专利名称：快速升温太阳能热水工程系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能热水工程系统，特别是一种快速升温太阳能热水工程系统，适用于为公共浴室提供洗澡用热水、锅炉预热、工农业用热水、冬季采暖、夏季空调、抽水喷灌、光热发电、海水淡化等领域提供所需45°到100℃热水、开水和蒸汽。
现有的全玻璃真空管太阳能热水工程系统，一般夏季需要半天，冬季需要晒一天，才能提供45°到70℃供集体浴室洗澡用热水，时间长，温度不太高；致使应用范围不广，实用领域有限，又由于全玻璃真空集热管口部与集热器内胆之孔用密封圈直接连接，因此从结构上带来了以下严重缺点真空集热管耐冷热水冲击性能较差，容易炸管；若真空集热管意外破碎一支，中央水箱和系统内几吨水将由此漏光，太阳能热水系统不能继续运行；在-18℃到-50℃环境温度下，则真空管冻裂；真空管内产生水垢，沉积水锈，传热效果逐渐老化，热效率不稳定。
市场上出售的热压式热管真空管太阳能热水工程系统，虽然可克服上述缺点，但其制造难度大、造价高。
本发明的目的是要提供一种快速升温太阳能热水工程系统。其特点是逐级集热，快速升温；不炸管，耐冷热水冲击；不冻裂，在-18℃到-50℃下真空集热管不冻裂；真空管内不结水垢，传热效果不会逐年衰退，热效率高而且稳定；若真空管意外破碎一支，中央水箱和系统内不会严重漏水，继续运行，安全可靠；比热压式热管真空管、U型铜管真空管、干插式热管真空管其集热器组成的太阳能热水工程系统其造价降低。
本发明是这样实现的它由水箱和液态防冻传热介质的补液箱相结合的排管式热交换器，双循环太阳能集热器或单循环太阳能集热器、支架、反光板、聚光反射器、循环泵、吸液泵、闸阀、电磁阀、水位电器开关、导管、弯头和三通等主要零部件组成，并装有辅助电加热装置和由水位水温显示器、温度传感器、温控器和自动切换器组成的自动控制仪，且每组内各个太阳能集热器对应部位串联，各组太阳能集热器之间对应部位也串联或并联。
下面结合附图对本发明作进一步细组描述。
图1是装有单台热交换器并且所有双循环太阳能集热器串联的快速升温太阳能热水工程系统图。
图2是单台排管式热交换器左视图。
图3是两台热交换器并联且每组内双循环太阳能集热器串联而各组之间并联的快速升温太阳能热水工程系统图，图中31为密封件，32为上端封底的金属导热管。
图4是装有单台水箱且所有单循环太阳能集热器串联的快速升温太阳能热水工程系统图，图中31为密封圈。
图5两台水箱并联且每组内单循环太阳能集热器串联而各组之间并联的快速升温太阳能热水工程系统图，图中35为热管，36为干插式热管真空集热管。
图6是并联的水箱和补液箱其进出水电磁阀和进出液电磁阀、温控器、互锁电器开关、循环泵电动机和吸液泵电动机、液位电器开关电连接原理图，图中50为漏电保护器，53为电源插头。
图7是螺旋盘管式热交换结构示意图。
图8由上联管、下联管和排管焊接的散热器与园筒形内胆组成的热交换器结构示意正视图。
图9是图8的左视图。
一种快速升温太阳能热水工程系统，它由水箱[15]、太阳能集热器[27]、反光板[28]、支架[29]、循环泵[20]、闸阀[19]、导管[23]和弯头[1]等主要零部件和器件组成，并装有辅助电加热装置[3]和自动控制仪[51]，特别是一种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是水箱[15]和补液箱[9]结合成一体，采用排管式热交换器[6]的结构型式，热交换器[6]的上端容器[13]、下端容器[16]以及排管[14]的内腔用作补液箱[9]，中间容器用作水箱[15]，热交换器[6]的内胆外壁有保温层[5]和外壳[4]，补液箱[9]内装有液态传热介质，结冰地区采用防冻的液态传热介质，例如汽车用防冻液、导热油、导热姆、盐水等防冻液