专利名称：一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种同时具有供暖和供热功能的太阳能集热系统，属于太阳能热应用领域。
背景技术：
随着人们对环保意识的不断提高，太阳能资源的利用也越来越广泛。相对于太阳能热水器的普及应用，太阳能在供暖方面的应用范围就比较小。关键的问题是，一方面按目前太阳能供暖的架构投资太大，严重影响市场的推广；另一方面，由于受困于冬天气温低，太阳能的供暖往往无法满足人们的需求。供暖目前绝大部分考虑的解决方案是解决北方地区的冬天供暖，由于北方地区冬季的气温非常低，供暖的要求就比较高，不仅需要比较大的
面积的集热，而且对于建筑保温也有比较高的要求，这样无形中投入就比较大。而我国广大非严寒的北方地区，到冬天也有取暖的要求，但国家没有相应的能源政策进行配套，每家每户基本上就全部采用耗电来取暖。有没有一种比较简单架构、能因地制宜、投资小、安装使用方便的太阳能集热系统在解决供热的情况下，兼有余热供暖，从而解决此类地区的供暖。
发明内容
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，该系统包括集热器组、贮热水箱、散热器组、备用水箱、高温温控装置、低温温控装置、切换阀以及连接各部分的水路管道；系统各部件采用串行连接，集热器组与贮热水箱之间采用定温置换换热，贮热水箱与散热器组之间采用定温置换散热；水路连接顺序是，自来水通过水管连接到切换阀的进水接口端，切换阀的出水接口端连接到集热器组的进水口，集热器组的出水口连接到高温温控装置，高温温控装置的另一端通过水管连接到贮热水箱的入水口，贮热水箱的出水口连接一个三通管，三通管的一端通过水闸阀连接到用热水的管道，另一端通过水闸阀和水管连接到散热器组的进水口，散热器组的出水口连接一个低温温控装置，低温温控装置的另一端连接到备用水箱的循环入水口，备用水箱的循环出水口连接到切换阀的吸水接口端。为实现系统防冻，如果安装在集热器组出水口的高温温控装置具有单向截至功能，可在高温温控装置的两端并接一个反向的压控单向阀。其中的集热器组，至少具有一个进水口和一个出水口，可以是单个的集热器，也可以是多个集热器通过串联或并联形成的集热器群；集热器可以是真空管集热器，也可以是平板集热器；集热器串联就是把第一个集热器的进水口作为集热器组的进水口，第一个集热器的出水口与第二个集热器进水口连接，第二个集热器的出水口与下一个集热器进水口连接，依此类推，直到最后一个集热器的出水口作为集热器组的出水口 ；集热器并联就是把集热器组中的每一个集热器进水口连接在一起作为集热器组的进水口，把每一个集热器出水口连接在一起作为集热器组的出水口。其中的贮热水箱是一个三层结构，包括内胆、保温层和外壳，可以是非承压水箱或半承压水箱；半承压水箱的内胆中有一个水位控制装置，使得该贮热水箱在任何状态下水都不会充满整个内胆，始终有一个确定的最小容积的气腔存在，具有入水口、出水口、充气接口、透气口和一个以上的辅助接口，充气接口连接充气泵，透气接口安装一个安全阀；非承压水箱具有入水口、出水口、溢流口、透气口和一个以上的辅助接口，出水口连接一个水泵。辅助接口包括电辅助接口、传感器接口、应急进水口等。其中安装在贮热水箱充气接口的充气泵，能根据贮热水箱的气腔部分的压力自动开启充气或停止充气，主要的功能是对贮热水箱中气腔加压从而间接实现对水箱中的水加压，使得从贮热水箱的出水口中是一种带压的水；同样的原理，也可以在贮热水箱的出水口连接一个水泵来实现，这是一种公知的常识。其中安装在贮热水箱透气接口的安全阀，阀门的开启压力值，决定贮热水箱工作时能承受的最大压力，超过此压力，安全阀透气泄压保护贮热水箱，特殊情况下，如果水箱出现负压，安全阀需要能及时补充大气。