一种全新的循环置换换热方法技术

一种全新的循环置换换热方法，该方法是低温的自来水分批次间隔进入太阳能热水器系统，每批次的进水量或批次的间隔时间由系统自动控制，每批次进入系统的自来水总是先流入到一个混合器，在混合器中变成中温水，中温水依赖自来水的自身能量来置换集热器中的热水，中温水滞留在集热器中，等待下一批次的开始。集热器每次需要加温的都是从中温水开始，而不是从低温的自来水开始加热。加热速度更快，换热效率更高，高速高效换热使得热水在连接的管道中的停留时间大幅度缩短。在零功耗状态下，该方法一方面极大提高分体太阳能热水器的热效率，另一方面使得分体太阳能热水器的集热器和储热水箱之间的相对距离可以延长数十倍。具有良好的社会效益和经济推广效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到，属于太阳能热利用领域。
技术介绍
太阳能热水器应用的人越来越多，太阳能热水器有两大关键部件，分别是集热器和储热水箱，集热器负责尽可能多的吸收太阳能，尽快加热集热器中的介质，储热水箱则是尽可能长时间的对热水进行保温储藏。提高太阳能热水器的热效率，还必须解决一个关键问题，就是换热，也就是说如何把集热器中的高温热介质尽可能快速地把热量传送到储热水箱中，同时要防止在热量传递过程中的热消耗。可以这样理解没有高效的换热，太阳能热水器的性能就无法有效提闻。总结目前市场中的太阳能热水器的换热方法，有这么几种第一种，自然循环换热 方法；第二种，强制循环换热方法；第三种，是本专利人提出的置换换热方法。自然循环换热方法依据介质高低温密度差异进行换热，在一体真空管太阳能热水器中有着非常广泛和成功的应用，是成熟和经济的换热方法。强制循环换热法，在太阳能热水器工程市场中应用比较多，依据检测集热器和储热水箱两者的水温差，控制循环水路中的水泵运行和停止进行换热。但是这两种换热方法，移植应用在分体太阳能热水器中就无法高效和经济了，两者的连接架构不同，甚至安装和应用的场所也不同，存在的问题是问题一分体太阳能热水器采用自然循环换热方法，受制与集热器与储热水箱之间的两根细的换热管道，换热效率大幅度下降，而且由于集热器与储热水箱之间的水平和垂直距离都非常有限制，带来安装和使用方面的困惑；问题二分体太阳能热水器如果采用强制循环换热，换热效率提高了，但成本太高，耗电、噪音的问题又无法解决。对于分体太阳能热水器本专利人提出采用置换换热方法，但在某些场合，此换热方法也存在不尽如人意的地方，有没有更好的换热方法，来满足分体太阳能热水器的市场需求。
技术实现思路
本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，，该方法是低温的自来水分批次间隔进入太阳能热水器系统，每批次的进水量或批次的间隔时间由系统自动控制，每批次进入系统的自来水总是先流入到一个混合器，在混合器中，流入的低温自来水和从储热水箱的循环出水口流出进入到混合器的热水进行充分混合，混合后的中温水在自来水的压力下，通过管道流入到集热器中，把在集热器中已经完成加热到预定温度的热水通过管道送入到储热水箱中储藏，而刚才流入集热器的中温水，由于温度没有达到预定温度，自己则被滞留在集热器中，等待下一批次的进水换热；这种每次中温水占据集热器的过程，就是一个置换过程；在集热器中的中温水，通过不断地吸收太阳能，集热器内的水温不断增加，当集热器中的中温水的水温到达预定温度的热水时，系统中的管道水流重新开始流动，低温的自来水又一批次进入太阳能热水器系统，开始新的一次与循环热水混合、置换的过程，如此往复，直到储热水箱通过多批次的换热，储热水箱热水满为止。其中每批次的换包含三个步骤，第一步，进入系统的低温自来水与储热水箱循环出水口流入的热水混合，自来水的流入和储热水箱循环口的流出两者是同步进行的，即两者一起流动一起停止；第二步，温合后的中温水依赖自来水的压力，把集热器中已经加热到预定温度的热水全部置换到储热水箱中，系统中的管道关闭，致使本身的中温水滞留在集热器中；第三步，滞留在集热器中的中温水，通过集热器不断地吸收太阳能来提高水温，当集热器中水的温度达到预定温度时，系统中的管道重新打开，管道中的水流重新开始流动，进行下一批次的循环置换。其中的太阳能热水器系统，该系统包括集热器、储热水箱、混合器和温控装置，以及各部件之间的连接管道，其中集热器和储热水箱两大部件是两个相对独立的单体，系统的自来水进水口连接到混合器入口上，混合器吸水接口与储热水箱的循环出水口相连接，混合器出水口通过管道连接到集热器入水口，集热器出水口连接一个温控装置，温控装置的另一端通过管道连接到储热水箱的进水口上。