体，在水箱[15]和补液箱[9]内各装有液位和温度传感器[10A]和[10B]，水箱[15]上有自来水进水管接头[44]，并与自来水管[45]连通，且装有电磁阀[19B]，水箱[15]还装有使用热水出水管接头[43]及其电磁阀[19C]，并通过导管[41]与使用热水设备连通，补液箱[9]的下层容器[16]内装有辅助电加热装置[3]，在一根排管[14]上部内腔装有用以控制吸液泵[2]和电磁阀[19A]的液位电器开关[11]，例如洗衣机用的水位电器开关及其电磁阀，该太阳能热水工程系统设置有双循环系统，一是冷热水循环系统[21]，另一个是液态传热介质循环系统[22]，太阳能集热器[27]采用专利申请号为01123579.9及01130612.2的双循环集热器[27A]，在联集箱的内胆[25]里有与带金属导热管[24]的真空集热管[26]相连通的小联集管[30]，太阳能集热器前几部分装有反光板[28]，后几部分装有聚光反射器[28A]，每组的每个双循环太阳能集热器[27A]其输送冷热循环水的联集箱内胆[25]通过连接管[23C]串联，其输送液态传热介质的小联集管[30]通过连接管[23D]串联，每相邻的两组双循环太阳能集器[27A]其末尾与首个联集箱[25]通过连接管[23F]串联，其末尾与首个小联集管[30]通过导管[23E]串联，热交换器[6]其水箱[15]的冷热循环水的出水管接头[17]通过导管[23A]与第一组第一个双循环太阳能集热器[27’A]的联集箱内胆[25’]串联，并在导管[23A]上装有循环泵[20]和闸阀[19]，热交换器[6]其补液箱[9]的下层容器[16]通过导管[23B]与第一组的第一个双循环太阳能集热器[27’A]其小联集管[30’]串联，并在导管[23B]上装有电磁阀[19A]，热交换器[6]其水箱[15]的冷热循环水管接头[7]通过导管[23G]与第末尾一组第末尾一个双循环太阳能集热器[27”A]的联集箱内胆[25”]串联，热交换器[6]其补液箱[9]的上端容器[13]通过导管[23H]与第末尾一组第末尾一个双循环太阳能集热器[27”A]的小联集管[30”]串联，并在导管[23H]上装有吸液泵[2]，包括养金鱼用的电磁式空气压缩机用作吸液泵，且吸液泵[2]其吸力端与小联集管[30”]连通，而吸液泵[2]、电磁阀[19A]和液位电器开关[11]通过导线作成串联式电连接。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是除采用排管式热交换器[6]用作水箱[15]和补液箱[9]外，或采用螺旋盘管式热交换器[6’]用作水箱[15]和补液箱[9]，螺旋盘管内腔用作补液箱[9]，螺旋盘管外壁与热交换器内胆之间用作水箱[15]，或由上联管[13”]、下联管[16”]和排管[14”]焊接成的散热器[9”]安装在园筒形内胆[15”]内组成的热交换器[6”]用作水箱[15]和补液箱[9]，管状散热器内腔用作补液箱[9]，管状散热器外壁与园筒形内胆之间用作水箱[15]。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是除装有单台热交换器[6]外，或并联有两台热交换器[6A]与[6B]。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是并联的热交换器[6A]与[6B]其水箱[15A]与[15B]的冷热循环水其进水管接头[7A]与[7B]分别并联有进水电磁阀[19N]与闸阀[19]及进水电磁阀[19M]与闸阀[19]，其出水管接头[17A]与[17B]分别并联有出水电磁阀[19N’]与闸阀[19]及出水电磁阀[19M’]与闸阀[19]，并联热交换器[6A]与[6B]其补液箱[9A]与[9B]的液态传热介质其进液管接头[8A]与[