一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置制造方法
【專利摘要】一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置，由集熱器、儲熱水箱、傳感器、循環(huán)泵、熱水出水電磁閥、房間排空電磁閥、排氣閥、熱水出水總閥、集熱器排空電磁閥、泄水閥，上水電磁閥、集熱器排空閥、上水電磁閥、排水泵、太陽能循環(huán)泵、房間熱水循環(huán)泵經(jīng)管道相互連接形成閉合循環(huán)系統(tǒng)組成；集熱器的按裝位置高于儲水箱一定距離，使太陽能集熱器下循環(huán)管道高于水箱水位；利用溫差循環(huán)防止控制系統(tǒng)管道防凍；解決了太陽能熱水系統(tǒng)的節(jié)能問題，徹底不用或少用伴熱帶，節(jié)約或降低了電能耗；增加了太陽能熱水系統(tǒng)的熱效率，使太陽能熱水系統(tǒng)的集熱效率達(dá)到最大化。
【專利說明】一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]新型節(jié)能防凍太陽能熱水【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]針對高寒環(huán)境太陽能熱水系統(tǒng)，新型節(jié)能防凍太陽能熱水系統(tǒng)對于現(xiàn)在通用的溫差循環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，改為定時(shí)、溫差兩種控制；提高集熱器同儲熱水箱的高位差，實(shí)現(xiàn)不工作時(shí)間集熱系統(tǒng)的水順利排空。對循環(huán)管道、閥門、循環(huán)泵進(jìn)行優(yōu)化布置，使得不需或少量使用伴熱帶而達(dá)到冬季太陽能熱水系統(tǒng)的防凍目的。(水箱在室內(nèi)時(shí)不需敷設(shè)伴熱帶)太陽能熱水系統(tǒng)夜間排空、儲熱自動化，使太陽能熱水系統(tǒng)更易于市場的推廣利用，成就了太陽能熱水系統(tǒng)不怕凍的神話。
[0003]隨著太陽能作為清潔能源被人們迅速開發(fā)利用，太陽能熱水系統(tǒng)的利用越來越廣泛，傳統(tǒng)的溫差強(qiáng)制循環(huán)、直流式系統(tǒng)不是特別要求水箱同集熱器有高差，只要連接管道，啟動循環(huán)泵，就能在太陽底下生產(chǎn)出熱水。防凍方面冬季啟動低溫循環(huán)，伴熱帶保護(hù)。剛運(yùn)行看似不錯，但到了二三年以后，伴熱帶老化管道凍裂，電能大量耗費(fèi)，人們就發(fā)現(xiàn)這種太陽能熱水系統(tǒng)的失敗，節(jié)能產(chǎn)品不節(jié)能。對于此現(xiàn)狀，本發(fā)明解決了這一問題，將極大推動太陽能這一節(jié)能產(chǎn)品的推廣與利用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)在市場太陽能熱水系統(tǒng)不考慮節(jié)約電能使用伴熱帶防凍、耗費(fèi)熱能泵循環(huán)防凍，以及不考慮節(jié)能、熱效與建筑結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)合，盲目追求效益的糊涂施工現(xiàn)狀，本發(fā)明旨在解決在不耗能、不耗電條件下太陽能熱水系統(tǒng)在高寒環(huán)境下的防凍問題，解決與建筑相匹配又能增加太陽能熱水系統(tǒng)熱效率的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0006]總體方案是:調(diào)整太陽能集熱系統(tǒng)的控制方式，變溫差循環(huán)為定時(shí)溫差循環(huán)控制模式；集熱器高于儲水箱一定距離，使太陽能集熱器下循環(huán)管道高于水箱水位，利用自然排空或強(qiáng)制排空解決太陽能系統(tǒng)的防凍與提高集熱熱效的問題。
