专利名称：一种气液混合换热的太阳能热水器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种采用高温气体和液体的水混合进行换热的太阳能热水器系统，属于太阳能光热应用领域。
背景技术：
低碳环保是我们这个时代的追求目标，太阳能作为一种清洁能源越来越得到人们广泛的重视和应用，太阳能热水器就是一种应用比较普及的产品。一年四季、春夏秋冬都可以使用的太阳能热水器是所有太阳能热水器的制造商或使用客户的愿望。但往往在天气寒冷的冬季，不但无法使用太阳能热水器供应热水，还需要采取一些保护措施来防止太阳能热水器及管道被冻坏。为了在冬季使用太阳能热水器人们也想出许多办法，如采用管道防冻带，或在集热器中加入防冻液；防冻带需要人工操作，还有火灾等安全隐患；防冻液的使用带来系统的换热效率的下降和系统成本的大幅度提高。还有市场中众多的排空防冻解决方案，不仅可靠性有待加强，而且操作性更需要提高，凡此种种，不一而足。有没有更加合理的解决方案来来解决寒冷地带在没有人操作情况下，自动解决太阳能热水器冬季的问题。或者此类太阳能热水器系统就根本不会存在冬季的问题。
发明内容为了克服现有太阳能热水器在冬季需要防冻的问题，本实用新型提供一种气液混合换热的太阳能热水器系统，该系统是采用高温高压的气体与液体的水进行混合换热的太阳能热水器，整个系统一年四季都可以正常使用，根本就不会存在系统的防冻问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种气液混合换热的太阳能热水器系统，该系统包括储热水箱、集热器、充气装置、温控装置、混合阀和切换阀，以及各部件之间的连接管道；集热器与储热水箱之间采用串行连接和气液混合换热；充气装置的出气口与集热器的进口连接在一起，集热器的出口串联一个温控装置后，与混合阀的入口连接在一起，混合阀的吸口与储热水箱的循环出口连接在一起，混合阀的出口与储热水箱的循环入口连接在一起，储热水箱的出水口连接到切换阀的D接口，切换阀的C接口连接热水管道，切换阀的A接口连接自来水进口，切换阀的B接口与储热水箱的进水口连接在一起。其中的温控装置，包括一个温度传感和一个根据温度传感进行断和合的通路开关，两部分合一采用机械结构时，就是一个单体的温控阀；或温度传感采用温控开关，通路开关采用电磁阀，温控开关的线缆接头与电磁阀的线缆接头串行连接进行控制；或温度传感采用单体温度传感器，通路开关采用电磁阀，温度传感器的线缆和电磁阀的线缆连接到控制器，由控制器根据温度传感器数据对电磁阀进行控制。其中的混合阀，是一种机械结构，具有三个接口，分别是入口 a、吸口 b、出口 C，三口对应的内部通道是一个文氏通道，高压的气体流过入口 a时，在吸口 b处产生低于大气的负压，与吸口 b相连的管道同样具有负压而产生吸力，从吸口 b吸入的水与从入口 a流入的气体充分进行混合，在混合的过程中，高温的气体与从吸口 b吸入的水进行了换热，换热后气和水的混合物，通过混合阀的出口 C流入到储热水箱中保存；混合阀可独立与储热水箱体外，也可以内嵌在储热水箱中与储热水箱构成一体。其中切换阀具有四个接口和一个通气口，分别是A接口、B接口、C接口、D接口，通过转动形成至少形成两种通断关系，即A接口与B接口连通、C接口与D接口连通，或D接口与通气口连通。本实用新型的工作原理，充气装置是一个具有压控的自动充气设备，即充气装置的出口低于预定压力，充气装置开始充气，当充气装置的出口压力达到预定压力充气装置自动停止充气。充气装置向集热器充气，由于此时的气体温度低，致使集热器出口处串联的温控装置截止通路，当集热器的气体达到预定压力，充气装置停止充气。在集热器内的气体通过集热器不断地从太阳能吸收能量加热集热器内的气体温度，当气体的温度达到温控装置的预定温度，温控装置打开导通，高温高压的气体通过温控装置从混合阀的入口 a喷入，高压的气体流，使得混合阀的吸口 b产生低于大气的负压，使得与吸口 b相连的储热水箱循环出口的水抽出进入混合阀内，与从入口 a喷入的高温气体充分混合，在混合的过程中，高温的气体与低温的水进行了换热，混合后的介质流通过混合阀的出口 c流出，重新流入到储热水箱中储藏。