專利名稱：一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種強(qiáng)制循環(huán)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，特別涉及一種適宜寒冷地區(qū)防凍使用的 抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中，暴露在寒冷地區(qū)室外的管路(包括水箱下循環(huán)管、水箱上循 環(huán)管以及集熱器的管路等)中的水會(huì)由于冬季溫度過(guò)低而結(jié)冰，造成凍堵，甚至凍裂不能使 用，給用戶使用造成較大損失。在現(xiàn)有技術(shù)下，針對(duì)上述凍堵問題，通常采用電加熱防凍和管路排空防凍和定時(shí)強(qiáng)迫循 環(huán)三種解決方法。第一種方法是在管路外加裝電伴熱線，當(dāng)檢測(cè)到管路屮水溫接近2'C可能造 成凍堵時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)該電伴熱線對(duì)管路外壁加熱以避免管路凍堵。這種方案中，啟用電伴熱 線需要消耗較多的電能，且隨時(shí)間的推移，電伴熱線的啟動(dòng)溫度檢測(cè)靈敏度會(huì)降低，在大多 數(shù)情況下，開閉控制的啟動(dòng)溫度會(huì)逐漸升高，使得防凍成本大幅度上升?，F(xiàn)有技術(shù)下的第二種方法是冬季將太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)在戶外管路中的水預(yù)先排空。如中 國(guó)專利ZL 200720022549.6 (發(fā)明名稱具有防凍裝置的太陽(yáng)能熱水器)就提供了具有防凍 裝置的太陽(yáng)能熱水器，集熱器水管伸出水箱部分的管路上管聯(lián)接有排空管，排空管的尾端安 裝有排空閥；打開排空閥時(shí)，太陽(yáng)能集熱器在戶外的管路中的水排掉，從而防止管路中水被 凍住將水管凍裂。然而這種方案中，在防凍的同時(shí)還必須要把太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)管路中的水全 部排空，使得其中的熱量也隨之而散，循環(huán)水的溫度難以得到積累，全年太陽(yáng)能集熱的效率 也明顯地偏低；此外，系統(tǒng)常年排空儲(chǔ)水的水箱中的水溫較高，細(xì)菌滋長(zhǎng)較難抑制，難以達(dá) 到二次循環(huán)集熱方式制作熱水的衛(wèi)生質(zhì)量。第三種方法是采用強(qiáng)迫循環(huán)防凍，即利用太陽(yáng)能集熱強(qiáng)制循環(huán)水泵定時(shí)強(qiáng)迫循環(huán)向戶外 管路傳熱解決預(yù)防凍堵，這種方案中，由于太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)水泵負(fù)荷大，經(jīng)常處于 啟動(dòng)和通電狀態(tài)將消耗過(guò)多的電能、增大強(qiáng)制循環(huán)水泵的磨損和降低使用壽命，降低太陽(yáng)能 集熱循環(huán)系統(tǒng)的可靠性， 一旦強(qiáng)制循環(huán)水泵出現(xiàn)故障，集熱器及管道也將受凍裂毀壞。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于使用的抗凍 的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。為此，本實(shí)用新型提供了一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，包括水箱、集熱器，水箱下部通 過(guò)水箱下循環(huán)管路連接集熱器，水箱上部通過(guò)水箱上循環(huán)管路連接集熱器，水箱下循環(huán)管路 并聯(lián)有小流量泵；水箱下循環(huán)管路或水箱上循環(huán)管路上還裝有溫控傳感器，根據(jù)所述的溫控 傳感器采集的信號(hào)控制小流量泵的開啟與關(guān)閉。本實(shí)用新型的抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)始終處于通電狀態(tài)，由于在水箱下部的水箱下循環(huán) 管管路上安裝有一小流量泵，當(dāng)管路水溫低于凍結(jié)溫度，如一0.5 °C時(shí)，小流量泵啟動(dòng)，強(qiáng) 制推動(dòng)液體(一般傳熱工質(zhì)為水)在集熱器與水箱之間不斷循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行太陽(yáng)能集熱系統(tǒng) 的間隙性抗凍循環(huán)，不讓液體平靜下來(lái)形成凍結(jié)。另外，由于太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的水箱中有保溫層，所以水箱的液體溫度一般較高。通過(guò)上 述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的間隙性抗凍循環(huán)，就可以使太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)管路中始終為溫度較高的液 體，也有效的遏制了凍結(jié)的生成。因此，本實(shí)用新型的抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，可以保障寒冷地區(qū)冬季太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)管3路中的液體不會(huì)凍結(jié)。
本實(shí)用新型的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)可以為自然循環(huán)系統(tǒng)，即利用太陽(yáng)能使系統(tǒng)內(nèi)傳熱工質(zhì)在 集熱器與水箱之間自然自然循環(huán)加熱的系統(tǒng)。系統(tǒng)循環(huán)的動(dòng)力為傳熱工質(zhì)溫度差引起的密度 差異導(dǎo)致的熱虹吸作用。但在管路的液體溫度較低吋，如凍結(jié)溫度(如冰點(diǎn)、—0.5 °C)以 下時(shí)，由于小流量泵的作用，自然循環(huán)系統(tǒng)被強(qiáng)制循環(huán)，從而轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)。
