專利名稱：太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置，屬太陽能熱水工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在我國的各種家用太陽能熱水器、大型太陽能熱水工程中，對太陽能集熱器普遍使用的防凍技術(shù)主要是以下幾類1、強(qiáng)制循環(huán)法。即在太陽能集熱器與保溫水箱之間安裝循環(huán)泵，當(dāng)氣溫低于1℃時(shí)循環(huán)泵啟動，強(qiáng)制推動水在集熱器與保溫水箱之間不斷循環(huán)流動，不讓水平靜下來形成結(jié)冰。其缺點(diǎn)在于一是白白消耗了能源。只要?dú)鉁氐?，循環(huán)泵就處于工作狀態(tài)，消耗了不必要消耗的電能。
二是不穩(wěn)定性。在氣溫低的情況下，循環(huán)泵一旦出現(xiàn)故障，集熱器及管道將被凍裂毀壞。
三是不能持久。如果出現(xiàn)長時(shí)間的低氣溫，水會進(jìn)一步損失熱量進(jìn)而結(jié)冰，因此，必須通過外界給系統(tǒng)再次加熱，實(shí)行控溫循環(huán)，否則，集熱器及管道一樣會被凍毀。
四是縮短了設(shè)備的使用壽命。任何設(shè)備都是有使用壽命的，整個(gè)設(shè)備為了防凍自我消耗的時(shí)間，都是應(yīng)該用于工作的時(shí)間。就我國的情況而言，一年大約有1/6左右的時(shí)間處于低溫，這1/6的時(shí)間都要強(qiáng)制循環(huán)防凍，按太陽能設(shè)備設(shè)計(jì)壽命15年計(jì)算，太陽能設(shè)備使用壽命將縮短2.5年。
2、雙循環(huán)法。即在集熱器中加入液體導(dǎo)熱工質(zhì)(此種工質(zhì)具有防凍特性)，集熱器與流道形成封閉系統(tǒng)，流道通過水箱，在水箱中和低溫水進(jìn)行熱交換。其缺點(diǎn)在于一是容易結(jié)垢。導(dǎo)熱工質(zhì)結(jié)垢后就不能工作，需要更換。一般工作三年，導(dǎo)熱工質(zhì)就基本被水垢裹死。更換導(dǎo)熱工質(zhì)需要把整個(gè)系統(tǒng)拆開，成本很高。
二是具有依賴性。導(dǎo)熱工質(zhì)依賴保溫水箱中的水有一定余溫。如果低溫時(shí)間延長，保溫水箱中的水會不斷降溫，導(dǎo)熱工質(zhì)防凍效果將大大降低，并最終失去作用。
3、介入加熱。即在管道和集熱器內(nèi)安裝“電伴熱帶”或其它電熱絲，溫度低于1℃時(shí)，“電伴熱帶”或電熱絲通電，給管道和集熱器微量加熱，保證管道和集熱器的溫度高于1℃。其缺點(diǎn)在于一是不安全。無論是“電伴熱帶”或電熱絲，都是帶電物體，讓帶電物體長期處在高溫環(huán)境下工作，它們的絕緣性能會急劇下降，“電伴熱帶”或電熱絲一旦失去絕緣性，就可能引發(fā)觸電事故和火災(zāi)。事實(shí)上已有太陽能熱水器使用“電伴熱帶”或電熱絲引起火災(zāi)的案例，中國太陽能網(wǎng)就有這樣的報(bào)道。
二是白白消耗了電能。只要?dú)鉁氐停半姲闊釒А被螂姛峤z就要工作，就要消耗電能。
4、簡單排空。即天冷時(shí)將熱水器的出水口打開，將集熱器和管道內(nèi)的水全部放空。其缺點(diǎn)在于一是大量浪費(fèi)珍貴的水資源。簡單地從集熱器和管道中將水放掉，浪費(fèi)了大量水資源，尤其是大型太陽能熱水工程，集熱器和管道內(nèi)所裝的水是以噸計(jì)算的，其浪費(fèi)更是驚人。
二是不確定性和實(shí)施的困難性。集熱器和管道都是高度密封的，否則，在工作的情況下會漏水，甚至無法工作。在這種情況下，要將集熱器和管道里面的水放出來是非常困難的，就是設(shè)置排空閥也不能確保能將水放干凈。
5、強(qiáng)制排空。即在正常的工作系統(tǒng)之外再設(shè)置一個(gè)強(qiáng)制排空系統(tǒng)，配置專用的排空機(jī)泵、管道和控制系統(tǒng)，在低溫時(shí)把集熱器和管道內(nèi)的水抽到保溫水箱里。其缺點(diǎn)在于一是增加制造成本。在熱水器正常的工作系統(tǒng)之外，再設(shè)置一個(gè)強(qiáng)制排空系統(tǒng)，配置專用的機(jī)泵、閘閥、管道、探測和控制裝置，無疑會大大增加制造成本。
