专利名称：太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换装置，尤其是一种既可利用太阳能的热能，又可利 用燃烧器作为热源的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统和方法。
背景技术：
现有的热交换装置，从使用场合分， 一般分为家用热交换装置，如淋浴器， 或为浴室用热交换装置，如工厂或浴室所使用的蒸汽锅炉。从所使用的热能源 来分， 一般分为太阳能热水装置或燃油、燃气或燃煤热水装置。目前的太阳能 热水装置， 一般包括太阳能真空吸热管和与其相通的储水箱，太阳能将真空吸 热管的水加热后，储存在储水箱内备用，这种太阳能热交换装置，由于其储水量有限，现大多用于家庭使用；而以燃油、燃气或燃煤为能源的热水装置，由 于其造价贵、体积大， 一般都只在用水量较大的场合，如工厂、浴室使用。为了达到既能利用太阳能，又适合于用水量较大的场合使用的热交换装 置，人们发明了太阳能与燃油、燃气联合使用的热交换装置，这种热交换装置 一般包括太阳能集热板、热水交换器及燃油、燃气加热器，在所述热水交换器 内分别有各自独立的与太阳能集热板和燃油、燃气加热器相接的加热管道。这 种热水交换器其实质上还是两台独立的加热系统，故其结构比较复杂，成本也 相对较高。为此，本发明人在2006年7月11日申请了中国实用新型专利 200620016952.3号，提出了一种太阳能与燃油、气热能交替应用的水热交换装 置。其采用了水热交换装置和燃烧室装在储水容器内，在燃烧室之上有一与其 相通的隔水箱，燃烧器装在隔水箱内，水热交换装置串接在太阳能吸热装置和 燃烧室之间的结构，这样，太阳能吸热装置与燃油、气燃烧器共用一个水热交 换装置，并可交替使用，其具有结构简单，成本低廉的优点。进一步的，本发5明人还在2007年12月25日申请了中国发明专利200710300868.3号，对上雄 装置作了进一步的改进，通过太阳能余热吸收装置对太阳能吸热装置的热气流 进行余热回收，提高效率。然而，上述两种结构的水热交换装置和系统还存在以下的缺点1、太阳 能无法直接加热水，需要使用热气流进行热交换，换热效率低，而直接使用水 作为换热工质时，在霜冻期则容易造成管道的爆裂等，而无法使用，使得系统 进入休眠期，影响了系统的使用；2、储水容器的热水通过管道引出被使用后， 是直接排放到排污管道，废热水的热能也随之被排出，热能被浪费掉，不环保、 浪费资源；3、以空气集热的平板式太阳能吸热装置的热能利用率低，无法充 分的利用太阳能的热能，效率低。发明内容本发明解决的技术问题是克服上述缺点，提供一种能够利用太阳能吸热装 置直接对水进行加热、并能够避免霜冻影响的、高效的太阳能、油气同步或交 替及余热应用的热水系统和方法。本发明进一步解决的技术问题是提供一种有效的回收使用后的废热水的 热能的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统和方法。本发明解决其技术问题采用的技术方案是 一种太阳能、油气同步或交替 及余热应用的热水系统，包括太阳能吸热装置、燃油或气燃烧器、燃烧室、水 热交换装置及储水容器；所述水热交换装置和所述燃烧室装在所述储水容器 内，并且在所述燃烧室之上设有与其相通的隔水箱，所述燃烧器装在所述隔水 箱内，所述水热交换装置串接在所述太阳能吸热装置和所述燃烧室之间，该系统还包括水集热循环通道、气集热循环通道以及控制所述水集热循环 通道和气集热循环通道接入所述太阳能吸热装置的切换开关。