8B]分别并联有进液电磁阀[19X]与闸阀[19]及进液电磁阀[19X”]与闸阀[19]，其出液管接头[18A]与[18B]分别装有出液电磁阀[19X’]与[19Y’]，在进水电磁阀[19N]与[19M]之间装有互锁电器开关[52]，其功用是当电磁阀[19N]和[19N’]电路接通时，则电磁[19M]和[19M’]电路断开，当电磁阀[19N]和[19N’]电路断开时则电磁阀[19M]和[19M’]电路接通，在补液箱[9A]内装有液位控制电器开关[11]，其功用是若真空集热管意外破碎一支，少量液态传热介质泄漏，致使浮力小于弹簧力，触点断开，因而吸液泵[2]停止工作，电磁阀[19X]与[19X’]关闭，液态传热介质停止泄漏。水箱[15A]装有带感温包及其温度可调的温控仪[51]，其功用是当水箱[15A]内水的温度上升到温控仪[51]的设定温度时通过感温包及其温控仪[51]驱动互锁电器开关[52]，使水箱[15A]其进水和出水电磁阀[19N]、[19N’]、以及补液箱[9A]其进液和出液电磁阀[19X’]、[19X]电路断开，而使水箱[15B]其进水和出水电磁阀[19M]、[19M’]、以及补液箱[9B]其进液和出液电磁阀[19Y’]、[19Y]电路接通，在导管[23A]上装有循环泵[20]而在导管[23B’]上装有吸液泵[2]，各个电磁阀[19N]、[19M]、[19N’]、[19M’]、[19X]、[19Y]、[19X’]、[19Y’]、互锁电器开关[52]、温控仪[51]、循环泵[20]和吸液泵[2]都电连接。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是除装有循环泵[20]使之连续运行的冷热水循环系统[21]和装有吸液泵[2]使之连续运行的液态传热介质循环系统[22]组成的连续式双循环系统外，或装有循环泵[20]、电磁阀[19A]和温差控制器[51A]使之间竭运行的冷热水循环系统[21]和装有吸液泵[2]，电磁阀[19A]和温差控制器[51A]使之间竭运行的液态传热介质循环系统[22]组成的间竭式双循环系统。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是液态传热介质循环系统[22]内的传热介质在冬季结冰地区选用凝固点低于0°到-50℃以下的防冻液外，或在冬季不结冰地区采用清洁水用作液态传热介质，或蒸馏水，以防止结水垢。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是辅助能源加热装置，除采用辅助电加热装置[3]外，或装有燃油锅炉或燃气锅炉或燃煤锅炉。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是除每组的每个太阳能集热器[27A]的联集箱内胆[25]相互串联，其小联集管[30]相互串联，并且相邻的每组太能集热器[27A]之间对应部位也相互串联外，或每组的每个太阳能集热器[27A]的联集箱内胆[25]仍相互串联，其小联集管[30]仍相互串联，而相邻的每组太阳能集热器[27A]对应部位相互并联。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是除装有由专利申请号为01123579.9及01130612.2的双循环太阳能集热器[27A]组成的双循环系统外，或装有由单循环太阳能集热器[27B]组成的单循环系统。
这种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是除装有循环泵[20]或吸液泵[2]使之连续运行的连续运行式单循环系统外，装有吸液泵[2]、电磁阀[19N’]和温差控制器[51A]使之间竭运行的间竭运行式单循环系统。
权利要求