当高温的气体全部流过温控装置以后，充气装置新充入的低温气体使得温控装置重新截止，等待下一次的吸热、换热、储热。这就是一个完整的气液混合换热全过程。如此往复，一直到储热水箱的水达到预定温度为止。从上面的工作过程中，我们了解到，由于集热器以及相应在室外的管道在任何时候都只有气体，没有水介质，因此整个系统就不怕冬天冰冻，也就不会存在寒冷冬季被冻坏的问题。在气液混合换热过程中，切换阀处于D接口与通气口连通状态，使得储热水箱处于非承压状态。需要使用热水时，切换阀处于A接口与B接口连通、C接口与D接口连通，储热水箱处于封闭出热水状态。本实用新型的有益效果是，一种气液混合换热的太阳能热水器，彻底解决太阳能热水器怕冰冻的问题，而且气液混合换热效率高，换热速度快。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型温控装置采用温控阀的架构连接示意图。图2是本实用新型温控装置采用温控开关与电磁阀组合的架构连接示意图。图3是本实用新型温控装置采用控制器组合的架构连接示意图。图中101.储热水箱，102.集热器，103.充气装置，104.温控阀，105.混合阀，106.切换阀，120.温控开关，121.电磁阀，122.温度传感器，123.控制器，201.进水口，202.出水口，203.通气口，205.进口，206.出口，207.温控阀入口，208.温控阀出口，210.冷水进口，211.热水出口，212.循环出口，213.循环入口，220.线缆。
具体实施方式
在
图1中，温控装置采用全机械结构的温控阀(104)。充气装置(103)的出气口与集热器(102)的进口(205)连在一起，集热器(102)的出口(206)串接一个温控阀(104)后，再与混合阀(105)的入口 a连接在一起，混合阀(105)的吸口 b与储热水箱(101)的循环出口(212)相连，混合阀(105)的出口 c与储热水箱(101)的循环入口(213)相连；储热水箱(101)的冷水进口(210)与切换阀(106)的B接口相连，储热水箱(101)的热水出口(211)与切换阀(106 )的D接口相连，切换阀(106 )的A接口连接自来水进水口( 201)，切换阀(106)的C接口连接系统的出水口(202)。本实用新型集热和换热的工作过程，充气装置(103)向集热器(102)内充气，由于初始充入的气体温度低无法到达集热器(102)出口(206)处安装的温控阀(104)的预定温度，因此温控阀入口(207)与温控阀出口(208)截止，充气装置(103)充入的气体全部滞留在集热器(102)内，随着气体不断充入，集热器(102)的内部管道压力也随着增加，当气体的压力达到一个预定的压力，充气装置(103)自动停止充气。预定压力的气体滞留在集热器(102)中，被集热器(102)不断地吸收太阳能，使集热器(102)内气体温度不断上升。但集热器(102)的内部温度达到温控阀(104)的预定温度，温控阀(104)有截止变成导通，即温控阀入口(207)与温控阀出口(208)导通。高温高压的气体从集热器(102)内部冲入混合阀(105)的入口 a，在吸口 b处产生低于大气的负压，与吸口 b相连的管道中产生负压，从而使储热水箱(101)内的水从循环出口(212)流出，进入到混合阀(105)内，与从入口 a流入的高温高压气体充分混合，在混合的过程中，气体与水进行换热，换热后的气和水介质一起从混合阀(105)的出口 c流出，从储热水箱(101)的循环入口(213)流入到储热水箱(101)中储藏。在气体和水混合换热的过程中，由于气体流出，引起集热器(102)内部的压力下降，充气装置(103)在检测到压力下降时，会自动进行充气补充，当新进入的气体到达集热器(102)的出口处温控阀(104)由于没有达到预定的温度，温控阀(104)重新截止管路。这就是一个完整的加热和气水混合换热过程，此过程循环往复，直到储热水箱(101)中的水的温度达到预定温度为止。本实用新型的用热采用顶水方式出热水，自来水从储热水箱(101)的底部一边进入水箱，把储热水箱(101)的热水从储热水箱的上部顶出进入热水管道，本实用新型中的储热水箱在换热过程中，应该处于非承压状态下，为了使承压储热水箱在换热过程中，储热水箱处于非承压状态下，如图所示，在储热水箱的进水口和出水口串接一个切换阀(106)，该切换阀至少具有两档状态，状态一 A接口与B接口连通、C接口与D接口连通，此时处于用热水状态中；状态二 D接口与该阀的通气口连通，由于D接口连接到储热水箱的出水口，也就是说此时储热水箱的出水口与大气连通，使储热水箱处于非承压状态，此时处于换热中。在图2中，与