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统中，所述太阳 能吸热装置包括槽式聚热曲面、以及安装在所述槽式聚热曲面的焦线的集热管 组件；所述集热管组件包括集热工质进口和集热工质出口； 所述切换开关包括设置在所述集热工质进口处的进口选择开 、以及设置在所述集热工质ai口处的出口选择开关；所述水集热循环通道包括分别在所述储水容器上部和下部设置的进水口 和出水口、连接在所述进口选择开关和出水口之间的进水管道、以及连接在所述出口选择开关和进水口之间的出水管道；所述气集热循环通道包括供给经所述太阳能吸热装置加热的热气至所述 水热交换装置的出气口 、接入来自所述出气口经过所述水热交换装置换热排出 的热气的进气口、连接在所述进口选择开关和进气口之间的进气管道、以及连接在所述出口选择开关和出气口之间的出气管道；所述进口选择开关和出口选择开关同时切换接入所述水集热循环通道或 气集热循环通道至所述集热管组件。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统中，所述进水 管道包括自然循环进水管道和/或强制循环进水管道；所述自然循环进水管道 上设有自然循环进水阀门；所述强制循环进水管道上设有强制循环进水阀门以 及强制循环进水泵；所述出水口包括开设在所述储水容器上部侧壁的自然循环出水口和/或开 设在所述储水容器顶部的强制循环出水口 ；所述出水管道包括与所述自然循环出水口连接的自然循环出水管道和/或 与所述强制循环出水口连接的强制循环出水管道；所述自然循环出水管道上设 有自然循环出水阀门，所述强制循环出水管道上设有强制循环出水阀门。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统中，所述进气 管道上设有进气泵以及进气阀门；所述出气管道上设有出气阀门、隔热器、以及太阳能余热排气管。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统中，所述系统 还包括设置在所述储水容器的进水段、吸收用水后废热的废热回收装置。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统中，所述废热 回收装置包括导热外壳)设置在所述导热外壳内的迷宫流道、以及与所述迷宫 流道相接的自来水进水tl和自来水出水口 。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统中，所述太阳能吸热装置为金属材料制造的太阳能平板集热器。本发明还提供一种太阳能、油气同步或交替及余热应用的方法，包括太阳 能、油气同步应用步骤以及太阳能、油气交替应用步骤；在所述太阳能、油气同步应用步骤中启动燃油或气燃烧器；通过切换 开关关闭气集热循环通道，打开水集热循环通道；并且打开排烟气管阀 门、开启排烟引风机，起动燃烧器工作，并将所述燃油或气燃烧器燃烧 的废气过滤后排出；在所述太阳能、油气交替应用步骤中启动燃油或气燃烧器工作时， 同时关闭气集热循环通道和水集热循环通道，此时开放太阳能吸热装置 的太阳能余热排气管；当所述太阳能吸热装置工作时，关闭所述燃油或气燃烧器与所述水 热交换装置的连通通道；通过切换开关选择气集热循环通道或水集热循 环通道工作；并关闭排烟气管阀门、太阳能余热排气管、排烟引风机和 燃烧器。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的方法中，在关闭所述 气集热循环通道和水集热循环通道时，打开所述太阳能吸热装置的备用 排气管的备用阀门，开启备用排气管。在本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的方法中，该方法还包 括废热回收步骤将废热回收装置设置在储水容器的用水设备的排水位置处， 通过导热外壳吸收废热水热能，并将热能传递到导热外壳内的自来水，进行废 热回收。本发明提供水集热循环通道和气集热循环通道，可以通过切换开关来选择 其一工作；在一年的大多数时间中，选择水集热循环通道工作，从而可以直接 对水进行加热，避免了热能的损失；而在霜冻季节时，切换开关切换到气集热 循环通道工作，以空气为工质，从而避免了水工质因霜冻结冰损坏管道的影响， 使得整个系统保持正常工作，避免形成休眠期对太阳能吸热运作的影响，本发 明具有充分利用太阳能的能量、效率高、并不受霜冻期影响的优点。进一步的，本发明还可以通过废热回收装置来回收使用后的废热水的热8能，充分的利用了热能，避免了废热的损失，提高了效率。进一步的，还可以设置备用排气管道，来保证太阳能吸热装置的安全，避 免因为太阳能吸热装置关闭时继续受热爆裂，而通过备用排气管道和太阳能余 热排气管对膨胀气体进行排出。