二是增加了控制的難度。設(shè)置了強(qiáng)制排空系統(tǒng)之后，必然要設(shè)置相應(yīng)的控制系統(tǒng)，強(qiáng)制排空的控制系統(tǒng)要么單獨(dú)設(shè)立，要么并入工作總控制系統(tǒng)。如果單獨(dú)設(shè)立則與總控制系統(tǒng)很難協(xié)調(diào)動作；如果并入工作總控制系統(tǒng)，則增加了控制的難度。弄不好就會形成工作總控制系統(tǒng)指揮上水、循環(huán)等動作，而強(qiáng)制排空系統(tǒng)又指揮排空。不僅不能起到排空防凍的作用，還會浪費(fèi)水和電，甚至損壞系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用水的落差，通過智能控制箱自動控制，使集熱器及管道內(nèi)的水自動排空，排出的水由防凍水箱回收后重復(fù)利用的太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置。
本實(shí)用新型是通過下述的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的該太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置由保溫水箱、泄水通氣管、水溫水位探測器、缺水保護(hù)裝置、集熱器溫控探頭、集熱器、常閉電磁閥、單向閥、熱水循環(huán)泵、常開電磁閥、手動閘閥、智能控制箱、冷水增壓泵、中間水位控制器、防凍水箱、進(jìn)水電磁閥、熱水增壓泵、蒸汽排泄孔及管道組成，集熱器、泄水通氣管、保溫水箱置于樓頂面的上方，防凍水箱置于樓頂面的下方，防凍水箱的容積大于或等于集熱器與管道的總?cè)莘e之和的2倍；其特征在于集熱器的一側(cè)通過管道連接有一插入在保溫水箱內(nèi)的泄水通氣管，保溫水箱的底部通過管道與用戶相通，該管道上從上至下依次裝有手動閘閥、熱水增壓泵及單向閥；集熱器的另一側(cè)通過管道分別與防凍水箱的上、下部相通，與上部相通的管道上裝有常開電磁閥和手動閘閥，與下部相通的管道上從上至下依次裝有常閉電磁閥、單向閥、冷水增壓泵和手動閘閥；與防凍水箱下部相通的管道和與保溫水箱下部相通的管道之間通過管道連通，該管道上裝有單向閥和熱水循環(huán)泵；智能控制箱通過控制線分別與熱水循環(huán)泵、熱水增壓泵、常開電磁閥、常閉電磁閥、水位水溫探測器、集熱器溫控探頭、缺水保護(hù)裝置、冷水增壓泵和進(jìn)水電磁閥連接。集熱器的右上角出水口處裝有集熱器溫控探頭，泄水通氣管與管道的連接處制有蒸汽排泄孔，保溫水箱的一側(cè)制有水溫水位探測器和缺水保護(hù)裝置；防凍水箱的中部制有中間水位控制器。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的有益效果1.該裝置融合在太陽能熱水工程系統(tǒng)之中，作為內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)的一部分，結(jié)構(gòu)十分簡單，在對集熱器及管道實(shí)施排空時(shí)不需要能源。
2.水是利用落差自然下泄，排泄可靠，能有效地排空集熱器及管道內(nèi)的水。
3.回收集熱器及管道內(nèi)的水，作為下次供水之用，水始終在內(nèi)部循環(huán)，不會浪費(fèi)。
4.沒有安全隱患。該裝置不通電，不需要油、氣對水加熱就能防凍，因此不存在任何安全隱患。
5.安裝和維護(hù)方便。
6.只在熱水工程系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了一個(gè)防凍水箱，不另外設(shè)立防凍系統(tǒng)，不需要單獨(dú)的控制系統(tǒng)，容易控制。
7.不需要另外設(shè)置防凍系統(tǒng)，節(jié)約了投資成本。
8.節(jié)約能源。在實(shí)施排空時(shí)不需要任何能源。


附圖為太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.保溫水箱，2.泄水通氣管，3、4、5.水溫水位探測器，6.缺水保護(hù)裝置，7.集熱器溫控探頭，8.集熱器，9.樓頂面，10.常閉電磁閥，11.單向閥，12.熱水循環(huán)泵，13.常開電磁閥，14.手動閘閥，15.智能控制箱，16.單向閥，17.冷水增壓泵，18.手動閘閥，19.中間水位控制器，20.防凍水箱，21.手動閘閥，22.單向閥，23.進(jìn)水電磁閥，24.手動閘閥，25.單向閥，26.熱水增壓泵，27.手動閘閥，28.蒸汽排泄孔，29.管道。