图1不同之处是温控装置采用机械的温控开关(120)和电磁阀(121)的组合，温控开关(120)的温度检测面内嵌在集热器(102)的出口处管道中，温控开关有两个接线头，当温控开关检测面的温度没有达到预定温度，两接线头分开，当温控开关检测面的温度达到预定温度，两接线头连通；电磁阀(121)串接在管道路中，电磁阀(121)的线缆接头和温控开关(120)的线缆接头进行串联。在图3中，温控装置采用温度传感器(122)、电磁阀(121)和控制器(123)的组合，温度传感器(122)放置在集热器(102)的出口(206)附近，电磁阀(121)串接在管路中，温度传感器的线缆与电磁阀(121)的线缆全部连接到控制器(123)相应的连接端上。工作是控制器(123)从温度传感器(122)上读取温度数据，根据温度数据是否大于等于控制器(123)本身预置的数据，如果是就控制电磁阀(121)导通，反之，电磁阀(121)截止。
权利要求1.一种气液混合换热的太阳能热水器系统，其特征是:该系统包括储热水箱、集热器、充气装置、温控装置、混合阀和切换阀，以及各部件之间的连接管道；集热器与储热水箱之间采用串行连接和气液混合换热；充气装置的出气口与集热器的进口连接在一起，集热器的出口串联一个温控装置后，与混合阀的入口连接在一起，混合阀的吸口与储热水箱的循环出口连接在一起，混合阀的出口与储热水箱的循环入口连接在一起，储热水箱的出水口连接到切换阀的D接口，切换阀的C接口连接热水管道，切换阀的A接口连接自来水进口，切换阀的B接口与储热水箱的进水口连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种气液混合换热的太阳能热水器系统，其特征是所述的温控装置，包括两部分，一个是温度传感，一个是根据温度传感进行断和合的开关，把两部份合一采用机械结构时，就是一种温控阀；或温度传感采用温控开关，通路开关采用电磁阀，温控开关的线缆接头与电磁阀的线缆接头串行连接进行控制；或温度传感采用独立的单体温度传感器，通路开关采用电磁阀，温度传感器的线缆和电磁阀的线缆连接到控制器，有控制器根据温度传感器数据对电磁阀进行控制。
3.根据权利要求1所述的一种气液混合换热的太阳能热水器系统，其特征是所述的混合阀，是一种机械结构，具有三个接口，分别是入口 a、吸口 b、出口 C，三口对于的内部通道是一个文氏通道，在高压的气体流过入口 a时，混合阀在吸口 b处产生低于大气的负压，与b口连接在一起的管道同样具有负压而产生吸力，从吸口 b吸入的液体水就和从入口 a流入的气体充分进行混合，在混合的过程中，高温的气体与低温的水流进行了换热，换热后气和水的混合物，通过混合阀的出口 c流入到储热水箱中保存；混合阀可独立与储热水箱体外，也可以内嵌在储热水箱中与储热水箱构成一体。
4.根据权利要求1所述的一种气液混合换热的太阳能热水器系统，其特征是所述的切换阀具有四个接口和一个透气口，分别是A接口、B接口、C接口、D接口，通过转动形成至少形成两种通断关系，即A接口与B接口连通、C接口与D接口连通，或D接口与透气口连通。
专利摘要一种气液混合换热的太阳能热水器系统，该系统包括储热水箱、集热器、充气装置、温控装置、混合阀和切换阀，以及各部件之间的连接管道；储热水箱与集热器之间采用串行连接和新的气液混合换热，换热效率高、速度快，彻底解决太阳能热水器室外管道和集热器冬天被冻的问题。
文档编号F16K11/00GK203053030SQ201320067340
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者徐何燎 申请人:徐何燎