其中散热器组，采用低温散热器，至少具有一个进水口和一个出水口，可以是单个的散热器，也可以是多个散热器通过串联或并联形成的散热器群；散热器串联就是把第一个散热器的进水口作为散热器组的进水口，第一个散热器的出水口与第二个散热器进水口连接，第二个散热器的出水口与下一个散热器进水口连接，依此类推，直到最后一个散热器的出水口作为散热器组的出水口 ；散热器并联就是把散热器组中的每一个散热器进水口连接在一起作为散热器组的进水口，把每一个散热器出水口连接在一起作为散热器组的出水 □。其中备用水箱，是一种非承压保温水箱，具有三层结构，包括内胆、保温层和外壳，具有循环入水口、循环出水口、透气口、溢流口和至少一个以上辅助接口。该备用水箱的作用是一方面节水，使得从散热器组中流出的低温水可以被第二次使用；另一方面出来的低温水中的余热可以通过切换阀重新注入到集热器组中被重新利用。为了加大循环出水口的进入集热器组的水流量，或在整个系统非常大的情况下，可以在循环出水口串接一台带水流检测的水泵。如果不考虑节水和余热的再利用，该备用水箱在系统中可以省略，但在供暖的时候水会流出本系统。其中集热器组与贮热水箱之间采用定温置换换热，是指系统中的集热器组与贮热水箱之间采用串行连接，集热器组与贮热水箱之间有且只有一根换热通道，自来水通过阀以后先流入到集热器组中，由于集热器组中的水温没有达到集热器组出水口处高温温控装置的开启温度，自来水被滞留在集热器组中，自来水不再流动，等到由于吸收太阳能，水温上升到高温温控装置的开启温度，高温温控装置开启，自来水重新流动，自来水依赖自己本身的能量，把在集热器组中的水快速推压到贮热水箱中，等到新进入的自来水流到高温温控装置时，由于水温低，使得高温温控装置重新关闭自来水停止流动，新流入的自来水被滞留在集热器组中等待下一次加热被新的冷水置换，而已经被加热的水已经全部流入到贮热水箱中被保温存储，如此往复，直到贮热水箱满为止。这就是一个完整定温置换换热。定温的高低决定高温温控装置的开启和关闭预定温度，置换就是冷水依赖自身的能量把已经加热的水置换到贮热水箱中，自己留在集热器组中等待下一次的置换，这是一种冷水置换热水的过程。在这种换热方法中，没有到达预定温度的水，除非外力干预，否则系统是不会流入到贮热水箱中的。这种换热工作过程完全不同于目前市场上的自然循环换热和强制循环换热的连接和工作机制。其中的贮热水箱与散热器组之间采用定温置换散热，是指系统中的散热器组与贮热水箱之间采用串行连接，贮热水箱与散热器之间有且只有一根散热通道；贮热水箱是一个带气腔的保温水箱，充气接口的充气泵可以使得气腔始终保存一个稳定的气压，使得贮热水箱中的热水能被压入到散热器组中；贮热水箱是一种非承压保温水箱，在水箱的出水口处安装一个带水流检测的水泵，水流动时泵启动，水停止时泵停止，泵启动使得贮热水箱中的热水被抽入散热器组中；在散热器组的出水口安装一个低温温控装置，由于水的温度高，没有达到低温温控装置的开启温度，热水被滞留在散热器组中进行放热，在散热器组中的水的温度不断下降，当水温降低到低温温控装置的开启温度，热水开始重新流动，低温的水被流入到备用水箱中，而当高温的水流到低温温控装置时，由于水温高，低温温控装置被重新关闭，热水不再流动，滞留在散热器中的热水等待散热变冷被新的热水置换，如此往复，直到贮热水箱空为止。这是一个完整的定温置换散热。这种定温置换散热不同于市场上的循环散热方式和工作机制。其中的高温温控装置，可以是一种单体的机械阀即高温温控阀完成，或采用温控开关与电磁阀的组合完成，或采用温度传感器与电磁阀组合配合控制器完成；采用单体机械阀即高温温控阀时，具有两个接口，利用温感效应的金属材料制成，安装在集热器组的出水口处；采用温控开关与电磁阀的组合时，温控开关安装在集热器组的出水口处，电磁阀串接在自来水进入集热器组入水口的通道上，温控开关的两根线缆串接入电磁阀的线接口 中；采用温度传感器与电磁阀组合配合控制器时，温度传感器安装在集热器组的出水口处，温度传感器的线缆连接到控制器的相应接口上，电磁阀串接安装在自来水进入集热器组入水口的通道上，电磁阀的控制线缆连接到控制器的相应接口上。