专利名称：太阳能预热开水系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能供热系统，特别是一种太阳能预热开水系统。
技术背景-
当前，我国正面临着燃煤对环境严重的污染及过高能源耗费、电源加热惊人的成本以 及近几年电能供应紧张这样的现实；因此，作为21世纪绿色产品的太阳能的利用，以其无 污染、节能、环保、方便、安全、投资后的零使用费用等一系列的优点，越来越受到广大 用户的青睐。目前，太阳能热水器的利用已经取得了长足的发展，其技术应用也达到了较 高的水平。但是，太阳能热水的水温一般很难达到水的沸点，且太阳能热水中总硬度、铁、 硫酸盐、氯化物、溶解性固体、亚硝酸盐平均含量明显高于自来水，因此太阳能热水多用 于洗浴等生活用水而不能直接饮用，该特点限制了太阳能开水器的发展。 实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种间接利用太阳能能源，高效、安全的太阳 能预热开水系统，该系统能充分利用太阳能热水对自来水进行预热，将预热后的热水供给 开水器加热使用，以减少开水器的加热时间，降低能耗，减少成本。
解决上述技术问题的具体设计思路为将常温自来水先经过太阳能集热器加热形成太 阳能热水，然后再通过热交换器，将该太阳能热水安全、清洁地与常温的、符合饮用标准 的自来水进行热交换，从而将常温的、符合饮用标准的自来水提高了一定温度后再利用常 规的开水器加热到沸点。这样，本实用新型设计、利用了太阳能预热环节，节省了部分开 水器能源又避免了水质污染。
解决上述技术问题的技术方案是 一种太阳能预热开水系统，该系统包括冷水箱、至 少一个太阳能集热器、集热器水箱、热交换器、蓄热水箱及控制系统；所述的冷水箱的进 水口与自来水管连接，出水口通过止回阀与太阳能集热器进水口连接，太阳能集热器的出 水口连通集热器水箱，集热器水箱中安装有热交换器，热交换器的出水口与蓄热水箱的一 个进水口连接，蓄热水箱的另一个进水口通过与控制系统的输出端连接的电磁阀和自来水 管相连，蓄热水箱的一个出水口通过循环水泵II与热交换器的进水口连接，另一个出水口 与开水器相通。
本实用新型的进一步技术方案是所述的太阳能集热器的出水口安装有测温装置A; 集热器水箱的出水口分别安装有测温装置B、循环水泵I并通过止回阀与太阳能集热器进水口连接，所述的测温装置A、测温装置B分别与控制系统的输入端相连，循环水泵I与 控制系统的输出端相连。
所述的冷水箱内设置有浮球阀，冷水箱上安装有截止阀，蓄热水箱的出水口与开水器 之间连接有截止阀，蓄热水箱的底部安装有截止阀，集热器水箱与太阳能集热器之间也安 装有截止阀。
所述的循环水泵II与控制系统的输出端相连；所述的蓄热水箱上还安装有与控制系统 的输入端相连的蓄热水箱测温装置。
本实用新型的又一技术方案是所述的蓄热水箱上安装有与控制系统的输入端相连的 连杆浮球限位开关，蓄热水箱内设置有与连杆浮球限位开关相连的高、中、低、少四个水 位监测点。
由于采用上述结构，本实用新型之太阳能预热开水系统具有以下有益效果-
① 、本实用新型科学地将普通太阳能集热器采集的热能，安全、清洁地与符合饮用标 准的自来水进行热交换，将常温的自来水提高了一定温度后再利用开水器加热到沸点，也 就是可以理解为现有常温自来水，其温度是5 25'C，将其加热到IO(TC沸水时的温差是 95 75°C，而此时，如果利用本实用新型采用太阳能进行自来水的预热，预热水的温度平 均约可达6(TC，那么利用开水器加热的温差已锐减为4(TC，此时所耗的热量线性减少，从 而可以带来节能和环保双重效益。因此，本实用新型充分利用了太阳能能源，同时节省了 大量电能又避免了水质污染，是一种高效、安全的太阳能预热开水供应系统。