[0007]—、對太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)行修改，變溫差循環(huán)為定時(shí)溫差循環(huán)控制模式。調(diào)整太陽能集熱系統(tǒng)的控制系統(tǒng):傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是溫差循環(huán)，系統(tǒng)中充滿工質(zhì)水，當(dāng)儲熱水箱13同集熱器14的傳感器溫度形成一定溫差，即啟動循環(huán)泵，將高溫水從集熱器頂入儲熱水箱13，低溫水補(bǔ)入集熱器14，如此循環(huán)往復(fù)完成集熱器的集熱循環(huán)。新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置，針對早晨運(yùn)行時(shí)的排空系統(tǒng)定時(shí)啟動循環(huán)泵，使系統(tǒng)注滿水之后，停止循環(huán)泵，轉(zhuǎn)到溫差循環(huán)模式。
[0008]當(dāng)太陽能熱水系統(tǒng)在冬季特低溫環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，利用排空技術(shù)，集熱系統(tǒng)的水在重力作用下，因儲熱水箱13同集熱器14高差小無法完全回流進(jìn)入儲熱水箱13，此時(shí)需要啟動排控泵10，可設(shè)定時(shí)間為18點(diǎn)50分。(在集熱器高于水箱一定高位差時(shí)，集熱循環(huán)管道可以順利排空，可以不設(shè)排控泵10 )將未排空的熱水泵入水箱，此時(shí)停止循環(huán)泵，關(guān)閉電磁閥5，可設(shè)定時(shí)間為19點(diǎn)30分。排控泵10的啟動、停止運(yùn)行時(shí)間要根據(jù)太陽能系統(tǒng)存水多少來確定，排控泵10采用的型號功率無需太大，以德國威樂泵為例，PH-041E就適配。排控泵10的啟動亦可采用水流開關(guān)控制，當(dāng)水完全回流完后，水流開關(guān)自動關(guān)閉，排控泵10停止運(yùn)行。晚間，或白天，室外溫度低于五度，溫控儀啟動伴熱帶K。因?yàn)橛刑筋^傳感器失靈，伴熱帶老化現(xiàn)象，造成伴熱帶不啟動，致使循環(huán)泵及其管件凍裂。我們在防凍不超過2米管道時(shí)多設(shè)一條伴熱帶L，使其冬季常開，以防凍裂，達(dá)到雙重防凍。當(dāng)夜間停電時(shí)；可打開閥門6，將伴熱帶防凍部分管道存水排空。白天太陽能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)停電超過5小時(shí)，氣溫在O度以下，可打開閥門8，太陽能系統(tǒng)中的存水在重力作用下回流進(jìn)入儲熱水箱，關(guān)閉出水總閥閥門7，打開泄水閥門6，排空低于水箱部分管道中的余水。一般泄水閥門6的排水就近接至屋面排水管，以免樓面冬季因排水結(jié)冰打滑。施工設(shè)計(jì)時(shí)，儲熱水箱要求比最初設(shè)計(jì)體積大十分之二，以滿足夜間太陽能系統(tǒng)熱水回流儲存。
[0009]二、結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)，施工方面盡量提高集熱器的高度，使之高于儲熱水箱。若建筑結(jié)構(gòu)不適合，用角鐵或槽鋼焊接制作平臺安裝太陽能集熱器，使集熱器高于儲熱水箱。(一般集熱器安裝于水箱間、電梯屋面，或?qū)崴渲糜跇?biāo)準(zhǔn)層頂層)。
[0010]改變儲水箱同集熱器的高差:傳統(tǒng)的太陽能熱水系統(tǒng)因環(huán)境因素儲水箱同集熱器高差不甚要求，有集熱器高于儲熱水箱，也有低于水箱的。我們新型節(jié)能防凍太陽能熱水系統(tǒng)要求集熱器高于水箱一定距離，使太陽能集熱器下循環(huán)管道高于水箱水位，且管道出水以不低于1%坡度輸出，回水以不低于1%坡度返回，使得集熱循環(huán)系統(tǒng)中工質(zhì)水在每天集熱循環(huán)結(jié)束，全部回流進(jìn)入儲熱水箱。施工中嚴(yán)禁返坡，防止管道內(nèi)積水，冬季低溫天氣結(jié)冰脹裂管道，造成不必要的損失。