其中的低温温控装置，可以是一种单体的机械阀即低温温控阀完成，也可以采用温控开关与电磁阀的组合完成，或温度传感器与电磁阀组合配合控制器完成；采用单体机械阀即低温温控阀时，具有两个接口，利用温感效应的金属材料制成，安装在散热器组的出水口处；采用温控开关与电磁阀的组合时，温控开关安装在散热器组的出水口处，电磁阀串接在贮热水箱出水口热水进入散热器组到流出散热器组的水路通道上，温控开关的两根线缆串接入电磁阀的线接口中；采用温度传感器与电磁阀组合配合控制器时，温度传感器安装在散热器组的出水口处，温度传感器的线缆连接到控制器的相应接口上，电磁阀串接在贮热水箱出水口热水进入散热器组到流出散热器组的水路通道上，电磁阀的控制线缆连接到控制器的相应接口上。其中的切换阀，具有A、B、C、D四个接口，分别是进水接口 A、出水接口 B、吸水接口 C、排空接口 D ;阀中内嵌一个微型文氏管，通过转动形成不同的通断关系，具有AB连通，或DB连通，或CB连通，或AB通的同时，C 口也连通。本发明的工作原理，以下的描述贮热水箱采用带气腔的半承压水箱，自来水通过水管连接到切换阀从A接口流到B接口，然后通过水管流入到集热器组，由于刚流入的水温度低，高温温控装置无法开启，水被堵在集热器组中，自来水停止流动，集热器组通过太阳的照晒，不断吸收太阳能，集热器组中的水温度也逐步提高，但水温达到高温温控装置的开启温度，高温温控装置阀门开启，自来水重新流动，新进入的自来水依赖自身的能量，把已经加热的水推压入贮热水箱中，但新进入的自来水流到高温温控装置，由于水温低致使高温温控装置的阀门重新关闭水流停止流动，新进入的自来水被滞留在集热器组中，已经加热的水进入到贮热水箱中保温存储。这就是一个完整的置换换热过程，此过程周而复始，一直到贮热水箱的水满，触动贮热水箱中的水位控制机构为止。从而停止这样的置换换热动作。某些情况下，虽然贮热水箱没有满，但没有太阳集热器组中的水始终保持在温度不足以打开高温温控装置的开启温度，这样的置换换热也会停止。正常情况下，贮热水箱中的热水的量会有多有少，主要决定于集热器组产生热水量，带有气腔的贮热水箱哪怕水箱充满热水，水箱的顶部也会保留一定空间的气腔，在透气口的安全阀决定气腔的压力大小。贮热水箱中的水，通过出水口后，有两个流动方向，一方面可以通过热水管道提供热水直接使用；另一方面，可以用热水来供暖。打开供暖管道的水阀，贮热水箱在气压的作用下，热水通过管道流入到散热器组，当热水流到散热器组出水口的低温温控装置时，高温水使得低温温控装置阀门关闭，热水停止流到，热水被滞留在散热器组中，进行散热，随着不断地散热，散热器组中的水的温度不断下降，当水温下降到低温温控装置的开启温度，阀门开启，热水重新开始流动，这是一种完整的定温置换散热的过程。此过程周而复始，直到贮热水箱的热水全部流空或由于环境温度高，不再进行置换散热为止。这也是一个采用太阳能进行供暖的完整过程。同理，供热水，只要打开热水管路中的水阀，贮热水箱中的热水在气泵气压的作用下，热水源源不断地流出。在整个贮热水箱热水流出的过程中，气泵会自动根据贮热水箱气腔的压力启动气泵进行充气，保证贮热水箱的 气腔的一个合适的气压。本发明的压力分配，自来水的压力要大于贮热水箱的气腔压力，贮热水箱的气腔压力要大于备用水箱的压力，同时保证高出的压力足够使水流到下一个工作点。通过散热气流出的低温水流入到备用水箱进行保存利用。在备用水箱中的水，一方面通过备用水箱的辅助出水口直接使用掉，也可以通过循环出水口，再通过切换阀的吸水接口吸入被重新进入集热器组进行循环利用。