图l :本发明一种实施例的结构示意图； 图2 :为本发明的太阳能吸热装置的侧视示意图； 图3:为选用自然循环进水管工作的示意图； 图4:为选用强制循环进水管工作的示意图；图5 :为在霜冻天气时，使用太阳能吸热装置加热空气，进行热交 换的示意图；图6:为本发明的热水系统的一种水热交换装置的结构俯视示意图。
具体实施方式
为了清楚地说明本发明的实施方式，现将图中所示图例作一个总的说明1 、太阳能吸热装置；11 、槽式聚热曲面；12 、集热管组件；13、太阳能三通2 、储水容器；21 、热水排水阀；22、自然循环进水口 23、强制循环进水口 24、出水口 25、水位线3 、水热交换装置；31、烟气余热交换装置； 32、列管33、连通水管道进口 35、预热水出口 54、太阳能进气管4 、燃油、气燃烧器；41 、隔水箱；42、燃烧室43、水管 44、过火管45、回程管46、热气道47、集热箱461、进口端 56、太阳能出口71、排烟气管阀门72、引风机92、排污水箱100、太阳能余热吸收装置 101、进氛口 106、给水入口 107、给水出口110、自然循环进水管道111、自然循环进水阀门120、 强制循环进水管道121、 强制循环进水阀门122、强制循环进水泵 130、自然循环出水管道131、自然循环出水阀门 140、强制循环出水管道141、强制循环出水阀门 150、进气管道151、进气泵152、进气阀门 160、出气管道161、出气阀门162、隔热器 14、太阳能余热排气管15、太阳能余热排气阀门 170、废热回收装置171、导热外壳172、迷宫流道 173、自来水进水口 174、自来水出水口180、备用排气管道181、备用阀门 200A、 200B、四通管件如图1所示，是本发明一种太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系 统的一个具体实施例，包括太阳能吸热装置l、储水容器2、水热交换装置3、 燃油或气燃烧器4、燃烧室、隔水箱41、烟气余热交换装置31、太阳能余热 吸收装置100、排污水箱92等。其中，水热交换装置3和燃烧室安装在储水 容器2内，并且在燃烧室之上设置与其相通的隔水箱41，燃烧器安装在隔水 箱41内，而水热交换装置3串接在太阳能吸热装置1和燃烧室之间。而烟气 余热交换装置31安装在水热交换装置3和太阳能吸热装置1之间。太阳能余 热吸收装置100安装在水热交换装置3的太阳能热气出口处，利用太阳能热气 的补给水；该等结构已经在中国专利200620016952.3号和200710300868.3号 中已经充分描述，在此不作赘述。在本发明中，该系统还包括水集热循环通道、气集热循环通道以及控制两 者接入太阳能吸热装置1的切换开关。通过在一年大多数时间里，选择水集热 循环通道工作，从而可以直接对水进行加热，避免了热能的损失；而在霜冻季10节时，切换开关切换到气集热循环通道工作，以空気为工质，从而避免了水工 质因霜冻结冰损坏管道的影响，使得整个系统保持正常工作，避免形成休眠期 的影响，充分利用了太阳能的能量、达到高效率。如图2所示，在本实施例中，该太阳能吸热装置1采用槽式太阳能吸热装 置1，包括槽式聚热曲面11、以及安装在槽式聚热曲面11的焦线位置处的集 热管组件12。通过槽式聚热曲面11聚焦太阳光，对集热管组件12进行直接 加热；而集热管组件12可以包括金属内管、在金属内管外围设置的玻璃外管， 避免热能的散失并可防尘等；当然，也可以选择现有的其它集热管。