專利名稱：太陽能熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能熱水裝置，特別是一種集熱水罐與供水水罐分立，使系統(tǒng)供水溫度免燙，又能用較小的體積實(shí)現(xiàn)將太陽能富余時(shí)的能量供太陽能不足時(shí)使用的以太陽能為主，電或燃?xì)饧訜釣檩o的太陽能熱水系統(tǒng)。
市售的太陽能熱水器一般都是由用戶在建筑完成后再加裝到屋頂上去的，集熱和供水罐一體。這種熱水器具體存在以下不夠完善的地方1．供水水壓過低，不滿足《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50096-99)規(guī)定的50Kpa供水水壓最低要求。
2．間歇式供應(yīng)熱水，水箱的補(bǔ)水或供水需要由人工控制。
3．因太陽能畏輻射和用水量的隨機(jī)性，及對(duì)集熱器內(nèi)水循環(huán)的不可控制，集熱器中的水溫最高可能趨近于沸騰。當(dāng)水溫過高時(shí)，使用不慎容易造成燙傷。
4．在水溫較高時(shí)突然加入冷水會(huì)導(dǎo)致集熱管破裂，即普通集熱管抗溫度沖擊能力較差。
5．水箱必須置于高于集熱器的位置。
6．從太陽能熱水器取得的熱水與熱水需求量之間的不平衡調(diào)節(jié)性能較差。
7．在不使用熱水時(shí)，管道內(nèi)的剩余熱水逐漸冷卻，待下次使用時(shí)這些冷卻了的水必須先排放掉，既浪費(fèi)水資源，又延遲了水嘴處的熱水出水時(shí)間。
8．一套熱水器只供一戶使用(且稱其為單戶型的)，對(duì)于多層住宅只有頂層用戶適用安裝。
9．被加熱的水直接流經(jīng)真空玻璃管，一旦熱水器中有一支玻璃管破碎，整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)熱水就將全部外溢，熱水器將不能繼續(xù)工作。
本發(fā)明的目的是為了解決或部分解決上述已有技術(shù)問題，提供一種太陽能熱水系統(tǒng)，更確切地說是一種能充分利用太陽能，任何情況下都可以使供水溫度見燙的太陽能熱水系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于它主要由太陽能集熱器、集熱水罐、供水水罐、冷水管、熱水管、回水管、集熱循環(huán)管、儲(chǔ)熱循環(huán)管、供水循環(huán)泵、集熱循環(huán)泵、多個(gè)控制閥和止逆閥構(gòu)成，其連接關(guān)系如下所說的太陽能集熱器的輸出端經(jīng)集熱循環(huán)管及其上的止逆閥、控制閥與所說的集熱水罐相連；所說的集熱水罐通過集熱循環(huán)管、控制閥、集熱循環(huán)泵與太陽能集熱器的輸入端相通；集熱水罐通過止逆閥、儲(chǔ)熱循環(huán)管與供水水罐單向相通；集熱水罐通過控制閥、冷水管和止逆閥與室外供水閥(自來水管)相通；所說的供水水罐通過熱水管與用戶相通；通過儲(chǔ)熱循環(huán)管、控制閥和控制閥與集熱水罐相通；供水水罐還可經(jīng)由集熱循環(huán)泵直接進(jìn)入太陽能集熱器；自來水(冷水)可通過冷水管、止逆閥、控制閥進(jìn)入供水水罐；所說的供水水罐通過熱水管與用戶相通，未被使用的熱水可通過回水管經(jīng)供水循環(huán)泵緩慢地送回到供水水罐中。
所述的供水水罐、內(nèi)裝設(shè)有電加熱器。
所述的電加熱器電源上設(shè)有高靈敏感漏電保護(hù)開關(guān)。
所述的回水管上還設(shè)有泄壓閥。
所述的太陽能集熱器輸出端至控制閥和控制閥之間的集熱循環(huán)管上還設(shè)有安全閥和排空閥。
所述的集熱水罐設(shè)有安全閥、自動(dòng)排氣閥和沒有排污閥。
所述的供水水罐設(shè)有安全閥、自動(dòng)排氣閥和排污閥。
所述的集熱循環(huán)管上還設(shè)有電子除垢器。
所述的供水循環(huán)泵和集熱循環(huán)泵都分別設(shè)有備用泵。