本发明冬季防冻的方案，太阳能集热系统由于集热器组和相应的管道安装在室夕卜，在室外气温在零下时，必须考虑防冻的问题，本发明的防冻解决是，在采用单体机械温控阀时，需要人工转动切换阀，使得BD连通，如此室外的管道中的水在气压的作用下，被全部从切换阀的D接口流出，这样整个室外管道和集热器组全部排空无水，从而实现防冻。如果温控装置采用温控开关或温度传感器与电磁阀的组合，配合控制器来完成，则可以实现自动排空防冻，就是当气温降低到一个预定的值，打开相应的电磁阀，实现排空防冻。本发明与目前市场上相应系统的不同点如下第一，系统架构不一样，市场中绝大部分都采用并行连接方式，即集热器组与贮热水箱之间，或贮热水箱与散热器组之间都采用并行连接，就是换热或散热都至少有两个通道；第二，换热方式不一样，市场中的基本都采用自然循环换热或利用水泵强制循环换热；第三，散热方式不一样，市场中的基本都采用水泵循环散热；第四，贮热水箱的内部架构不一样，市场一般的供暖贮热水箱，贮热水箱内部都采用盘管方式或夹套方式或胆中胆方式，成本非常高；第五，系统要求辅助的配件不一样，一般具有太阳能供暖功能的系统都有两个以上(包括两个)的水泵和多个电磁阀的配合才能完成。本发明的有益效果是，系统通过水管和管路中的阀门，把集热器组、贮热水箱、散热器组、备用水箱四大部件进行串行连接，集热器组与贮热水箱之间串接一个高温温控装置实现定温置换换热，在散热器组出水口连接一个低温温控装置，使得贮热水箱与散热器组之间实现定温置换散热，换热和散热效率高，整个系统只采用单一的水介质进行吸热、放热。整个系统架构非常简单，成本低，安全可靠。系统不仅可以方便提供热水，而且可以非常经济地供暖。整个系统投资非常少，具有非常广阔的应用前景。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图I是本发明系统架构示意图。图2是采用温控开关和电磁阀代替高温温控装置的连接示意图。图3是采用温度传感器、电磁阀和控制器代替高温温控装置的连接示意图。图中101.集热器组，102.贮热水箱，103.散热器组，104.备用水箱，105.充气泵，106.高温温控装置，107.低温温控装置，108.切换阀，109.安全阀，110.水位控制装置，112.水闸阀，113.压控单向阀，130.温控开关，131.电磁阀，132.线缆，140.控制器，141.温度传感器；201.自来水进水口，202.集热器组入水口，203.集热器组出水口，204.贮热水箱进水口，205.贮热水箱出水口，206.管道热水出口，207.散热器组入水口，208.散热器组出水口，209.备用水箱循环入口，210.备用水箱循环出口，220.备用水箱辅助接口，221.备用水箱透气口，224.贮热水箱辅助接口，230.排空出水口。
具体实施例方式图I中，高温温控装置(106)和低温温控装置(107)都采用单体的机械温控阀的连接示意图；图2中高温温控装置(106)采用温控开关(130)与电磁阀(131)组合结构时的连接示意图；图3中的高温温控装置(106)采用温度传感器(141)与电磁阀(131)，配合控制器(140)的连接示意图。低温温控装置(107)的另两种组合应用的连接示意图与图2、图3类似不再用图示意。以下的描述以图I为主。图中的连接，自来水进水口(201)通过水管与切换阀(108)的A接口连接，切换阀(108 )的B接口通过水管与集热器组入水口( 202 )连接在一起，集热器组出水口( 203 )连接一个高温温控装置(106)，高温温控装置(106)的另一端通过水管与贮热水箱进水口(204)连接在一起，贮热水箱出水口(205)连接一三通管，三通管一端通过水管和水闸阀(112)连接到管道热水出口( 206 )，三通管的另一端通过一个水闸阀(112 )连接到散热器组入水口(207),散热器组出水口(208)连接到一个低温温控装置(107)，低温温控装置(107)的另一端通过水管连接到备用水箱循环入口(209)，备用水箱循环出口(210)通过水管连接到切换阀(108)的C接口。