以单水泵运行和控制的陶瓷太阳板太阳能热水系统由陶瓷太阳能集热器、下循环管、水泵、保温储热水箱、上循环管、进出气管、集热器温度传感器、水箱温度传感器、控制器组成，在陶瓷太阳板热水系统的循环系统中不设任何阀门，以确保任何情况下水路、气路都是畅通无阻的，所述的进出气管的出口高于上汇集管0.5-2米，陶瓷太阳能集热器中温度达到设定的ΔA度时，控制器指令水泵启动，达到设定的ΔB度时，水泵停止工作，使陶瓷太阳能热水系统在任何情况下都不会发生冻裂问题，也不会产生热水中热量大量损失的问题，并且结构简单、造价低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能热水系统，涉及太阳能热水系统的控制，特别涉及以单水泵控制的陶瓷太阳板太阳能热水系统。
技术介绍
太阳能利用包括光电利用和光热利用，光电利用主要指太阳能电池，光热利用主要指聚光太阳能发电装置和太阳能集热器，应用最广泛的太阳能集热器是太阳能热水器， 关键问题是太阳能集热体和太阳能热水系统的控制。我国主要采用真空玻璃管太阳能集热体，国外主要采用铜管板式太阳能集热体。新型太阳能集热体是黑瓷复合陶瓷太阳板，黑瓷复合陶瓷太阳板是有进出口的中空陶瓷板材，简称陶瓷太阳板。太阳能是面能源，理论和实践都已经证明效率最高的太阳能集热体是通孔扁盒式太阳能集热体，也就是有进出口的中空板材，在这种集热体中，阳光吸收面下面布满待加热的介质，热交换最直接、迅速，热传导距离最短，但是以前主要采用铜材，这种集热体需要使用大量铜材，铜材非常昂贵，焊缝很长，制造工艺复杂，制造成本很高，难以大规模生产和使用，所以产生了陶瓷太阳板。真空玻璃管的主要缺点是真空玻璃管由同轴内外玻璃管组成，一端封闭，内外管之间抽真空，外管透明，内管外表面覆盖太阳能吸收涂料。由于必须采用真空层、密封圈、防尘圈、尾托，使黑色阳光吸收面只占采光投影面积约60%，中午阳光直射时，部分阳光穿过黑色面之间的空档，未得到利用，在阳光最强烈的中午时段降低了集热效率；真空度在使用中不断下降，降低保温效果；一头封闭的盲管结构容易沉淀水碱和水中的杂质，减少热交换面积；太阳能吸收涂料的阳光吸收率容易衰减，这是目前太阳能热水器太阳能吸收涂料或称作太阳能吸收膜的共同缺点；玻璃管用硼硅玻璃制造，熔制温度1650°C，熔制时间数小时，制造能耗高，氧化硼价格高；这些缺点导致真空玻璃管制造成本高、制造耗能比较高，寿命比较短，一般有效使用寿命7-8年。铜管板式太阳能集热体的主要缺点是太阳能吸收涂料的阳光吸收率容易衰减； 铜材十分昂贵，需要电解提纯，制造成本高、耗能很高；集热铜管横向间隔大，导热距离远， 影响效率；焊缝容易腐蚀；一般有效使用寿命7-10年。太阳能集热器可以提供热水、热风，热水、热风可用于洗涤、冬季取暖、夏季空调， 另外参照地下热水发电的方式，大量廉价的高温热水还可以进行低成本发电，取代常规能源、保护环境。但是现有的太阳能集热器制造成本高、有效使用寿命短，使太阳能的使用成本远远高于常规能源，严重制约了太阳能集热器的发展，太阳能集热器必须实现与建筑一体化，才能获得更大的发展空间，现有太阳能集热器受其太阳能集热体材料和结构的制约， 难以实现与建筑一体化、与建筑同寿命。太阳能集热器的核心部件是太阳能集热体，陶瓷太阳板是一种全新的低成本、长寿命、高效率的太阳能集热体。—吨硼硅玻璃或金属材料，成本数千元至数万元，材料成为制品还需要经过复杂的加工过程。