专利名称：太阳能热水系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热水装置，特别是一种集热水罐与供水水罐分立，使系统供水温度免烫，又能用较小的体积实现将太阳能富余时的能量供太阳能不足时使用的以太阳能为主，电或燃气加热为辅的太阳能热水系统。
市售的太阳能热水器一般都是由用户在建筑完成后再加装到屋顶上去的，集热和供水罐一体。这种热水器具体存在以下不够完善的地方1．供水水压过低，不满足《住宅设计规范》(GB50096-99)规定的50Kpa供水水压最低要求。
2．间歇式供应热水，水箱的补水或供水需要由人工控制。
3．因太阳能畏辐射和用水量的随机性，及对集热器内水循环的不可控制，集热器中的水温最高可能趋近于沸腾。当水温过高时，使用不慎容易造成烫伤。
4．在水温较高时突然加入冷水会导致集热管破裂，即普通集热管抗温度冲击能力较差。
5．水箱必须置于高于集热器的位置。
6．从太阳能热水器取得的热水与热水需求量之间的不平衡调节性能较差。
7．在不使用热水时，管道内的剩余热水逐渐冷却，待下次使用时这些冷却了的水必须先排放掉，既浪费水资源，又延迟了水嘴处的热水出水时间。
8．一套热水器只供一户使用(且称其为单户型的)，对于多层住宅只有顶层用户适用安装。
9．被加热的水直接流经真空玻璃管，一旦热水器中有一支玻璃管破碎，整个系统的循环热水就将全部外溢，热水器将不能继续工作。
本发明的目的是为了解决或部分解决上述已有技术问题，提供一种太阳能热水系统，更确切地说是一种能充分利用太阳能，任何情况下都可以使供水温度见烫的太阳能热水系统。
本发明的目的是这样实现的一种太阳能热水系统，其特征在于它主要由太阳能集热器、集热水罐、供水水罐、冷水管、热水管、回水管、集热循环管、储热循环管、供水循环泵、集热循环泵、多个控制阀和止逆阀构成，其连接关系如下所说的太阳能集热器的输出端经集热循环管及其上的止逆阀、控制阀与所说的集热水罐相连；所说的集热水罐通过集热循环管、控制阀、集热循环泵与太阳能集热器的输入端相通；集热水罐通过止逆阀、储热循环管与供水水罐单向相通；集热水罐通过控制阀、冷水管和止逆阀与室外供水阀(自来水管)相通；所说的供水水罐通过热水管与用户相通；通过储热循环管、控制阀和控制阀与集热水罐相通；供水水罐还可经由集热循环泵直接进入太阳能集热器；自来水(冷水)可通过冷水管、止逆阀、控制阀进入供水水罐；所说的供水水罐通过热水管与用户相通，未被使用的热水可通过回水管经供水循环泵缓慢地送回到供水水罐中。
所述的供水水罐、内装设有电加热器。
所述的电加热器电源上设有高灵敏感漏电保护开关。
所述的回水管上还设有泄压阀。
所述的太阳能集热器输出端至控制阀和控制阀之间的集热循环管上还设有安全阀和排空阀。
所述的集热水罐设有安全阀、自动排气阀和没有排污阀。
所述的供水水罐设有安全阀、自动排气阀和排污阀。
所述的集热循环管上还设有电子除垢器。
所述的供水循环泵和集热循环泵都分别设有备用泵。
该系统设有自动控制器，通过多个测量点采集信息，并通过其软件分析处理，驱动相应的电控二通阀，转换工作方式，实现系统的全自动控制。
下面结合本发明的最佳实施例及其附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明最佳实施例的给水系统图。
图2是本发明系统处于不同工作状态时，控制阀的通断状态图。
图中1-太阳能集热器或集热器组11-自动排气阀12-出水阀13-安全阀
14-排泄阀2-集热水罐21-安全阀22-自动排气阀23-排污阀3-供水水罐31-安全阀32-自动排气阀33-排污阀34-电加热器4-供水循环泵5-集热循环泵K1-控制阀K2-控制阀K3-控制阀K4-控制阀K5-控制阀K6-控制阀K7-控制阀Z1-止逆阀1 Z2-止逆阀2Z3-止逆阀3L-冷水管R-热水管H-回水管H1-泄压阀J-集热循环管C-储热循环管图1是本发明一种太阳能热水系统最佳实施例的给水系统图。由图可知，本发明的太阳能热水系统主要由太阳能集热器1、集热水罐2、供水水罐3、冷水管L、回水管H、集热循环管J、储热循环管C、供水循环泵4、集热循环泵5，多个控制阀和止逆阀构成，其连接关系如下所说的太阳能集热器1是一个太阳能集热列阵，其输出端经集热循环管J及其上的止逆阀Z2、控制阀K3与所说的集热水罐2连通；所说的集热水罐2通过集热循环管J、控制阀K5、集热循环泵5与太阳能集热器1输入端相通；集热水罐2通过止逆阀Z3、储热循环管C与供水水罐3单向相通；集热水罐2通过控制阀K6。冷水管L和止逆阀Z1与室外供水阀L1(自来水管)相通；所说的供水水罐3通过热水管R与用户相通；另通过储热循环管C、控制阀K4和控制阀K5与集热水罐2相通；又可经集热循环泵5直接进入太阳能集热器1；自来水(冷水)可通过冷水管L、止逆阀Z1、控制阀K7进入供水水罐3；热水的回水可通过回水管H并经供水循环泵4泵回到供水水罐中。