在高温温控装置(106)的两端通过三通管并行连接一个压控单向阀(113);贮热水箱(102)的内部安装一个水位控制装置(110)，贮热水箱(102)的充气口安装一个充气泵(105)，贮热水箱(102)的透气口安装一个安全阀(109)。根据图示，本发明的定温置换换热的工作原理是，自来水通过水管从自来水进水口(201)流入，正常情况下，切换阀(108)的A接口与B接口连通，自来水就从B接口流出，通过水管从集热器组入水口(202)流入进入到集热器组(101)中，当水流流入到集热器组出水口(203)时，由于自来水的温度低，无法使高温温控装置(106)的阀门打开，自来水被滞留在集热器组(101)中，自来水停止流动。集热器组(101)通过不断地吸收太阳能，使得集热器组(101)中水得温度不断上升，当水温上升到打开高温温控装置(106)的阀门打开，自来水重新开始快速流动，依赖自身的水能量，把集热器组(101)中已经被加热的水快速推压入贮热水箱(102)中保温存储，当新流入的自来水流入到高温温控装置(106)由于水温低，使得高温温控装置(106)的阀门关闭，自来水停止流动，这就是一个完整置换换热的工作过程。新进入的自来水被滞留在集热器组(101)中等待下一次的置换换热。直到贮热水箱(102 )的满水位触动贮热水箱(102 )中的水位控制装置(110 )启动关闭进水口，停止进水和置换换热。这个过程是通过太阳能生产热水并保存热水的过程。本发明定温置换散热的工作原理是，热水在贮热水箱(102)中保存，本贮热水箱(102)是一种带气腔的保温储热水箱，贮热水箱(102)的透气口上安装的安全阀(109)和充气接口上安装的充气泵(105)使得气腔保存一个相对稳定的范围内的压力。打开散热管道中的水闸阀(112)，贮热水箱(102)中的热水 在气压的压力下，热水从贮热水箱出水口(205)中流出，通过管道流入到散热气器组(103)中，热水流过散热器组(103)从散热器组出水口(208)流出，流到低温温控装置(107)中，由于水流的温度高，致使低温温控装置(107)的阀门关闭，热水停止流动，热水全部滞留在散热器组(103)中进行散热，当随着散热的进行，散热器附件的区域温度上升，散热器组(103)内水的温度不断下降，水温下降到低温温控装置(107)中的阀门打开，热水重新开始流动，低温水通过低温温控装置(107)流入到备用水箱(104)中进行保存，当高温的热水重新流到低温温控装置(107)中，低温温控装置(107)的阀门重新关闭，热水停止流动。如此周而复始，直到贮热水箱(102)中的热水流完为止才停止这种定温置换散热的工作。定温的高低决定低温温控装置(107)中预定阀门开启关闭的温度。这个过程是不断通过贮热水箱(102)中的热水置换散热器中已经冷的水，不断散热供暖的过程。本发明定温供热水的工作原理，打开供热的热水管道中的水闸阀(112)贮热水箱
(102)中的热水在气压的作用下，热水通过热水管道流进管道热水出口(206)，通过混水阀或水龙头流出，开始使用。由于贮热水箱(102)中的热水是一种确定温度的热水，所以在热水管道中流出的热水也是一种确定温度的热水。特殊情况下，备用水箱(104)中的水也可以通过备用水箱(103)相应的出水口流出，也可以被使用，不过备用水箱(103)中的水是一种被散热后的低温水。这个过程就是本发明供热的过程。本发明的防冻工作原理，由于太阳能的集热器组(101)都安装在室外，就必须考虑在室外的管道和集热器的防冻解决方案，本发明的防冻，主要采用气压排空防冻，在需要防冻时，转动切换阀(108)使得B接口与D接口连通，D接口通过水管与排空出水口( 230)直接连通，贮热水箱(102 )中的气压使得室外的水管通过压控单向阀(113 )和集热器组(101)中的水被压向排空出水口(230)进行排空，从而实现防冻。