该集热管 组件12设有集热工质进口和集热工质出口，接入工作工质到集热管组件12 内，由槽式聚热曲面ll直接聚集太阳光进行直接对工质的加热，并输出。可以理解的，太阳能吸热装置l可以包括多个，并联、串联或串联并联混 合设置，其数量根据需要进行调整。在能够吸集到太阳光热能上限温度限制的 范围里，串联的太阳能吸热装置l单元组成单元组，每组串联数量越多，吸集 到的太阳能量的工质温度越高；而并联的单元组的数量越多，其加热的工质的 容量能力就越大。该太阳能吸热装置可以为其它的与管道系统配套适用的金属 材料制造的太阳能平板集热器，例如铜流道或其他金属材料做成的太阳能平板 集热器。该切换开关包括设置在集热工质进口处的进口选择开关、以及设置在集热 工质出口处的出口选择开关。在本实施例中，切换开关采用独立的阀门进行控 帝IJ，例如自然循环进水阀门111、强制循环进水阀门121、进气阀门152作为 进口选择开关；自然循环出水阀门131、强制循环出水阀门141、出气阀门161 作为出口选择开关；也可以选择集中的阀门进行选择控制，只要可以切换水集 热循环通道和气集热循环通道即可。自然循环进水管道110、强制循环进水管 道120、进气管道151和备用排气管道180同时与四通管件200A连接，接入 到集热工质进口；自然循环出水管道131、强制循环出水管道141、出气管道 161同时与四通管件200B连接，接入到集热工质出口；通过四通管件200A、 200B进行分路。该水集热循环通道包括分别在储水容器2上部和下部设置的自然循环进水口22和出水口24、连接在进口选择开关和出水口 24.之间的进水管道、以 及连接在出口选择开关和出水口 24之间的出水管道在本实施例中，进水管道包括自然循环进水管道110和强制循环进水管道 120;可以理解的，两者可以择一或同时设置。该自然循环进水管道IIO上设 有自然循环进水阀门111;强制循环进水管道120上设有强制循环进水阀门121 以及强制循环进水泵122。当然，自然循环进水阀门lll和强制循环进水阀门 121择一打开或关闭，也可以同时关闭，起到切换开关的作用。对应的，储水容器2的进水口包括开设在储水容器2上部侧壁的自然循环 进水口 22和设置在储水容器2顶部的强制循环进水口 23。而出水管道包括与 自然循环进水口 22连接的自然循环出水管道130和与强制循环进水口 23连接 的强制循环出水管道140。该自然循环进水口 22应该位于储水容器水位线25 以下，保证自然循环中间不被空气隔断。当然，两者也可以择一设置。自然循 环出水管道130上设有自然循环出水阀门131;强制循环出水管道140上设有 强制循环出水阀门141。进气管道150连接在太阳能余热吸收装置IOO的出气口 101和进口四通管 件200A之间，当然，在省略太阳能余热吸收装置100时，进气管道150直接 连接到水热交换装置3的太阳能出口 56上，接入水热交换装置3排出的太阳 能余热气。在进气管道150上设置有进气泵151和进气阀门152,在需要时， 接入空气至太阳能吸热装置1。出气管道160连接在出口四通管件200B与烟气余热交换装置31的太阳 能进气管54之间，当然，在省略烟气余热交换装置31时，出气管道160直接 连接到水热交换装置3的太阳能进气管54上，输入加热后的空气至水热交换 装置3，对储水容器2内的水进行加热。在出气管道160上设有出气阀门161、 隔热器162，并且可以通过太阳能三通13连接有太阳能余热排气阀门15和太 阳能余热排气管14。通过出气阀门161控制出气管道160的开闭；隔热器162 起到热隔离作用，防止热能的反向传递。可以理解的，四通管件200A、 200B还可以用多个独立管件和接口来实现， 而不限定于四通管件。;、该烟气余热交换装置31包括连通水管道进口 33、预热水出口 35、太阳能 进气管54等。