一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统技术方案

一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统，整个系统包括集热器、储热水箱、温控装置、水位控制装置、自动切换阀和人工切换阀，以及连接各部件的管道；集热器与储热水箱之间采用串行连接和置换换热，两者的垂直相对位置可高可低，水平相对位置可短可长。采用本实用新型专利技术构建的一体非承压太阳能热水器，其中的储热水箱可放置在集热器下方；构建的分体非承压太阳能热水器，其中的集热器与储热水箱之间的水平距离可更长；无论是一体机还是分体机，储热水箱的水温都是确定的。储热水箱与用热水点之间构成能自动切换的单管上下水路，实现自动控制上水、自动控制下水、自动控制排空。系统整个架构非常简洁，成本低。推广使用具有极大的经济效益和社会效益。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种采用全新架构可以同时构建的一体或分体能定温防冻的储热水箱与用热水点采用单根水管的非承压太阳能热水器系统，属于太阳能热利用领域。
技术介绍
随着全民环保意识的不断提高，太阳能热水器的应用越来越广泛，目前在国内应用普及率最高的太阳能热水器产品是屋顶一体机，该一体机无论是采用真空管集热器还是平板集热器，由于采用自然循环换热的工作方式，因此水箱必须安置在集热器的上方，而且集热器与水箱要求紧挨在一起，甚至要求镶嵌在一起，也就是说两者的相对位置是固定的，几乎没有调整的空间。每台太阳能热水器的最高处都是一个体积庞大的水箱，然后依赖金属的机架支撑。这是一种头重脚轻的架构，正是这样的一种架构使得对支撑的机架的材料、以及安装的位置都提出非常高的要求，由此带来的后果是太阳能热水器抗台风的能力大幅度降低。而目前市场上的分体式太阳能热水器，由于受制于集热器与储热水箱之间的自然循环换热，两者的距离无论是水平距离或垂直距离都非常受限制，用热水点与水箱之间采用双管结构，而且全系统采用承压架构，制造成本非常高，换热效率又低，非常不经济。有没有更好的架构解决以上的问题，使得新式的太阳能热水器系统，同一种架构即可以类似一体机一样安装在屋顶，也可以类似分体机安装屋顶或阳台。但又不同于传统的一体机和分体机，集热器与水箱的相对位置要灵活，两者的相对距离也可以调整，改变现有头重脚轻的架构，也就是说对于一体机把体积庞大的储热水箱安置在集热器的正后背下方，对于分体机则延长集热器与储热水箱的相对水平间距。
技术实现思路
本技术解决其技术问题所采用的技术方案是，一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统，整个系统包括集热器、储热水箱、温控装置、水位控制装置、自动切换阀和人工切换阀，以及连接各部件的管道；储热水箱与用热水点之间构成能自动切换的单管上下水路；集热器与储热水箱之间采用串行连接和置换换热，两者的垂直相对位置可高可低，水平相对位置可短可长；水位控制装置和自动切换阀既可以独立存在系统中，也可以内嵌在储热水箱的保温层中与储热水箱构成一个整体。其中的集热器是一种非承压集热器或承压集热器，可以采用平板集热器，也可以采用真空管带联箱的集热器，至少具有一个进水口和一个出水口 ；其中的储热水箱是一种非承压水箱，包括三层结构，外壳、保温层和内胆，具有进水口、出水口、透气口和辅助接口。辅助接口可以配置多个，如电辅助加热接口、溢流口等。其中温控装置，是温控开关与电磁阀的组合体，或温度传感器、电磁阀与控制器的组合体；温控开关安装在集热器出水口处，正面应与管内的水良性接触，背面有两个连线缆的接头，全机械结构内置金属感温材料阀芯，集热器出水口处的温度达到预定温度时，温控开关的两个接头相连通，集热器出水口处的温度低于预定温度，温控开关的两个接头中断，温控开关的线缆与电磁阀上的线缆串行连接，温控开关的接头连通和中断控制着电磁阀的打开和关闭，电磁阀安装在上水水路中；对于采用温度传感器、电磁阀和控制器的组合体的温控装置，温度传感器放置在集热器的出水口处，电磁阀安装在上水水路中，控制器是一个独立体，温度传感器与电磁阀的线缆全部连接到控制器相应的端口上。