一吨陶瓷制品如一吨陶瓷墙地砖通常成本数百元，陶瓷材料成本低廉是由于原料来源广泛，一般就地取材，运费低；蕴藏量大，价格低；不需要选矿、富集；成型后一次烧结，即为制品；烧结时有所收缩，但不改变形状，烧结后无加工过程；烧结温度低、时间短，一般薄壁陶瓷制品烧结温度约1200°C，历时几分钟至十几分钟，而玻璃的熔制或金属材料的冶炼，通常温度1650-1800°C，历时数小时，原材料须经过熔化、流动、均化、反应、澄清等过程，一般来说，温度每提高100°C，能耗增加1倍，同时设备和耐火材料的价格、消耗也成倍提高，电解的能耗更远大于冶炼。所以，陶瓷烧结与玻璃的熔制或金属材料的冶炼、电解有本质区别，能耗与成本均相差10倍至100倍。陶瓷是目前已知的成本最低、使用寿命最长、性能最稳定的工程材料之一。陶瓷材料强度大、硬度高、不腐蚀、不老化、理化性能非常稳定，使用寿命很长，可达数百年以上。黑色瓷质材料具有陶瓷通性，阳光吸收率高，阳光吸收率不会衰减。由此近几年出现了黑瓷复合陶瓷太阳板，黑瓷复合陶瓷太阳板的基体是普通陶瓷，表面层是黑瓷，即其基体是用普通陶瓷原料制造的陶瓷中空板，表面层是黑色、粗糙、布满微小孔洞的黑瓷的复合陶瓷中空太阳能集热板。新能源的核心是使用成本，包括能源成本、货币成本、环境成本，只有使用成本低于常规能源的新能源才可能成为大规模替代能源。陶瓷太阳板是以普通陶瓷为基体，立体网状钒钛黑瓷为表面层的中空薄壁扁盒式太阳能集热体，已取得专利技术专利证书。无白度要求的普通陶瓷是已知成本最低、寿命最长、 性能最稳定的工程材料之一，以工业废弃物制造的钒钛黑瓷是成本最低、寿命最长、性能最稳定的太阳能吸收材料，经国家太阳能热水器质量监督检验中心检测，陶瓷太阳板的阳光吸收比0. 95，混凝土结构陶瓷太阳能房顶的日得热量8. 6MJ，远高于国家标准。陶瓷太阳板制造、使用成本低，阳光吸收比不衰减，与建筑同寿命，可以用于与原房顶共用结构层、保温层、防水层、结构简单、保温隔热效果好于原房顶、与建筑一体化的混凝土结构陶瓷太阳能房顶、向阳墙面、阳台护栏面，为建筑提供热水、取暖、空调；为工农业、 养殖业提供热能；可用于荒漠大规模太阳能热水发电、风道发电、海水淡化、苦咸水淡化、变沙漠为农田。已有多家工厂投产、正在投产陶瓷太阳板，我国陶瓷业产量占全球60%以上， 我国最有条件大规模生产陶瓷太阳板，应该有助于解决全球能源、气候、淡水、耕地问题。太阳能是大规模可替代能源的主要希望，陶瓷太阳能集热系统成本低、寿命长、效率高，单位能量使用成本应该低于常规能源，是一种新的可以大规模使用的太阳能利用装置。采用陶瓷太阳板作为太阳能集热体的太阳能热水系统称作陶瓷太阳板太阳能热水系统。传统太阳能热水系统主要包括太阳能集热器、储热水箱、控制系统，其运行方式是自然循环、强制循环和直流式加热方式。储热水箱放在太阳能集热器的上方，储热水箱的最低点比太阳能集热器的最高点高200毫米以上，太阳能集热器中的水被阳光加热，体积膨胀，密度变小，向上运动进入储热水箱的上部，储热水箱下部温度较低的水向下运动进入太阳能集热器下部，再被加热后向上运动形成循环，称作自然循环。强制循环包括温差控制直接强制循环、光电控制直接强制循环、定时器控制直接强制循环、温差控制间接强制循环、温差控制间接强制循环回排方式，此外，还有直流式加热方式等。