專利名稱：具有過熱保護(hù)的自適應(yīng)的自泵送太陽能熱水系統(tǒng)的制作方法
具有過熱保護(hù)的自適應(yīng)的自泵送太陽能熱水系統(tǒng)本專利申請要求2008年10月6日提交的美國臨時申請No. 61/195，288的優(yōu)先權(quán)， 該專利申請全文以引用的方式并入本文中。

發(fā)明內(nèi)容
新系統(tǒng)具有直接由太陽能驅(qū)動的自泵送太陽能回路。循環(huán)不需要任何機(jī)械部件、 電機(jī)、泵、閥、電子元件、控制器、傳感器或電線。這避免了常見的可靠性問題，并大大降低了材料成本和安裝人力成本。新系統(tǒng)使用一個或多個標(biāo)準(zhǔn)平板集熱器和標(biāo)準(zhǔn)熱水儲罐。不需要特制的集熱器或儲罐。
新系統(tǒng)可以快速簡單地進(jìn)行安裝，或在現(xiàn)有的生活用熱水系統(tǒng)中進(jìn)行改進(jìn)，從而節(jié)約了時間和成本。由于具有易用的接頭，因此不需要進(jìn)行焊接。新的免維護(hù)系統(tǒng)節(jié)約了采購和擁有成本，并可進(jìn)行免維護(hù)運行。只需要用于使管道在相同位置定位的單個屋頂貫穿件。通過使用柔性管既節(jié)約了成本，又方便了安裝。所述系統(tǒng)可靜音運行。
所述系統(tǒng)具有自動限溫模式，避免儲罐內(nèi)出現(xiàn)正壓和灼熱的高溫，從而節(jié)約了昂貴的防燙閥。
所述系統(tǒng)具有自動過熱保護(hù)系統(tǒng)，自動過熱保護(hù)系統(tǒng)在極端情況下為安全目的排出集熱器中的水，并保護(hù)傳熱流體的化學(xué)性質(zhì)。所述系統(tǒng)可以安全運行，而不會長時間流出熱水。所述系統(tǒng)不會在集熱器內(nèi)出現(xiàn)滯流；不會出現(xiàn)傳熱流體中的化學(xué)組分在高溫下分解的危險。
用于產(chǎn)生真空的自動化系統(tǒng)可根據(jù)需要自動恢復(fù)真空，從而使安裝簡單、操作省心。所述系統(tǒng)為全封閉設(shè)計，不必?fù)?dān)心真空或流體流失。
所述系統(tǒng)使用食品安全級丙二醇、水和乙醇的混合物來提供防凍保護(hù)。
所述系統(tǒng)根據(jù)日照量自動調(diào)整流動和溫度。由于不可能出現(xiàn)逆向熱虹吸，因此不需要使用止回閥。
使用高性能換熱器產(chǎn)生了高溫輸出，并使得與儲罐內(nèi)的熱水之間具有良好的傳熱性能?？梢允褂脙?nèi)部換熱器盤管或側(cè)臂換熱器。為了提高性價比，可以使用側(cè)臂換熱器并在不進(jìn)行焊接的情況下裝配和改裝到標(biāo)準(zhǔn)儲罐上。這一組合提供了在熱水儲罐內(nèi)完全分層的可立即使用的> 40°C的熱水層。
可以在標(biāo)準(zhǔn)熱水儲罐上增加換熱器，并低成本地使用儲罐底部的排出端口和儲罐頂部的溫度與壓強(qiáng)端口。連接使用標(biāo)準(zhǔn)的3/4英寸T型接頭和具有螺母/接頭連接器的標(biāo)準(zhǔn)柔性壓強(qiáng)軟管。從標(biāo)準(zhǔn)儲罐上擰下溫度和壓強(qiáng)(T&P)安全閥。將頂部T型接頭連接到 T&P安全閥的位置，然后將T&P安全閥重新螺紋連接到T型接頭的頂部。將換熱器頂部通過標(biāo)準(zhǔn)柔性熱水器壓強(qiáng)軟管連接到頂部T型接頭的另一個端口。從儲罐底部的排出端口拆除排出閥。將底部T型接頭附接到排出端口。將排出閥螺紋連接到底部T型接頭的一側(cè)。將底部T型接頭的另一側(cè)連接到換熱器底部。家用的冷水和熱水端口保持不變。
緊密的聯(lián)接確保了太陽能回路中的交聯(lián)聚乙烯PEX管件的氣密性密封。通過使用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)口式接頭，可以在無源太陽能泵單元與太陽能集熱器之間提供快速方便、免焊接的氣密密封連接。
提供了一種用于太陽能熱水器的無源流體泵送新方法。采用標(biāo)準(zhǔn)市售太陽能集熱器?？梢杂脝蝹€無源流體泵送單元為兩個太陽能集熱器提供服務(wù)，進(jìn)一步節(jié)約了成本。
本發(fā)明提供了新的太陽能驅(qū)動自泵送單元。如果需要，可以采用無源方法自動恢復(fù)真空。完全封閉的系統(tǒng)不會由于使流體蒸發(fā)到環(huán)境中而造成流體損失。
可用接頭允許在不損失真空的情況下使用安裝簡單的低成本柔性PEX管件。安裝時無需進(jìn)行焊接。新系統(tǒng)的安裝不需要進(jìn)行焊接，使用螺母與0形環(huán)接頭、擴(kuò)口式配件和活接頭。集熱器備有匹配的接頭，所述匹配的接頭容易在車間或現(xiàn)場安裝到標(biāo)準(zhǔn)集熱器上。
所述系統(tǒng)將填充正確的水/乙二醇/乙醇混合物作為傳熱流體。應(yīng)對正確的加注液位進(jìn)行觀察。不需要對系統(tǒng)進(jìn)行手動初始抽真空。
所有操作都采用基本的物理過程泵送、恢復(fù)真空、溫度限制和在過熱時泄放流體。僅使用一個閥。所述閥正常情況下關(guān)閉。雖然采用基本的物理原理，但本發(fā)明的新穎性和非顯而易見的貢獻(xiàn)包括對現(xiàn)有太陽能熱水系統(tǒng)的改進(jìn)。
一種現(xiàn)有系統(tǒng)具有專門設(shè)計的單個集熱器，該集熱器具有在集熱器上方高高延伸的、在特殊釬焊的收集歧管內(nèi)的固定上升管。相比之下，新裝置可被添加到具有各種尺寸的一個或多個標(biāo)準(zhǔn)集熱器上。
由于將泵送機(jī)構(gòu)與集熱器分離，本發(fā)明不是顯而易見的。已經(jīng)通過廣泛的研發(fā)設(shè)計出可以在任何條件下良好工作的新的無源太陽能泵。