如果使用电磁阀和温度传感器、控制器，则可以实现系统全自动实现防冻和正常工作，不需要人工转动切换阀(108)来实现。电磁阀通过一个三通管直接挂接在集热器组(101)的入水口管路中，然后通过控制器来实现这样的功能。本发明散热后的水的再利用，散热后的水在备用水箱(104)中，通过备用水箱循环出口(210)与切换阀(108)的C接口相连接，通过转动切换阀(108)，启动切换阀(108)内置的微型文氏管，使得在自来水从A接口流向B接口时，在C接口处产生负压吸力，把备用水箱(104)水箱中的水吸入切换阀(108)，和自来水一并流入到集热器组(101)中被重新加热利用。这样的连接装置，一方面使得水被充分利用不浪费，另一方面散热后的水还存在余热，这些余热的水的热量也被充分利用。
图2中，是高温温控装置(106)采用温控开关(130)与电磁阀(131)组合来实现的连接示意图，也就是说温控开关(130)与电磁阀(131)组合来完成高温温控装置(106)的功能，自来水进水口(201)通过水管先串接一个电磁阀(131)，温控开关(130)安装在集热器组(101)的集热器组出水口(203)处。温控开关(130)的两根连接线缆串接入电磁阀(131)的一端接线上，也就是说电磁阀(131)内的电磁阀门是否开启或关闭，完全决定温控开关(130)的两根接线头是否连通或断开。这两个组合实现高温温控装置(106)的工作过程是，当集热器组(101)的出口处的温度达到一个预定值，温控开关(130)的两根接线柱连通，电磁阀(131)的阀门打开，自来水流入，当新流入的自来水流到温控开关(130)时，由于水温低，使得温控开关(130)的两根接线柱断开，电磁阀(130)断电，电磁阀门关闭，自来水不再流动。类似的低温温控装置(107)也可以采用一个低温的温控开关和电磁阀组合完成，连接方式和原理类似，图中不再画出，但本行业的技术人员都应该理解有这样的应用。图3中，是高温温控装置(106)采用温度传感器(141)、电磁阀(131)和控制器(140)三者配合完成。电磁阀(131)与温度传感器(141)的安装位置和图2类似，不同的是，温度传感器(141)的线缆连接到控制器(141)上，电磁阀(131)的线缆也连接到控制器 (140)上。由于控制器(140)是一个带CPU的电子装置，具有相应的传感器接口和电磁阀控制接口，以及控制气泵、电子加热等接口。它的工作原理是，控制器(140)不断地读取各个传感器的数据，包括温度传感器(141)的温度数据，当读取的温度数据达到一个预定值时，控制器(140)控制电磁阀(131)的阀门打开，自来水开始流动，当读取到温度传感器(141)的温度低于一个预定值，控制器(140)控制电磁阀(131)的阀门关闭，自来水停止流动。这样的组合同样可以应用在低温温控装置(107)上，原理类似，不再描述。综上所述，一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，包括集热器组、贮热水箱、散热器组、备用水箱和高温温控装置、低温温控装置、切换阀，以及水闸阀、水路管道连接而成，整个系统采用串行连接和唯一的水介质，采用定温置换换热和定温置换散热。系统架构简单、可大可小、成本低、安全可靠。以上阐述了本发明的基本原理和主要特征，本发明不受实施条例的限制，在不脱离本发明的基本原理和主要特征的前提下所作出的改进和变化，都应落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是该系统包括集热器组、贮热水箱、散热器组、备用水箱、高温温控装置、低温温控装置、切换阀以及连接各部分的水路管道；系统各部件采用串行连接，集热器组与贮热水箱之间采用定温置换换热，贮热水箱与散热器组之间采用定温置换散热；水路连接顺序是，自来水通过水管连接到切换阀的进水接口端，切换阀的出水接口端连接到集热器组的进水口，集热器组的出水口连接到高温温控装置，高温温控装置的另一端通过水管连接到贮热水箱的入水口，贮热水箱的出水口连接一个三通管，三通管的一端通过水闸阀连接到用热水的管道，另一端通过水闸阀和水管连接到散热器组的进水口，散热器组的出水口连接一个低温温控装置，低温温控装置的另一端连接到备用水箱的循环入水口，备用水箱的循环出水口连接到切换阀的吸水接口端。