該系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)控制器，通過多個(gè)測(cè)量點(diǎn)采集信息，并通過其軟件分析處理，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電控二通閥，轉(zhuǎn)換工作方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)控制。
下面結(jié)合本發(fā)明的最佳實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明最佳實(shí)施例的給水系統(tǒng)圖。
圖2是本發(fā)明系統(tǒng)處于不同工作狀態(tài)時(shí)，控制閥的通斷狀態(tài)圖。
圖中1-太陽能集熱器或集熱器組11-自動(dòng)排氣閥12-出水閥13-安全閥
14-排泄閥2-集熱水罐21-安全閥22-自動(dòng)排氣閥23-排污閥3-供水水罐31-安全閥32-自動(dòng)排氣閥33-排污閥34-電加熱器4-供水循環(huán)泵5-集熱循環(huán)泵K1-控制閥K2-控制閥K3-控制閥K4-控制閥K5-控制閥K6-控制閥K7-控制閥Z1-止逆閥1 Z2-止逆閥2Z3-止逆閥3L-冷水管R-熱水管H-回水管H1-泄壓閥J-集熱循環(huán)管C-儲(chǔ)熱循環(huán)管圖1是本發(fā)明一種太陽能熱水系統(tǒng)最佳實(shí)施例的給水系統(tǒng)圖。由圖可知，本發(fā)明的太陽能熱水系統(tǒng)主要由太陽能集熱器1、集熱水罐2、供水水罐3、冷水管L、回水管H、集熱循環(huán)管J、儲(chǔ)熱循環(huán)管C、供水循環(huán)泵4、集熱循環(huán)泵5，多個(gè)控制閥和止逆閥構(gòu)成，其連接關(guān)系如下所說的太陽能集熱器1是一個(gè)太陽能集熱列陣，其輸出端經(jīng)集熱循環(huán)管J及其上的止逆閥Z2、控制閥K3與所說的集熱水罐2連通；所說的集熱水罐2通過集熱循環(huán)管J、控制閥K5、集熱循環(huán)泵5與太陽能集熱器1輸入端相通；集熱水罐2通過止逆閥Z3、儲(chǔ)熱循環(huán)管C與供水水罐3單向相通；集熱水罐2通過控制閥K6。冷水管L和止逆閥Z1與室外供水閥L1(自來水管)相通；所說的供水水罐3通過熱水管R與用戶相通；另通過儲(chǔ)熱循環(huán)管C、控制閥K4和控制閥K5與集熱水罐2相通；又可經(jīng)集熱循環(huán)泵5直接進(jìn)入太陽能集熱器1；自來水(冷水)可通過冷水管L、止逆閥Z1、控制閥K7進(jìn)入供水水罐3；熱水的回水可通過回水管H并經(jīng)供水循環(huán)泵4泵回到供水水罐中。
本發(fā)明的太陽能熱水系統(tǒng)的供水溫度設(shè)定值為t℃，最高不超過t2℃，最低t1℃，為了保證在無日照等的最不利條件下，還能保持供水水罐3的出水溫度穩(wěn)定在t1℃以上，所說的供水水罐3安裝了電加熱器34。所說的供水水罐3還有安全閥31、自動(dòng)排氣閥32、排污閥33。
所說的電加熱器34的電源上設(shè)置有高靈敏漏電保護(hù)開關(guān)一旦出現(xiàn)漏電，自動(dòng)地切斷電源并報(bào)警，保證使用者用水安全。
所說的太陽能集熱器，是一個(gè)太陽能集熱器列陣，采用熱管式金屬一玻璃集熱管構(gòu)成，該集熱管，作為換熱介質(zhì)的水和玻璃管外殼不直接接觸，萬一有玻璃管因外力而破碎，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。即使需對(duì)某一組集熱管進(jìn)行更換、維護(hù)，因?yàn)槠漭斎胼敵龆硕荚O(shè)有閥門15和閥門12，可以將其關(guān)閉，使之脫離系統(tǒng)運(yùn)行，以便對(duì)其進(jìn)行拆卸、更換，并不影響其他各組集熱管的正常運(yùn)行，修復(fù)更換破損集熱管后，打開閥門12和15，系統(tǒng)仍能完好如初地照常工作。而且每組集熱管都安裝有自動(dòng)排氣閥11，可以保障其安全工作。
所說的集熱水罐2還安裝有安全閥21和自動(dòng)排氣閥22，可以自動(dòng)保障其安全工作，還有排污閥23，以便定期或不定期地清除其污水沉淀。