本發(fā)明已經(jīng)產(chǎn)生下列新結(jié)果本發(fā)明形成高效而美觀的流體泵送系統(tǒng)，避免在閉環(huán)系統(tǒng)中積聚壓強(qiáng)，允許流體因熱膨脹而膨脹，并且包括過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)，過熱保護(hù)機(jī)構(gòu)允許正常運行并保護(hù)乙二醇的化學(xué)組分。
新系統(tǒng)采用間接的間歇泉(geyser)泵送方法。集熱器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽泡在外部裝配出口管歧管內(nèi)產(chǎn)生間歇泉泵送作用。流體和蒸汽的分離機(jī)構(gòu)也是新的。另外的有益效果是泵送的流體量更大，并且不需要復(fù)雜的氣泡成核裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，每個上升管都具有伸出到集熱器上方的自有的出口管，高出集熱器會形成視覺上突出的設(shè)計。這樣不能使用標(biāo)準(zhǔn)的集熱器，而且不適合多個集熱器連接到單個泵和共享換熱器回路的設(shè)計。此外，蒸汽泡在較冷的空上升管內(nèi)迅速冷凝和收縮， 從而進(jìn)一步降低有效性。
新發(fā)明性能更佳，大大地改善了外觀效果，同時更靈活、更簡單、成本更低。新系統(tǒng)自動產(chǎn)生和保持真空，這使得系統(tǒng)安裝更加方便，并且避免了隨時間推移失去真空引發(fā)的維護(hù)問題。失去真空已經(jīng)成為現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的一個問題。
新發(fā)明中的泵送動作分四個階段。太陽加熱與集熱器內(nèi)的吸熱器相連的上升管中的流體。由于熱虹吸作用，最熱的水上升到上升管頂部。由于系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)降低，流體會在較低溫度下達(dá)到沸點。這樣產(chǎn)生蒸汽泡，并產(chǎn)生1600的體積膨脹系數(shù)。氣泡將熱流體的液柱(slug)驅(qū)動和提升到高處的熱流體貯存器內(nèi)。流體平衡原理使得太陽能回路內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)，即經(jīng)換熱器輸送熱流體，從而將熱量傳遞至儲罐。冷卻后的流體從換熱器返回至太陽能系統(tǒng)的較冷流體貯存器。來自上升管的蒸汽與熱流體分離，并且返回至較冷流體貯存器并在其中冷凝。蒸汽冷凝釋放的熱量對返回集熱器的流體進(jìn)行預(yù)熱。
傳熱流體應(yīng)具有低沸點。傳熱流體不應(yīng)結(jié)凍，以免集熱器和管件破裂。使用水、乙二醇和乙醇的混合物作為傳熱流體。這一混合物具有低的防凍溫度。系統(tǒng)在適度真空下工作，并且在35°C的溫度下開始泵送。通過選擇混合物的配比可以選擇最低工作溫度。傳熱流體具有良好的傳熱能力。系統(tǒng)限制了高滯流溫度，并且流體在化學(xué)上保持穩(wěn)定。水、乙醇和丙二醇是安全無毒的流體混合物。這允許使用單壁式換熱器。
膨脹的蒸汽猛烈地推擠太陽能集熱器頂部歧管內(nèi)的熱的流體。流體和蒸汽泡只能通過連接到集熱器頂部歧管外部端口的出口管逸出。最后，蒸汽泡將隨著泵出的熱流體從出口管逸出。由于貯存器R2內(nèi)的冷流體液位被設(shè)置成略高于頂部歧管，所以頂部歧管將重新填充利用流體重力平衡原理而從集熱器的底部向上供送的傳熱液體。
出口管的所選數(shù)量和直徑足夠大，以允許在不過分限制的情況下有足夠的流體逸出；但又要足夠小，以免蒸汽穿過流體。蒸汽泡會將沿管向上推動所有流體液柱。
蒸汽泡還會提供向下的力，但由于頂部歧管和出口管內(nèi)的水量遠(yuǎn)小于下面集熱器內(nèi)的水量，從而最大限度地減少了逆流。專門設(shè)計的單向閥在集熱器底部具有較少流動限制，可以略微提高泵送效率，但該閥不是嚴(yán)格要求的。為此目的開發(fā)了一種非常簡單的單向閥。該系統(tǒng)可以在不使用這種閥的情況下工作，即使閥出現(xiàn)故障，也不會嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能。
出口管內(nèi)的熱流體被推至更高液位并部分地填充貯存器Rl。貯存器Rl的流體液位會變得高于貯存器R2內(nèi)的流體液位。這兩個貯存器通過兩條線路連通一條用于蒸汽， 一條用于流體。這兩個貯存器將始終具有高于流體的相同氣體壓強(qiáng)。兩個貯存器通過充滿流體的長U形管連通，并且換熱器是U形管的最低部分。系統(tǒng)的循環(huán)基于流體重力平衡原理。因此，流體會努力達(dá)到平衡液位。貯存器Rl內(nèi)的流體將在系統(tǒng)內(nèi)向下流動，直到與貯存器R2內(nèi)的流體達(dá)到相同的液位。由于貯存器R2相比貯存器Rl具有非常大的容積，貯存器R2內(nèi)的流體事實上保持相同的液位。
貯存器Rl的設(shè)計和直徑經(jīng)過選擇，使其足夠?qū)?，以便在不直接溢流到貯存器R2的情況下容納從出口管推出的所有流體，但又足夠小，以實現(xiàn)快速增加流體液位。液位越高， 壓強(qiáng)越大，并且換熱器回路內(nèi)的流速也越大。
貯存器Rl和貯存器R2之間幾英寸的液位差足以在換熱器回路內(nèi)提供足夠的流動。然而，換熱器回路熱流體下段內(nèi)的流體的溫度遠(yuǎn)高于換熱器回路返回段內(nèi)冷卻后的流體的溫度。熱流體具有較低的密度，因而具有較低的重量。結(jié)果導(dǎo)致熱流體在靜止時位于不同的液位。通過增加貯存器Rl的高度補償液位差。儲罐和集熱器之間的豎直距離決定了貯存器Rl所需高度補償?shù)淖钚∑屏?。為了實用目的，集熱器頂部至熱水儲罐的豎直距離最好限制在三個樓層的高度或30英尺。貯存器Rl的最低高度與換熱器回路的豎直距離直接相關(guān)。