[0011]內(nèi)循環(huán)管供水管道采用不小于2%的坡度下坡輸出，回流管道以不小于2%的坡度的方式回流，在輸出和輸入循環(huán)管道最低點(diǎn)設(shè)三通加排水電磁閥2，循環(huán)泵旁增設(shè)排氣閥3，設(shè)排空泄水閥6，以備停電排空管道余水。水箱在室內(nèi)時(shí)，內(nèi)循環(huán)一般不需防凍，在室外時(shí)需要設(shè)伴熱帶防凍，溫控器控制。一般防凍不超過2米，宜采用敷設(shè)兩米伴熱帶，一條溫控儀自動控制，一條手動控制，冬季常開，達(dá)到雙重防凍。是大多數(shù)的市場如用戶需二十四小時(shí)供熱水，須在熱水出水管道設(shè)置溫度傳感器一個(gè)，利用低溫啟動內(nèi)循環(huán)泵達(dá)到24小時(shí)室內(nèi)供水，則內(nèi)循環(huán)管道不需要敷設(shè)伴熱帶。冬季內(nèi)循環(huán)供水系統(tǒng)宜采用定時(shí)供水，夜間定時(shí)打開電磁閥2排空管道存水，防止管道凍裂。上水管道在室外部分需要電熱帶防凍，同上敷設(shè)兩條伴熱帶，相同控制方式。
[0012]三、夏季室外溫度高，不需考慮防凍問題，最有效節(jié)能的方式是溫差循環(huán)控制。該系統(tǒng)靠集熱器出口端的水溫和水箱底部的溫差來控制循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)。當(dāng)兩處溫差低于設(shè)定值，循環(huán)泵停止，當(dāng)兩處溫差高于設(shè)定值，循環(huán)泵啟動，集熱器中的高溫水被頂入儲熱水箱，集熱器的水溫慢慢降低，當(dāng)溫差小于設(shè)定值，循環(huán)泵停止。如此周而復(fù)始，達(dá)到太陽能熱水系統(tǒng)生產(chǎn)熱水的目的。晚間太陽落山，定時(shí)打開電磁閥5，太陽能系統(tǒng)的熱水回流，增加熱水利用效率。早晨太陽升起時(shí)，定時(shí)啟動循環(huán)泵11，使其系統(tǒng)水注滿為止，停止循環(huán)泵11，開始溫差循環(huán)。特別注意，儲熱水箱出水口需安裝單流閥，防止集熱器在停電時(shí)排空，溫度過高，循環(huán)泵再次啟動，造成真空管炸裂。(如圖所示)
[0013]對循環(huán)管道、閥門、循環(huán)泵、電磁閥進(jìn)行優(yōu)化敷設(shè)，增加雙路旁通管，使其利于太陽能熱水系統(tǒng)順利排空，盡量減少一次不能排空管段，取消或少用伴熱帶防凍，堅(jiān)決不用泵循環(huán)防凍(水箱低于集熱器一層，且置于室內(nèi)，可取消伴熱帶)。
[0014]管道連接方式
[0015]A集熱循環(huán)管道系統(tǒng):
[0016]⑴我們在循環(huán)泵旁增加兩路旁通管，一路安裝閥門8，以備停電后手動打開排空系統(tǒng)中的傳熱工質(zhì)水。一路安裝電磁閥5，泄水泵10，防止有些系統(tǒng)開啟電磁閥5，水不能完全排空，安裝水流開關(guān)或定時(shí)啟動泄水泵10，可以繼續(xù)將余水泵入儲熱水箱。
[0017]⑵安裝閥門6，為應(yīng)急泄水閥。在冬季停電后，手動或自動排空太陽能系統(tǒng)的水之后，關(guān)閉閥門7，打開閥門6，排空排控泵10、集熱泵11及周圍管道的余水，防止凍裂閥門管道泵。
[0018](3) IOUl水泵周圍低于水箱部分管道閥門加伴熱帶兩條，一路溫控儀低溫控制啟動，一路冬季氣溫低于5°C以下手動常啟。(此情況一般伴熱帶單根不超過2米。冬季時(shí)間段，一條工作，一條備用。當(dāng)一同步啟動時(shí)，另一條隨即啟動，雙重防凍。)
[0019]B供熱系統(tǒng)管道:
[0020](I)供熱系統(tǒng)管道包括出水管道和回水管道，敷設(shè)時(shí)按不低于I %坡度輸出，不低于1%坡度返回，嚴(yán)禁返坡。
[0021](2)安裝室內(nèi)電磁閥2，冬季在定式供水結(jié)束后，需要防凍時(shí)可以定時(shí)打開電磁閥B,排空管道的余水，防止管道凍裂。
[0022]⑶供熱水系統(tǒng)管道一般不敷設(shè)伴熱帶，只在電磁閥I至水箱部位敷設(shè)兩條伴熱帶，一路溫控儀低溫控制啟動，一路冬季氣溫低于5°C以下手動常啟。(此運(yùn)行原理同上⑶)
[0023]⑷安裝電磁閥1，使其同12同啟閉。
[0024](5)安裝應(yīng)急泄水閥6，方便停電時(shí)關(guān)閉總閥4，打開6，排空供水管道，以防凍裂。