② 、由于本太阳能预热开水系统中集热器水箱里的水可以循环加热，既保证了集热器 水箱能保持一定温度，又能及时地吸收太阳能集热器收集的能量并使集热器水箱中的水温 升高，保证太阳能集热器的高效率使用，实现了太阳能热量地有效吸收。
◎、由于在本实用新型中，循环水泵I、循环水泵II均由控制系统控制实现其适时启 停，即是循环水泵I能根据太阳能的使用特点及天气阴晴变化进行适时的起停，或是将 测温装置A所测的温度值和测温装置B所测的温度值相比较，其温差值超出控制系统所设 定的温差时才开始启动；而循环水泵II是当蓄热水箱测温装置所测的温度值与测温装置A 所测的温度值之差超出控制系统所设定的温差时才开始启动。因此，可大大节省了因循环 水泵无效工作而浪费的能源，同时也延长了循环水泵的使用寿命，提高了循环水泵的工作 效率。
、由于在本实用新型中，蓄热水箱上安装有与控制系统输入端相连的连杆浮球限位 开关，蓄热水箱内设置有高、中、低、少四个水^Z监测点，利用连杆浮球限位开关可进行 不同时段的水位控制，从而实现了最大限度地提高预热水温度、减少开水器能源消耗的目 的。
⑤、结构简单，适用范围广，最适用于人口较集中，开水用水量较大的场所，如学校、医院、机关等，同时也适用于一般家庭。
下面，结合附图和实施例对本实用新型之太阳能预热开水系统的技术特征作进一步 的说明。
图1:实施例一所述本实用新型之太阳能预热开水系统原理图， 图2:实施例二所述本实用新型之太阳能预热开水系统原理图； 图中
l一自来水管， 2—浮球阀， 3—截止阀，
4一冷水箱， 5—止回阀， 6—太阳能集热器，
7—测温装置A， 8—集热器水箱， 9—测温装置B，
10—循环水泵I ， ll一热交换器， 12—连杆浮球限位开关，
13—蓄热水箱， 131—蓄热水箱的一个出水口，
132—蓄热水箱的另一个出水口， 14一电磁阀， 15—循环水泵I1, 16—蓄热水箱测温装置，17—截止阀，
18—截止阀， 19一开水器， 20—控制系统，
a、 c、 f、 g—控制系统的输入端， b、 d、 e—控制系统的输出端，
21_电源， 22—截止阀， h—高水位监测点，
i一中水位监测点， j—低水位监测点， k一少水位监测点。
具体实施方式
-实施例一-
一种太阳能预热开水系统(参见图l)，该系统包括冷水箱4、太阳能集热器6、集热 器水箱8、热交换器ll、蓄热水箱13及控制系统20;所述的冷水箱4内安装有浮球阀2， 冷水箱4的进水口与自来水管1连接，出水口通过止回阀5与太阳能集热器6进水口连接， 太阳能集热器6的出水口安装有测温装置A 7，以便将太阳能集热器出水口的温度实时反 馈到控制系统20中，太阳能集热器6的出水口连通集热器水箱8，集热器水箱8中安装有 热交换器ll，集热器水箱的出水口分别安装有测温装置B 9、循环水泵I10并通过止回阀 5与太阳能集热器6的进水口相连；热交换器11的出水口与蓄热水箱13的一个进水口连 接，蓄热水箱13的另一个进水口通过电磁阀14和自来水管1相连，蓄热水箱13上安装有 蓄热水箱测温装置16，蓄热水箱13的一个出水口 131通过循环水泵I115与热交换器11的 进水口连接，另一个出水口 132与常规的开水器19相通。上述的测温装置A7、测温装置 B9、蓄热水箱测温装置16分别与控制系统20的输入端a、 c、 f相连，循环水泵I 10、电 磁阀14、循环水泵II15分别与控制系统20的输出端b、 d、 e相连。
所述的冷水箱4上安装有截止阀3，蓄热水箱13的出水口 132与开水器19之间连接有截止阀17，蓄热水箱13的底部安装有截止阀18，测温装置B 9与循环水泵I 10之间也 安装有截止阀22，以便对整个系统进行排污及清洁。
上述的测温装置A 7、测温装置B 9、蓄热水箱测温装置16均是温度探头。