由于從貯存器Rl至換熱器的管內(nèi)的流體溫度高于環(huán)境溫度，因此該管需要是絕熱的，以免損失熱量。返回管雖然相對較冷，但如果該返回管也是絕熱的，可以讓系統(tǒng)的效率更高。
通常，在封閉系統(tǒng)內(nèi)會快速積聚壓強(qiáng)，這樣會導(dǎo)致壓強(qiáng)和沸點不斷升高。但隨著熱量在換熱器內(nèi)傳遞給儲罐，返回到貯存器R2的返回流體被冷卻。比起太陽能集熱器頂部歧管內(nèi)的溫度，貯存器R2內(nèi)的流體溫度相對較低。相對較低的溫度也提高了集熱器的效率。
集熱器內(nèi)形成的熱蒸汽泡被傳輸至貯存器R2內(nèi)，并在貯存器R2內(nèi)與低溫流體和貯存器R2的壁接觸后冷凝。通過保持貯存器R2內(nèi)的蒸汽壓強(qiáng)或露點來控制系統(tǒng)內(nèi)的總壓強(qiáng)。這使得系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)或真空降低值相對不變。從而保持系統(tǒng)內(nèi)的真空，以允許流體繼續(xù)在低溫下沸騰。冷的返回流體將由于冷凝過程產(chǎn)生的熱量而變暖。這樣將基本預(yù)熱返回集熱器底部的流體，這樣能量不損失，因而是期望的。
在工作下，隨著熱水儲罐內(nèi)的溫度慢慢升高，返回流體的溫度將慢慢升高。該較高的溫度會導(dǎo)致壓強(qiáng)略微升高，進(jìn)而導(dǎo)致沸點升高。這使得系統(tǒng)具有自適應(yīng)性。沸點溫度和流速與儲罐溫度有關(guān)，這是期望的。傳統(tǒng)的系統(tǒng)只能開關(guān)。系統(tǒng)冷卻之后，低壓恢復(fù)，使得系統(tǒng)較早達(dá)到初始溫度。新系統(tǒng)不使用控制器、傳感器、電動泵、滴水閥、止回閥、膨脹罐等。
新系統(tǒng)在低溫度下開始泵送，并且在水儲罐溫度升高時增加泵送量。應(yīng)當(dāng)注意，在整個儲罐被加熱之前，將從熱水儲罐底部向換熱器供送冷水。如果儲罐底部溫度最終變得相對較高，系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)并在較高溫度下工作，并且仍然提供比熱水儲罐溫度更熱的流體。
一個需要考慮的重要問題是避免系統(tǒng)內(nèi)滯流。當(dāng)泵已關(guān)閉，集熱器內(nèi)的流體變得過熱時，傳統(tǒng)系統(tǒng)可能會被損壞。一旦常規(guī)系統(tǒng)內(nèi)的乙二醇超過特定溫度，該化學(xué)組合物會分解并變成易導(dǎo)致泄漏的腐蝕性物質(zhì)，并且該組合物會失去其防凍特性。
新系統(tǒng)自動防止過熱。當(dāng)系統(tǒng)接受日常日曬而不消耗熱水時，例如在假期時，儲罐會最終達(dá)到高溫度。新系統(tǒng)可以解決這類問題。所述系統(tǒng)減少因熱水儲罐溫度升高和壓強(qiáng)升高產(chǎn)生的循環(huán)。當(dāng)系統(tǒng)壓強(qiáng)達(dá)到1巴時，沸點將為100°C。標(biāo)準(zhǔn)的平板集熱器在該溫度下會將大百分比的所收集的熱量輻射掉。因此，平板集熱器在較高溫度效率較低。雖然會越來越慢，但循環(huán)會繼續(xù)。當(dāng)沸點為100°C時，從頂部歧管泵送的流體始終處于略低的溫度下。該流體將通過換熱器與儲罐換熱。
當(dāng)儲罐達(dá)到最高溫度時，換熱器內(nèi)將不會進(jìn)行換熱。高溫流體將排出換熱器。由于環(huán)境溫度遠(yuǎn)低于流體溫度，熱量將散失到空氣中。一旦熱流體到達(dá)貯存器R2，熱量將繼續(xù)輻射到環(huán)境空氣中。即使氣溫為40°C，仍然有顯著溫差(ΔΤ)使熱量從貯存器R2散失到環(huán)境空氣中。在高溫的地方，可以在貯存器R2的整個長度上都帶有鰭片，以增加向環(huán)境空氣中的輻射。由于體積更大，流體將相對緩慢地經(jīng)過貯存器R2。這使得流體有足夠的時間進(jìn)行冷卻。返回到集熱器的返回管是流體冷卻的最后一級。
系統(tǒng)內(nèi)的最大壓強(qiáng)被限定至1巴，從而使沸點為100°C。溢流貯存器R3內(nèi)的閥將釋放過壓。蒸汽在到R3的真空管線內(nèi)冷凝為液體，并且在R3內(nèi)積聚的較冷液體中進(jìn)一步冷凝。該機(jī)制使得系統(tǒng)具有壓強(qiáng)和溫度限制功能。這樣還限制提供給換熱器的最高溫度。
系統(tǒng)繼續(xù)在溫度限制模式下工作，直到從換熱器返回的流體的溫度超過某個溫度，這種情況只發(fā)生在儲罐被充分加熱時。這種蒸汽排出也會將空氣全部排到系統(tǒng)外，這確保系統(tǒng)在冷卻后內(nèi)部自動形成強(qiáng)真空。這種機(jī)制還將確保系統(tǒng)始終形成最佳運行所需的理想真空。首次使用過程中也會自動形成真空。
系統(tǒng)通過強(qiáng)制所有流體從集熱器流到溢流貯存器R3來切換至過熱保護(hù)模式。一旦從換熱器返回的流體溫度變得過高，強(qiáng)日照下產(chǎn)生的蒸汽量會變得過多，以致無法經(jīng)過蒸汽釋放管線內(nèi)的限流進(jìn)行排出。在日照強(qiáng)且沒有冷卻流體從換熱器返回的情況下，溫度限制系統(tǒng)內(nèi)的這種限制使得系統(tǒng)內(nèi)略微過壓。這導(dǎo)致流體排出管線內(nèi)產(chǎn)生壓頭(head pressure)，這種壓頭將流體直接排出至溢流貯存器。流體排出管線的高度和管尺寸經(jīng)過認(rèn)真選擇，以使系統(tǒng)可以立即開始排出。在短時間內(nèi)，所有流體都將從集熱器排至溢流貯存器R3，隨后壓強(qiáng)得到平衡。由于集熱器內(nèi)沒有留下流體，不會產(chǎn)生循環(huán)，從而使系統(tǒng)在充分加熱的熱水儲罐過度曝曬期內(nèi)停止工作，以確保安全。乙二醇混合物儲存在貯存器R3內(nèi)，并且不會因較高的滯止溫度而發(fā)生化學(xué)分解。有效地，系統(tǒng)自動充當(dāng)排出系統(tǒng)。