2.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的集热器组，至少具有一个进水口和一个出水口，可以是单个的集热器，也可以是多个集热器通过串联或并联形成的集热器群；集热器可以是真空管集热器，也可以是平板集热器；集热器串联就是把第一个集热器的进水口作为集热器组的进水口，第一个集热器的出水口与第二个集热器进水口连接，第二个集热器的出水口与下一个集热器进水口连接，依此类推，直到最后一个集热器的出水口作为集热器组的出水口 ；集热器并联就是把集热器组中的每一个集热器进水口连接在一起作为集热器组的进水口，把每一个集热器出水口连接在一起作为集热器组的出水口。
3.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的贮热水箱是一个三层结构，包括内胆、保温层和外壳，可以是非承压水箱或半承压水箱；半承压水箱的内胆中有一个水位控制装置，使得该贮热水箱在任何状态下水都不会充满整个内胆，始终有一个确定的最小容积的气腔存在，具有入水口、出水口、充气接口、透气口和一个以上的辅助接口，充气接口连接充气泵，透气接口安装一个安全阀；非承压水箱具有入水口、出水口、溢流口、透气口和一个以上的辅助接口，出水口连接一个水泵。
4.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的散热器组，采用低温散热器，至少具有一个进水口和一个出水口，可以是单个的散热器，也可以是多个散热器通过串联或并联形成的散热器群；散热器串联就是把第一个散热器的进水口作为散热器组的进水口，第一个散热器的出水口与第二个散热器进水口连接，第二个散热器的出水口与下一个散热器进水口连接，依此类推，直到最后一个散热器的出水口作为散热器组的出水口 ；散热器并联就是把散热器组中的每一个散热器进水口连接在一起作为散热器组的进水口，把每一个散热器出水口连接在一起作为散热器组的出水口。
5.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的备用水箱，是一种非承压保温水箱，具有三层结构，包括内胆、保温层和外壳，具有循环入水口、循环出水口、透气口、溢流口和至少一个以上辅助接口。
6.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的集热器组与贮热水箱之间采用定温置换换热，是指系统中的集热器组与贮热水箱之间采用串行连接，集热器组与贮热水箱之间有且只有一根换热通道，自来水通过阀以后先流入到集热器组中，由于集热器组中的水温没有达到集热器组出水口处高温温控装置的开启温度，自来水被滞留在集热器组中，自来水不再流动，等到由于吸收太阳能，水温上升到高温温控装置的开启温度，高温温控装置开启，自来水重新流动，自来水依赖自己本身的能量，把在集热器组中的水快速推压到贮热水箱中，等到新进入的自来水流到高温温控装置时，由于水温低，使得高温温控装置重新关闭自来水停止流动，新流入的自来水被滞留在集热器组中等待下一次加热被新的冷水置换，而已经被加热的水已经全部流入到贮热水箱中被保温存储，如此往复，直到贮热水箱满为止。