该太阳能余热吸收装置100包括给水入口 106、给水出口107、 进气口 101等。自来水的给水，首先自来水源的自来水经过废热回收装置170， 通过给水入口 106进入到太阳能余热吸收装置IOO进行预热，通过给水出口 107连接连通水管道进口 33进入到烟气余热交换装置31，进行进一步的预热， 预热后的水再通过与热水出口 35进入到储水容器2中，水流方向如图1中的 空心箭头所示。太阳能余热排气管14上还设有太阳能余热排气阀门15，用于开放和关闭 太阳能余热排气管14，在紧急时候(如停水、停电并且太阳猛烈时)，可以开 放太阳能余热排气管14，将太阳能吸热装置l内的高温气体排出，防止爆裂； 同时，在利用水作为加热工质时，可以通过太阳能余热排气管14，将太阳能 吸热装置l产生的水蒸气排出，防止气堵现象的产生。该系统还包括设置在储水容器2的进水段的废热回收装置170，用于吸收 使用后的废热水的废热，以提高效率。如图1所示，该废热回收装置170包括 导热外壳171、设置在导热外壳171内的迷宫流道172、以及与迷宫流道172 相接的自来水进水口 173和自来水出水口 174。该废热回收装置170可以设置 在用水设备的热水排水阀21对应的位置，从而可以接触并吸收废热水的余热。 例如，储水容器2的水用于淋浴时，该废热回收装置170可以设置在淋浴房的 地板上，废热水直接淋到导热外壳171上，由导热外壳171将热能传递到迷宫 流道172内腔中的自来水，从而可以避免废热的损失，并且对补进来的初温自 来水进行预热，提高效率。而废热水通过污水管道等流出，进入到城市污水管 网进行处理。该导热外壳171可以为金属外壳或者其他具有良好导热性能材料 做成的外壳。进一步的，在太阳能集热装置上还设有与集热管组件12连通的备用排气 管道180，在备用排气管道180上设有备用阀门181。该备用排气管道180可 以用于排放太阳能吸热装置1的积水，也可以在一些特殊情况下打开，来保护 太阳能吸热装置l。例如，在阳光猛烈有遇到停电停水时，太阳能吸热装置l 内的空气受热，如果不紧急降温、降压，很容易导致太阳能吸热装置1的损坏，此时可以将备用阀门181打开，同时可以将太阳能余热排气管14等打开,.、将 太阳能吸热装置1的热空气排出，从而起到保护作用。
本发明的太阳能、油气同步或交替及余热应用的方法包括太阳能、油气同 步应用步骤以及太阳能、油气交替应用步骤，可以实现太阳能、油气的同步使 用或交替使用。
在太阳能、油气同步应用步骤中，启动燃油或气燃烧器4;通过切换开 关关闭气集热循环通道，打开水集热循环通道；并且打开排烟气管阀门 71、开启排烟引风机72，开启燃烧器4工作，并将所述燃油或气燃烧器 4燃烧的废气过滤后排出。水集热循环通道可以选择自然循环进水管110 或强制循环进水管120工作。
如图6所示，在燃烧器4工作时，产生高温热气，将化学能转换为热能。 同时，在圆柱形罐体的外壁上有与燃烧室42内部相通的回程管45，燃烧室42 内的热气进入到回程管45中，回程管45的作用是直接将燃烧室42内的热能 交换到储水容器2内的水中，通过回程管45交换后，热气沿图中箭头方向经 过火管44进入热交换管网的集热箱47，进一步与集热箱47内的水管43交换 热能；然后经过热气道进口端461进入热气道46，与分布在热气道内的水管 43进一步交换热能，水管43为两组数根平行布置的，其中一组水管43的直 径大于另一组水管43的直径。最后，进入烟气余热交换装置31内的列管32， 与烟气余热交换装置31内的预热水进一步交换热能后，开启排烟引风机72， 废气从排烟管阀门71和排烟管排出。
如图3所示，是选用自然循环进水管工作的示意图，打开自然循环进水管 的自然循环进水阀门111，同时关闭强制循环进水阀门121和强制循环进水泵 122,并关闭气集热循环通道的进气阀门152和进气泵151，并将备用阀门181 关闭；打开自然循环出水管道130的自然循环出水阀门131，并关闭强制循环 出水管道140的强制循环出水阀门141和出气管道160的出气阀门161。图中 箭头表示工质流动方向。