一旦集熱器冷卻下來，真空形成，所有流體會被回抽到集熱器內(nèi)。出現(xiàn)這種可能是因為閥具有浮子，并且閥在貯存器R3內(nèi)的所有流體均已被回抽之前保持開啟。一旦流體被全部抽回，浮閥將關(guān)閉，所產(chǎn)生的真空和環(huán)境空氣壓強(qiáng)將緊緊關(guān)閉閥。閥在正常工作時保持關(guān)閉，因為系統(tǒng)通常在低于環(huán)境壓強(qiáng)的壓強(qiáng)下工作。
貯存器R3將只接收流體，無論是冷凝蒸汽還是所排的流體。因此，可以使用柔性水密封蓋來密封貯存器R3，該密封蓋能夠通過升高R3內(nèi)的流體液位進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣可以防止因蒸發(fā)而導(dǎo)致的流體損耗。整個系統(tǒng)完全封閉。
在系統(tǒng)運行過程中，傳熱流體會被加熱，從而體積膨脹。為了避免使用外部膨脹罐，貯存器R2被設(shè)計為充當(dāng)膨脹貯存器。在冷卻狀態(tài)下，應(yīng)將貯存器填充至1/3。貯存器 R2的體積被設(shè)計成使得其在熱流體溫度下被填充至2/3。這樣可以避免管道因流體體積膨脹而破裂。重要的是，系統(tǒng)在冷卻狀態(tài)下不應(yīng)過滿。填充口的形狀和位置確保達(dá)到期望的填充液位。
特殊的換熱系統(tǒng)可以滿足新系統(tǒng)的剩余部分的要求，并提供低成本。新系統(tǒng)在熱水儲罐內(nèi)形成良好的溫度分層，并且即時提供約40°C或以上的可用熱水。離開換熱器的熱水流到儲罐頂部并保留在頂部內(nèi)，然后在更多熱水流入儲罐時再向下移動。使用時，從儲罐頂部抽出熱水。
系統(tǒng)內(nèi)的流速根據(jù)日照量和儲罐溫度自動調(diào)節(jié)。流動相對較慢，以允許最大限度地在換熱器內(nèi)進(jìn)行傳熱，而且還可以將相對來說非常冷的流體返回至集熱器。這樣可以提高集熱器的工作效率，這是因為與環(huán)境溫度的溫度差較小。
換熱器幾乎將太陽能集熱器提供的所有熱量都傳遞給來自儲罐并隨冷卻流體返回貯存器R2的循環(huán)水，以保持較低的工作壓強(qiáng)，從而使沸點低。
在系統(tǒng)內(nèi)增加了一個用來產(chǎn)生和保持真空的裝置，以確保低沸點和有效的工作溫度。單向閥允許蒸汽在系統(tǒng)壓強(qiáng)高于環(huán)境壓強(qiáng)(1巴)時逸出。在首次運行過程中，系統(tǒng)將處于環(huán)境壓強(qiáng)，并且傳熱流體將在100°c下沸騰。集熱器和泵內(nèi)的流體會受熱膨脹，并且貯存器R2內(nèi)的蒸汽會排出系統(tǒng)內(nèi)的所有空氣，并將空氣經(jīng)貯存器R3內(nèi)的浮閥排出。一旦開始進(jìn)行泵送，冷卻流體流出換熱器貯存器、集熱器和泵。這樣會快速降低流體的總體積和露點。這樣會導(dǎo)致壓強(qiáng)迅速降低，關(guān)閉單向閥。低壓會降低沸點、增加流速和降低系統(tǒng)溫度。 由于冷凝作用和流體體積減小，系統(tǒng)會抽出強(qiáng)真空。如果閉環(huán)系統(tǒng)的真空隨時間降低，每當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)超出1巴時，系統(tǒng)會自動恢復(fù)真空。
為了防止系統(tǒng)損失流體，閥使可膨脹的貯存器R3排放。貯存器的壓強(qiáng)將因膨脹而始終保持在1巴。為了避免因蒸汽冷凝而積聚液體，單向浮閥將設(shè)置在貯存器R3的最下面部分。如果貯存器R3內(nèi)存在液體，單向浮閥會浮在流體上，并且在系統(tǒng)內(nèi)的所有流體都被抽回之前不會關(guān)閉。一旦所有流體都被抽出可膨脹貯存器，在強(qiáng)真空的作用下，單向浮閥將關(guān)閉并保持關(guān)閉狀態(tài)。在極熱條件下，可膨脹貯存器也可充當(dāng)溢流貯存器。然而，整個系統(tǒng)始終保持全封閉，因此不可能因蒸發(fā)而向環(huán)境空氣散失流體。
本發(fā)明的這些和其他目標(biāo)與特征在結(jié)合附圖的公開中顯而易見，該公開包括上述說明書和下文將要描述的說明書。


圖1示意性示出具有帶冷水入口和熱水出口的標(biāo)準(zhǔn)熱水儲罐的新系統(tǒng)。圖中示意性示出纏繞在熱水罐周圍的換熱器。
圖2為采用對熱水儲罐改裝的側(cè)臂換熱器的新系統(tǒng)的一個實施例的示意性側(cè)視圖。
圖3為新系統(tǒng)的示意性詳圖，示出了與熱水儲罐連接的標(biāo)準(zhǔn)冷熱水連接、排出端口處的T、可膨脹貯存器和將可膨脹貯存器連接到貯存器R2的壓強(qiáng)平衡管以及用來使傳熱流體從可膨脹貯存器返回至貯存器R2的浮閥。
圖4為與圖3所示的系統(tǒng)類似的系統(tǒng)的示意性詳圖，該系統(tǒng)在貯存器R2與自動真空閥和可膨脹貯存器之間增加了第三真空貯存器R3。
圖5為與圖4所示的系統(tǒng)類似的系統(tǒng)的示意性詳圖，該系統(tǒng)具有冷水Y形入口，用于在用冷水重新填充罐時沖洗側(cè)臂換熱器的外夾套。
圖6為具有溫度限制過熱保護(hù)子系統(tǒng)的新系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)將水蒸氣經(jīng)孔板傳輸，并且使來自集熱器管和歧管的換熱流體經(jīng)返回管線和U形管傳輸至溢流貯存器R3。 所示罐具有內(nèi)換熱器盤管。