所說的回水管H上設(shè)有泄壓閥H1，以解決系統(tǒng)啟動(dòng)升溫時(shí)回水管H中水的熱膨脹而產(chǎn)生的過壓?jiǎn)栴}，系統(tǒng)檢修、停運(yùn)等原因而降溫時(shí)，回水管H中水的冷卻收縮問題通過單向閥Z3將集熱水罐2中中的水向其補(bǔ)充來解決。熱水在熱水管R和回水管H中緩慢流動(dòng)可以保障用戶隨時(shí)均可獲得合適溫度的熱水。
所說的供水循環(huán)泵4和集熱循環(huán)泵5都分別設(shè)有備用泵4’和5’，主泵在運(yùn)行中因故跳閘后，備用泵能自動(dòng)合閘投運(yùn)，并有指示信號(hào)。主備用泵的工作也可通過手動(dòng)進(jìn)行切換。
所說的集熱循環(huán)管J還設(shè)有電子除垢器6，可防止管道結(jié)垢。
本發(fā)明太陽能熱水系統(tǒng)，設(shè)有自動(dòng)控制器，通過多個(gè)測(cè)量點(diǎn)采集數(shù)據(jù)信息，并通過其軟件分析處理，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的控制閥進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動(dòng)運(yùn)行。
本發(fā)明的太陽能熱水系統(tǒng)采用全自動(dòng)方式運(yùn)行，由集熱循環(huán)和供水循環(huán)組成。
系統(tǒng)的工作方式有直接循環(huán)方式、間接循環(huán)方式、直接補(bǔ)水方式、過熱排空+間接循環(huán)方式、過熱排空+直接補(bǔ)水方式等5種方式。系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)首先進(jìn)入直接循環(huán)方式運(yùn)行，以后由控制器根據(jù)環(huán)境條件變換運(yùn)行方式。
用戶從供水水罐3中取用熱水后，供水水罐3中缺失的水由集熱水罐2補(bǔ)充或由冷水直接補(bǔ)充。集熱水罐2缺失的水由冷水補(bǔ)充。
系統(tǒng)的集熱循環(huán)在直接循環(huán)和間接循環(huán)兩種方式之間切換。在直接循環(huán)方式時(shí)，供水水罐3的水直接通過集熱器1循環(huán)，吸收集熱器1采集的太陽能加熱供水水罐3中的水。在間接循環(huán)方式時(shí)，集熱水罐2的水通過集熱器1循環(huán)，將集熱器1采集的太陽能存儲(chǔ)在集熱水罐2中，待供水水罐3需要補(bǔ)充水的時(shí)候再將存儲(chǔ)在集熱水罐2中的熱水補(bǔ)充到供水水罐3中去。
系統(tǒng)工作方式轉(zhuǎn)換，與供水水罐3的設(shè)定水溫度范圍(t1＜t＜t2)有關(guān)。供水水罐3中的水溫低于t℃時(shí)，系統(tǒng)切換到直接循環(huán)方式下運(yùn)行。當(dāng)供水水罐3中的水溫達(dá)到t2℃時(shí)，系統(tǒng)將工作在間接循環(huán)方式下。這時(shí)如果集熱水罐2中的水溫低于t℃時(shí)，則補(bǔ)充水將導(dǎo)致供水水罐3溫度下降，系統(tǒng)便交替工作在直接循環(huán)和間接循環(huán)方式之間。如果集熱水罐3中的水溫高于t℃，則補(bǔ)充水將導(dǎo)致供水水罐3溫度上升，這時(shí)如果供水水罐3中的水溫上升到t2℃，則系統(tǒng)切換到直接補(bǔ)水方式運(yùn)行，由未經(jīng)加熱的冷水直接補(bǔ)充進(jìn)供水水罐3。當(dāng)供水水罐3中的水溫下降到t℃時(shí)，系統(tǒng)切換回間接循環(huán)方式。
當(dāng)集熱水罐2的水溫接近沸騰時(shí)，打開排空閥14，排出集熱水水罐2中的部分熱水，補(bǔ)充進(jìn)冷水，使水溫下降。這時(shí)的運(yùn)行模式即是過熱排空+間接循環(huán)方式和過熱排空+直接補(bǔ)水方式的相互交替。當(dāng)集熱水罐2的水溫下降到95攝氏度以下時(shí)，關(guān)閉排空閥14，恢復(fù)間接循環(huán)運(yùn)行方式和直接補(bǔ)水方式之間的交替。