此时，燃油或气燃烧器4工作产生的烟气进入水热交换装置3，对储水容 器2内的水进行加热，烟气通过烟气余热交换装置31以及排烟管道排出。
14同时，储水容器2内的水从储水容器2下部的出水口24流出，经过自然 循环进水管道110进入到包含槽式聚热曲面11和集热管组件12的太阳 能吸热装置l，集热管组件12接受阳光正面照射的入射光热，又接受来 自槽式聚热曲面11反射来的焦线型太阳光热，入射与反射的太阳光热透 过集热管组件12外壳玻璃层，集聚在集热管组件12的焦线金属管上， 由于金属传热效应，将太阳光热能传递入集热管组件12的管内腔中， 与集热管组件12的管腔内的工质(水或空气)进行热交换，将工质加热 (当工质为水时，将冷水加热成热水；在工质为空气时，将冷空气加热 成热空气)。加热后的水通过自然循环出水管道130与自然循环出水阀门 131，再经在储水容器2上部的自然循环进水口 22流入到储水容器2内。 由于出水口 24始终位于自然循环进水口 22的下部，并且由太阳能吸热 装置l进行加热，使得水始终保持一个压力，从而可以实现自然循环。
其中水工质的自然循环基本原理是储水容器2里的水在重力作用 下，流向储水容器2底部的出水口24，从出水口24流出，输送到自然循 环进水阀门111，经过自然循环进水管道IIO，流过四通管件200A，经四 通管件200A分路到太阳能吸热装置1。太阳能吸热装置1的焦线集热管 组件12直接接收太阳入射光热和槽式聚热曲面11的反射光热能。将进 入太阳能吸热装置1的水加热成热水，在经四通管件200B分路，根据热 力上升原理，热水往自然循环出水管道130流过，又经自然循环出水阀 门131和自然循环进水口 22输送到储水容器2内，完成一个自然循环的 终而复始的冷水到加热成热水的回路流程。可以理解的，储水容器2的 水应该溢过自然循环进水口 22的上端，以保证水在没有气堵和空气层隔 断为基本条件，保证自然循环的运转。
如图4所示，是选用强制循环进水管120工作的示意图，打开强制 循环进水管120的强制循环进水阀门121和开启强制循环进水泵122，同 时关闭自然循环进水阀门111，并关闭气集热循环通道的进气阀门152和 进气泵151，并将备用阀门181关闭；打开强制循环出水管道140的强制 循环出水阀门141，并关闭自然循环出水管道130的自然循环出水阀门
15131和出气管道160的出气阀门161。图中箭头表示工质流动方向。
此时，燃油或气燃烧器4工作产生的烟气进入水热交换装置3，对储 水容器2内的水进行同步加热，烟气通过烟气余热交换装置31以及排烟 管道中经引风机72、排烟气管阀71排出。同时，储水容器2内的水从储 水容器2下部的出水口 24流出，由强制循环进水泵122驱动经过强制循 环进水管道120进入到太阳能吸热装置1的集热管组件12，由太阳能吸 热装置1吸热加热集热管组件12内的水，加热后的水通过强制循环出水 管道140，经在储水容器2顶部的强制循环进水口 23流入到储水容器2 内。由强制循环泵的强制驱动，使得水流更加的稳定，接受太阳光面积 更大、加热水容量更多，提高换热效率。
以上是采用水作为工质进行热传导，避免了热能的损失。并且可以 在一年之中除了霜冻季节外的任何有太阳的时候使用。
在太阳能、油气交替应用的步骤中，在启动燃油或气燃烧器工作时， 同时关闭气集热循环通道和水集热循环通道。此时开放太阳能吸热装置1 的太阳能余热排气管14，从而可以避免太阳能吸热装置1的过度受热。
当太阳能吸热装置1工作时，关闭燃油或气燃烧器4与水热交换装 置3的连通通道。通过切换开关选择气集热循环通道或水集热循环通道 工作；并关闭排烟气管阀门71、太阳能余热排气管14、排烟引风机72 和燃烧器。