當(dāng)然，本實(shí)用新型的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)可以為強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，即利用強(qiáng)制循環(huán)水泵使系統(tǒng) 根據(jù)集熱系統(tǒng)得熱量強(qiáng)制循環(huán)傳熱工質(zhì)加熱的系統(tǒng)。此時(shí)，小流量泵和強(qiáng)制循環(huán)水泵并聯(lián)在
水箱下循環(huán)管管路上。眾所周知，在上述強(qiáng)制太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中，我們也可以利用強(qiáng)制循環(huán) 水泵解決凍堵問題(即現(xiàn)有技術(shù))太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)始終處于通電狀態(tài)，當(dāng)管路的液體溫度低 于凍結(jié)溫度(如冰點(diǎn)、一0.5 'C)，強(qiáng)制循環(huán)水泵工作，進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，強(qiáng)制推動(dòng)液體在集熱 器與水箱之間不斷循環(huán)流動(dòng)，不讓液體平靜下來(lái)形成凍結(jié)。另外，由于太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的水 箱中有保溫層，所以水箱的液體溫度一般較高。這樣就可以使太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)管路中始終為 溫度較高的液體，也有效的遏制了凍結(jié)的生成。
然而，本實(shí)用新型的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，在需要防凍的情況下，是利用 小流量泵來(lái)進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，而強(qiáng)制循環(huán)水泵不工作。小流量泵的輸出流量小于或等于強(qiáng)制循 環(huán)水泵額定輸出流量的十分之一。顯然，小流量泵功率和強(qiáng)制循環(huán)水泵相比，小的多， 一般 的小流量泵只有幾瓦，而強(qiáng)制循環(huán)水泵卻需要幾十甚至上百瓦，這樣，通過(guò)小流量泵代替強(qiáng) 制循環(huán)水泵，既能達(dá)到管路防凍的S的，又大大較少了能量損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
上述的小流量泵也可以為潛水泵，設(shè)置在封閉的液體容器內(nèi)，經(jīng)液體容器的兩端與水箱 下循環(huán)管路相并聯(lián)。潛水泵作為小流量泵，在液體中被較好冷卻，不但增加了泵本身的使用 壽命，泵工作時(shí)產(chǎn)生的熱量也被用于增加流體的溫度，從而進(jìn)一步遏制了凍結(jié)的生成。
另外，本實(shí)用新型的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，若采用強(qiáng)制循環(huán)水泵來(lái)防凍， 則強(qiáng)制循環(huán)水泵將處于全天候運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。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(guó)的情況而言， 一年大約有l(wèi) / 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(yáng)能設(shè)備設(shè)計(jì)壽命15年計(jì)算，強(qiáng)制 循環(huán)水泵若參與防凍，則使用壽命將縮短2 .5年。另外，在管路液體溫度較低的情況下， 強(qiáng)制循環(huán)水泵一旦出現(xiàn)故障，管路將被凍裂毀壞。本實(shí)ffl新型的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán) 系統(tǒng)時(shí)，在需要防凍的情況下，是利用小流量泵來(lái)進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，而強(qiáng)制循環(huán)水泵處于休息 狀態(tài)，上述問題將不再存在。
本實(shí)用新型的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)在防凍運(yùn)行時(shí)，為有效緩解溫度變化對(duì)系統(tǒng)的影響，在水 箱下循環(huán)管路或水箱上循環(huán)管路上還設(shè)有定壓膨脹罐。
顯而易見，本實(shí)用新型的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，既可以是直接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)(一次循環(huán) 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、二次換熱的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng))，也可以是間接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)(二次循環(huán) 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、二次換熱的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng))。直接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)是指在太陽(yáng)能集熱器 中直接加熱水供給用戶的系統(tǒng)。間接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)是指在太陽(yáng)能集熱器中加熱某種傳熱 工質(zhì)，再利用傳熱工質(zhì)通過(guò)熱交換器加熱系統(tǒng)供給用戶的系統(tǒng)，間接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中采 用的水箱是二次換熱水箱，有利于保障熱水的衛(wèi)生指標(biāo)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。