7.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的贮热水箱与散热器组之间采用定温置换散热，是指系统中的散热器组与贮热水箱之间采用串行连接，贮热水箱与散热器之间有且只有一根散热通道；贮热水箱是一个带气腔的保温水箱，充气接口的充气泵可以使得气腔始终保存一个稳定的气压，使得贮热水箱中的热水能被压入到散热器组中；贮热水箱是一种非承压保温水箱，在水箱的出水口处安装一个带水流检测的水泵，水流动时泵启动，水停止时泵停止，泵启动使得贮热水箱中的热水被抽入散热器组中；在散热器组的出水口安装一个低温温控装置，由于水的温度高，没有达到低温温控装置的开启温度，热水被滞留在散热器组中进行放热，在散热器组中的水的温度不断下降，当水温降低到低温温控装置的开启温度，热水开始重新流动，低温的水被流入到备用水箱中，而当高温的水流到低温温控装置时，由于水温高，低温温控装置被重新关闭，热水不再流动，滞留在散热器中的热水等待散热变冷被新的热水置换，如此往复，直到贮热水箱空为止。
8.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的高温温控装置，可以是一种单体的机械阀即高温温控阀完成，或采用温控开关与电磁阀的组合完成，或采用温度传感器与电磁阀组合配合控制器完成；采用单体机械阀即高温温控阀时，具有两个接口，利用温感效应的金属材料制成，安装在集热器组的出水口处；采用温控开关与电磁阀的组合时，温控开关安装在集热器组的出水口处，电磁阀串接在自来水进入集热器组入水口的通道上，温控开关的两根线缆串接入电磁阀的线接口中；采用温度传感器与电磁阀组合配合控制器时，温度传感器安装在集热器组的出水口处，温度传感器的线缆连接到控制器的相应接口上，电磁阀串接安装在自来水进入集热器组入水口的通道上，电磁阀的控制线缆连接到控制器的相应接口上。
9.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的低温温控装置，可以是一种单体的机械阀即低温温控阀完成，也可以采用温控开关与电磁阀的组合完成，或温度传感器与电磁阀组合配合控制器完成；采用单体机械阀即低温温控阀时，具有两个接口，利用温感效应的金属材料制成，安装在散热器组的出水口处；采用温控开关与电磁阀的组合时，温控开关安装在散热器组的出水口处，电磁阀串接在贮热水箱出水口热水进入散热器组到流出散热器组的水路通道上，温控开关的两根线缆串接入电磁阀的线接口中；采用温度传感器与电磁阀组合配合控制器时，温度传感器安装在散热器组的出水口处，温度传感器的线缆连接到控制器的相应接口上，电磁阀串接在贮热水箱出水口热水进入散热器组到流出散热器组的水路通道上，电磁阀的控制线缆连接到控制器的相应接口上。
10.根据权利要求I所述的一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，其特征是所述的切换阀，具有A、B、C、D四个接口，分别是进水接口 A、出水接口 B、吸水接口 C、排空接口 D ;阀中内嵌一个微型文氏管，通过转动形成不同的通断关系，具有AB连通，或DB连通 ，或CB连通，或AB通的同时，C 口也连通。
全文摘要
一种兼有供暖和供热的经济型太阳能集热系统，系统通过水管和管路中的阀门，把集热器组、贮热水箱、散热器组、备用水箱四大部件进行串行连接，集热器组与贮热水箱之间串接一个高温温控装置实现定温置换换热，在散热器组出水口连接一个低温温控装置，使得贮热水箱与散热器组之间实现定温置换散热，换热和散热效率非常高，整个系统只采用单一的水介质进行吸热、放热。整个系统架构非常简单、可大可小，成本低，安全可靠。系统不仅可以方便提供热水，而且可以非常经济地供暖。整个系统投资非常少，具有非常广阔的应用前景。
文档编号F24J2/20GK102809227SQ201210304840
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月25日 优先权日2012年8月25日
发明者徐何燎 申请人:徐何燎