其中的温控装置包含水路开关和温度传感，两者可以安装在一处，也可以分开安装，但温度传感必须安装在集热器出水口处，水路开关只要串接在换热的管路中，水路开关依据温度传感来进行开关控制。本段描述的太阳 能热水器系统是在本专利技术应用中的必须包含最基本的部件和之间的连接，但并不说明应用本专利技术的太阳能热水器系统只能包括以上的连接和部件，实际中的太阳能热水器系统在管路中还可以增加部件和对应管路的连接，比如为了控制储热水箱水位检测机构、防冻的呼吸阀、排控阀、电辅助加热设施、水位水温表、控制器等。由此可知，这种全新的循环置换换热方法中，低温自来水进入系统即不像自然循环换热方法中的低温自来水一般单批次一次性把需要加热的水首先全部流入到储热水箱储藏中，然后通过与集热器之间的自然循环换热，逐步加热储热水箱中的水，储热水箱中的水温是一个逐步缓慢上升的过程，储热水箱中的水温一般是不可控的；也不像强制循环换热方法中的，低温自来水首先全部一次性把需要加热的低温自来水全部流入到储热水箱中，然后通过检测集热器和储热水箱中的水温差，启动管路中的电控水泵，把集热器中已经加温的水循环进入储热水箱，把储热水箱中的冷水循环进入到集热器中加热，通过多次循环，逐步把储热水箱中的水加温到集热器与储热水箱之间的温差很小，才停止泵的循环；也不像置换换热方法中，低温自来水直接流入集热器中，在集热器中加热到预定温度，自来水重新流动，新流入的低温自来水直接把集热器中的热水置换进入储热水箱中，而低温的自来水滞留在集热器中等待加热到下一次置换的到来。本专利技术的有益效果是，，该方法是低温的自来水分批次间隔进入太阳能热水器系统，每批次的进水量或批次的间隔时间由系统自动控制，每批次进入系统的自来水总是先流入到一个混合器，在混合器中变成中温水，中温水依赖自来水的自身能量来置换集热器中的热水，中温水滞留在集热器中，等待下一批次的开始。集热器每次需要加温的都是从中温水开始，而不是从低温的自来水开始加热。加热速度更快，换热效率更高，高速高效换热使得热水在连接的管道中的停留时间大幅度缩短。在零功耗状态下，该方法一方面极大提高分体太阳能热水器的热效率，另一方面使得分体太阳能热水器的集热器和储热水箱之间的相对距离可以延长数十倍。轻松实现分体太阳能热水器集热器安装在南面，储热水箱安装在房屋的北面。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。图I是本专利技术的太阳能热水器系统架构连接示意图。图2是自然循环换热方法的太阳能热水器系统架构示意图。图3是强制循环换热方法的典型太阳能热水器系统架构示意图。图4是置换换热方法的典型太阳能热水器系统架构示意图。图中101.储热水箱，102.集热器，103.混合器，104.温控装置，105.电控水泵，106.控制器，107.温度传感器A，108.温度传感器B，200.自来水入口，201.水箱进水口，202.水箱出水口，203.循环出水口，204.集热器出水口，205.集热器入水口，208.循环入水口，210.混合器入口，211.混合器出口，212.混合器吸水口。·具体实施例方式图示说明，为了更加清楚明确描述本专利技术的特征，在图示中把目前在太阳能热水器中常用的几种换热方法对应太阳能热水器系统的典型连接架构画出，由此也更加简单明了本专利技术的典型特征，以及与目前换热方法的不同；本图示只是把关联换热的连接，或对应此换热方法不可缺少的部件在图中画出并进行标示。本专利技术不排斥在真正的太阳能热水器产品中，需要一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全新的循环置换换热方法，其特征是：该方法是低温的自来水分批次间隔进入太阳能热水器系统，每批次的进水量或批次的间隔时间由系统自动控制，每批次进入系统的自来水总是先流入到一个混合器，在混合器中，流入的低温自来水和从储热水箱的循环出水口流出进入到混合器的热水进行充分混合，混合后的中温水在自来水的压力下，通过管道流入到集热器中，把在集热器中已经完成加热到预定温度的热水通过管道送入到储热水箱中储藏，而刚才流入集热器的中温水，由于温度没有达到预定温度，自己则被滞留在集热器中，等待下一批次的进水换热；这种每次中温水占据集热器的过程，就是一个置换过程；在集热器中的中温水，通过不断地吸收太阳能，集热器内的水温不断增加，当集热器中的中温水的水温到达预定温度的热水时，系统中的管道水流重新开始流动，低温的自来水又一批次进入太阳能热水器系统，开始新的一次与循环热水混合、置换的过程，如此往复，直到储热水箱通过多批次的换热，储热水箱热水满为止。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐何燎，
申请(专利权)人：徐何燎，
类型：发明
国别省市：