專利名稱：防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種平板太陽能熱水系統(tǒng)，尤其涉及一種防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)。
背景技術：
在常規(guī)平板太陽能熱水系統(tǒng)中，主要分為兩個子系統(tǒng)，包括集熱系統(tǒng)主路和板換循環(huán)系統(tǒng)，其中集熱系統(tǒng)主路包括集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)和集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)。首先平板集熱器內(nèi)部的介質(zhì)通過平板集熱器吸收各波段光而獲得熱量，再通過上循環(huán)溫度探頭與下循環(huán)溫度探頭所測溫度之差來控制集熱循環(huán)泵進行循環(huán)，這部分構(gòu)成集熱系統(tǒng)主路。通過控制板換循環(huán)泵與集熱循環(huán)泵同時啟動，冷水在板式換熱器中與吸收了光熱的循環(huán)介質(zhì)進行換熱升溫，這部分構(gòu)成板換循環(huán)系統(tǒng)。因此，如果當水溫過高時，集熱系統(tǒng)主路內(nèi)介質(zhì)吸收的熱量將無法更好地交換，從而大量聚集。這就要求能夠有散出熱量的途徑，而不至出現(xiàn)由于無法控制太陽能水箱溫度和集熱器內(nèi)介質(zhì)溫度，從而會造成板式換熱器、水箱結(jié)垢速度加快、汽化造成集熱器脹漏、供熱水泵汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。目前，國內(nèi)使用的平板太陽能熱水系統(tǒng)均采用單路循環(huán)泵組進行集熱介質(zhì)循環(huán)換熱，這類系統(tǒng)屬于封閉型循環(huán)，可以較好地制備熱水。由于其封閉性，無法將介質(zhì)的熱量散出，產(chǎn)生大量的維護問題。而且采用單路循環(huán)方式，無法控制太陽能水箱溫度和集熱器內(nèi)介質(zhì)溫度，容易造成板式換熱器、水箱的結(jié)垢速度加快；對平板集熱器內(nèi)介質(zhì)換熱不利，汽化造成集熱器脹漏；同時水溫過高，容易造成供熱水泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是:
一種防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，包括板換循環(huán)系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)主路，其中集熱系統(tǒng)主路包括板式換熱器介質(zhì)側(cè)出口、集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)、平板集熱器、集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)、上循環(huán)總閥和板式換熱器介質(zhì)側(cè)入口，還包括第一旁路系統(tǒng)和第二旁路系統(tǒng)，所述第一旁路系統(tǒng)與集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)相并聯(lián)，所述第二旁路系統(tǒng)與所述集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)相并聯(lián)。所述第一旁路系統(tǒng)由下循環(huán)旁路閘閥和下循環(huán)旁路電磁閥用管路連接而成。所述第二旁路系統(tǒng)由上循環(huán)旁路散熱介質(zhì)箱前閘閥、上循環(huán)旁路電磁閥、散熱介質(zhì)箱、上循環(huán)旁路泵前閘閥、集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵、上循環(huán)旁路泵后止回閥依次用管路連接而成。所述板換循環(huán)系統(tǒng)由太陽能水箱出口、板換循環(huán)系統(tǒng)泵前閘閥、板換循環(huán)泵、板換循環(huán)系統(tǒng)泵后止回閥、板式換熱器水側(cè)入口、板式換熱器水側(cè)出口、太陽能水箱入口依次用管路連接而成。
所述平板集熱器的內(nèi)部為覆蓋有選擇性吸收涂層的吸熱板。所述散熱介質(zhì)箱的內(nèi)膽和外膽均采用涂敷耐腐蝕層的普碳鋼板或者不銹鋼板制作，夾層保溫厚度不小于10_，散熱介質(zhì)箱的容積不小于全系統(tǒng)介質(zhì)容量的1/2。所述太陽能水箱的外膽采用不銹鋼板、涂敷耐腐蝕層的普碳鋼板或耐腐蝕的合金鋼板，內(nèi)膽采用環(huán)保衛(wèi)生的食品級不銹鋼板，中間夾保溫層。本發(fā)明提供的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，由于在常規(guī)平板太陽能熱水系統(tǒng)集熱系統(tǒng)主路的基礎上增加了第一旁路系統(tǒng)和第二旁路系統(tǒng)，保證太陽能水箱溫度恒定，可以控制太陽能水箱和集熱器內(nèi)介質(zhì)的溫度，解決了常規(guī)平板太陽能熱水系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的集熱介質(zhì)和熱水過熱所造成的板式換熱器、水箱的結(jié)垢問題和供熱水泵的汽蝕現(xiàn)象。