圖7為膨脹罐、浮閥和蒸氣保留與傳熱流體返回可膨脹溢流貯存器的示意性詳圖。
圖8、9和10為具有最小流量限制的單向閥的側(cè)視圖、頂視圖和端視圖。
具體實施例方式參見圖1，新自動熱水系統(tǒng)10具有標(biāo)準(zhǔn)熱水儲罐12、屋頂安裝的平面板集熱器14、 連接管件16和換熱器18。當(dāng)使用來自儲罐的熱水時，冷水經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)入口 22流入，然后向下流動并被釋放到儲罐12的底部M內(nèi)，以維持儲罐的分層。根據(jù)需要，水經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱水出口沈流出熱水儲罐12的頂部觀。
連接管件16包括冷卻液體返回上升管32，冷卻液體返回上升管32使來自換熱器 18的冷卻后液體返回并部分地填充貯存器R2。冷水從貯存器R2經(jīng)管34流至集熱器14中的水平的下歧管36。液體在集熱器14中的平行的傾斜上升管37中被加熱。加熱后液體向上流至集熱器較熱的上部，在集熱器較熱的上部形成蒸汽泡38。蒸汽泡強(qiáng)制加熱后液柱進(jìn)入上歧管39，并向上經(jīng)出口管40到達(dá)貯存器R1。蒸汽泡將蒸汽泡之間的熱液體上推穿過出口管40。貯存器Rl將熱蒸汽經(jīng)管42釋放至貯存器R2進(jìn)行冷凝。熱液體在管44中向下流至換熱器18的上熱端46。
在該換熱器18構(gòu)造中的熱液體依次以逆流將熱水儲罐12中的水加熱，首先加熱在儲罐12的頂部觀中的水，最后，當(dāng)向下流動的傳熱液體到達(dá)換熱器18的底部時，加熱在儲罐12的底部M中最冷的水。
為清楚起見示意性示出的貯存器R2沿集熱器14的頂部延伸。
在圖1中顯示管34在貯存器R2右側(cè)。然而，實驗表明，將該連接件設(shè)置在貯存器 R2左側(cè)更好。由于位于左側(cè)的流體因冷凝熱而更熱，所以使系統(tǒng)具有更高的效率。還使得貯存器R2右側(cè)更冷，產(chǎn)生更低的露點和更好的蒸汽冷凝，從而產(chǎn)生低工作真空。此外，還形成一個單元，在該單元處，貯存器R2上的所有連接件均定位在一起。
貯存器Rl內(nèi)的熱液體與貯存器R2內(nèi)的冷液體之間的高度差使液體流經(jīng)連接管件 16、換熱器18、太陽能集熱器14、上升管37和頂部歧管39。
圖2示出了本發(fā)明的一個實施例，其中系統(tǒng)50使用標(biāo)準(zhǔn)熱水儲罐52、標(biāo)準(zhǔn)的平面板太陽能集熱器M、連接管件56和熱水儲罐52外部的側(cè)臂換熱器58。換熱器58的外管 62通過管64連接到T 66，T 66將壓強(qiáng)和溫度(P&T)安全閥68連接到熱水儲罐。來自換熱器的進(jìn)入熱水分層，以根據(jù)需要從儲罐52的頂部提供熱水。換熱器58容易改裝在排出端口 76和P&T安全閥68處的T 66之間。
在熱水儲罐52上的管62的底部74具有正常排出端口 76，正常排出端口 76連接到換熱器58的外管62的底部78。內(nèi)管82內(nèi)的熱液體向下流動并加熱外殼62內(nèi)的水。由于熱虹吸，向上的逆流產(chǎn)生經(jīng)外殼62和儲罐的循環(huán)。來自換熱器58的最熱的水流入儲罐 52，這在區(qū)域88中迅速達(dá)到40°C，并且可以根據(jù)需要隨時供家庭使用。
已在換熱器內(nèi)被去除熱量的冷卻后的循環(huán)傳熱液體在返回管92中向上流至貯存器R2。冷液體在中央管94(圖1中也顯示為管34)中向下流動，經(jīng)過平面板太陽能集熱器 54流至底部歧管96，然后向上流經(jīng)內(nèi)部加熱上升管98。當(dāng)液體到達(dá)沸點溫度時，形成氣泡 100。氣泡將液柱102推入加熱器歧管104，并以較快速度向上流過出口管106。熱液柱向上加速流過出口管106，并在離心力作用下圍繞U形上端108。熱液柱落入在下降管112的上端110處的貯存器R1。上貯存器Rl具有比貯存器R2中的液位高的液位。不平衡的液體質(zhì)量使得液體向下經(jīng)絕熱的熱液體管112和換熱器58，且向上經(jīng)絕熱或非絕熱的冷卻液體返回管92流至貯存器R2。
通過內(nèi)部連接到出口管106的U形上端108的蒸汽管114，使貯存器Rl和R2中的內(nèi)部蒸汽壓強(qiáng)保持相等。為3巴設(shè)置的安全的過壓安全閥或塞子116連接到蒸氣管114。 通過延伸下歧管96和上歧管104以及橫跨兩個集熱器的貯存器R2，或者通過在中央互連兩個貯存器Rl和R2，可以將兩個標(biāo)準(zhǔn)平面板太陽能集熱器M連接到貯存器Rl和R2?？梢詫蓚€頂部歧管中央連接到單個出口管106、108和管道回路56。
圖3為新系統(tǒng)的示意性詳圖，示出了與熱水儲罐、排出端口處的T和膨脹罐之間的標(biāo)準(zhǔn)熱水和冷水連接，以及使膨脹罐與壓強(qiáng)平衡管連接的連接管。
在圖3中，家用熱水出口 122和冷水入口 IM顯示在熱水儲罐52的頂部處。根據(jù)需要，通過打開建筑物各處的閥可以從出口 122抽熱水。
家用冷水源連接到冷水入口 124，內(nèi)管道1 將填充的冷水引至儲罐52底部。
排出端口 76處的T 128將排出閥132連接到儲罐5的底部，并且還從儲罐向改裝的側(cè)臂換熱器58的底部供應(yīng)冷水。
來自儲罐的水通過熱虹吸流經(jīng)換熱器58逆流上升。加熱后的水經(jīng)管64和連接到標(biāo)準(zhǔn)T&P安全閥端口 134的T 66返回儲罐52的頂部。
自動的、正常下壓縮的膨脹罐140在室144內(nèi)具有浮閥142，膨脹罐140經(jīng)管146 連接到兩個貯存器Rl和R2之間的壓強(qiáng)平衡蒸汽釋放管114。膨脹室補償在新系統(tǒng)中過大的壓強(qiáng)和/或過大的液體膨脹。
