CN212619391U - 一种串联式太阳能加热系统及热水供应系统 - Google Patents

Abstract

一种串联式太阳能加热系统及热水供应系统涉及太阳能加热技术领域，解决了太阳能加热系统不兼具加热效果好和不易爆管优点的问题，包括主水管、排气阀和多个集热模块，主水管倾斜设置，其出水端高于其进水端，集热模块通过主水管串联，排气阀为主水管和所有集热模块排气；集热模块包括至少一个连接主水管的集热装置，集热装置与水平面夹角为α，3°≤α≤15°，每个集热装置下表面的最高点和最低点间的高度差小于1.8m。一种热水供应系统，包括权太阳能加热系统、进水管、压力泵、出水管和保温水箱。本实用新型的一种串联式太阳能加热系统以及热水供应系统均具有加热性能好、使用寿命长、稳定性高和故障率低的优点。

Description

一种串联式太阳能加热系统及热水供应系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能加热技术领域，具体涉及一种串联式太阳能加热系统及热水供应系统。

背景技术

按照国家节能减排的要求，太阳能作为一种清洁能源越来越多应用到各个领域，而传统采用太阳能热水器由于受到地球纬度、天气以及用水量的限制，难以较为广泛的使用。

传统太阳能热水系统多数采用并联式安装，太阳能内的热水只能加温一次，直接导致太阳能热水水温不高，一旦遇到冬季、阴雨天，水温则更低，难以满足对热水的需求，尤其是需要大量热水供应的企业。也存在少数串联式安装的太阳能热水加热系统，但难以解决天气良好时候产生的水蒸气排气问题，存在串联多组后太阳能管爆裂的问题，对于需要大量热水供应的企业，时常爆管影响工作效率，维修和更换既费时又费钱，使得串联式安装的太阳能热水加热系统无法投入实际应用。因此需求一种热水加热效果好且不易爆管的太阳能加热系统。现有的太阳能热水供应系统的太阳能热水供应远不能满足需求，尤其是阴雨天气，需要大量的电加热/燃料加热补充热水。

实用新型内容

为了解决太阳能加热系统不兼具加热效果好和不易爆管优点的问题，本实用新型提供一种串联式太阳能加热系统及热水供应系统。

本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种串联式太阳能加热系统，包括主水管、排气阀和多个集热模块，所述主水管倾斜设置，主水管的出水端高于其进水端，集热模块通过主水管串联，集热模块和排气阀沿主水管内水流方向顺次设置，排气阀为主水管和所有集热模块排气；集热模块包括至少一个连接主水管的集热装置，集热装置与水平面夹角为α，3°≤α≤15°，每个集热装置下表面的最高点和最低点间的高度差小于1.8m。

进一步的，当所述集热模块的集热装置大于1时，集热模块的集热装置之间通过主水管并联。

进一步的，每个所述集热模块包括两个集热装置，两个集热装置分设在主水管的左侧和右侧。

进一步的，所述主水管左侧的集热装置和主水管右侧的集热装置相对于主水管对称设置。

进一步的，所述集热装置采用真空集热管式集热装置或平板集热器。

进一步的，所述排气阀设置在主水管上。

进一步的，所述加热系统还包括进水管和压力泵，所述压力泵设置在进水管上，进水管连接主水管的进水端。

一种热水供应系统，包括所述的一种串联式太阳能加热系统、出水管和保温水箱，所述主水管的进水端连接保温水箱，主水管的出水端通过出水管连接保温水箱，所述保温水箱上设有冷水补给口和热水供应输出口，冷水补给口外连接冷水供应装置。

进一步的，所述热水供应系统还包括恒温用水池和恒温阀，所述恒温阀上设有太阳能热水注入口、补充热水注入口、冷水注入口和恒温水输出口，热水供应输出口连接太阳能热水注入口，恒温水输出口连接恒温用水池，冷水注入口外连接冷水供应装置，补充热水注入口外连接补充热水供应器。

进一步的，所述热水供应系统还包括三通分水阀，所述三通分水阀的进水端连通热水供应输出口，一个出水端连通太阳能热水注入口，另一个出水端用于外连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的一种串联式太阳能加热系统通过串联安装的集热模块使水得到多次加热，从而在天气不好的情况下，也能获得较高的热水温度。