所述的太阳能集热器6可以为l个、2个、3个、4个、5个……，其具体数量根据实 际需要的开水用量而定，并且可根据实际场地进行布置，将这些太阳能集热器放置于基本 相同的阳光照射的环境。
在本实用新型中，循环水泵I10能根据太阳能随日出日落而有无，随天气阴晴而大小 变化的使用特点进行适时起停，系统设定①、夜间无太阳能，循环水泵I10在日落后到 次日日出前停止运行；②、当太阳能集热器6出水口处的测温装置A 7的测温点和集热器 水箱8出水口处的测温装置B 9的测温点之差达到设定的温差时循环泵I 10才工作，这样 可节省因循环水泵I 10无效工作而浪费能源，同时延长了循环水泵I 10的使用寿命。
循环水泵I115为提高效率也实现了适时启停，本系统通过蓄热水箱测温装置16检测 蓄热水箱13的温度，并将该温度与太阳能集热器出口处的测温装置A 7所检测的温度进行 比较，仅当两者超出所设定的差值时循环水泵II15才开始工作，而在所设定的差值之内时 则表明蓄热水箱中的预热水已经达到预定的预热温度可以进行开水器的加热处理，此时循 环水泵II15停止动作。
作为本实施例一的一种变换，所述的截止阀22也可以安装在集热器水箱8与太阳能 集热器6之间的其它位置。
作为本实施例一的又一种变换，所述的测温装置A 7、测温装置B 9、蓄热水箱测温 装置16也可以不是温度探头，而采用其它形式的测温装置。
本实用新型的工作原理如下
常温自来水经自来水管1流入冷水箱4，冷水箱4借助浮球阀2保证了一定的储水量， 系统开始运作后，常温自来水经止回阀5进入太阳能集热器6进行加热，加热后的水蓄存 在集热器水箱8中并与热交换器11中的水进行换热，从而实现开水的预热过程。换热后集 热水箱8内水温降低，在测温装置A 7、测温装置B 9及循环水泵I 10的共同作用下，集 热器水箱8中的水将再次回到太阳能集热器6中进行加热。热交换器11中的水来自蓄热水 箱13，蓄热水箱13的水来自于符合饮用标准的自来水管1中的常温自来水，蓄热水箱13 的水在循环水泵I115的作用下不断地流过热交换器11，并通过该热交换器11与集热器水 箱8中的太阳能热水进行热交换，从集热器水箱8中吸热不断提高自身温度，最终使蓄热 水箱13里的水温接近集热水箱8的水温，从而有效地达到自来水预热的目的；蓄热水箱 13中的水预热完成后再供给开水器19进行加热。
实施例二
一种太阳能预热开水系统(参见图2)，其基本结构和工作原理均同实施例一，其中基
6本结构均包括冷水箱4、太阳能集热器6、集热器水箱8、热交换器ll、蓄热水箱13及控 制系统20;所不同之处在于所述的蓄热水箱13上安装有与控制系统20的输入端g相连 的连杆浮球限位开关12，蓄热水箱13内设置有与连杆浮球限位开关12相连的高、中、低、 少四个水位监测点h、 i、 j、 k。本系统利用连杆浮球限位开关12进行不同时段水位控制, 从而最大限度地提高了预热水的温度，减少了开水器的能源消耗，具体过程如下
① 、早上，由于太阳能资源有限，为了能充分利用太阳能集热器6采集到的有限的热 能，尽快地使蓄热水箱13达到较高的出水温度，控制系统20控制电磁阀14在蓄热水箱 13水位达到中水位监测点i时就暂停进水，并开始循环进行热交换；这个时段水位控制在
低水位监测点j到中水位监测点i之间；
② 、当阳光照射逐渐强烈时，随着太阳能集热器6不断吸收太阳能，而当蓄热水箱13 的水温达到某设定值时，控制系统20会允许蓄热水箱13水位达到高水位监测点h，尽可 能多地进行热交换，尽量蓄存热水；这时段水位控制在中水位监测点i到高水位监测点h 之间；