在貯存器R2中的1/3高度處的加注口需要被加注至流體流出為止。這樣提供了所需的1/3加注液位。
為了允許易于加注和允許空氣逸出，在加注的同時，最好使至R3的真空管或至閥 142和貯存器140的真空管146斷開連接。
另外一個選擇是使橡膠加注塞充當(dāng)過壓保護(hù)器。
可以在換熱器水平處使用壓強(qiáng)表和(數(shù)字)溫度計監(jiān)測系統(tǒng)。也可以存在流位監(jiān)視器/報警器。
圖4為類似于圖3所示的系統(tǒng)的示意性詳圖，其中在貯存器R2和自動真空閥142 之間增加了第三真空貯存器R3。
貯存器R3為貯存器R2提供了增加的容積。該容積越大，真空保持得越好，并且改善性能的流速也越好。
制造較大的貯存器R2會需要直徑較大的銅管，所述銅管應(yīng)盡可能長。這樣不但體積笨重、顯眼而且造價高昂，尤其是在目前銅價的情況下。由于較大的容積僅含有真空，屋頂下的貯存器R3連接到貯存器R2。
貯存器R2的容積可通過第三貯存器R3擴(kuò)大，貯存器R3可位于比貯存器R2低的位置處。將貯存器R2和R3的容積合并避免系統(tǒng)加熱過程中真空突然降低。較低的真空確保沸點低并使流速高，從而使性能更佳。貯存器R3可通過小管148連接到貯存器R2。由于冷凝后的流體會經(jīng)管148被吸回到主系統(tǒng)中，所以貯存器R3不會充滿流體。這樣允許將貯存器R3置于屋頂下方。這樣還允許貯存器R2相對較小，使系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)，看上去更不引人注意。管146將來自貯存器R3的頂部的蒸汽引入自動浮閥142和自動膨脹真空貯存器 140。
在諸如換熱器58的側(cè)臂換熱器中，外部水加熱室62會緩慢積聚碳酸鈣，這樣會降低流動和減少熱傳遞。積聚的鈣不會結(jié)塊。它僅僅是松散的柔軟皂質(zhì)材料。大部分碳酸鈣實際上會由儲罐52中的沉淀物送入換熱器58。
圖5太陽能泵送流體熱水加熱器的示意圖，該加熱器具有獨特的冷水連接，解決了換熱器中碳酸鈣積聚的問題。
圖5中的結(jié)構(gòu)與圖4中的結(jié)構(gòu)類似，區(qū)別在于罐52上的新冷水填充接頭150。冷水填充件通常為儲罐底部附近的管道開口。相反，冷水填充件150連接到新管線154，該管線將側(cè)臂換熱器58中的外腔室62連接到罐52的頂部。換熱器58在其正常的逆流熱虹吸方向152上工作。然而，從罐中經(jīng)熱水出口 122抽熱水時，冷水填充件150使冷水向下加速經(jīng)過新Y連接管線154，進(jìn)入和經(jīng)過換熱器58的外腔室60。Y形的新連接管線154引導(dǎo)填充水主要經(jīng)外部腔室62和T 128流至儲罐52的底部。這一周期性的逆流可以清潔腔室62 內(nèi)部并防止結(jié)垢。
為了自動清潔和沖洗側(cè)臂換熱器58，將家用冷水源150連接到外腔室62的頂部和側(cè)臂換熱器58的頂部。每當(dāng)從罐52中抽熱水供家庭使用時，都用新鮮清潔的高流速冷水沖洗換熱器外腔室62。這會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，尤其是因為使用外換熱器更加便宜，并且可以在不增加內(nèi)換熱器盤管的情況下對罐進(jìn)行改進(jìn)。
圖6示出了系統(tǒng)160，該系統(tǒng)具有連接到熱水罐52的熱水和冷水管道、太陽能集熱器14和以及連接到內(nèi)換熱器168的管道16。來自貯存器Rl的熱傳熱流體在管道44中向下流動，以加熱換熱器168的上部。較冷的流體經(jīng)管道32返回貯存器R2。管道34使冷傳熱流體經(jīng)通向下集熱器歧管36的回水管道34中的單向閥210(如圖8-10所示)返回。 流體填充集熱器14中的平行加熱管37。流體到達(dá)頂部時沸騰并形成蒸汽泡38，蒸汽泡38 驅(qū)動傳熱流體的液柱102向上經(jīng)過上集熱器歧管39，并向上經(jīng)過泵或出口管40。流體液柱 102噴泉般流到較大的貯存器Rl的玻璃頂部182上。熱流體在貯存器Rl的底部183聚集并在管32中向下流動。蒸汽在貯存器Rl中聚集并從貯存器R2的頂部附近移至貯存器R2。 開口管道184使蒸汽返回至貯存器R2，在這里蒸汽和水蒸氣冷凝為冷液體從管道44返回。 玻璃頂部182示出了工作系統(tǒng)的活動的噴泉般流動。
利用大頂部的貯存器Rl容納所泵送的更大容積的流體，尤其是在連接兩個集熱器時。貯存器Rl中的流體的高位在換熱器回路16中產(chǎn)生高壓強(qiáng)，以確保良好的流動。本實施例的機(jī)械構(gòu)造容易制造。
貯存器Rl的頂部182由玻璃制成。玻璃具有良好的絕熱性，并且可以清楚顯示泵送作用。這種“類似噴泉”作用允許對系統(tǒng)進(jìn)行快速檢查。
為使兩個集熱器使用一個或多個泵單元出口管，可以將泵設(shè)置在兩個集熱器之間。這需要雙出口管上歧管子系統(tǒng)。該系統(tǒng)難以安裝到兩個集熱器之間，并且在兩個集熱器之間形成相當(dāng)大的間距?？梢詫⒈煤唵蔚匕惭b到兩個集熱器的一側(cè)上，以使系統(tǒng)良好運行。所產(chǎn)生的泵單元可用于單集熱器和雙集熱器所有構(gòu)型，并且集熱器可以具有各種面積尺寸。
各種裝配方法避免通過焊接連接所有部件，從而為自己動手的安裝者降低了門檻?？梢栽诩療崞魃鲜褂脴?biāo)準(zhǔn)的1英寸活接頭，以形成真空密封連接。