2、本实用新型的一种串联式太阳能加热系统通过对集热装置限高和限制安装坡度来解决太阳能加热系统底部太阳能管的压力导致爆管的问题，通过主水管和其上的排气阀使水蒸气顺利排放，从而解决水蒸气滞留在太阳能管内，导致太阳能管爆裂的问题。

3、本实用新型的一种串联式太阳能加热系统以及热水供应系统均具有加热性能好、使用寿命长、稳定性高和故障率低的优点。

附图说明

图1为本实用新型的一种串联式太阳能加热系统的立体结构图。

图2为本实用新型的一种串联式太阳能加热系统的侧视图。

图3为本实用新型的一种串联式太阳能加热系统的原理图。

图4为本实用新型的一种串联式太阳能加热系统的集热模块安装位置示意图。

图5为本实用新型的一种串联式太阳能加热系统的集热装置安装位置示意图。

图6为多个一种串联式太阳能加热系统并联的结构图。

图7为本实用新型的热水供应系统的结构示意图。

图中：1、主水管，2、排气阀，3、集热模块，4、集热装置，5、第一直管，6、第二直管，7、集热装置下表面，8、压力泵，9、进水管，10、出水管，11、保温水箱，12、冷水补给口，13、热水供应输出口，14、恒温用水池，15、恒温阀，16、太阳能热水注入口，17、补充热水注入口，18、冷水注入口，19、恒温水输出口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

一种串联式太阳能加热系统，包括主水管1、排气阀2和多个集热模块3，如图1至3，图2为图1部分结构的侧视图，主水管1倾斜设置，主水管1的出水端高于主水管1的进水端，所有的集热模块3通过主水管1串联，集热模块3和排气阀2沿主水管1内水流方向顺次设置，即排气阀2与主水管1的连接处高于集热模块3与主水管1的连接处。主水管1内水流方向从主水管1进水端向主水管1的出水端流动、本文定义为从前向后流动。排气阀2为所有集热模块3和主水管1排气。集热模块3包括N个集热装置4，N为大于等于1的整数，集热装置4连接主水管1。集热装置4与水平面夹角为α，α的范围为3°≤α≤15°，每个集热装置下表面7的最高点和最低点间的高度差为h，h小于1.8m，如图4和图5，图中水平的直线表示水平面，图5的粗斜线表示集热装置下表面7。进入到一种串联式太阳能加热系统的水能够通过集热模块3顺次加热后输出，能够共加热N次。

一种串联式太阳能加热系统还包括压力泵8和进水管9，压力泵8设置在进水管9上，进水管9连接主水管1的进水端，通过进水管9和压力泵8向主水管1的进水端注入冷水。

集热装置4和主水管1通过支撑架设置在屋顶，如图1。主水管1与水平面的夹角通常设置为15°～30°，本实施方中设置为18°。排气阀2设置在主水管1上，排气阀2的数量通常为一个，集热模块3的数量通常大于3个，主水管1包括第一直管5，集热模块3连接第一直管5，排气阀2正对应第一直管5排气阀2，排气阀2可设置在第一直管5也可设置在主水管1的其他部分。主水管1可为一根直管，主水管1也可采用L型管如图3，L型管包括第一直管5和第二直管6，第一直管5一端连接冷水输入管另一端连接第二直管6，集热模块3连接第一直管5，排气阀2位于第二直管6上(或二通弯头上)，且排气阀2正对应第一直管5，排气阀2位置高于所有集热装置4，排气阀2与地面的高度大于集热装置4与地面的高度，可参见图1。当集热模块3的集热装置4大于1时，同一集热模块3的集热装置4之间通过主水管1并联，如图3，该集热模块3的集热装置4同时加热进入到该集热模块3的水，进入到该集热模块3的水同时进入到该集热模块3的各个集热装置4中。本实施方式中每个集热模块3包括两个集热装置4，一个设置在主水管1的左侧、另一个设置在主水管1的右侧，主水管1左侧的集热装置4和主水管1右侧的集热装置4相对于主水管1对称设置，如图3所示，集热装置4从主水管1中进水也出水到主水管1，前后相邻的集热装置4与主水管1的连接处也前后相邻设置、且顺次设置，前一个集热模块3加热后的水出水至主水管1，然后能够进入到与其相邻的后一个集热模块3加热，也就是前一个集热模块3的两集热装置4加热后的水出水至主水管1，然后部分进入到后一个集热模块3的主水管1左侧的集热装置4，部分进入到后一个集热模块3的主水管1右侧的集热装置4。通常位于后侧的集热模块3高于位于前侧的集热模块3，如图1和图2。

