具有过热保护的自适应的自泵送太阳能热水系统技术方案

太阳能集热器加热并以减小的压强自己泵送传热流体，而不会对与储罐内的热水之间的热交换产生机械干涉。热流体的液柱被太阳能集热器管内形成的蒸汽泡经上歧管和出口管而泵送至上热流体贮存器内。热流体向下流过储罐处的换热器。冷流体返回至下贮存器。蒸汽流出上贮存器并被更冷的水和下贮存器的壁冷凝。冷却流体从下贮存器返回至为集热器管供水的下歧管。上述系统内自动形成低于环境压强的压强。当热量的积聚增加所述系统内的压强时，流体流动至封闭的第三可变容积贮存器。所述第三贮存器底部内的浮阀允许液体在冷却时返回所述系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有过热保护的自适应的自泵送太阳能热水系统本专利申请要求2008年10月6日提交的美国临时申请No. 61/195，288的优先权， 该专利申请全文以引用的方式并入本文中。
技术实现思路
新系统具有直接由太阳能驱动的自泵送太阳能回路。循环不需要任何机械部件、 电机、泵、阀、电子元件、控制器、传感器或电线。这避免了常见的可靠性问题，并大大降低了材料成本和安装人力成本。新系统使用一个或多个标准平板集热器和标准热水储罐。不需要特制的集热器或储罐。新系统可以快速简单地进行安装，或在现有的生活用热水系统中进行改进，从而节约了时间和成本。由于具有易用的接头，因此不需要进行焊接。新的免维护系统节约了采购和拥有成本，并可进行免维护运行。只需要用于使管道在相同位置定位的单个屋顶贯穿件。通过使用柔性管既节约了成本，又方便了安装。所述系统可静音运行。所述系统具有自动限温模式，避免储罐内出现正压和灼热的高温，从而节约了昂贵的防烫阀。所述系统具有自动过热保护系统，自动过热保护系统在极端情况下为安全目的排出集热器中的水，并保护传热流体的化学性质。所述系统可以安全运行，而不会长时间流出热水。所述系统不会在集热器内出现滞流；不会出现传热流体中的化学组分在高温下分解的危险。用于产生真空的自动化系统可根据需要自动恢复真空，从而使安装简单、操作省心。所述系统为全封闭设计，不必担心真空或流体流失。所述系统使用食品安全级丙二醇、水和乙醇的混合物来提供防冻保护。所述系统根据日照量自动调整流动和温度。由于不可能出现逆向热虹吸，因此不需要使用止回阀。使用高性能换热器产生了高温输出，并使得与储罐内的热水之间具有良好的传热性能。可以使用内部换热器盘管或侧臂换热器。为了提高性价比，可以使用侧臂换热器并在不进行焊接的情况下装配和改装到标准储罐上。这一组合提供了在热水储罐内完全分层的可立即使用的> 40°C的热水层。可以在标准热水储罐上增加换热器，并低成本地使用储罐底部的排出端口和储罐顶部的温度与压强端口。连接使用标准的3/4英寸T型接头和具有螺母/接头连接器的标准柔性压强软管。从标准储罐上拧下温度和压强(T&P)安全阀。将顶部T型接头连接到 T&P安全阀的位置，然后将T&P安全阀重新螺纹连接到T型接头的顶部。将换热器顶部通过标准柔性热水器压强软管连接到顶部T型接头的另一个端口。从储罐底部的排出端口拆除排出阀。将底部T型接头附接到排出端口。将排出阀螺纹连接到底部T型接头的一侧。将底部T型接头的另一侧连接到换热器底部。家用的冷水和热水端口保持不变。紧密的联接确保了太阳能回路中的交联聚乙烯PEX管件的气密性密封。通过使用标准扩口式接头，可以在无源太阳能泵单元与太阳能集热器之间提供快速方便、免焊接的气密密封连接。提供了一种用于太阳能热水器的无源流体泵送新方法。采用标准市售太阳能集热器。可以用单个无源流体泵送单元为两个太阳能集热器提供服务，进一步节约了成本。本专利技术提供了新的太阳能驱动自泵送单元。如果需要，可以采用无源方法自动恢复真空。完全封闭的系统不会由于使流体蒸发到环境中而造成流体损失。可用接头允许在不损失真空的情况下使用安装简单的低成本柔性PEX管件。安装时无需进行焊接。新系统的安装不需要进行焊接，使用螺母与0形环接头、扩口式配件和活接头。集热器备有匹配的接头，所述匹配的接头容易在车间或现场安装到标准集热器上。所述系统将填充正确的水/乙二醇/乙醇混合物作为传热流体。应对正确的加注液位进行观察。不需要对系统进行手动初始抽真空。所有操作都采用基本的物理过程泵送、恢复真空、温度限制和在过热时泄放流体。仅使用一个阀。所述阀正常情况下关闭。虽然采用基本的物理原理，但本专利技术的新颖性和非显而易见的贡献包括对现有太阳能热水系统的改进。一种现有系统具有专门设计的单个集热器，该集热器具有在集热器上方高高延伸的、在特殊钎焊的收集歧管内的固定上升管。