圖1為本實(shí)用新型的一種抗凍的間接式換熱太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)實(shí)施例一的原理示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的一種抗凍的直接式換熱太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)實(shí)施例二的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
圖i示出本實(shí)用新型的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)實(shí)施例一，為強(qiáng)制循環(huán)太陽(yáng)能集熱系 統(tǒng)，也是二次循環(huán)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。該太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括水箱2 、集熱器l。水箱2采用 閉式水箱，上部具有安全閥21。水箱2下部通過(guò)水箱下循環(huán)管路62連接集熱器1，水箱2上 部通過(guò)水箱上循環(huán)管路61連接集熱器1。水箱下循環(huán)管路61上裝有并聯(lián)的小流量泵72，水 箱下循環(huán)管路62中靠近水箱2的出口處還安裝有強(qiáng)制循環(huán)水泵71，小流量泵72和強(qiáng)制循環(huán) 水泵71并聯(lián)，小流量泵72前設(shè)有一單向閥73。集熱器l中安裝有集熱器溫度傳感器81， 水箱中安裝有水箱溫度傳感器82，水箱下循環(huán)管路或上循環(huán)管路上還裝有溫控傳感器83，控 制小流量泵的開啟與關(guān)閉，在管路水溫接近凍結(jié)溫度時(shí)，開啟該小流量泵進(jìn)行太陽(yáng)能集熱系 統(tǒng)的間隙性抗凍循環(huán)。小流量泵功率和強(qiáng)制循環(huán)水泵相比，小的多，小流量泵的輸出流量小 于或等于強(qiáng)迫強(qiáng)制循環(huán)水泵額定輸出流量的十分之一。 一般的小流量泵只有幾瓦，而強(qiáng)制循 環(huán)水泵至少需要幾十甚至上百瓦，通過(guò)小流量泵代替強(qiáng)制循環(huán)水泵，既能達(dá)到管路防凍的目 的，有大大較少了能量損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
本實(shí)施例的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中采用的是間接式換熱系統(tǒng)，其水箱是二次換熱水箱，有利 于保障熱水的衛(wèi)生指標(biāo)。
水箱2的上部還具有使用熱水的出水管3，水箱2上部存儲(chǔ)的熱水可以通過(guò)該使用熱水 的出水管3流出；水箱2底部安裝有冷水供水管4 ，該冷水供水管4用于連接外部水源。此 外，該太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中，水箱2上部具有安全閥21，在強(qiáng)制循環(huán)水泵71和水箱2間的水 箱下循環(huán)管路62上設(shè)置有定壓膨脹罐5，整個(gè)系統(tǒng)還具有控制器等控制元件。
圖1所示的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的工作過(guò)程如下當(dāng)水箱溫度傳感器82檢測(cè)到 水箱溫度與集熱器溫度傳感器81檢測(cè)到集熱器溫度相差若干溫度(設(shè)定值，如5'C)時(shí)，控 制器控制強(qiáng)制循環(huán)水泵71工作，強(qiáng)制循環(huán)水泵71將水箱2底部的液體抽向集熱器1 ，流 動(dòng)的液體把集熱器l中已經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能加熱的集熱器熱量帶走，并經(jīng)過(guò)水箱上循環(huán)管61流入 水箱2的上部，這樣水箱2上部就會(huì)儲(chǔ)存熱水。當(dāng)集熱器l的溫度降低到某個(gè)預(yù)定溫度時(shí)， 強(qiáng)制循環(huán)水泵71停止。
冬季當(dāng)管路水溫降低，如低于預(yù)訂防凍溫度(如冰點(diǎn)0.5 'C左右時(shí)，)時(shí)，通過(guò)溫控傳 感器83控制小流量泵開啟進(jìn)行防凍強(qiáng)制循環(huán)，強(qiáng)制推動(dòng)液體在集熱器與水箱之間不斷緩慢循 環(huán)流動(dòng)，增加液體的動(dòng)能，使液體難以形成凍結(jié)。另外，由于冬季夜晚水箱的液溫一般高于 室外的水箱循環(huán)管路和集熱器。這樣就可以使太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)管路中始終保持高于凍結(jié)溫度 的液體，有效的遏制了凍結(jié)的生成。通過(guò)小流量泵代替強(qiáng)制循環(huán)水泵，既能達(dá)到管路防凍的 目的，又大大較少了運(yùn)行能量損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
圖2示出本實(shí)用新型的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)實(shí)施例二，為直接式換熱的自然循環(huán) 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，該太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括水箱2 、集熱器l,水箱2為開式水箱，上部具有 大氣連通管20。水箱2上部通過(guò)水箱上循環(huán)管路61連接集熱器1，水箱2下部通過(guò)水箱下循 環(huán)管路62連接集熱器1，以此進(jìn)行自然循環(huán)太陽(yáng)能集熱。水箱下循環(huán)管62上具有閥門70, 同時(shí)并聯(lián)的小流量泵為潛水泵75，潛水泵設(shè)置在封閉的液體容器74內(nèi)，其輸入和輸出口分 別與液體容器的兩個(gè)輸送端相連通，液體容器74的兩端與水箱下循環(huán)管路62相并聯(lián)。潛水 泵75前設(shè)有一單向闊73。集熱器l中安裝有集熱器溫度傳感器81，水箱中安裝有水箱溫度 傳感器82,水箱下循環(huán)管路或上循環(huán)管路上還裝有溫控傳感器83，控制潛水泵75的開啟與 關(guān)閉。
