专利名称：太阳能集热换热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及太阳能集热换热系统。
背景技术：
随着世界人口的不断增长，有限的地球资源已被消耗的愈来愈少，长此以往，终会殆尽。废水、废气、废渣也使我们周围的环境污染程度日益严重，解决能源枯竭、环境恶化的问题已不容忽视。对我们人类来说，太阳能在很长一段时间内是取之不尽，用之不竭的，利用和转换太阳能是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。然而，目前应用主要集中于太阳能电池，但是太阳能电池的生产过程存在高耗能和高污染的缺陷，并且在采暖、制冷、生活热水的供给方面明显不足，并且太阳能电池的价格昂贵，由此带来投资效能比偏低的问题，在大范围的扩展应用上受到限制。此外，目前的各种太阳能集热器与建筑物本体结合性能差，且安装复杂，抗风性能不足，采光面易破损，金属支撑结构件多，对屋面本身的防水保温性能和建筑物本身的协调性有不良影响，增加了建筑物本身的后期维护保养工作难度。随着科技的进步,人们的节能环保意识不断提高，对生活品质的追求越来越高，能满足生活各方面的高效太阳能综合利用系统的建立将是未来发展的趋势，但是，目前的太阳能集热换热系统还存在无法确保水质安全的问题。
发明内容
本发明解决的问题是现有的太阳能集热换热系统无法确保水质安全的问题。为解决上述问题，·本发明提供一种太阳能集热换热系统，该系统包括太阳能集热系统、总换热器、集热进流管、集热回流管、换热进流管、换热回流管、至少两个分换热器、与分换热器数目相等的换热进流旁路支管和与分换热器数目相等的换热旁路回流支管，其中，所述太阳能集热系统通过所述集热进流管连接于总换热器，总换热器通过所述集热回流管连接于太阳能集热系统而构成供传热介质流动回路；所述换热进流管连接于总换热器，所述换热回流管连接于总换热器；每个分换热器通过一根换热进流旁路支管连接于所述换热进流管，通过一根换热回流旁路支管连接于所述换热回流管，还连接于自来水进水管路和用水点热水出水管路，每个分换热器、换热进流管、换热回流管和总换热器构成一条供水循环的回路。作为一种改进方案，所述太阳能集热系统包括金属换热管、双层中空玻璃盖板、吸热薄膜、保温层和不锈钢外壳，其中，所述金属换热管由镁铝合金壳体、涂覆于该壳体的吸热涂层和位于合金壳体内的传热管道构成，还设有分别连通集热进流管和集热回流管的换热管道；所述双层中空玻璃盖板设置于金属换热管上方；所述吸热薄膜位于双层中空玻璃盖板和所述金属换热管之间；所述保温层包覆金属换热管四周；所述不锈钢外壳包覆在双层中空玻璃盖板以及保温层四周。作为一种改进方案，所述换热系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一温度控制器、储热水罐和加热器，其中，该储热水罐的进水端设置有第一温度传感器且连通所述换热进流管，出水端设置有所述第二温度传感器且连通所述换热回流管，所述第一温度控制器连接所述加热器，接收第一温度传感器和第二温度传感器的温度，在第一温度传感器和/或第二温度传感器的温度低于预设温度时控制所述加热器加热储热水罐内的自来水。作为一种改进方案，所述加热器是工业余热加热器、煤气加热器或者设置于所述储热水罐内的电加热丝。作为一种改进方案，所述集热换热系统还包括换热增压泵管路和换热定压膨胀罐，所述储热水罐的出水端连通所述换热回流管具体是储热水罐的出水端通过该换热增压泵管路连通所述换热回流管，所述换热定压膨胀罐旁路于储热水罐的输出端与换热增压泵管路之间。