集热装置4可采用真空集热管式集热装置4，每个真空集热管式集热装置4的下水管和上水管均连接主水管1，下水管上设有第一进水水泵，将主水管1的水压入真空集热管式集热装置4；位于主水管1同一侧的真空集热管式集热装置4的下水管与主水管1的连接处顺次设置，位于主水管1同一侧的真空集热管式集热装置4的上水管与主水管1的连接处顺次设置。集热装置4也可采用平板集热器(即平板式集热装置4)，平板集热器的注水口和排水口均连通主水管1，平板集热器的进水口与主水管1的连接管道上设有第二进水水泵，主水管1的水通过进水水泵压进平板集热器。

本实用新型的一种串联式太阳能加热系统，串联安装集热模块3，能够使水得到多次加热，从而在天气不好的情况下，也能获得较高的热水温度，提高了太阳能加热系统的加热性能。串联式太阳能加热系统的集热装置4与水平面夹角设置大于等于3°的角度，利用水的热胀冷缩原理，使得水温高的水往高处流动，水温低的水往低处流动，在串联安装的情况下，从前到后的水流，水温呈现了逐层升高的动态平衡状态，从而达到多次加热的目的，确保了一种串联式太阳能加热系统加热出来的热水水温较高。通过调整集热装置4的安装坡度，集热装置4与水平面夹角范围为3°～15°，在集热装置4一定高度(小于1.8m)的条件下，达到安装多组的需求，有效解决集热装置4安装过高导致集热装置4底部水压过大而产生太阳能管爆裂的问题，确保了一种串联式太阳能加热系统的使用寿命和稳定性。在实际安装过程中，如果串联集热模块3相对少，可以适当提升安装角度，串联集热模块3多，则适当降低角度，但总体角度不得低于3°，总高度不得高于1.8米，这样避免太阳能系统底部的太阳能管爆管的问题。通过主水管1和排气阀2使水蒸气顺利排放，从而解决水蒸气滞留在太阳能管内，导致太阳能管爆裂的问题。通过串联方式安装，水蒸气由于是气体，在水中形成向上排放的原理，通过串联并设置≥3°的角度，水蒸气将从串联管中直接向上排除，在太阳能热水系统顶部，设置排气阀2，就有效解决了太阳能管内水蒸气排放的不畅、形成爆管的问题。本实用新型的一种串联式太阳能加热系统通过串联方式的限高和角度能够达到用水量较大的目的。对于大型企业用水需求大量热水，对可以实现多个串联式太阳能加热系统的并联安装如图6，从而达到大量使用热水的目的。本实用新型的一种串联式太阳能加热系统具体适用于建筑用热水、轻工业用热水、屠宰企业用热水。

一种热水供应系统基于上述的一种串联式太阳能加热系统，如图7所示(主水管1为直管)。一种热水供应系统包括一种串联式太阳能加热系统、出水管10和保温水箱11，主水管1的进水端连接保温水箱11，通过保温水箱11提供一种串联式太阳能加热系统的冷水供应，具体为进水管9一端连接保温水箱11另一端连接主水管1的进水端。主水管1的出水端通过出水管10连接保温水箱11，保温水箱11上设有冷水补给口12和热水供应输出口13，冷水补给口12外连接冷水供应装置(例如自来水)。通过冷水供应装置、冷水补给口12、保温水箱11、进水管9和压力泵8为主水管1输送冷水，冷水经过一种串联式太阳能加热系统的每个集热模块3加热后，通过主水管1的出水端、出水管10输出至保温水箱11中，保温水箱11的热水供应输出口13用于输出保温水箱11中的热水。上述热水供应系统还包括恒温用水池14和恒温阀15，恒温阀15上设有太阳能热水注入口16、补充热水注入口17、冷水注入口18和恒温水输出口19，热水供应输出口13连接太阳能热水注入口16，恒温水输出口19连接恒温用水池14，冷水注入口18外连接冷水供应装置，补充热水注入口17外连接补充热水供应器。一种串联式太阳能加热系统加热的水供恒温用水池14使用，一种串联式太阳能加热系统加热的水通过保温水箱11的热水供应输出口13和太阳能热水注入口16传输至恒温用水池14，恒温用水池14可用于屠宰场宰后的浸烫及脱毛，当一种串联式太阳能加热系统加热的水不足以供应恒温用水池14时通过补充热水注入口17外注入补充的热水。热水供应系统还包括三通分水阀，三通分水阀包括一个进水端和两个出水端，三通分水阀的进水端连通热水供应输出口13，三通分水阀一个出水端连通太阳能热水注入口16，三通分水阀另一个出水端用于外连接，可外连接生活用水设备，也可外连接采暖设备。