如圖6所示，溫度限制和過熱保護(hù)系統(tǒng)190連接到貯存器R2和平衡管194。蒸汽管線194連接到貯存器R2的遠(yuǎn)端，以使蒸汽會將空氣全部推出系統(tǒng)，以確保獲得強(qiáng)真空。蒸汽管線194中的特別的限流孔板200允許排出多余的系統(tǒng)壓強(qiáng)。T型構(gòu)造198確保將蒸汽在傳熱流體之前排出，如圖6所示。過度加熱使R2中的液體上升至2/3液位，并且使蒸汽經(jīng)孔板200排至T 198和管線202，并且經(jīng)浮閥204排至貯存器R3。蒸汽和傳熱流體可從上U形管206流至管線202。如圖7所示，傳熱流體和蒸汽經(jīng)管線202和浮閥204流入貯存器R3，并且在系統(tǒng)過熱時使貯存器膨脹。當(dāng)系統(tǒng)冷卻時，例如在夜晚或當(dāng)從罐中抽熱水時， 系統(tǒng)中的壓強(qiáng)降低。當(dāng)傳熱流體在罐中時，浮閥204保持打開，使傳熱流體經(jīng)管線202、管 206和孔板200返回至系統(tǒng)。
可以在下集熱器歧管處增加如圖8、9和10所示的單向閥210。這樣可使系統(tǒng)內(nèi)的流速略微增加，從而改善性能。為此目的對閥210進(jìn)行設(shè)計和測試。閥210實際上在不限制流動的情況下打開，如果流向相反，該閥會容易關(guān)閉。閥極其簡單，只有三個部分?？梢詫⒃撻y置于與集熱器連接的下部連接處的1英寸活接頭中(并在需要時進(jìn)行拆卸/檢查)。 閥210的部件為偏壓管212、橢圓形蓋214、其一體式支承件216和鉸鏈銷218。
浮閥204被組合到低成本溢流貯存器R3中。利用簡單的浮閥和簡單的塑料袋密封流體并避免流體從系統(tǒng)中蒸發(fā)。
使用標(biāo)準(zhǔn)波紋水管使安裝容易，并且提供了非常好的真空密封。可以在一端裝配標(biāo)準(zhǔn)PEX接頭，因此不需要通過特殊加工形成PEX接頭。使用波紋管的另一個有益效果是， 可以避免必須在貯存器R2上使用長管道，并且波紋管可以形成緊密的半徑，從而避免在 PEX管上產(chǎn)生應(yīng)力。這樣允許直接緊貼屋頂下方敷設(shè)PEX管。也可以在罐側(cè)使用波紋管。
新系統(tǒng)成本低廉、易于安裝并且可以在不必維護(hù)或照看的情況下運行幾十年。
新的太陽能熱水系統(tǒng)沒有機(jī)械部件、電氣部件和閥，易于安裝，沒有或有最少的管件，并且沒有乙二醇，可以在極端環(huán)境下工作。
新系統(tǒng)提供了高性能、免監(jiān)管、免維護(hù)運行，并且不會出現(xiàn)滯流或過熱。新系統(tǒng)具有非常低的成本，可以大大縮短投資回收期，并且具有改善的外觀。
雖然已經(jīng)結(jié)合具體實施例描述了本發(fā)明，但可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下設(shè)想出本發(fā)明的修改形式和變形形式。
權(quán)利要求
1.一種自泵送太陽能熱水系統(tǒng)，包括太陽能集熱器，所述太陽能集熱器具有向上傾斜或豎直的面板，所述面板具有上升管， 下集熱器歧管，所述下集熱器歧管連接到所述上升管的下端， 上集熱器歧管，所述上集熱器歧管連接到所述上升管的上端， 出口管，所述出口管連接到所述上集熱器歧管，用于提升熱的傳熱流體， 第一貯存器，所述第一貯存器連接到所述出口管，用于從所述出口管接收所述熱的傳熱流體，第一管道，所述第一管道連接到所述第一貯存器，換熱器，所述換熱器連接到所述第一管道，用于從所述第一貯存器接收熱的傳熱流體， 熱水儲罐，所述熱水儲罐連接到所述換熱器， 第二管道，所述第二管連接到所述換熱器，用于使冷卻后的流體返回， 第二貯存器，所述第二貯存器定位在所述第一貯存器下方并連接到所述第二管道， 返回管，所述返回管連接到所述第二貯存器和所述下集熱器歧管，以及蒸汽管道，所述蒸汽管道自所述第一貯存器的上部連接，用于從所述第一貯存器釋放蒸汽，以使所述蒸汽在所述第二貯存器中冷凝。
2.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括傳熱流體，所述傳熱流體位于所述上升管、所述下歧管、所述第一管道和第二管道以及所述換熱器內(nèi)，并且部分地填充所述第二貯存器。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述傳熱流體將所述第二貯存器部分地填充至充滿的約1/3至2/3。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述傳熱流體為丙二醇、水和乙醇的混合物。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述第二貯存器的頂部的第三貯存器和連接到所述第三貯存器底部的浮閥，所述浮閥用于打開以允許蒸汽和傳熱流體進(jìn)入所述第三貯存器，并允許所述傳熱流體從所述第三貯存器返回至所述第二貯存器。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第三貯存器是封閉的且可膨脹的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述下歧管和所述第三貯存器的傳熱流體流動管線，所述流動管線具有在所述第二貯存器上方延伸的倒U形管，所述倒U形管允許所述傳熱流體從所述下歧管經(jīng)所述流動管線而流至所述第三貯存器，并且當(dāng)所述上升管中的壓強(qiáng)增加時，所述倒U形管用于使所述傳熱流體從所述集熱器流至所述第三貯存器。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括連接于所述第二貯存器的頂部與所述流動管線之間的限壓孔板，用于允許蒸汽從所述第二貯存器經(jīng)所述孔板和所述流動管線而流至所述第三貯存器。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述換熱器為位于所述儲水罐中的盤管。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述換熱器為連接到所述水儲罐的盤管。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述換熱器為在所述儲水罐的底部處連接到所述儲水罐的現(xiàn)有排出端口的側(cè)臂換熱器，水經(jīng)熱虹吸產(chǎn)生的逆流通過所述側(cè)臂換熱器并進(jìn)入在所述儲水罐的頂部上的現(xiàn)有端口。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括連接到所述返回管和所述下歧管的單向閥，用于允許從所述返回管至所述下歧管的流動，而同時阻止在相反方向上的流動。