作为一种改进方案，所述集热换热系统包括第三温度传感器、电磁阀和第二温度控制器，其中，所述第三温度传感器连接于集热进流管；所述集热进流管连接于总换热器具体是集热进流管通过所述电磁阀连接于所述总换热器；所述第二温度控制器连接第三温度传感器和所述电磁阀，仅在第三温度传感器感测的温度低于总换热器的热水温度而高于冰点温度时，控制所述电磁阀关闭。作为一种改进方案，所述集热换热其还包括集热增压泵管路，所述集热进流管连接于总换热器具体是该集热进流管通过所述电磁阀和集热增压泵管路连接于所述总换热器。作为一种改进方 案，所述集热换热系统还包括集热定压膨胀罐，该集热定压膨胀罐旁路于所述集热进流管。与现有技术相比，本发明具有以下优点:
1、由于本发明太阳能集热换热系统包括由太阳能集热系统、总换热器、集热进流管和集热回流管构成的传热介质流动回路，还包括由分换热器、换热进流管、换热回流管和总换热器构成的多条水循环回路，这样，太阳能集热系统通过传热介质对总换热器内的水进行加热，总换热器对水循环回路内的自来水进行加热，总换热器与分换热器之间进行一次换热，分换热器与用水点进行一次换热，本发明实质上进行了 2次换热，有效解决了传统太阳能热水供应系统无法确保水质安全的问题；另外，由于每个分换热器、总换热器、换热进流管和换热回流管构成一条供水循环的管路，这样，相当于各用水点并联，因此，各个用水点之间不会存在相互干扰，不会由于前一个用水点换热量大而影响后续用水点的使用，可以随时随地使用热水。2、由于所述太阳能集热系统包括金属换热管、双层中空玻璃盖板、吸热薄膜、保温层和不锈钢外壳，这样，本发明太阳能换热集热系统安装简单、支撑构件少、质量轻、抗压性强、防水保温性能好和传热性能好。3、由于设置有储热水罐、第一温度传感器、第二温度传感器和加热器，这样，储热水罐不仅能够储存热水以便随时使用，而且，还能在太阳能集热系统的热量不足时(比如，阴雨天)，通过加热器辅助加热，进一步确保用水点能够随时用水。4、由于所述集热换热系统还包括第三温度传感器、电磁阀和第二温度控制器，且仅在第三温度传感器感测的温度低于总换热器的热水温度而高于冰点温度时，控制所述电磁阀关闭，这样，传热介质不会流动而不会带走热量，而且，在第三温度传感器感测的温度高于冰点温度时，第二控制电磁阀打开，此时，通过加热器的辅助加热，可以使得总换热器对传热介质进行加热，进而，传热介质在传热介质流动回路里流动，从而，对太阳能集热系统进行反加热，防止太阳能集热系统冻裂。5、由于设置有增压泵管路，可以对回流管内的水进行增压，可以满足高层用水点的用水要求，可以确保进入用户分换热器有足够的循环热水流量，从而保证用户能够方便的使用稳定温度的热水；由于设置有换热定压膨胀罐，所以，使全封闭的热水循环系统内部压力稳定而不会因水温变化引起系统膨胀而产生破坏。由于设置有集热增压泵管路，当阳光充足时，太阳能集热系统收集的热能很快通过循环管路由总换热器传递到储热水罐，使太阳能得到很好的储存；当没有阳光且气温接近冰点时，储热水罐与加热器构成的辅助加热系统产生的热量通过总换热系统及其循环管路对太阳能集热系统进行加热，防止太阳能集热系统的冻裂。