具體實(shí)施方式
該太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置由保溫水箱1、泄水通氣管2、水溫水位探測器3、4、5、缺水保護(hù)裝置6、集熱器溫控探頭7、集熱器8、樓頂面9、常閉電磁閥10、單向閥11、熱水循環(huán)泵12、常開電磁閥13、手動閘閥14、智能控制箱15、單向閥16、冷水增壓泵17、手動閘閥18、中間水位控制器19、防凍水箱20、手動閘閥21、單向閥22、進(jìn)水電磁閥23、手動閘閥24、單向閥25、熱水增壓泵26、手動閘閥27、蒸汽排泄孔28及管道29構(gòu)成。通過智能控制箱15設(shè)定早晨7點(diǎn)太陽能熱水工程開始運(yùn)作，防凍水箱20內(nèi)已裝有昨天晚上從集熱器8及管道29中泄下來的水。當(dāng)時(shí)間到達(dá)7點(diǎn)時(shí)，智能控制箱15指揮常閉電磁閥10打開，并將常開電磁閥13關(guān)閉，冷水增壓泵17開始通過集熱器8向保溫水箱1內(nèi)注水，單向閥16阻止供水時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的水倒流入防凍水箱20內(nèi)。當(dāng)防凍水箱20的水位在1/2水位時(shí)，中間水位控制器19發(fā)出信號，進(jìn)水電磁閥23打開向防凍水箱20內(nèi)補(bǔ)水，保證防凍水箱20內(nèi)具有半箱水位。當(dāng)保溫水箱1的水位達(dá)到1/3時(shí)，水溫水位探測器5發(fā)出信號，供水電磁閥23和冷水增壓泵17停止工作，防凍水箱20內(nèi)只保持有半箱水。
當(dāng)保溫水箱1的水位達(dá)到1/3時(shí)，水溫水位探測器5同時(shí)又發(fā)出信號，通過智能控制箱15指揮熱水循環(huán)泵12開始工作，單向閥11保證循環(huán)的水不會倒流。水在集熱器8與保溫水箱1之間反復(fù)循環(huán)逐步加熱。當(dāng)水通過集熱器8被太陽加熱到某一個(gè)設(shè)定溫度(該溫度可根據(jù)實(shí)際情況的需要事先設(shè)定好)后，集熱器右上角出水口的集熱器溫控探頭7將信號送到智能控制箱15，智能控制箱15再次指揮冷水增壓泵17和進(jìn)水電磁閥23工作，冷水再次通過集熱器8進(jìn)入保溫水箱1，當(dāng)分別達(dá)到水溫水位探測器4、3的高度時(shí)，水溫水位探測器4、3分別發(fā)出信號，使循環(huán)泵12再次開始工作，又重復(fù)上述的工作過程，如此反復(fù)直到保溫水箱1內(nèi)的水達(dá)到預(yù)定的水位和溫度為止。按設(shè)計(jì)要求保溫水箱內(nèi)存儲的熱水能滿足用戶當(dāng)天的需求。
當(dāng)保溫水箱1內(nèi)注滿熱水并達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，即該裝置已完成當(dāng)天的工作任務(wù)，保溫水箱1上部的水溫水位探測器3將信號傳到智能控制箱15，智能控制箱15發(fā)出指令關(guān)閉除向用戶供水的系統(tǒng)之外的其他工作系統(tǒng)，此時(shí)常閉電磁閥10被關(guān)閉，防凍水箱1上方的常開電磁閥13處于開放狀態(tài)，集熱器8內(nèi)的水在泄水通氣管2和重力的作用下，全部泄到防凍水箱20內(nèi)，集熱器8及相關(guān)管道29內(nèi)沒有一滴水，因而根本不必當(dāng)心集熱器8及管道29被凍壞的問題。
當(dāng)氣溫低于1℃時(shí)，溫控探頭7將信號傳到智能控制箱15，智能控制箱15也會關(guān)閉工作系統(tǒng)，集熱器8及管道29內(nèi)的水在重力作用下，通過常開電磁閥13進(jìn)入防凍水箱20內(nèi)，保證集熱器8及相關(guān)管道29不被凍壞。