13.一種根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，包括一個、兩個或更多個太陽能集熱器，所述一個、兩個或更多個太陽能集熱器具有豎直的或向上傾斜的上升管，用于加熱傳熱流體并在所述上升管中形成蒸汽泡，蒸汽管道，所述蒸汽管道自所述第一貯存器的上部連接，用于使熱蒸汽從所述第一貯存器流至所述第二貯存器，以使所述蒸汽在所述第一貯存器中冷凝，以及浮閥和封閉的且可膨脹的第三貯存器，所述封閉的且可膨脹的第三貯存器用于將來自所述第二貯存器的頂部的蒸汽接收在所述封閉的且可膨脹的第三貯存器中，所述浮閥連接到所述第三貯存器的底部，用于打開以允許蒸汽和傳熱流體進(jìn)入所述第三貯存器，并允許傳熱流體從所述第三貯存器返回至所述第二貯存器。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，還包括固有的過熱保護(hù)系統(tǒng)，所述過熱保護(hù)系統(tǒng)具有連接到所述下歧管和所述第三貯存器的流動管線，并且具有在所述第二貯存器上方延伸的倒U形管，用于在所述上升管中的熱量和壓強(qiáng)積聚時將所述傳熱流體從所述上升管傳輸至所述第三貯存器。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第一管道和第二管道為柔性、 低成本、易于安裝的PEX管。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)為不需要電泵、控制器、 電線或調(diào)節(jié)閥的簡單的太陽能加熱自泵送系統(tǒng)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)免維護(hù)、不具有機(jī)械部件，并且在過熱時自排空。
18.一種加熱方法，所述方法包括提供具有太陽能集熱器的系統(tǒng)，所述太陽能集熱器具有豎直的或向上傾斜的上升管， 將上歧管和下歧管連接到所述上升管， 在所述下歧管和所述上升管內(nèi)提供傳熱流體，在所述上升管中形成熱蒸汽的氣泡，并將熱傳熱流體的液柱向上經(jīng)過所述上升管、所述上歧管和出口管驅(qū)動至第一、上貯存器，在所述上貯存器中將所述熱蒸汽和熱流體分離， 使所述熱傳熱流體流經(jīng)第一管道和換熱器，用于加熱第二流體， 使冷卻后的傳熱流體從所述換熱器經(jīng)第二管道返回至第二、下貯存器， 在所述第二貯存器中接收來自所述第一貯存器的所述熱蒸汽，并利用所述第二貯存器中的冷卻后的傳熱流體使所述蒸汽冷凝，以及使冷卻后的流體流動至所述下歧管，并繼續(xù)所述方法。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括在無需電力的情況下以低于大氣壓的內(nèi)部壓強(qiáng)操作系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18至19中的任一項所述的方法，還包括提供一種自適應(yīng)系統(tǒng)，其中，通過增加所述系統(tǒng)中的壓強(qiáng)、使流體和熱蒸汽從所述第二貯存器經(jīng)浮閥流至第三、可膨脹的貯存器、以及在所述系統(tǒng)的壓強(qiáng)下降時使所述傳熱流體從所述第三貯存器返回所述系統(tǒng)，自動地調(diào)節(jié)流動和溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中的任一項所述的方法，還包括使流體從所述第二貯存器流動至所述下歧管；以及使熱傳熱流體從所述集熱器管和所述下歧管經(jīng)倒U形管流動至所述第三貯存器。
22.根據(jù)權(quán)利要求18至21中的任一項所述的方法，還包括使所述熱蒸汽經(jīng)孔板流動至所述第三貯存器。
23.根據(jù)權(quán)利要求18至22中的任一項所述的方法，其中所述第二流體為水，所述水位于儲罐中，所述換熱器為連接到所述儲罐的底部并經(jīng)Y接頭而連接到所述儲罐的頂部的側(cè)臂換熱器，并且所述方法還包括將水經(jīng)所述換熱器的頂部的Y接頭和所述換熱器而供送至所述儲罐的底部中。
全文摘要
太陽能集熱器加熱并以減小的壓強(qiáng)自己泵送傳熱流體，而不會對與儲罐內(nèi)的熱水之間的熱交換產(chǎn)生機(jī)械干涉。熱流體的液柱被太陽能集熱器管內(nèi)形成的蒸汽泡經(jīng)上歧管和出口管而泵送至上熱流體貯存器內(nèi)。熱流體向下流過儲罐處的換熱器。冷流體返回至下貯存器。蒸汽流出上貯存器并被更冷的水和下貯存器的壁冷凝。冷卻流體從下貯存器返回至為集熱器管供水的下歧管。上述系統(tǒng)內(nèi)自動形成低于環(huán)境壓強(qiáng)的壓強(qiáng)。當(dāng)熱量的積聚增加所述系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)時，流體流動至封閉的第三可變?nèi)莘e貯存器。所述第三貯存器底部內(nèi)的浮閥允許液體在冷卻時返回所述系統(tǒng)。
文檔編號F24J2/04GK102187160SQ200980139626
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者豪滕 阿爾努·萬 申請人:桑諾維辛斯公司