1.一种太阳能热水工程系统，它由水箱[15]、太阳能集热器[27]、反光板[28]、支架[29]、循环泵[20]、闸阀[19]、导管[23]和弯头[1]等主要零部件和器件组成，并装有辅助电加热装置[3]和自动控制仪[51]，特别是一种快速升温太阳能热水工程系统，其特征是水箱[15]和补液箱[9]结合成一体，采用排管式热交换器[6]的结构型式，热交换器[6]的上端容器[13]、下端容器[16]以及排管[14]的内腔用作补液箱[9]，中间容器用作水箱[15]，热交换器[6]的内胆外壁有保温层[5]和外壳[4]，补液箱[9]内装有液态传热介质，结冰地区采用防冻的液态传热介质，在水箱[15]和补液箱[9]内各装有液位和温度传感器[10A]和[10B]，水箱[15]上有自来水进水管接头[44]，并与自来水管[45]连通，且装有电磁阀[19B]，水箱[15]还装有使用热水出水管接头[43]及其电磁阀[19C]，并通过导管[41]与使用热水设备连通，补液箱[9]的下层容器[16]内装有辅助电加热装置[3]，在一根排管[14]上部内腔装有用以控制吸液泵[2]和电磁阀[19A]的液位电器开关[11]，该太阳能热水工程系统设置有双循环系统，一是冷热水循环系统[21]，另一个是液态传热介质循环系统[22]，太阳能集热器[27]采用专利申请号为01123579.9及01130612.2的双循环集热器[27A]，在联集箱的内胆[25]里有与带金属导热管[24]的真空集热管[26]相连通的小联集管[30]，太阳能集热器前几部分装有反光板[28]，后几部分装有聚光反射器[28A]，每组的每个双循环太阳能集热器[27A]其输送冷热循环水的联集箱内胆[25]通过连接管[23C]串联，其输送液态传热介质的小联集管[30]通过连接管[23D]串联，每相邻的两组双循环太阳能集器[27A]其末尾与首个联集箱[25]通过连接管[23F]串联，其末尾与首个小联集管[30]通过导管[23E]串联，热交换器[6]其水箱[15]的冷热循环水的出水管接头[17]通过导管[23A]与第一组第一个双循环太阳能集热器[27’A]的联集箱内胆[25’]串联，并在导管[23A]上装有循环泵[20]和闸阀[19]，热交换器[6]其补液箱[9]的下层容器[16]通过导管[23B]与第一组的第一个双循环太阳能集热器[27’A]其小联集管[30’]串联，并在导管[23B]上装有电磁阀[19A]，热交换器[6]其水箱[15]的冷热循环水管接头[7]通过导管[23G]与第末尾一组第末尾一个双循环太阳能集热器[27”A]的联集箱内胆[25”]串联，热交换器[6]其补液箱[9]的上端容器[13]通过导管[23H]与第末尾一组第末尾一个双循环太阳能集热器[27”A]的小联集管[30”]串联，并在导管[23H]上装有吸液泵[2]，且吸液泵[2]其吸力端与小联集管[30”]连通，吸液泵[2]、电磁阀[19A]和液位电器开关[11]通过导线作成串联式电连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水工程系统，其特征是除采用排管式热交换器[6]用作水箱[15]和补液箱[9]外，或采用螺旋盘管式热交换器[6’]用作水箱[15]和补液箱[9]，螺旋盘管内腔用作补液箱[9]，螺旋盘管外壁与热交换器内胆之间用作水箱[15]，或由上联管[13”]、下联管[16”]和排管[14”]焊接成的散热器[9”]安装在园筒形内胆[15”]内组成的热交换器[6”]用作水箱[15]和补液箱[9]，管状散热器内腔用作补液箱[9]，管状散热器外壁与园筒形内胆之间用作水箱[15]。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水工程系统，其特征是除装有单台热交换器[6]外，或并联有两台热交换器[6A]与[6B]。