通過防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)的運行，可以將集熱器內(nèi)過剩熱量通過敞開式介質(zhì)箱散出，延長了集熱器的壽命。既可以保證熱水水溫，還可以防止由于集熱介質(zhì)溫度過高所造成的平板集熱器脹漏問題。該防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資少，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)故障率低，大幅減少了維護成本，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-太陽能水箱，2-板換循環(huán)系統(tǒng)泵前閘閥，3-板換循環(huán)泵，4-板換循環(huán)系統(tǒng)泵后止回閥，5-板式換熱器，6-下循環(huán)主路泵前閘閥，7-下循環(huán)主路泵前電磁閥，8-集熱系統(tǒng)主路集熱循環(huán)泵，9-下循環(huán)主路泵后止回閥，10-下循環(huán)旁路閘閥，11-下循環(huán)旁路電磁閥，12-下循環(huán)溫度探頭，13-平板集熱器，14-上循環(huán)溫度探頭，15-上循環(huán)旁路散熱介質(zhì)箱前閘閥，16-上循環(huán)主路閘閥，17-上循環(huán)主路電磁閥，18-上循環(huán)旁路電磁閥，19-散熱介質(zhì)箱，20-上循環(huán)旁路泵前閘閥，21-集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵，22-上循環(huán)旁路泵后止回閥，23-上循環(huán)總閥，24-太陽能水箱溫度探頭，25-板式換熱器介質(zhì)側(cè)出口，26-板式換熱器介質(zhì)側(cè)入口，27-板式換熱器水側(cè)出口，28-板式換熱器水側(cè)入口，29-太陽能水箱出口，30-太陽能水箱入口，31-平板集熱器入口端，32-平板集熱器出口端。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例及其附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，包括
板換循環(huán)系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)主路，其中集熱系統(tǒng)主路包括板式換熱器介質(zhì)側(cè)出口 25、集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)、平板集熱器13、集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)、上循環(huán)總閥23和板式換熱器介質(zhì)側(cè)入口 26，還包括第一旁路系統(tǒng)和第二旁路系統(tǒng)。第一旁路系統(tǒng)由下循環(huán)旁路閘閥10和下循環(huán)旁路電磁閥11用管路連接而成，通過三通與集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)相并聯(lián)。第二旁路系統(tǒng)由上循環(huán)旁路散熱介質(zhì)箱前閘閥15、上循環(huán)旁路電磁閥18、散熱介質(zhì)箱19、上循環(huán)旁路泵前閘閥20、集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵21和上循環(huán)旁路泵后止回閥22，依次用管路連接而成，通過三通與集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)相并聯(lián)。板換循環(huán)系統(tǒng)由太陽能水箱出口 29、板換循環(huán)系統(tǒng)泵前閘閥2、板換循環(huán)泵3、板換循環(huán)系統(tǒng)泵后止回閥4、板式換熱器水側(cè)入口 28、板式換熱器水側(cè)出口 27和太陽能水箱入口 30，依次用管路連接而成。集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)，由下循環(huán)主路泵前閘閥6、下循環(huán)主路泵前電磁閥7、集熱系統(tǒng)主路集熱循環(huán)泵8和下循環(huán)主路泵后止回閥9，依次用管路連接而成。集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)，由上循環(huán)主路閘閥16和上循環(huán)主路電磁閥17用管路連接而成。集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)主路泵前電磁閥7與集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)主路電磁閥17，兩個電磁閥同時啟停，即可在加熱冷水的同時實現(xiàn)主旁路切換。在太陽能水箱I距離底部300 400mm處安裝有太陽能水箱溫度探頭24，便于測定太陽能水箱I內(nèi)的水溫。在下循環(huán)主路泵后止回閥9與平板集熱器入口端31之間的管路上安裝有下循環(huán)溫度探頭12，便于測定下循環(huán)管路的溫度。在平板集熱器出口端32安裝有上循環(huán)溫度探頭14，便于測定上循環(huán)管路的溫度。這三個溫度探頭是集熱系統(tǒng)主路和旁路系統(tǒng)共用的。平板集熱器13的內(nèi)部選用覆蓋有選擇性吸收涂層的吸熱板，可以提高吸收率，更好地提升系統(tǒng)溫度。