CN2849532Y - 智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心，主要包括无线电遥控系统、微电脑控制系统、太阳能集热器、储热保温水箱、进水管、放水管、应急进水管、上行管、下行管、辅助电加热器、保温电加热带、多个控制阀、多个传感器等组成。本中心由微电脑控制系统对热水中心智能控制，阶梯式定温收储热水，“L”形接插导流管将玻璃真空管串接而成的集热器防漏自检，管道滞留水自动排空，有效防冻、防裂，遥控器遥控一机多点多单元使用，开即有热水、关即空管，与建筑物融为一体，整齐美观。

Description

智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能家用热水装置，具体地说是一种遥控式智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心。

背景技术

现有的太阳能热水器主要是由集热管直接插入水箱下部，联合水箱、支架组成单个组件置于屋面，尽管较经济，但存在一些不足：热水器放置散乱，影响建筑物整体美观，易造成屋面漏水；容量小，热水无压力，抗风能力差，冬天管道易冻堵；集热器漏水使整机瘫痪，造成大量水流失，特别是自动上水型，影响用户正常使用；阴雨雪天水温低，不能全天候使用；真空管之间间隙大，浪费采光面，联集水箱热损大。已知的分体式的太阳能热水工程技术中，通常采用水箱先贮满冷水，后通过水泵按照设定的水箱与集热器的温度要求适时启动，其缺点是：冷热置换时，循环泵频繁启动，耗电多，噪声大，循环管道耗材多，热损耗多；其集热器的真空管不能倒立放置，不能与建筑屋顶和向阳墙面外型配套；无法实施一机多点遥控式控制使用。

发明内容

为了克服现有技术不足，本实用新型提供了一种由遥控器遥控微电脑控制系统对热水中心管道滞留水自动适时排空，自检防漏，有效防冻、防裂，方便控制太阳能热水中心一机多点多单元使用，开即有热水、关即空管，与建筑物融为一体，整齐美观的遥控式智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心。

本实用新型采用下述技术方案：将置于室外的太阳能玻璃真空管集热器通过上行管、下行管与设置于室内的储热保温水箱连接在一起，进水管与集热器的进水口相连，进水管上串接有压力传感器和进水控制阀，进水控制阀的进水口处与下行管间连接有应急进水管，应急进水管中串接控制阀，旁贴附有温度传感器，上行管中串接有控制阀与集热器相连，集热器出水口连接的导流出水管和下行管上设置两只止回阀，上行管通过放水阀与放水管相连，放水管上设置有排空控制阀和温度传感器，放水管的末端一旁置有强行控制阀和滞留水排出管，另一旁连接放水龙头。

水箱的上部设有溢气管，底部设有排污管，电加热器穿过水箱下部的保温层进入水箱，上行管穿过水箱侧边的保温层与置于水箱下部的增压泵相串接，并与水箱内胆底部的出水口相通，水箱内胆的外壁上贴附有温度传感器，水箱底部的另一出水口旁通一水位管置于水箱侧边的保温层中，水位管中内置水位传感器，水位传感器上设置H₁-H₄个水位检测点，下行管穿过水箱顶盖插入水箱，并与水箱的底部保持一定距离。

太阳能集热器经“L”形接插导流管将多只玻璃真空管依次串接而成，串接排列成的面呈平板面、曲面、弧面或适宜建筑物形状的不规则面，亦或直置、倒置、水平放置或倾斜放置；集热器留有进、出水端口，进水口与进水管及串接的控制阀相连，出水口与下行管及串接的止回阀相连；集热器的进水和出水玻璃真空管内分别设有温度传感器，集热器的上下集水槽内分别设有检漏探头；集热器的背面置有保温反光板。

所述热水中心所设置的放水阀、控制阀、辅助电加热器、保温电加热带均受控于微电脑控制系统；检漏探头、温度传感器、水位传感器、压力传感器分别向微电脑控制系统提供检漏信号、温度信号、水位信号以及压力信号，以保证热水中心正常运行。

采用以上技术方案后，本太阳能热水中心达到的有益效果是：

1、改变定时、定温泵循环、电补偿的常规做法，采用微电脑控制自来水进水阀实施阶梯式冷热水置换，置换时的温度要求是随着储热水箱内已有热水的水位和集热器内水温的变化而变化，储热水位越高，置换启动时所设定温度值就越高，从而实现了储热水箱随时提供可用热水的目的，不但大大减少了水泵用电，而且减少了电补偿的次数，免去了泵循环集热产生的噪声污染。中心采用大容量水箱，最大限度地收集太阳能加热的热水，节约电能，使供水中心更适应不同季节、不同辐照度的天气，全天候方便使用；