當(dāng)供水水罐3中的水溫降低到設(shè)定值下限t1℃時(shí)，電加熱器34啟動(dòng)，加熱到供水水罐3中的水溫達(dá)到設(shè)定中值時(shí)，電加熱器34關(guān)斷。
供水循環(huán)泵4在供水水罐3水溫與冷水水溫之差值較大時(shí)間歇運(yùn)行。每次開啟供水循環(huán)泵4后，將持續(xù)運(yùn)行，直到回水水溫上升到與供水水罐3之間的溫度差小于設(shè)定值時(shí)，供水循環(huán)泵4停止。
室外氣溫過低時(shí)，集熱循環(huán)泵5以直接循環(huán)的運(yùn)行方式間歇運(yùn)行，防止集熱管道J冰凍。
電動(dòng)控制閥常開/常閉方式的選擇應(yīng)保證系統(tǒng)在斷電時(shí)，運(yùn)行在間接循環(huán)方式下，即控制閥K1常閉，K2常閉、K3常開、K4常閉、K5常開、K6常開、K7常閉。
系統(tǒng)處于不同工作狀態(tài)時(shí)，控制閥K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7的通斷狀態(tài)如圖3所示。
綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以歸納如下1．本發(fā)明的太陽能熱水系統(tǒng)具有較完整的給排水系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，是以太陽能加熱為主，電或燃?xì)饧訜釣檩o的，可為整個(gè)建筑多用戶提供生活熱水的集群型系統(tǒng)。
2．本發(fā)明由于采用了較大的集熱水罐(箱)和較小的供水水罐(箱)分立的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)能以較小的水罐總體積實(shí)現(xiàn)將太陽能富余時(shí)的能量收集起來，供太陽能不足時(shí)(陰天、夜間)使用，而且供水水溫在任何情況下都不會(huì)超過免燙傷的極限t2℃。
當(dāng)太陽強(qiáng)烈，日照足，供水水罐的水溫達(dá)到t2℃極限時(shí)，太陽能集熱器仍可繼續(xù)對(duì)水加熱，使集熱水罐的水溫上升到95℃，但供水水罐的熱水通過自動(dòng)控制直接摻入冷水使自供水水罐引入熱水管中送到用戶的熱水仍然不超過t2℃。
3．由于本發(fā)明的自動(dòng)控制，系統(tǒng)工作的五種運(yùn)行方式是根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)轉(zhuǎn)換的，可保證在任何情況下熱水管中的供水溫度處于設(shè)定值范圍(t1℃～t2℃)4．由于本發(fā)明設(shè)有熱水回水管及供水循環(huán)泵，熱水管中的水能經(jīng)回水管緩緩地回流至供水水罐中交換熱能，使熱水管中的熱水溫度基本恒定，用戶任何時(shí)候(白天、黑夜、炎夏、寒冬)都可用到溫度適當(dāng)?shù)臒崴?br> 5．本發(fā)明具有節(jié)能，供水水壓滿足住宅設(shè)計(jì)規(guī)范、系統(tǒng)運(yùn)行可靠、安全、全自動(dòng)運(yùn)行、無需人值守的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于它主要由太陽能集熱器(1)、集熱水罐(2)、供水水罐(3)、冷水管(L)、熱水管(R)、回水管(H)、集熱循環(huán)管(J)、儲(chǔ)熱循環(huán)管(C)、供水循環(huán)泵(4)、集熱循環(huán)泵(5)、多個(gè)控制閥和止逆閥構(gòu)成，其連接關(guān)系如下所說的太陽能集熱器(1)的輸出端經(jīng)集熱循環(huán)管(J)及其上的止逆閥(Z2)、控制閥(K3)與所說的集熱水罐(2)相連；所說的集熱水罐(2)通過集熱循環(huán)管(J)、控制閥(K5)、集熱循環(huán)泵(5)與太陽能集熱器(1)的輸入端相通；集熱水罐(