本发明的太阳能热水系统的供水温度设定值为t℃，最高不超过t2℃，最低t1℃，为了保证在无日照等的最不利条件下，还能保持供水水罐3的出水温度稳定在t1℃以上，所说的供水水罐3安装了电加热器34。所说的供水水罐3还有安全阀31、自动排气阀32、排污阀33。
所说的电加热器34的电源上设置有高灵敏漏电保护开关一旦出现漏电，自动地切断电源并报警，保证使用者用水安全。
所说的太阳能集热器，是一个太阳能集热器列阵，采用热管式金属一玻璃集热管构成，该集热管，作为换热介质的水和玻璃管外壳不直接接触，万一有玻璃管因外力而破碎，也不会影响整个系统继续运行。即使需对某一组集热管进行更换、维护，因为其输入输出端都设有阀门15和阀门12，可以将其关闭，使之脱离系统运行，以便对其进行拆卸、更换，并不影响其他各组集热管的正常运行，修复更换破损集热管后，打开阀门12和15，系统仍能完好如初地照常工作。而且每组集热管都安装有自动排气阀11，可以保障其安全工作。
所说的集热水罐2还安装有安全阀21和自动排气阀22，可以自动保障其安全工作，还有排污阀23，以便定期或不定期地清除其污水沉淀。
所说的回水管H上设有泄压阀H1，以解决系统启动升温时回水管H中水的热膨胀而产生的过压问题，系统检修、停运等原因而降温时，回水管H中水的冷却收缩问题通过单向阀Z3将集热水罐2中中的水向其补充来解决。热水在热水管R和回水管H中缓慢流动可以保障用户随时均可获得合适温度的热水。
所说的供水循环泵4和集热循环泵5都分别设有备用泵4’和5’，主泵在运行中因故跳闸后，备用泵能自动合闸投运，并有指示信号。主备用泵的工作也可通过手动进行切换。
所说的集热循环管J还设有电子除垢器6，可防止管道结垢。
本发明太阳能热水系统，设有自动控制器，通过多个测量点采集数据信息，并通过其软件分析处理，驱动相应的控制阀进行控制，实现系统全自动运行。
本发明的太阳能热水系统采用全自动方式运行，由集热循环和供水循环组成。
系统的工作方式有直接循环方式、间接循环方式、直接补水方式、过热排空+间接循环方式、过热排空+直接补水方式等5种方式。系统起动时首先进入直接循环方式运行，以后由控制器根据环境条件变换运行方式。
用户从供水水罐3中取用热水后，供水水罐3中缺失的水由集热水罐2补充或由冷水直接补充。集热水罐2缺失的水由冷水补充。
系统的集热循环在直接循环和间接循环两种方式之间切换。在直接循环方式时，供水水罐3的水直接通过集热器1循环，吸收集热器1采集的太阳能加热供水水罐3中的水。在间接循环方式时，集热水罐2的水通过集热器1循环，将集热器1采集的太阳能存储在集热水罐2中，待供水水罐3需要补充水的时候再将存储在集热水罐2中的热水补充到供水水罐3中去。
系统工作方式转换，与供水水罐3的设定水温度范围(t1＜t＜t2)有关。供水水罐3中的水温低于t℃时，系统切换到直接循环方式下运行。当供水水罐3中的水温达到t2℃时，系统将工作在间接循环方式下。这时如果集热水罐2中的水温低于t℃时，则补充水将导致供水水罐3温度下降，系统便交替工作在直接循环和间接循环方式之间。如果集热水罐3中的水温高于t℃，则补充水将导致供水水罐3温度上升，这时如果供水水罐3中的水温上升到t2℃，则系统切换到直接补水方式运行，由未经加热的冷水直接补充进供水水罐3。当供水水罐3中的水温下降到t℃时，系统切换回间接循环方式。
当集热水罐2的水温接近沸腾时，打开排空阀14，排出集热水水罐2中的部分热水，补充进冷水，使水温下降。这时的运行模式即是过热排空+间接循环方式和过热排空+直接补水方式的相互交替。当集热水罐2的水温下降到95摄氏度以下时，关闭排空阀14，恢复间接循环运行方式和直接补水方式之间的交替。
当供水水罐3中的水温降低到设定值下限t1℃时，电加热器34启动，加热到供水水罐3中的水温达到设定中值时，电加热器34关断。
供水循环泵4在供水水罐3水温与冷水水温之差值较大时间歇运行。每次开启供水循环泵4后，将持续运行，直到回水水温上升到与供水水罐3之间的温度差小于设定值时，供水循环泵4停止。
室外气温过低时，集热循环泵5以直接循环的运行方式间歇运行，防止集热管道J冰冻。
电动控制阀常开/常闭方式的选择应保证系统在断电时，运行在间接循环方式下，即控制阀K1常闭，K2常闭、K3常开、K4常闭、K5常开、K6常开、K7常闭。
系统处于不同工作状态时，控制阀K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7的通断状态如图3所示。
综上所述，本发明的优点可以归纳如下1．本发明的太阳能热水系统具有较完整的给排水系统和自动控制系统，是以太阳能加热为主，电或燃气加热为辅的，可为整个建筑多用户提供生活热水的集群型系统。