2、将连体式太阳能热水器改形为微电脑控制的分体式，集热器的玻璃真空管联集方式采用“L”形接插导流管拼接，玻璃真空管组合成的集热面根据建筑外形要求做成平面、圆弧面、波曲面等，集热器可直立、倒立、斜立，也可水平放置，镶嵌在向阳的墙面或屋顶斜面上，达到与建筑的协调统一，平整美观，同时省去了联集管，不但节约了制造成本，且减少了热损耗，又更易与建筑物配套；水箱置于屋面之下，降低了屋面的负荷，减少了屋面渗漏现象，又能使维修更方便安全；

3、集热器采用两点自动比较识别检漏方法，在集热器的上下集水槽内分别设有检漏探头，如果两点均探得有水或无水则属正常，只要其中一点探得有水则判为漏水，则自动关水、自动报警，并且自动切换成电热水器状态，一刻也不影响用户正常使用，避免了一有漏水就不能使用的弊端；

4、采用了智能排空和自动防冻功能，在放水管上增加了智能排空装置，使放水管中始终无热水留存，使用户做到打开水龙头就有热水；在室外的应急进水管、上行管、进水管上设置了电加热带恒温保温，从而使管道防冻裂，冬季应用自如，适应不同地区全天候的使用；

5、为防止自来水和使用热水水压不够，采用了无压运行、有压使用的设计方案，系统配置了增压泵，保证了集热管不间断吸热和使用热水压力大而稳定，而且有压热水使主人对冷热水的调和更方便，洗浴更舒适；

6、采用了自上而下冷热自动内循环混和的设计，使水箱内的上下温度始终均匀，最大限度减少电加热启动的次数，因而更省电；

7、采用了无线遥控技术，对热水中心实施一机多点使用控制，“放水”与“关水”只需按动遥控器上的相应键即可，使用方便。遥控接收器可以安装室内的任何地方，只要以相同的编码配备两个以上的遥控发射器，使一机多点使用成为现实；

8、中心具有人性化的设计，设有即时备水功能，如太阳能所制热水不充足时，能充分利用电网低谷时的廉价电，定时在凌晨和傍晚自动备好适度热水，大容量水箱储热保温，保证24小时有合适的热水供应，主人无须对热水中心进行任何管理，随时享受更优质服务。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的太阳能玻璃真空管集热器结构示意图。

图3是本实用新型的无线电遥控系统与微电脑控制系统联合工作示意图。

图4、5、6是本实用新型的太阳能玻璃真空管联接示意图。

图1、2、3、4、5、6所示中，无线电遥控系统1，微电脑控制系统2，储热保温水箱3，太阳能集热器4，检漏探头5₁、5₂，温度传感器6₁、6₂、6₃、6₄、6₅，水位传感器7，压力传感器8，放水阀9，控制阀10₁、10₂、10₃、10₄、10₅，止回阀11₁、11₂，辅助电加热器12，保温电加热带13，进水管14，放水管15，上行管16，下行管17，增压泵18，溢气管19，排污管20，滞留水排出管21，应急进水管22，集水槽23，导流进水管24，“L”形接插导流管25，导流出水管26，管塞27，玻璃集热管28，进气管29，保温反光板30。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

在图2、4、5、6所示中，太阳能集热装置4的组件中，“L”形接插导流管25分头插上硅胶管塞27后，再分别插进相邻的玻璃集热管28内，用同样的方法串接多个真空管28，使之成为一个平面、曲面或弧面，后在第一集热管28的管塞27余孔内插进导流进水管24，并与控制阀10₂、上行管16相连，在末尾集热管28中的管塞27余孔内插进导流出水管26，并与止回阀11₁、11₂相连；在串连成片的集热器的上下部分别装上集水槽23，集水槽内安上检漏探头5₁、5₂，用以24小时向微电脑控制系统2提供集热器检漏信号；在串接成片的集热器4的第一只和末尾一只集热管28穿管塞27插入温度传感器6₁、6₂，为系统2不断提供集热器4的温度信号。

在图3所示中，将无线电遥控系统1与微电脑控制系统2有机集成在一个固定的封装内，无线电遥控发射器发射的信号经接收器中的集成电路IC₁接收、解码、识别并转换成电平信号，由耦合电路耦合至微电脑芯片IC₂(下称芯片IC₂)的输入接口，经芯片IC₂的识别、确认后控制相关的执行继电器J的动作，这样遥控发射器上的按键与执行继电器有一个一一对应的关系，按什么键就会有相关的功能实施，如“放水”、“关水”等。检漏探头5₁、5₂、温度传感器6、水位传感器7源源不断地提供着各种检测信号，经芯片IC₂的识别、处理后自动控制着各控制元件的运行。