图1是本发明太阳能集热换热系统的结构示意 图2是本发明太阳能集热换热系统的太阳能集热系统的结构示意 图3是分换热器与换热进流管和换热回流管连接的结构示意图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。请参阅图1至图3，本实施方式太阳能集热换热系统包括太阳能集热系统1、总换热器2、至少两个分换热器3、集热进流管4、集热回流管5、换热进流管6、换热回流管7、与分换热器数目相等的换热进流 旁路支管6a和与分换热器数目相等的换热旁路回流支管7a。请参阅图2并结合图1，所述太阳能集热系统I安装在建筑物顶部19，通过所述集热进流管4连接于总换热器2，总换热器2通过所述集热回流管5连接于太阳能集热系统I而构成供传热介质流动回路。在本实施方式中包括金属换热管la、双层中空玻璃盖板lb、吸热薄膜le、保温层Ic和不锈钢外壳Id。所述金属换热管Ia由镁铝合金壳体、涂覆于该壳体的吸热涂层和位于合金壳体内的传热管道构成，还设有分别连通集热进流管4和集热回流管5的换热管道，该换热管道供传热介质流动。所述双层中空玻璃盖板Ib设置于金属换热管上方。所述吸热薄膜Ie位于双层中空玻璃盖板和所述金属换热管之间，这样，太阳光透过中空玻璃加热吸热薄膜le，加热循环水，循环水被中空玻璃保温而使热量不会向系统外扩散。所述保温层Ic包覆金属换热管Ia四周。所述不锈钢外壳Id包覆在双层中空玻璃盖板Ib以及保温层Ic四周。上述结构的集热系统安装简单、支撑构件少、质量轻、抗压性强、防水保温性能好和传热性能好。请继续参阅图1和图3，所述换热进流管6连接于总换热器2。所述换热回流管7连接于总换热器2。每个分换热器3通过一根换热进流旁路支管6a连接于所述换热进流管6，通过一根换热回流旁路支管7a连接于所述换热回流管7，还连接于自来水进水管路3a和用水点热水出水管路3b,每个分换热器3、换热进流管6、换热回流管7和总换热器2构成一条供水循环的回路。所述总换热器2和分换热器3结构基本相同，只是总换热器2的体积以及对应的换热效率要高于各个分换热器3，同时，总换热器2和分换热器3可以采用市面上一般的双溶液热交换器，即需要包括两路进水管路和两路出水管路，两路进出水管路互相不混合，但同时能够实现热交换功能。在具备上述结构的情况下，太阳能集热系统I吸收太阳能，所述传热介质在太阳能集热系统I的金属换热管1、集热进流管4、集热回流管6和总换热器2构成的回路内循环，由此，将太阳能产生的热传递至总换热器2。经过总换热器2的交换作用，热量被传递至换热进流管6、各分换热器3、换热进流旁路支管6a、换热回流旁路支管7a和换热回流管7构成的水循环回路，该水循环回路的热水经过分换热器3的换热作用而从自来水进水口进入该分换热器3内的自来水变为热水，此种情况下，只要各用水点的用户打开各分换热器3即可使用热水。经过上述过程，总换热器2对水循环回路内的自来水进行加热，总换热器2与分换热器3之间进行一次换热，分换热器3与用水点进行一次换热，本发明实质上进行了 2次换热，有效解决了传统太阳能热水供应系统无法确保水质安全的问题；另外，由于每个分换热器3、总换热器2、换热进流管6和换热回流管7构成一条供水循环的管路，这样，相当于各用水点并联，因此，各个用水点之间不会存在相互干扰，不会由于前一个用水点换热量大而影响后续用水点的使用，可以随时随地使用热水。请继续参阅图1，由于太阳能受天气影响较大，不确定性很大，且阴雨天较多时，可能会出现多日太阳能辐射量较低状况，为了保证在此种情况下，该系统能够使得各层用水点可以随时使用热水，所述换热系统还包括第一温度传感器10、第二温度传感器11、第一温度控制器12、储热水罐8和加热器9。所述储热水罐8的进水端设置有所述第一温度传感器10且连通所述换热进流管6，出水端设置有所述第二温度传感器11且连通所述换热回流管7，该储热水罐8还设置有补水管17以及对应阀门和泄压管18以及对应阀门。所述加热器9在本实施方式中是设置于所述储热水罐9内的电加热丝，当然，所述加热器9也可以是工业余热加热器或者煤气加热器。