[0025](6)安裝排氣閥3，使其在需要打開電磁閥I排空時(shí)，管道內(nèi)進(jìn)入空氣，管道內(nèi)的余水在重力作用下順利排空。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為太陽能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]針對北方嚴(yán)寒環(huán)境條件下，太陽能熱水系統(tǒng)的防凍、節(jié)能問題，我們新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置對太陽能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，改變儲熱水箱同集熱器的高差及管道閥門的連接方式，增加閥門水泵電磁閥，使其達(dá)到最佳的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益。
[0028]I調(diào)整太陽能集熱系統(tǒng)的控制系統(tǒng):傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是溫差循環(huán)，系統(tǒng)中充滿工質(zhì)水，當(dāng)水箱同集熱器的傳感器溫度形成一定溫差，即啟動循環(huán)泵，將高溫水從集熱器頂入儲熱水箱，低溫水補(bǔ)入集熱器，如此循環(huán)往復(fù)完成集熱器的集熱循環(huán)。新型節(jié)能防凍太陽能熱水系統(tǒng)，針對早晨運(yùn)行時(shí)的排空系統(tǒng)定時(shí)啟動循環(huán)泵，使系統(tǒng)注滿水之后，停止循環(huán)泵，轉(zhuǎn)到溫差循環(huán)模式。
[0029]2改變儲水箱同集熱器的高差:傳統(tǒng)的太陽能熱水系統(tǒng)因環(huán)境因素儲水箱同集熱器高差不甚要求，有集熱器高于儲熱水箱，也有低于水箱的。我們新型節(jié)能防凍太陽能熱水系統(tǒng)要求集熱器高于水箱一定距離，使太陽能集熱器下循環(huán)管道高于水箱水位，且管道出水以不低于1%坡度輸出，回水以不低于1%坡度返回，使得集熱循環(huán)系統(tǒng)中工質(zhì)水在每天集熱循環(huán)結(jié)束，全部回流進(jìn)入儲熱水箱。施工中嚴(yán)禁返坡，防止管道內(nèi)積水，冬季低溫天氣結(jié)冰脹裂管道，造成不必要的損失。
[0030]3管道連接方式:
[0031]A集熱循環(huán)系統(tǒng):
[0032]⑴我們在循環(huán)泵旁增加兩路旁通管，一路安裝閥門8，以備停電后手動打開排空系統(tǒng)中的傳熱工質(zhì)水。一路安裝電磁閥5，泄水泵10，防止有些系統(tǒng)開啟電磁閥5，水不能完全排空，安裝水流開關(guān)或定時(shí)啟動泄水泵10，可以繼續(xù)將余水泵入儲熱水箱。
[0033]⑵安裝閥門6，為應(yīng)急泄水閥。在冬季停電后，手動或自動排空太陽能系統(tǒng)的水之后，關(guān)閉閥門7，打開閥門6，排空排控泵10、集熱循環(huán)泵11及周圍管道的余水，防止凍裂閥門管道泵。
[0034](3) IOUl水泵周圍低于水箱部分管道閥門加伴熱帶兩條，一路溫控儀低溫控制啟動，一路冬季氣溫低于5°C以下手動常啟。(此情況一般伴熱帶單根不超過2米。冬季時(shí)間段，一條工作，一條備用。當(dāng)一同步啟動時(shí)，另一條隨即啟動，雙重防凍。)
[0035]B供熱系統(tǒng)管道:
[0036](I)供熱系統(tǒng)管道包括出水管道和回水管道，敷設(shè)時(shí)按不低于I %坡度輸出，不低于1%坡度返回，嚴(yán)禁返坡。
[0037](2)安裝室內(nèi)電磁閥2，冬季在定式供水結(jié)束后，需要防凍時(shí)可以定時(shí)打開電磁閥2，排空管道的余水，防止管道凍裂。
[0038]⑶供熱水系統(tǒng)管道一般不敷設(shè)伴熱帶，只在電磁閥A至水箱部位敷設(shè)兩條伴熱帶，一路溫控儀低溫控制啟動，一路冬季氣溫低于5°C以下手動常啟。(此運(yùn)行原理同上⑶)
[0039]⑷安裝電磁閥1，使其同I同啟閉。
[0040](5)安裝應(yīng)急泄水閥6，方便停電時(shí)關(guān)閉總閥7，打開6，排空供水管道，以防凍裂。