太陽能水箱I的外膽采用不銹鋼板、涂敷耐腐蝕層的普碳鋼板或耐腐蝕的合金鋼板，內(nèi)膽采用環(huán)保衛(wèi)生的食品級不銹鋼板，中間夾保溫層。板換循環(huán)泵3為冷水循環(huán)換熱提供動力。散熱介質(zhì)箱19的內(nèi)膽和外膽均采用涂敷耐腐蝕層的普碳鋼板或者不銹鋼板制作，夾層保溫厚度不小于10_，散熱介質(zhì)箱19的容積不小于全系統(tǒng)介質(zhì)容量的1/2。散熱介質(zhì)箱19的容積要足夠，否則會出現(xiàn)缺介質(zhì)，另外在介質(zhì)被加熱后，如果散熱介質(zhì)箱19的容積不夠大，會導致全系統(tǒng)介質(zhì)溢出。本發(fā)明提供的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，通過溫差和太陽能水箱溫度控制循環(huán)，進行集熱系統(tǒng)主路和第一、第二旁路系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換運行，從而實現(xiàn)防過熱的目的。溫差即上循環(huán)溫度探頭14所測溫度與下循環(huán)溫度探頭12所測溫度之差，上限設定為5°C，下限設定為2V。太陽能水箱溫度探頭24所測水溫設定為60°C。當防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)運行時，所有閘閥全部處于開啟狀態(tài)。防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)運行前，需將循環(huán)介質(zhì)灌滿于系統(tǒng)管路中，并且在散熱介質(zhì)箱19中注入約整個系統(tǒng)容積1/3的介質(zhì)，以保證集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵21不會空轉(zhuǎn)。散熱介質(zhì)箱19的容積由整個系統(tǒng)介質(zhì)容量而定，選用1/2介質(zhì)容量為宜。例如，系統(tǒng)需介質(zhì)100L，那么散熱介質(zhì)箱19選用50L即可。利用太陽能水箱溫度探頭24測得太陽能水箱I內(nèi)的水溫，從而控制第二旁路系統(tǒng)的集熱循環(huán)泵21、上循環(huán)旁路電磁閥18、第一旁路系統(tǒng)的下循環(huán)旁路電磁閥11同時啟停。此時，板換循環(huán)泵3不聯(lián)啟。集熱系統(tǒng)主路中的集熱系統(tǒng)主路集熱循環(huán)泵8、下循環(huán)主路泵前電磁閥7、上循環(huán)主路電磁閥17和板換循環(huán)系統(tǒng)的板換循環(huán)泵3由溫差上限和太陽能水箱溫度探頭24所測水溫同時控制。當水溫低于設定溫度60°C，并且此時達到溫差上限5°C，集熱系統(tǒng)主路啟動。上循環(huán)旁路電磁閥18、集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵21、下循環(huán)旁路電磁閥11由太陽能水箱溫度探頭24所測水溫控制，當水溫恒定為60°C后，不論溫差如何，第一和第二旁路系統(tǒng)全部必須啟動。在這類情況下，由于只是需要釋放集熱循環(huán)管路中的熱量，因為無需對水箱中的水進行換熱，板換循環(huán)泵3不同時啟動。集熱系統(tǒng)主路的運行:當溫差達到5°C，并且太陽能水箱溫度探頭24所測水溫低于60°C時，集熱系統(tǒng)主路集熱循環(huán)泵8、下循環(huán)主路泵前電磁閥7、上循環(huán)主路電磁閥17、板換循環(huán)泵3同時啟動，對太陽能水箱I中的水進行加溫，待太陽能水箱溫度探頭24所測水溫達到60°C或溫差降至2°C后，上述4種設備同時停止運行。如果在運行過程中，太陽能水箱溫度探頭24所測水溫未到60°C，溫差卻已到下限，集熱系統(tǒng)主路集熱循環(huán)泵8、下循環(huán)主路泵前電磁閥7、上循環(huán)主路電磁閥17、板換循環(huán)泵3停止運行，待集熱器集熱溫差達到上限后，繼續(xù)運行換熱，直至水溫達到60°C。防過熱旁路系統(tǒng)的運行:當太陽能水箱溫度探頭24所測水溫達到60°C時，不論溫差多少，上循環(huán)旁路電磁閥18、集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵21、下循環(huán)旁路電磁閥11同時運行，板換循環(huán)泵3不運行。由于散熱介質(zhì)箱19屬敞開式，這時運行介質(zhì)中大量的熱量都會散到大氣中，在保證平板集熱器13內(nèi)介質(zhì)得到冷卻的同時，對板式換熱器5也不會產(chǎn)生影響。當熱水用完后，太陽能水箱I內(nèi)會補充冷水，如果此時滿足水溫要求，即低于60°C，第一、第二旁路系統(tǒng)停止運行。待溫差達到上限后，主路開始運行，加熱冷水直至水溫達到60°C。系統(tǒng)的主路與旁路如此往復運行，實現(xiàn)防過熱的目的。各設備控制方式總結(jié)如下:
1、集熱系統(tǒng)主路集熱循環(huán)泵8、下循環(huán)主路泵前電磁閥7、上循環(huán)主路電磁閥17、板換循環(huán)泵3:由溫差上限和太陽能水箱I的水溫同時控制，缺一不可。2、集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵21、下循環(huán)旁路電磁閥11、上循環(huán)旁路電磁閥18:由太陽能水箱I的溫度控制。以上所述的僅是本發(fā)明的較佳實施例，并不局限本發(fā)明。應當指出對于本領域的普通技術人員來說，在本發(fā)明所提供的技術啟示下，還可以做出其它等同變型和改進，均可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，都應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，包括板換循環(huán)系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)主路，其中集熱系統(tǒng)主路包括板式換熱器介質(zhì)側(cè)出口(25)、集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)、平板集熱器(13)、集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)、上循環(huán)總閥(23)和板式換熱器介質(zhì)側(cè)入口(26)，其特征在于，還包括第一旁路系統(tǒng)和第二旁路系統(tǒng)，所述第一旁路系統(tǒng)與集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)相并聯(lián)，所述第二旁路系統(tǒng)與所述集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)相并聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述第一旁路系統(tǒng)由下循環(huán)旁路閘閥(10)和下循環(huán)旁路電磁閥(11)用管路連接而成。
3.根據(jù)權利要求1所述的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述第二旁路系統(tǒng)由上循環(huán)旁路散熱介質(zhì)箱前閘閥(15)、上循環(huán)旁路電磁閥(18)、散熱介質(zhì)箱(19)、上循環(huán)旁路泵前閘閥(20)、集熱系統(tǒng)旁路集熱循環(huán)泵(21)和上循環(huán)旁路泵后止回閥(22)依次用管路連接而成。
4.根據(jù)權利要求1所述的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述板換循環(huán)系統(tǒng)由太陽能水箱出口(29)、板換循環(huán)系統(tǒng)泵前閘閥(2)、板換循環(huán)泵(3)、板換循環(huán)系統(tǒng)泵后止回閥(4)、板式換熱器水側(cè)入口(28)、板式換熱器水側(cè)出口(27)和太陽能水箱入口(30)依次用管路連接而成。
5.根據(jù)權利要求1所述的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述平板集熱器(13)的內(nèi)部為覆蓋有選擇性吸收涂層的吸熱板。
6.根據(jù)權利要求3所述的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱介質(zhì)箱(19)的內(nèi)膽和外膽均采用涂敷耐腐蝕層的普碳鋼板或者不銹鋼板制作，夾層保溫厚度不小于10mm，散熱介質(zhì)箱(19)的容積不小于全系統(tǒng)介質(zhì)容量的1/2。
7.根據(jù)權利要求4所述的防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能水箱的外膽采用不銹鋼板、涂敷耐腐蝕層的普碳鋼板或耐腐蝕的合金鋼板，內(nèi)膽采用環(huán)保衛(wèi)生的食品級不銹鋼板，中間夾保溫層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防過熱平板太陽能熱水系統(tǒng)，包括板換循環(huán)系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)主路，其中集熱系統(tǒng)主路包括板式換熱器介質(zhì)側(cè)出口、集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)、平板集熱器、集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)、上循環(huán)總閥和板式換熱器介質(zhì)側(cè)入口，還包括第一旁路系統(tǒng)和第二旁路系統(tǒng)，所述第一旁路系統(tǒng)與集熱系統(tǒng)主路的下循環(huán)相并聯(lián)，所述第二旁路系統(tǒng)與所述集熱系統(tǒng)主路的上循環(huán)相并聯(lián)。該系統(tǒng)可以保證太陽能水箱溫度恒定，控制太陽能水箱和集熱器內(nèi)介質(zhì)的溫度，解決了板式換熱器、水箱的結(jié)垢問題和供熱水泵的汽蝕現(xiàn)象。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資少，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)故障率低，大幅減少了維護成本，延長了集熱器的壽命，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號F24J2/46GK103148612SQ201310082910
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權日2013年3月15日
發(fā)明者張同茂, 趙耀強, 陳軍, 楊翰元, 馮德順 申請人:金川集團股份有限公司, 甘肅金川太陽能有限公司