所述第一温度控制器12连接所述加热器9，接收第一温度传感器10和第二温度传感器11的温度，在第一温度传感器10和/或第二温度传感器11的温度低于预设温度时控制所述加热器9加热储热水罐8内的自来水。设置有第一温度传感器10、第二温度传感 器11、第一温度控制器12、储热水罐8和加热器9后，储热水罐8可以用于收集并储存热量的，既可以储存传热介质从太阳能集热系统I上带来的热量，也可以储存所述水循环管路的循环水带来的热量，当阴雨天太阳能的热量不能满足需要时，启动所述加热器9，可以保证各楼层正常供应热水，另外，除了阴雨天外，平时也可以存储热量，而保证随时可以使用热水且热水的温度都能够在预设温度。请继续参阅图1，为了保证高层用户使用热水，本发明还设置有换热增压泵路14和换热定压膨胀罐16，所述储热水罐8的出水端连通所述换热回流管7具体是储热水罐8的出水端通过该换热增压泵管路14连通所述换热回流管7，所述换热定压膨胀罐16旁路于储热水罐8的输出端与换热增压泵管路14之间。请继续参阅图1，为了防止传热介质被冷冻以及太阳能集热系统冻裂，所述集热换热系统包括第三温度传感器20、电磁阀和第二温度控制器21。所述第三温度传感器20连接于集热进流管6。所述集热进流管6连接于总换热器2具体是集热进流管6通过所述电磁阀连接于所述总换热器2。所述第二温度控制器21连接第三温度传感器20和所述电磁阀，仅在第三温度传感器20感测的温度低于总换热器2的热水温度而高于冰点温度时，控制所述电磁阀关闭。这样，在温度低于冰点温度时，所述电磁阀被打开，储热水罐8内的热水循环至总换热器2，经过总换热器2的换热作用而加热传热介质，由此，传热介质在集热进流管4、集热回流管5、总换热器2和太阳能集热系统I构成的回路流动，传热介质被加热后流动可以避免太阳能集热系统I冻裂。而在第三温度传感器20感测的温度低于总换热器2的温度时，比如，阴雨天气之类，电磁阀关闭，此种情况下，由加热器9、储热水罐8、总换热器2、换热进流管6、换热回流管7和各分换热器3构成的各回路满足各用水点使用热水。当第三温度传感器20感测到的温度高于总换热器2的温度时，此时，通过太阳能集热系统
1、集热进流管4、总换热器2、集热回流管5、换热进流管6、换热回流管7、储热水罐8(此时，储热水罐8仅仅储存水,该水可以是未被加热器9加热的热水)构成的回路而满足各用水点使用热水。请继续参阅图1，为了最大限度的储存太阳能并保护太阳能集热系统在低温情况不被冻裂，当阳光充足时，太阳能集热系统收集的热能很快通过循环管路由总换热器传递到储热水罐，使太阳能得到很好的储存；当没有阳光且气温接近冰点时，储热水罐8与加热器9构成的辅助加热系统的热量通过总换热系统和循环管路对太阳能集热系统进行加热，防止太阳能集热系统的冻裂。所述集热换热器还包括集热增压泵管路13，所述集热进流管4连接于总换热器2具体是该集热进流管4通过所述电磁阀和集热增压泵管路13连接于所述总换热器2。请继续参阅图1，为了使全封闭的热水循环系统内部压力稳定而不会因水温变化引起系统膨胀而产生破坏，所述集热换热系统还包括集热定压膨胀罐15，该集热定压膨胀罐15旁路于所述集热进 流管4。
权利要求