相比之下，新装置可被添加到具有各种尺寸的一个或多个标准集热器上。由于将泵送机构与集热器分离，本专利技术不是显而易见的。已经通过广泛的研发设计出可以在任何条件下良好工作的新的无源太阳能泵。本专利技术已经产生下列新结果本专利技术形成高效而美观的流体泵送系统，避免在闭环系统中积聚压强，允许流体因热膨胀而膨胀，并且包括过热保护机构，过热保护机构允许正常运行并保护乙二醇的化学组分。新系统采用间接的间歇泉(geyser)泵送方法。集热器内产生的蒸汽泡在外部装配出口管歧管内产生间歇泉泵送作用。流体和蒸汽的分离机构也是新的。另外的有益效果是泵送的流体量更大，并且不需要复杂的气泡成核装置。在现有技术系统中，每个上升管都具有伸出到集热器上方的自有的出口管，高出集热器会形成视觉上突出的设计。这样不能使用标准的集热器，而且不适合多个集热器连接到单个泵和共享换热器回路的设计。此外，蒸汽泡在较冷的空上升管内迅速冷凝和收缩， 从而进一步降低有效性。新专利技术性能更佳，大大地改善了外观效果，同时更灵活、更简单、成本更低。新系统自动产生和保持真空，这使得系统安装更加方便，并且避免了随时间推移失去真空引发的维护问题。失去真空已经成为现有技术系统的一个问题。新专利技术中的泵送动作分四个阶段。太阳加热与集热器内的吸热器相连的上升管中的流体。由于热虹吸作用，最热的水上升到上升管顶部。由于系统内的压强降低，流体会在较低温度下达到沸点。这样产生蒸汽泡，并产生1600的体积膨胀系数。气泡将热流体的液柱(slug)驱动和提升到高处的热流体贮存器内。流体平衡原理使得太阳能回路内产生循环，即经换热器输送热流体，从而将热量传递至储罐。冷却后的流体从换热器返回至太阳能系统的较冷流体贮存器。来自上升管的蒸汽与热流体分离，并且返回至较冷流体贮存器并在其中冷凝。蒸汽冷凝释放的热量对返回集热器的流体进行预热。传热流体应具有低沸点。传热流体不应结冻，以免集热器和管件破裂。使用水、乙二醇和乙醇的混合物作为传热流体。这一混合物具有低的防冻温度。系统在适度真空下工作，并且在35°C的温度下开始泵送。通过选择混合物的配比可以选择最低工作温度。传热流体具有良好的传热能力。系统限制了高滞流温度，并且流体在化学上保持稳定。水、乙醇和丙二醇是安全无毒的流体混合物。这允许使用单壁式换热器。膨胀的蒸汽猛烈地推挤太阳能集热器顶部歧管内的热的流体。流体和蒸汽泡只能通过连接到集热器顶部歧管外部端口的出口管逸出。最后，蒸汽泡将随着泵出的热流体从出口管逸出。由于贮存器R2内的冷流体液位被设置成略高于顶部歧管，所以顶部歧管将重新填充利用流体重力平衡原理而从集热器的底部向上供送的传热液体。出口管的所选数量和直径足够大，以允许在不过分限制的情况下有足够的流体逸出；但又要足够小，以免蒸汽穿过流体。蒸汽泡会将沿管向上推动所有流体液柱。蒸汽泡还会提供向下的力，但由于顶部歧管和出口管内的水量远小于下面集热器内的水量，从而最大限度地减少了逆流。专门设计的单向阀在集热器底部具有较少流动限制，可以略微提高泵送效率，但该阀不是严格要求的。为此目的开发了一种非常简单的单向阀。该系统可以在不使用这种阀的情况下工作，即使阀出现故障，也不会严重影响系统性能。出口管内的热流体被推至更高液位并部分地填充贮存器Rl。贮存器Rl的流体液位会变得高于贮本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种自泵送太阳能热水系统，包括：太阳能集热器，所述太阳能集热器具有向上倾斜或竖直的面板，所述面板具有上升管，下集热器歧管，所述下集热器歧管连接到所述上升管的下端，上集热器歧管，所述上集热器歧管连接到所述上升管的上端，出口管，所述出口管连接到所述上集热器歧管，用于提升热的传热流体，第一贮存器，所述第一贮存器连接到所述出口管，用于从所述出口管接收所述热的传热流体，第一管道，所述第一管道连接到所述第一贮存器，换热器，所述换热器连接到所述第一管道，用于从所述第一贮存器接收热的传热流体，热水储罐，所述热水储罐连接到所述换热器，第二管道，所述第二管连接到所述换热器，用于使冷却后的流体返回，第二贮存器，所述第二贮存器定位在所述第一贮存器下方并连接到所述第二管道，返回管，所述返回管连接到所述第二贮存器和所述下集热器歧管，以及蒸汽管道，所述蒸汽管道自所述第一贮存器的上部连接，用于从所述第一贮存器释放蒸汽，以使所述蒸汽在所述第二贮存器中冷凝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔努·万豪滕，
申请(专利权)人：桑诺维辛斯公司，
类型：发明
国别省市：US