[0041](6)安裝排氣閥3，使其在需要打開電磁閥2排空時(shí)，管道內(nèi)進(jìn)入空氣，管道內(nèi)的余水在重力作用下順利排空。
[0042]有益效果:
[0043]I克服了防凍問題:采用自動或強(qiáng)制相結(jié)合的排空技術(shù)，使集熱系統(tǒng)管道在集熱結(jié)束后不存水，低溫天氣管道集熱器不會凍裂。
[0044]2解決了太陽能熱水系統(tǒng)的節(jié)能問題:徹底不用或少用伴熱帶，節(jié)約或降低了電能耗。(水箱在室內(nèi)時(shí)不需伴熱帶防凍，低于水箱部分管道因室內(nèi)溫度高而不怕凍裂)
[0045]3增加了太陽能熱水系統(tǒng)的集熱效率:每天集熱循環(huán)結(jié)束，排空了集熱系統(tǒng)的熱水，使熱水回流儲熱水箱以備利用。這樣太陽的熱能得到極大的儲存，以免熱水在管道中因保溫不夠而致熱能的損失，使得太陽能熱水系統(tǒng)的集熱效率達(dá)到最大化。(集熱水箱的保溫層厚度需達(dá)標(biāo))
[0046]4控制系統(tǒng)簡單化:這種控制系統(tǒng)是多種控制儀器的疊加而成，線路清晰、簡單，那個(gè)系統(tǒng)出問題容易找出病根，易于檢修。
[0047]5易于監(jiān)管:不必專人看管，系統(tǒng)可以自動運(yùn)行。
[0048]6運(yùn)行持久，可保十五年:因?yàn)椴捎门趴占夹g(shù)，不怕極低溫天氣凍裂管道，十五年內(nèi)無大維修。即使又有問題，也只是小問題，易于維修。
【權(quán)利要求】
1.一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置，其特征是:本裝置由集熱器、儲熱水箱、溫控儀、單流閥、熱水出水電磁閥、房間排空電磁閥、排氣閥、熱水出水總閥、集熱器排空電磁閥、泄水閥，上水電磁閥、集熱器排空閥、上水電磁閥、泄水泵、太陽能循環(huán)泵、房間熱水循環(huán)泵經(jīng)管道相互連接形成閉合循環(huán)系統(tǒng)組成；集熱器的安裝位置高于儲水箱一定距離，使太陽能集熱器下循環(huán)管道高于水箱水位；利用排空技術(shù)、使用伴熱帶完成太陽能系統(tǒng)設(shè)備的防凍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置，其特征是: 采用定時(shí)、溫差循環(huán)控制模式，針對早晨運(yùn)行時(shí)的排空系統(tǒng)定時(shí)啟動循環(huán)泵，使系統(tǒng)注滿水之后，停止循環(huán)泵，自動轉(zhuǎn)到溫差循環(huán)模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置，其特征是: 集熱器(14)高于儲熱水箱(13) —定距離，使太陽能集熱器(14)的下循環(huán)管道高于儲熱水箱(13)的水位，且管道出水以不低于1%坡度輸出，回水以不低于1%坡度返回，使得集熱循環(huán)系統(tǒng)中工質(zhì)水在每天集熱循環(huán)結(jié)束，全部回流進(jìn)入儲熱水箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置，其特征是:敷設(shè)在室外的循環(huán)水管道敷設(shè)兩條伴熱帶防凍；一條伴熱帶由溫控儀自動控制，另一條由手動控制，冬季常開，達(dá)到雙重防凍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型節(jié)能防凍太陽能熱水裝置，其特征是: 在太陽能循環(huán)泵(11)旁增加兩路旁通管，一路安裝閥門(8)，以備停電后手動打開排空系統(tǒng)中的傳熱工質(zhì)水；一路安裝電磁閥(5)，泄水泵(10)，防止有些系統(tǒng)開啟電磁閥(5)，水不能完全排空，安裝水流開關(guān)或定時(shí)啟動泄水泵(10)，可以繼續(xù)將余水泵入儲熱水箱(13)。
【文檔編號】F24J2/46GK203413852SQ201320240701
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】樊雷勇 申請人:甘肅旭日新能源科技有限公司