如图5所示，是在霜冻天气时，使用太阳能吸热装置1加热空气， 进行热交换的示意图。关闭燃油或气燃烧器4与水热交换装置3的连通 通道，关闭水集热循环通道；然后打开进气管道150的进气阀门152和 进气泵151，并且打开出气管道160上的出气阀门161。图中箭头表示工 质流动方向。
此时，空气被进气泵151驱动进入到太阳能吸热装置1，进行加热， 太阳能吸热装置1加热后的空气通过出气管道160由太阳能进气管54进入热 气道46后，沿着图6中所示箭头的反方向进入燃烧室42，对储水容器2内 的水进行加热；换热后的空气，再经太阳能出口 56进入到太阳能余热吸收装置100 (若设置)；换热后的空气再次被进气泵151驱动进入太阳能 吸热装置l，形成循环。这样，就可以在霜冻天气，依然可以使用太阳能 吸热装置1进行加热，避免了系统进入休眠期，提高了系统对太阳能的 使用效率。
当然，在太阳足够的时候，还可以停用燃油或气燃烧器4，使用水集
热循环通道进行水加热，直接由太阳能吸热装置1来加热水，起到节能
环保的效果，其水循环如图3、 4所示，在此不作赘述。
进一步的，在阳光猛烈有遇到停电停水时，太阳能吸热装置l内的空 气受热，如果不紧急降温、降压，很容易导致太阳能吸热装置1的损坏，此时 可以将备用阔门181打开，开放备用排气管道180;同时可以将太阳能余热排 气管14等打开，将太阳能吸热装置l的热空气排出，从而起到保护作用。
进一步的，储水容器2的热水被使用(如用于淋浴)时，该废热回收装置 170可以设置在淋浴房的地板上，人们淋浴时的废热水直接淋到导热外壳171 上，由于金属传热效应，导热外壳171将热能传递到迷宫流道172内腔中的自 来水。自来水源的水可以通过自来水进水口 173进入到废热回收装置170的迷 宫流道172内腔中，吸收导热外壳171收集的热能，对自来水进行热交换，然 后通过自来水出水口 174排出，进入到太阳能余热吸收装置100的进水口，使 经过淋浴时在废热回收装置170的首次预热的自来水，又得到太阳能预热吸收 装置100的再次预热。从而避免余热与废热的损失，使自来水在进入储水容器 2前温度得到提高，使本发明的热水系统实现了既保护环境又提高太阳能与 油、气资源的热能利用率。
1权利要求
1、一种太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统，包括太阳能吸热装置、燃油或气燃烧器、燃烧室、水热交换装置及储水容器；所述水热交换装置和所述燃烧室装在所述储水容器内，并且在所述燃烧室之上设有与其相通的隔水箱，所述燃烧器装在所述隔水箱内，所述水热交换装置串接在所述太阳能吸热装置和所述燃烧室之间，其特征在于该系统还包括水集热循环通道、气集热循环通道以及控制所述水集热循环通道和气集热循环通道接入所述太阳能吸热装置的切换开关。
2、 根据权利要求l所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统，其特征在于所述太阳能吸热装置包括槽式聚热曲面、以及安装在所述槽 式聚热曲面的焦线的集热管组件；所述集热管组件包括集热工质进口和集热工 质出口；所述切换开关包括设置在所述集热工质进口处的进口选择开关、以及设置 在所述集热工质出口处的出口选择开关；所述水集热循环通道包括分别在所述储水容器上部和下部设置的进水口 和出水口、连接在所述进口选择开关和出水口之间的进水管道、以及连接在所 述出口选择开关和进水口之间的出水管道；所述气集热循环通道包括供给经所述太阳能吸热装置加热的热气至所述 水热交换装置的出气口 、接入来自所述出气口经过所述水热交换装置换热排出 的热气的进气口、连接在所述进口选择开关和进气口之间的进气管道、以及连 接在所述出口选择开关和出气口之间的出气管道；所述进口选择开关和出口选择开关同时切换接入所述水集热循环通道或 气集热循环通道至所述集热管组件。