2)通過止逆閥(Z3)、儲(chǔ)熱循環(huán)管(C)與供水水罐(3)單向相通；集熱水罐(2)通過控制閥(K6)、冷水管(L)和止逆閥(Z1)與室外供水閥L1(自來水管)相通；所說的供水水罐(3)通過熱水管(R)與用戶相通；通過儲(chǔ)熱循環(huán)管(C)、控制閥(K4)和控制閥(K5)與集熱水罐(2)相通；供水水罐(3)還可經(jīng)由集熱循環(huán)泵(5)直接進(jìn)入太陽能集熱器(1)；自來水(冷水)可通過冷水管(L)、止逆閥(Z1)、控制閥(K7)進(jìn)入供水水罐(3)；所說的供水水罐(3)通過熱水管(R)與用戶相通，未被使用的熱水可通過回水管(H)經(jīng)供水循環(huán)泵(4)緩慢地送回到供水水罐(3)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的供水水罐(3)、內(nèi)裝設(shè)有電加熱器(34)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的電加熱器(34)電源上設(shè)有高靈敏感漏電保護(hù)開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的回水管(H)上還設(shè)有泄壓閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽能集熱器(1)輸出端至控制閥(K2)和控制閥(K3)之間的集熱循環(huán)管(J)上還設(shè)有安全閥(13)和排空閥(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的集熱水罐(2)設(shè)有安全閥(21)、自動(dòng)排氣閥(22)和沒有排污閥(23)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的供水水罐(3)設(shè)有安全閥(31)、自動(dòng)排氣閥(32)和排污閥(33)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的集熱循環(huán)管(J)上還設(shè)有電子除垢器(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的供水循環(huán)泵(4)和集熱循環(huán)泵(5)都分別設(shè)有備用泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)控制器，通過多個(gè)測(cè)量點(diǎn)采集信息并通過其軟件分析處理，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電控二通閥自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
全文摘要
一種太陽能熱水系統(tǒng),主要由太陽能集熱器、集熱水罐、供水水罐、冷水管、熱水管、回水管、集熱循環(huán)管、儲(chǔ)熱循環(huán)管、供水循環(huán)泵、集熱循環(huán)泵、多個(gè)控制閥、止逆閥及其全自動(dòng)控制系統(tǒng)組成,其主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是:能充分利用太陽能,全自動(dòng)控制并根據(jù)環(huán)境條件自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作狀態(tài),能確保全天候地24小時(shí)為用戶提供溫度適當(dāng)?shù)臒崴?而且運(yùn)行經(jīng)濟(jì)安全可靠。
文檔編號(hào)F24J2/40GK1299038SQ0012769
公開日2001年6月13日 申請(qǐng)日期2000年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月5日
發(fā)明者盛昭俊, 陳世和, 謝忻 申請(qǐng)人:上海建筑技術(shù)投資發(fā)展有限公司