2．本发明由于采用了较大的集热水罐(箱)和较小的供水水罐(箱)分立的设计，使系统能以较小的水罐总体积实现将太阳能富余时的能量收集起来，供太阳能不足时(阴天、夜间)使用，而且供水水温在任何情况下都不会超过免烫伤的极限t2℃。
当太阳强烈，日照足，供水水罐的水温达到t2℃极限时，太阳能集热器仍可继续对水加热，使集热水罐的水温上升到95℃，但供水水罐的热水通过自动控制直接掺入冷水使自供水水罐引入热水管中送到用户的热水仍然不超过t2℃。
3．由于本发明的自动控制，系统工作的五种运行方式是根据实际情况自动转换的，可保证在任何情况下热水管中的供水温度处于设定值范围(t1℃～t2℃)4．由于本发明设有热水回水管及供水循环泵，热水管中的水能经回水管缓缓地回流至供水水罐中交换热能，使热水管中的热水温度基本恒定，用户任何时候(白天、黑夜、炎夏、寒冬)都可用到温度适当的热水。
5．本发明具有节能，供水水压满足住宅设计规范、系统运行可靠、安全、全自动运行、无需人值守的特点。
权利要求
1.一种太阳能热水系统，其特征在于它主要由太阳能集热器(1)、集热水罐(2)、供水水罐(3)、冷水管(L)、热水管(R)、回水管(H)、集热循环管(J)、储热循环管(C)、供水循环泵(4)、集热循环泵(5)、多个控制阀和止逆阀构成，其连接关系如下所说的太阳能集热器(1)的输出端经集热循环管(J)及其上的止逆阀(Z2)、控制阀(K3)与所说的集热水罐(2)相连；所说的集热水罐(2)通过集热循环管(J)、控制阀(K5)、集热循环泵(5)与太阳能集热器(1)的输入端相通；集热水罐(2)通过止逆阀(Z3)、储热循环管(C)与供水水罐(3)单向相通；集热水罐(2)通过控制阀(K6)、冷水管(L)和止逆阀(Z1)与室外供水阀L1(自来水管)相通；所说的供水水罐(3)通过热水管(R)与用户相通；通过储热循环管(C)、控制阀(K4)和控制阀(K5)与集热水罐(2)相通；供水水罐(3)还可经由集热循环泵(5)直接进入太阳能集热器(1)；自来水(冷水)可通过冷水管(L)、止逆阀(Z1)、控制阀(K7)进入供水水罐(3)；所说的供水水罐(3)通过热水管(R)与用户相通，未被使用的热水可通过回水管(H)经供水循环泵(4)缓慢地送回到供水水罐(3)中。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的供水水罐(3)、内装设有电加热器(34)。
3.根据权利要求1所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的电加热器(34)电源上设有高灵敏感漏电保护开关。
4.根据权利要求3所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的回水管(H)上还设有泄压阀。
5.根据权利要求4所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的太阳能集热器(1)输出端至控制阀(K2)和控制阀(K3)之间的集热循环管(J)上还设有安全阀(13)和排空阀(14)。
6.根据权利要求5所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的集热水罐(2)设有安全阀(21)、自动排气阀(22)和没有排污阀(23)。
7.根据权利要求5所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的供水水罐(3)设有安全阀(31)、自动排气阀(32)和排污阀(33)。
8.根据权利要求1所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的集热循环管(J)上还设有电子除垢器(6)。
9.根据权利要求1所述的太阳能热水系统，其特征在于所述的供水循环泵(4)和集热循环泵(5)都分别设有备用泵。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的太阳能热水系统，其特征在于该系统设有自动控制器，通过多个测量点采集信息并通过其软件分析处理，驱动相应的电控二通阀自动转换系统的工作状态。
全文摘要
一种太阳能热水系统,主要由太阳能集热器、集热水罐、供水水罐、冷水管、热水管、回水管、集热循环管、储热循环管、供水循环泵、集热循环泵、多个控制阀、止逆阀及其全自动控制系统组成,其主要特点和优点是:能充分利用太阳能,全自动控制并根据环境条件自动转换工作状态,能确保全天候地24小时为用户提供温度适当的热水,而且运行经济安全可靠。
文档编号F24J2/40GK1299038SQ0012769
公开日2001年6月13日 申请日期2000年12月5日 优先权日2000年12月5日
发明者盛昭俊, 陈世和, 谢忻 申请人:上海建筑技术投资发展有限公司