當(dāng)該裝置因某種原因致使保溫水箱1內(nèi)的水位低于最低水位時(shí)，缺水保護(hù)裝置6發(fā)出信號至智能控制箱15，智能控制箱15會關(guān)閉常開電磁閥14，打開常閉電磁閥10，啟動冷水增壓泵17，繼而打開進(jìn)水電磁閥23，給保溫水箱1注水至最低水位。
當(dāng)該裝置的某一部分出現(xiàn)故障，需要維修和更換設(shè)備時(shí)，可根據(jù)需要啟動手動閘閥14、18、21、24、27，使部分管道關(guān)閉，便于維護(hù)。
權(quán)利要求1.一種太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置，它由保溫水箱(1)、泄水通氣管(2)、水溫水位探測器(3)、(4)、(5)、缺水保護(hù)裝置(6)、集熱器溫控探頭(7)、集熱器(8)、常閉電磁閥(10)、單向閥(11)、熱水循環(huán)泵(12)、常開電磁閥(13)、手動閘閥(14)、智能控制箱(15)、單向閥(16)、冷水增壓泵(17)、手動閘閥(18)、中間水位控制器(19)、防凍水箱(20)、手動閘閥(21)、單向閥(22)、進(jìn)水電磁閥(23)、手動閘閥(24)、單向閥(25)、熱水增壓泵(26)、手動閘閥(27)、蒸汽排泄孔(28)及管道(29)組成；集熱器(8)、泄水通氣管(2)、保溫水箱(1)置于樓頂面(9)的上方，防凍水箱(20)置于樓頂面(9)的下方；其特征在于集熱器(8)的一側(cè)通過管道(29)連接有一插入在保溫水箱(1)內(nèi)的泄水通氣管(2)，保溫水箱(1)的底部通過管道(29)與用戶相通，該管道(29)上從上至下依次裝有手動閘閥(27)、熱水增壓泵(26)及單向閥(25)；集熱器(8)的另一側(cè)通過管道(29)分別與防凍水箱(20)的上、下部相通，與上部相通的管道(29)上裝有常開電磁閥(13)和手動閘閥(14)，與下部相通的管道上從上至下依次裝有常閉電磁閥(10)、單向閥(16)、冷水增壓泵(17)和手動閘閥(18)；與防凍水箱(20)下部相通的管道(29)和與保溫水箱(1)下部相通的管道(29)之間通過管道(29)連通，該管道(29)上裝有單向閥(11)和熱水循環(huán)泵(12)；智能控制箱(15)通過控制線分別與熱水循環(huán)泵(12)、熱水增壓泵(26)、常開電磁閥(13)、冷水增壓泵(17)、常閉電磁閥(10)、集熱器溫控探頭(7)、水溫水位探測器(3)、(4)、(5)、缺水保護(hù)裝置(6)和進(jìn)水電磁閥(23)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置，其特征在于集熱器(8)的右上角出水口處裝有集熱器溫控探頭(7)，泄水通氣管(2)與管道(29)的連接處制有蒸汽排泄孔(28)，保溫水箱(1)的一側(cè)制有水溫水位探測器(3、4、5)和缺水保護(hù)裝置(6)；防凍水箱(20)的中部制有中間水位控制器(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置，其特征在于所述的防凍水箱(20)的容積大于或等于集熱器(8)與管道(29)的總?cè)莘e之和的2倍。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽能集熱器及管道落差智能內(nèi)循環(huán)排空防凍裝置，屬太陽能熱水工程領(lǐng)域。它由保溫水箱、泄水通氣管、水溫水位探測器、集熱器、常閉電磁閥、單向閥、熱水循環(huán)泵、常開電磁閥、智能控制箱、冷水增壓泵、防凍水箱、進(jìn)水電磁閥、熱水增壓泵及管道等構(gòu)成，它是通過利用水的落差，由智能控制箱自動控制使集熱器及管道內(nèi)的水自動排空而防止熱水器被凍毀的，且排出的水由防凍水箱回收后重復(fù)利用。解決了目前太陽能熱水器采用強(qiáng)制循環(huán)法只要?dú)鉁氐停h(huán)泵就處于工作狀態(tài)，消耗了不必要消耗的電能；雙循環(huán)法導(dǎo)熱工質(zhì)結(jié)垢后就不能工作，需要更換；排空法大量浪費(fèi)珍貴的水資源的問題。適用于大型太陽能工程或家用太陽能熱水器上使用。
文檔編號F24J2/46GK2847171SQ200520098000
公開日2006年12月13日 申請日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者鮑家鄰 申請人:鮑家鄰