1.太阳能集热换热系统，其特征是:该系统包括太阳能集热系统、总换热器、集热进流管、集热回流管、换热进流管、换热回流管、至少两个分换热器、与分换热器数目相等的换热进流旁路支管和与分换热器数目相等的换热旁路回流支管，其中， 所述太阳能集热系统通过所述集热进流管连接于总换热器，总换热器通过所述集热回流管连接于太阳能集热系统而构成供传热介质流动回路； 所述换热进流管连接于总换热器，所述换热回流管连接于总换热器； 每个分换热器通过一根换热进流旁路支管连接于所述换热进流管，通过一根换热回流旁路支管连接于所述换热回流管，还连接于自来水进水管路和用水点热水出水管路，每个分换热器、换热进流管、换热回流管和总换热器构成一条供水循环的回路。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热换热系统，其特征是:所述太阳能集热系统包括金属换热管、双层中空玻璃盖板、吸热薄膜、保温层和不锈钢外壳，其中， 所述金属换热管由镁铝合金壳体、涂覆于该壳体的吸热涂层和位于合金壳体内的传热管道构成，还设有分别 连通集热进流管和集热回流管的换热管道； 所述双层中空玻璃盖板设置于金属换热管上方； 所述吸热薄膜位于双层中空玻璃盖板和所述金属换热管之间； 所述保温层包覆金属换热管四周； 所述不锈钢外壳包覆在双层中空玻璃盖板以及保温层四周。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能集热换热系统，其特征是:所述换热系统还包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一温度控制器、储热水罐和加热器，其中， 该储热水罐的进水端设置有第一温度传感器且连通所述换热进流管，出水端设置有所述第二温度传感器且连通所述换热回流管， 所述第一温度控制器连接所述加热器，接收第一温度传感器和第二温度传感器的温度，在第一温度传感器和/或第二温度传感器的温度低于预设温度时控制所述加热器加热储热水罐内的自来水。
4.根据权利要求3所述的太阳能集热换热系统，其特征是:所述加热器是工业余热加热器、煤气加热器或者设置于所述储热水罐内的电加热丝。
5.根据权利要求3所述的太阳能集热换热系统，其特征是:所述集热换热系统还包括换热增压泵管路和换热定压膨胀罐，所述储热水罐的出水端连通所述换热回流管具体是储热水罐的出水端通过该换热增压泵管路连通所述换热回流管，所述换热定压膨胀罐旁路于储热水罐的输出端与换热增压泵管路之间。
6.根据权利要求3所述的太阳能集热换热系统，其特征是:所述集热换热系统包括第三温度传感器、电磁阀和第二温度控制器，其中， 所述第三温度传感器连接于集热进流管； 所述集热进流管连接于总换热器具体是集热进流管通过所述电磁阀连接于所述总换热器； 所述第二温度控制器连接第三温度传感器和所述电磁阀，仅在第三温度传感器感测的温度低于总换热器的热水温度而高于冰点温度时，控制所述电磁阀关闭。
7.根据权利要求6所述的太阳能集热换热系统，其特征是:所述集热换热系统还包括集热增压泵管路，所述集热进流管连接于总换热器具体是该集热进流管通过所述电磁阀和集热增压泵管路连接于所述总换热器。
8.根据权利要求6所述的太阳能集热换热系统，其特征是:所述集热换热系统还包括集热定压膨胀罐，该集热定压 膨胀罐旁路于所述集热进流管。
全文摘要
本发明公开太阳能集热换热系统。该集热换热系统包括由太阳能集热系统、总换热器、集热进流管和集热回流管构成的传热介质流动回路，还包括由分换热器、换热进流管、换热回流管和总换热器构成的多条水循环回路，这样，太阳能集热系统通过传热介质对总换热器内的水进行加热，总换热器对水循环回路内的自来水进行加热，总换热器与分换热器之间进行一次换热，分换热器与用水点进行一次换热，本发明实质上进行了2次换热，有效解决了传统太阳能热水供应系统无法确保水质安全的问题。
文档编号F24J2/40GK103225902SQ201310160250
公开日2013年7月31日 申请日期2013年5月3日 优先权日2013年5月3日
发明者吴浩 申请人:南京德磊科技有限公司