3、 根据权利要求2所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系 统，其特征在于所述进水管道包括自然循环进水管道和/或强制循环进水管 道；所述自然循环进水管道上设有自然循环进水阀门；所述强制循环进水管道 上设有强制循环进水阀门以及强制循环进水泵；所述出水口包括开设在所述储水容器上部侧壁的自然循环出水口和/或开设在所述储水容器顶部的强制循环出水口 ；所述出水管道包括与所述自然循环出水口连接的自然循环出水管道和/或 与所述强制循环出水口连接的强制循环出水管道；所述自然循环出水管道上设 有自然循环出水阀门，所述强制循环出水管道上设有强制循环出水阀门。
4、 根据权利要求2所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系 统，其特征在于所述进气管道上设有进气泵以及进气阀门；所述出气管道上设有出气阀门、隔热器、以及太阳能余热排气管。
5、 根据权利要求1所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系 统，其特征在于所述系统还包括设置在所述储水容器的进水段、吸收用水后 废热的废热回收装置。
6、 根据权利要求5所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系 统，其特征在于所述废热回收装置包括导热外壳、设置在所述导热外壳内的 迷宫流道、以及与所述迷宫流道相接的自来水进水口和自来水出水口 。
7、 根据权利要求1所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系 统，其特征在于所述太阳能吸热装置为金属材料制造的太阳能平板集热器。
8、 一种太阳能、油气同步或交替及余热应用的方法，其特征在于包括 太阳能、油气同步应用步骤以及太阳能、油气交替应用步骤；在所述太阳能、油气同步应用步骤中启动燃油或气燃烧器；通过切换 开关关闭气集热循环通道，打开水集热循环通道；并且打开排烟气管阀 门、开启排烟引风机，起动燃烧器工作，并将所述燃油或气燃烧器燃烧 的废气过滤后排出；在所述太阳能、油气交替应用步骤中启动燃油或气燃烧器工作时， 同时关闭气集热循环通道和水集热循环通道，此时开放太阳能吸热装置 的太阳能余热排气管；当所述太阳能吸热装置工作时，关闭所述燃油或气燃烧器与所述水 热交换装置的连通通道；通过切换开关选择气集热循环通道或水集热循 环通道工作；并关闭排烟气管阀门、太阳能余热排气管、排烟引风机和燃烧器。
9、 根据权利要求8所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的方法，其特征在于在关闭所述气集热循环通道和水集热循环通道时，打开所述 太阳能吸热装置的备用排气管的备用阀门，开启备用排气管。
10、 根据权利要求8所述的太阳能、油气同步或交替及余热应用的方法，其特征在于该方法还包括废热回收步骤将废热回收装置设置在储水容器的 用水设备的排水位置处，通过导热外壳吸收废热水热能，并将热能传递到导热 外壳内的自来水，进行废热回收。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能、油气同步或交替及余热应用的热水系统及方法。该系统包括太阳能吸热装置、燃油或气燃烧器、燃烧室、水热交换装置及储水容器、水集热循环通道、气集热循环通道以及控制所述水集热循环通道和气集热循环通道接入所述太阳能吸热装置的切换开关。在大多数时间时，选择水集热循环通道工作，从而可以直接对水进行加热，避免了热能的损失；而在霜冻季节时，切换开关切换到气集热循环通道工作，以空气为工质，从而避免了水工质因霜冻结冰损坏管道的影响，使得整个系统保持正常工作，避免形成休眠期的影响，本发明具有充分利用太阳能的能量、效率高、并不受霜冻期影响的优点。
文档编号F24J2/00GK101634491SQ20091010940
公开日2010年1月27日 申请日期2009年8月14日 优先权日2009年8月14日
发明者李明强 申请人:李明强