一种热水供应系统具有节约能源、热水温度高和供热稳定性高等优点。通过利用串联式太阳能加热系统，白天对热水多次加温，使其达到较高温度，而后储藏于保温水箱11内，供应任何时段使用，通过不易爆管的串联式太阳能加热系统保证了一种热水供应系统的稳定性。同时结合天气的不确定性，恒温阀15上设有补充热水注入口17，对于极端气候带来的太阳能供应不足的情况，采取了其他供热补温措施。本实用新型的一种热水供应系统降低了对电加热/燃料加热补充热水的需求。本实用新型的一种热水供应系统具体适用于建筑领域、轻工业领域和畜禽屠宰等领域。

Claims (10)

1.一种串联式太阳能加热系统，其特征在于，包括主水管(1)、排气阀(2)和多个集热模块(3)，所述主水管(1)倾斜设置，主水管(1)的出水端高于其进水端，集热模块(3)通过主水管(1)串联，集热模块(3)和排气阀(2)沿主水管(1)内水流方向顺次设置，排气阀(2)为主水管(1)和所有集热模块(3)排气；集热模块(3)包括至少一个连接主水管(1)的集热装置(4)，集热装置(4)与水平面夹角为α，3°≤α≤15°，每个集热装置(4)下表面的最高点和最低点间的高度差小于1.8m。

2.如权利要求1所述的一种串联式太阳能加热系统，其特征在于，当所述集热模块(3)的集热装置(4)大于1时，集热模块(3)的集热装置(4)之间通过主水管(1)并联。

3.如权利要求2所述的一种串联式太阳能加热系统，其特征在于，每个所述集热模块(3)包括两个集热装置(4)，两个集热装置(4)分设在主水管(1)的左侧和右侧。

4.如权利要求3所述的一种串联式太阳能加热系统，其特征在于，所述主水管(1)左侧的集热装置(4)和主水管(1)右侧的集热装置(4)相对于主水管(1)对称设置。

5.如权利要求1所述的一种串联式太阳能加热系统，其特征在于，所述集热装置(4)采用真空集热管式集热装置(4)或平板集热器。

6.如权利要求1所述的一种串联式太阳能加热系统，其特征在于，所述排气阀(2)设置在主水管(1)上。

7.如权利要求1所述的一种串联式太阳能加热系统，其特征在于，所述加热系统还包括进水管(9)和压力泵(8)，所述压力泵(8)设置在进水管(9)上，进水管(9)连接主水管(1)的进水端。

8.一种热水供应系统，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的一种串联式太阳能加热系统、出水管(10)和保温水箱(11)，所述主水管(1)的进水端连接保温水箱(11)，主水管(1)的出水端通过出水管(10)连接保温水箱(11)，所述保温水箱(11)上设有冷水补给口(12)和热水供应输出口(13)，冷水补给口(12)外连接冷水供应装置。

9.如权利要求8所述的一种热水供应系统，其特征在于，所述热水供应系统还包括恒温用水池(14)和恒温阀(15)，所述恒温阀(15)上设有太阳能热水注入口(16)、补充热水注入口(17)、冷水注入口(18)和恒温水输出口(19)，热水供应输出口(13)连接太阳能热水注入口(16)，恒温水输出口(19)连接恒温用水池(14)，冷水注入口(18)外连接冷水供应装置，补充热水注入口(17)外连接补充热水供应器。

10.如权利要求9所述的一种热水供应系统，其特征在于，所述热水供应系统还包括三通分水阀，所述三通分水阀的进水端连通热水供应输出口(13)，一个出水端连通太阳能热水注入口(16)，另一个出水端用于外连接。

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