(81)跨过滑轮(732)并与太阳能电池组件(4)连接；所述卷扬机(8)受控于第一温度传感器(32)与第二温度传感器(24)。

8.根据权利要求4所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述第一循环泵(12)、第二循环泵(61)、第三循环泵(34)均由蓄电池组(5)供电。

9.根据权利要求7所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述卷扬机(8)由蓄电池组(5)供电。

10.根据权利要求1所述的一种太阳能热水系统，其特征是：所述蓄电池组（5）还与市电连接。