在图1、3所示中，温度传感器6₁、6₂、水位传感器7分别24小时向芯片IC₂提供着集热管28中的水温信号和水箱3中的水位信号，当芯片IC₂识别到t₁℃信号、水位＜H₂时，即让执行继电器J(如J₁)打开控制阀10₂，有压自来水沿进水管14、导流进水管24进入集热器4的右边第一集热管，此时第一集热管中的热水顺着“L”形接插导流管25流进第二集热管，第二集热管中的热水流进第三集热管，依次类同，集热器4的热水顺着下行管17被挤进水箱3的底部；当温度传感器6₂向芯片IC₂提供(t₁-5)℃水温信号时，芯片IC₂让控制阀10₂关闭，完成收储热水的第一次动作，这是本中心阶梯式定温集水的第一阶段。

当水箱3中所储热水的水位逐渐上升到H₂≤H＜H₃、温度传感器6₁向芯片IC₂提供的水温信号为(t₁+10)℃时，则芯片IC₂让控制阀10₂再次打开，实施定温集水；当传感器6₂测到水温已下降至(t₁+5)℃时，芯片IC₂令控制阀10₂关闭，完成定温集水的第二阶段。

当水箱3中的水位上升到H₃≤H＜H₄、传感器6₁向芯片IC₂提供的水温信号为(t₁+20)℃时，则芯片IC₂又一次打开控制阀10₂，实施定温集水；当传感器6₂测到水温已下降至(t₁+15)℃时，芯片IC₂再次关闭控制阀10₂，完成定温集水的第三阶段。

当水箱3中储热水位上升到≥H₄、传感器6₁测得水温(t₁+25)℃时，芯片IC₂不再打开控制阀10₂，则令增压泵18启动，放水阀9关闭，控制阀10₅打开，本中心自动进入内循环，增压泵18将水箱3底部的低温水抽出经上行管16、控制阀10₅、导流进水管24进入集热器，将集热器内的高温水经“L”形接插导流管25、导流出水管26、止回阀11₁、下行水管17再回到水箱3，形成一个封闭的内循环：

a、当集热器内的温度传感器6₂测得水温(t₁+20)℃时，增压泵18停止，控制阀10₅关闭，放水阀9打开，内循环暂停；

b、当水箱内的温度传感器6₃测得水温(t₁+25)℃时，增压泵18停止，控制阀10₅关闭，放水阀9打开，内循环停止；

c、当压力传感器8检测到的压力＜0.2Mpa时，芯片IC₂认为自来水已经停水，则令增压泵18启动，关闭放水阀9，打开控制阀10₅，供水中心自动进入内循环状态；

d、当水位传感器7测得水箱3的水位＜H₄，同时压力传感器8测得压力≥0.2Mpa时，芯片IC₂则关闭增压泵18、控制阀10₅，打开放水阀9，本中心自动退出内循环，进入正常工作状态。

在图1、3所示中，若光照不足以使水箱3中的水温达到(t₁-10)℃时，则可以采用“应急加热”措施，让水温提高，芯片IC₂通过水位传感器7探测水箱3中的水位，当满足水位≥H₂的条件时，按遥控发射器上“应急加热”键有效，芯片IC₂让执行继电器指令辅助电加热器12加热至t₁℃后，加热自停；若不能满足水位≥H₂的条件时，按“应急加热”键，芯片IC₂会让控制阀10₂先打开，加水至≥H₂后，再“应急加热”至t₁℃后自停。

在图1、3所示中，用户可根据其使用的具体情况，使用“应急加水”功能，即水箱3中的水位已低至H₁以下，按“应急加水”键，芯片IC₂指令控制阀10₂打开，加水到H₂自停；若要提前停止加水，可按“停止”键，停止加水；若水位已≥H₂时，按“应急加水”无效。在使用过程中，水箱3中的水位降至H₁及H₁以下时，此时芯片IC₂开始计时，T分钟后，指示控制阀10₂打开，加水至H₂水位后自停。

在图1、3所示中，用户按下“放水”键，芯片IC₂指令增压泵18打开，带有一定压力的热水，沿着上行管16，通过放水阀9进入放水管15，用户只要打开热水龙头即可获得≥(t₁-10)℃的热水；欲停止用水提前按下“关水/停止”键，芯片IC₂会让增压泵18停止，控制阀10₃打开，此时中心实施管道排空功能，空气顺着进气管29、控制阀10₃进来，让放水管15中的热水尽数流出，用户最大限度地利用了热水，起到了节约热水的效果，此时放水管15成了空管，不会因冬寒而产生冻堵，达到了防冻的目的。