采用自然循环的太阳能热水系统的储热水箱必须放在太阳能集热器的上方，工作时太阳能集热器中充满水，为防止太阳辐射不够强烈时太阳能集热器内热水温度下降或冬天防止冻裂，需要人为或自动控制装置将集热器中水打入上水箱或放入下水箱，这些自动装置由于停电、机械故障等原因影响可靠性，水箱放在太阳能集热器的上方，对房顶上的大型系统来说，也影响建筑外观。而目前采用强制循环的太阳能热水系统控制系统都比较复杂，如上所述，这些自动控制装置包括大量电动阀门、电磁阀、水泵，由于停电、机械故障等原因很容易影响可靠性。陶瓷太阳板强度大、硬度高、不腐蚀、不老化、理化性能稳定、阳光吸收率不会衰减、使用寿命很长，可达数百年，陶瓷太阳板没有延展性，是脆性材料，在几十年，上百年的使用中，某一个冬天下午，由于电气、或机械故障，陶瓷太阳板中的水没有放出来，太阳能集热器中的所有陶瓷太阳板都会在短时间内冻裂，而陶瓷太阳板集热系统往往是大系统，甚至是巨型系统，必将损失惨重。传统太阳能集热系统有各种防冻措施，包括防冻液双循环系统、防冻阀自动排水系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种陶瓷太阳板太阳能热水系统，其特征在于陶瓷太阳板热水循环系统由陶瓷太阳能集热器、下循环管、水泵、保温储热水箱、上循环管、进出气管、集热器温度传感器、水箱温度传感器、控制器组成，进出气管的出口高于上汇集管；陶瓷太阳能集热器由陶瓷太阳板、板间接口、上汇集管、下汇集管、保温材料、外壳组成；保温储热水箱放在陶瓷太阳能集热器下面，保温储热水箱内最高水面低于陶瓷太阳能集热器的下汇集管；在陶瓷太阳板热水系统的循环系统中只有一个水泵，所述水泵是一个离心泵或轴流泵；即在上循环管、下循环管、上汇集管、下汇集管、包括进出气管中不设任何阀门，即不设防冻阀、排水阀、排气阀、压力释放阀、真空破除阀、截止阀、球阀、单向阀、电磁阀、电动阀、手动阀任何一种、任何一个阀门，即在上述水路、气路中不设置任何可能由于各种故障截断管路的装置，以确保任何情况下水路、气路都是畅通无阻的；在阳光照射下，陶瓷太阳能集热器中温度上升，当陶瓷太阳能集热器中温度超过保温储热水箱内水温，其差值达到设定的ΔＡ度时，控制器指令水泵启动，水箱中的水经过水泵、上循环管、下汇集管、陶瓷太阳能集热器中的陶瓷太阳板、上汇集管、下循环管，在经过陶瓷太阳板被阳光加热的水再次回到保温储热水箱内，如此不断循环，保温储热水箱内的水温不断提高，当陶瓷太阳能集热器中温度仍然超过保温储热水箱内水温，但是其差值逐步变小，当其差值达到设定的ΔＢ度时，控制器指令水泵停止工作，ΔＡ大于ΔＢ，一旦水泵停止工作，陶瓷太阳能集热器中的水经过上循环管、水泵全部进入保温储热水箱，下循环管中的水也进入保温储热水箱，由于进出气管的存在，破坏了陶瓷太阳能集热器可能出现的局部真空状态，使水顺利、可靠、全部、必然的流回保温储热水箱，所述技术方案使陶瓷太阳板太阳能热水系统在任何情况下都不会发生冻裂问题，也不会产生陶瓷太阳能集热器中热水热量大量损失的问题，进出气管的出口高于上汇集管０．５－２米，水泵工作时进出气管中水面高于上汇集管１０－２０００毫米，陶瓷太阳板是黑瓷复合陶瓷太阳板的简称。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹树梁，许建华，蔡滨，王启春，石延岭，许建丽，修大鹏，杨玉国，孙启正，赵之彬，
申请(专利权)人：曹树梁，
类型：发明
国别省市：88
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