圖2所示的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其防凍工作過(guò)程如下當(dāng)管路水溫，如低于凍 結(jié)溫度(如冰點(diǎn)、一0.5 。C)時(shí)，水箱下循環(huán)管62上的閥門70截至，潛水泵75啟動(dòng)，進(jìn) 行強(qiáng)制循環(huán)，強(qiáng)制推動(dòng)水在集熱器與水箱之間不斷循環(huán)流動(dòng)，增加水的動(dòng)能，使水難以形成 凍結(jié)。另外，由于太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的水箱中有保溫層，所以水箱的水溫高于上下循環(huán)管，這 樣使太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的管路始終可以通過(guò)小流量潛水泵的循環(huán)推動(dòng)獲得熱量，也有效地遏制了冰的生成。潛水泵75作為小流量泵，在液體中被較好冷卻，不但增加了泵本身的使用壽命， 泵工作時(shí)產(chǎn)生的熱量也被用于增加流體的溫度，從而進(jìn)一步遏制了凍結(jié)的生成。
當(dāng)管路水溫較高，如高于凍結(jié)溫度之上的保護(hù)設(shè)定值時(shí)，不需要進(jìn)行防凍保護(hù)，水箱下 循環(huán)管62上的閥門70導(dǎo)通，該太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)便恢復(fù)為常態(tài)的直接式換熱自然循環(huán)太陽(yáng)能 集熱系統(tǒng)。
權(quán)利要求1、一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，包括水箱(2)、集熱器(1)，水箱下部通過(guò)水箱下循環(huán)管路(62)連接集熱器，水箱上部通過(guò)水箱上循環(huán)管路(61)連接集熱器，其特征在于和水箱下循環(huán)管路并聯(lián)有小流量泵(72)；水箱下循環(huán)管路或水箱上循環(huán)管路上還裝有溫控傳感器(83)，根據(jù)所述的溫控傳感器(83)采集的信號(hào)控制小流量泵(72)的開啟與關(guān)閉。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的小流量泵 (72)前還設(shè)有一單向閥(73)。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽(yáng)能集 熱系統(tǒng)是自然循環(huán)系統(tǒng)，水箱下循環(huán)管路上還有閥門(70)與小流量泵(72)并聯(lián)。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽(yáng)能集 熱系統(tǒng)是強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，水箱的下循環(huán)管路上還有強(qiáng)制循環(huán)水泵(71)與小流量泵(72) 并聯(lián)。
5、 如權(quán)利要求3或4所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的太陽(yáng) 能集熱系統(tǒng)是直接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)或是間接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的間接式太 陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中采用的水箱是二次換熱水箱。
7、 如權(quán)利要求4所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于該太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的水箱下循環(huán)管路或水箱上循環(huán)管路上還設(shè)有定壓膨脹罐(5)。
8、 如權(quán)利要求4所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的小流量泵 (72)的輸出流量小于或等于強(qiáng)制強(qiáng)制循環(huán)水泵(71)額定輸出流量的十分之一。
9、 如權(quán)利要求2所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的小流量泵 (72)為潛水泵(75)。
10、 如權(quán)利要求9所述的一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，其特征在于所述的潛水泵(75) 設(shè)置在封閉的液體容器(74)內(nèi)，經(jīng)上述液體容器(74)的兩端與水箱下循環(huán)管路相并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種抗凍的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，包括水箱(2)、集熱器(1)，水箱下部通過(guò)水箱下循環(huán)管路管(62)連接集熱器，水箱上部通過(guò)水箱上循環(huán)管路(61)連接集熱器，水箱下循環(huán)管路上并聯(lián)有小流量泵(72)，水箱下循環(huán)管路或水箱上循環(huán)管路上還裝有溫控傳感器(83)，根據(jù)所述的溫控傳感器(83)采集的信號(hào)控制小流量泵(72)的開啟與關(guān)閉，在管路水溫接近凍結(jié)溫度時(shí)，開啟小流量泵進(jìn)行太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的間隙性抗凍循環(huán)，以此保障循環(huán)管路中的液體不受凍結(jié)。通過(guò)小流量泵代替強(qiáng)制循環(huán)水泵，既能達(dá)到管路防凍的目的，又大大較少了能量損耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
文檔編號(hào)F24J2/46GK201293470SQ20082017693
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者戈 潘 申請(qǐng)人:戈 潘