4.根据权利要求3所述的太阳能热水工程系统，其特征是并联的热交换器[6A]与[6B]其水箱[15A]与[15B]的冷热循环水其进水管接头[7A]与[7B]分别并联有进水电磁阀[19N]与闸阀[19]及进水电磁阀[19M]与闸阀[19]，其出水管接头[17A]与[17B]分别并联有出水电磁阀[19N’]与闸阀[19]及出水电磁阀[19M’]与闸阀[19]，并联热交换器[6A]与[6B]其补液箱[9A]与[9B]的液态传热介质其进液管接头[8A]与[8B]分别并联有进液电磁阀[19X]与闸阀[19]及进液电磁阀[19X”]与闸阀[19]，其出液管接头[18A]与[18B]分别装有出液电磁阀[19X’]与[19Y’]，在进水电磁阀[19N]与[19M]之间装有互锁电器开关[52]，在补液箱[9A]内装有液位控制电器开关[11]，水箱[15A]装有带感温包及其温度可调的温控仪[51]，在导管[23A]上装有循环泵[20]而在导管[23B’]上装有吸液泵[2]，各个电磁阀[19N]、[19M]、[19N’]、[19M’]、[19X]、[19Y]、[19X]、[19Y’]、互锁电器开关[52]、温控仪[51]、循环泵[20]和吸液泵[2]都电连接。
5.根据权利要求1、2或3所述的太阳能热水工程系统，其特征是除装有循环泵[20]使之连续运行的冷热水循环系统[21]和装有吸液泵[2]使之连续运行的液态传热介质循环系统[22]组成的连续式双循环系统外，或装有循环泵[20]、电磁阀[19A]和温差控制器[51A]使之间竭运行的冷热水循环系统[21]和装有吸液泵[2]，电磁阀[19A]和温差控制器[51A]使之间竭运行的液态传热介质循环系统[22]组成的间竭式双循环系统。
6.根据权利要求1、2或3所述的太阳能热水工程系统，其特征是液态传热介质循环系统[22]内的传热介质在冬季结冰地区选用凝固点低于0°到-50℃以下的防冻液外，或在冬季不结冰地区采用清洁水用作液态传热介质。
7.根据权利要求1、2或3所述的太阳能热水工程系统，其特征是辅助能源加热装置，除采用辅助电加热装置[3]外，或装有燃油锅炉或燃气锅炉或燃煤锅炉。
8.根据权利要求1、2或3所述的太阳能热水工程系统，其特征是除每组的每个太阳能集热器[27A]的联集箱内胆[25]相互串联，其小联集管[30]相互串联，并且相邻的每组太能集热器[27A]之间对应部位也相互串联外，或每组的每个太阳能集热器[27A]的联集箱内胆[25]仍相互串联，其小联集管[30]仍相互串联，而相邻的每组太阳能集热器[27A]对应部位相互并联。
9.根据权利要求1、2或3所述的太阳能热水工程系统，其特征是除装有由专利申请号为01123579.9及01130612.2的双循环太阳能集热器[27A]组成的双循环系统外，或装有由单循环太阳能集热器[27B]组成的单循环系统。
10.根据权利要求9所述的太阳能热水工程系统，其特征是除装有循环泵[20]或吸液泵[2]使之连续运行的连续运行式单循环系统外，装有吸液泵[2]、电磁阀[19N’]和温差控制器[51A]使之间竭运行的间竭运行式单循环系统。
全文摘要
本发明公开了一种快速升温太阳能热水工程系统，为用户提供热水、开水和蒸汽，适用于公共浴室洗澡、工农业用热水、空调、采暖、光热发电、海水淡化等领域，其优特点是水箱和补液箱结合成一体，采用排管式热交换器结构，每组内集热器串联，各组之间集热器也串联并装有辅助电加热装置，选用双循环系统在循环泵和吸液泵作用下连续运行，末尾部份集热器装有聚光反射器，逐级集热、快速升温，不炸管、不漏水、不结水垢、不冻裂、热效率高，全天候供应热水。
文档编号F24J2/05GK1438460SQ0210066
公开日2003年8月27日 申请日期2002年2月10日 优先权日2002年2月10日
发明者罗桂荣 申请人:罗桂荣