在图1、3所示中，贴附在放水管15上的温度传感器6₄时刻监测着放水管15及周边环境的温度，若此时测得温度≤2℃，芯片IC₂指挥排空执行器件进入程序操作状态：

a、打开控制阀10₃、10₄排空T分钟后自停，让放水管15中的滞留水由滞留水排出管21尽数排出，达到空管的目的；

b、当温度传感器6₄测得2℃≤t＜10℃时，且已排空过1次，则芯片IC₂再实施排空1次，T分钟后自停，并累计排空次数，当累计次数达n次后不再排空；

c、当温度传感器6₄测得t≥10℃时，芯片IC₂终止现有排空程序，把累计排空次数清零，待下一周期的到来。

在图1、3所示中，置于集水槽23内的检漏探头5₁、5₂也实施24小时监测，当检漏探头5₁、5₂均测得有水或无水时，则表示中心工作正常；当其中任意一只检漏探头检测到集水槽内有水时，即向芯片IC₂发出信息，芯片IC₂立即实施下列工作：a、关闭控制阀10₂、10₅停止循环；b、室内控制器声、光报警，待修；c、向水箱3自动补水由控制阀10₁承担，控制阀10₂关闭，中心自动变为电热水器状态，直至修复；d、也可手动应急操作：键控上水、键控加热、键控用水；e、故障排除后按“复位”键恢复正常。

在图1、3所示中，当温度传感器65探测到环境温度为2℃时，芯片IC₂指令执行继电器J工作，让保温电加热带13启动加热至30℃自停，避免进水管14、上行管16、应急进水管22发生冻堵，保证本供水中心在低温状态下的正常运行。

Claims (3)

1、一种智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心，主要包括集热器(4)、储热保温水箱(3)、微电脑控制系统(2)、进水管(14)、放水管(15)，集热器(4)安装于建筑屋顶或向阳墙面上，储热保温水箱安装于屋面下方的阁楼或室内，其特征是：所述集热器(4)经“L”形接插导流管(25)将多只玻璃真空管依次串接而成，集热器的进水口分别连通自来水进水管(14)、上行管(16)、应急进水管(22)，所述自来水进水管(14)上设有系统(2)控制的进水控制阀(10₂)和压力传感器(8)，所述上行管(16)连接水泵(18)置于水箱下部保温层内且与水箱(3)内接通，上行管(16)上设有系统控制的上行控制阀(10₅)，所述应急进水管(22)经应急控制阀(10₁)连通至下行管(17)，所述集热器出水口连的导流出水管(26)和下行管(17)上装有止回阀(11₂)、(11₁)，下行管插入水箱内底部，所述上行管通过系统控制的放水阀(9)连接放水管(15)，放水管上端设有排空控制阀(10₃)和向系统提供信号的温度传感器(6₄)，放水管(15)的室内部分旁接有系统控制的强行排空控制阀(10₄)和滞留水排出管(21)，所述储热保温水箱(3)的保温层内设有一水位管，其顶部与大气相通，下部与水箱内底部相通，水位管内插有一根向系统提供水位信号的水位传感器(7)，水位传感器(7)上设置H₁-H₄个水位检测点，水箱(3)的上部设有一溢气管(19)，水箱(3)底部设有排污管(20)，水箱(3)内底部设有电加热器(12)，水箱内胆外侧贴有温度传感器(6₃)，所述集热器的进水和出水玻璃真空管内分别设有温度传感器(6₁)、(6₂)，集热器的上下集水槽(23)内分别设有向系统提供检漏信息的检漏探头(5₁)、(5₂)，所述进水管(14)、上行管(16)、应急进水管(22)的室外部分设有电加热带(13)和温度传感器(6₅)，所述微电脑控制系统(2)上设有无线电遥控接收系统(1)。

2、根据权利要求1所述的一种智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心，其特征是：所述”L”形接插导流管(25)其一端较长经玻璃真空管管口的管塞(27)伸入集热管内腔接近顶部，另一端较短插入相邻真空管管口的管塞上。

3、根据权利要求1所述的一种智能型全天候建筑一体化太阳能热水中心，其特征是：所述集热器(4)由玻璃真空管(28)串接排列成的面呈平板面、曲面、弧面或适宜建筑物形状的不规则面，亦或直置、倒置、水平放置或倾斜放置。

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