③ 、在日落之后，太阳能集热器6采集到热能不断减少，热交换不再进行。此时到次 日日出之前，应尽可能多地利用集热水箱8内已预热好的水，只要蓄热水箱13里还有水就 不要让常温自来水进入蓄热水箱13，以免降低水温。因此，这时段只有在水位低于少水位 监测点k时才会打开电磁阀14进水，以维持供水量，并且水位达到低水位监测点j时即停 止进水；理想的蓄热水箱容量设计是当天下午蓄满的预热水刚好够当天夜里使用。
权利要求1. 一种太阳能预热开水系统，其特征在于该系统包括冷水箱(4)、至少一个太阳能集热器(6)、集热器水箱(8)、热交换器(11)、蓄热水箱(13)及控制系统(20)；所述的冷水箱(4)的进水口与自来水管(1)连接，出水口通过止回阀(5)与太阳能集热器(6)进水口连接，太阳能集热器(6)的出水口连通集热器水箱(8)，集热器水箱(8)中安装有热交换器(11)，热交换器(11)的出水口与蓄热水箱(13)的一个进水口连接，蓄热水箱(13)的另一个进水口通过与控制系统(20)的输出端d连接的电磁阀(14)和自来水管(1)相连，蓄热水箱(13)的一个出水口(131)通过循环水泵II(15)与热交换器(11)的进水口连接，另一个出水口(132)与开水器(19)相通。
2. 根据权利要求1所述的太阳能预热开水系统，其特征在于所述的太阳能集热器(6) 的出水口安装有测温装置A (7);集热器水箱(8)的出水口分别安装有测温装置B (9)、 循环水泵I (10)并通过止回阀(5)与太阳能集热器(6)进水口连接，所述的测温装置 A (7)、测温装置B (9)分别与控制系统(20)的输入端a、 c相连，循环水泵I (10) 与控制系统(20)的输出端b相连。
3. 根据权利要求2所述的太阳能预热开水系统，其特征在于所述的冷水箱(4)内 设置有浮球阀(2)，冷水箱(4)上安装有截止阀(3)，蓄热水箱(13)的出水口 (132) 与开水器(19)之间连接有截止阀(17)，蓄热水箱(13)的底部安装有截止阀(18),集 热器水箱(8)与太阳能集热器(6)之间也安装有截止闽(22)。
4. 根据权利要求1或2或3所述的太阳能预热开水系统，其特征在于所述的循环水 泵Il (15)与控制系统(20)的输出端e相连；所述的蓄热水箱(13)上还安装有与控 制系统(20)的输入端f相连的蓄热水箱测温装置(16)。
5. 根据权利要求1或2或3所述的太阳能预热开水系统，其特征在于所述的蓄热 水箱(13)上安装有与控制系统(20)的输入端g相连的连杆浮球限位开关(12)，蓄 热水箱(13)内设置有与连杆浮球限位开关(12)相连的高、中、低、少四个水位监测点 h、 i、 j、 k。
6. 根据权利要求4所述的太阳能预热开水系统，其特征在于所述的蓄热水箱(13) 上安装有与控制系统(20)的输入端g相连的连杆浮球限位开关(12)，蓄热水箱(13) 内设置有与连杆浮球限位幵关(12)相连的高、中、低、少四个水位监测点h、 i、 j、 k。
专利摘要一种太阳能预热开水系统，涉及一种太阳能供热系统，包括冷水箱、太阳能集热器、集热器水箱、热交换器、蓄热水箱及控制系统；冷水箱进水口接通自来水管，出水口与太阳能集热器进水口连接，太阳能集热器出水口装有测温装置A并连通集热器水箱，集热器水箱中装有热交换器，热交换器出水口与蓄热水箱进水口连接，蓄热水箱的另一个进水口和自来水管相连，蓄热水箱出水口通过循环水泵II与热交换器进水口连接，另一个出水口与开水器相通；集热器水箱出水口装有测温装置B、循环水泵I并与太阳能集热器连接；本系统充分利用太阳能能源，降低了能耗，减少了成本、避免了水质污染，带来了节能和环保双重效益，最适用于人口较集中、开水用水量较大的场所。
文档编号F24J2/04GK201262482SQ20082011756
公开日2009年6月24日 申请日期2008年7月14日 优先权日2007年8月15日
发明者徐武彬, 冰 李, 李尚平 申请人:李尚平;李 冰;徐武彬