温控装置预定温度的高低也决定本系统中储热水箱中水温的高低。其中水位控制装置，是机械的水位控制阀或水位传感器、电磁阀与控制器的组合体；水位控制阀具有两个接口和一个水位检测装置，水位检测装置安置在储热水箱内胆中，储热水箱水不满时有压水能从入口流到出口，水路中的水无压时两个接口是相通的，储热水箱满时两个接口的通道被中断；组合体中的水位传感器安装在储热水箱的内胆中，电磁阀安装在上水水路中，水位传感器和电磁阀上的线缆连接到控制器相应的端口。目前市场上储热水箱的水位传感器与温度传感器合二为一，称为水位温度传感器，安装在储热水箱中，一方面可以检测到水位，另一方面也可以同时检测到水温。其中自动切换阀，具有三个接口分别是上水口、综合口和下水口，阀体内的活塞根据水压进行切换使三个接口形成不同的通断状态，状态一有压水从综合口流入关闭下水口并从上水口流出；状态二从下水口流入综合口流出；状态三从上水口流入综合口流出，下水口堵塞。在实际应用中，状态一对应给太阳能热水器上水加热的工作过程，状态二对应太阳能热水器放热水使用的工作过程，状态三对应排空防冻的工作过程。其中人工切换阀，具有三个接口分别是冷水进口、综通口和热水出口，阀体内有可以转动的阀芯，通过转动人工切换阀面板上的转钮使三个接口之间形成不同的通断关系；分别是冷水进口与综通口联通或综通口与热水出口联通；阀体内嵌一个具有吸水功能的文氏管，在排空操作或出水加压时，冷水进口、综通口、热水出口以文氏管的形式连通。其中的上下水路，上水水路是自来水水管、电磁阀、人工切换阀冷水进口、人工切换阀综通口、上下单管、自动切换阀综合口、自动切换阀上水口、水位控制阀或直通水管、到集热器进水口、集热器出水口、温控开关或温度传感器、热水管到储热水箱的水箱进水口 ；下水水路是储热水箱的水箱出口、热水管到自动切换阀的下水口、自动切换阀的综合口、上下单管、人工切换阀的综通口、人工切换阀的热水出口，再通过水管或水龙头到用热水点。上下单管为上水和下水的共用水管，自动切换阀会配合人工切换阀自动进行切换，从而实现共用水管而不会混用水管。其中集热器与储热水箱之间采用串行连接，两者之间有且只有一根水管进行直接水路连接，水流通过阀后先进入集热器，在集热器中被加热后再进入储热水箱，由此在一体太阳能热水器中的储热水箱可放置在金属机架构成的直角三角形体内，在分体太阳能热水器中的储热水箱和集热器之间的相对距离就可更长。其中集热器与储热水箱采用置换换热，就是自来水依赖本身的能量把在集热器中已经加热到预定温度的水置换进储热水箱中储藏，而自身滞留在集热器中，等待被加热到预定温度，被下一次新流入的自来水置换；对于采用温控开关、电磁阀、水位控制阀组合的系统，温控开关处的温度没有达到预定温度，温控开关的两根线缆接头中断，电磁阀关闭，自来水停止流动，集热器不断吸收太阳能，温控开关处的温度到达预定温度，温控开关的两个接头连通，致使电磁阀打开，自来水重新开始流动，新进入的自来水冷水依赖本身能量把已经加热的水全部置换进入储热水箱中保存，而本身的冷水由于温度低温控开关连线接头中断，引起电磁阀关闭，从而被滞留在集热器中等待第二次的加热，如此往复，直到储热水箱中水满，启动水位控制阀，关闭上水通道为止；对于采用传感器、电磁阀和控制器组合的系统，控制器不停采集集热器出水口处安装的温度传感器，温度达到预定的温度，控制器控制电磁阀打开，自来水开始流动，自来水通过阀以后先进入在集热器，由于刚进入的自来水是冷水，水温低，控制器采集温度传感器的数据，温度低控制器控制电磁阀关闭，自来水被滞留在集热器中，集热器通过不断地吸收太阳能，集热器内的水温不断地上升，控制器采集到水温升高到预定温度，控制器重新控制电磁阀打开，水路中的水流在自来水本身的压力下重新开始流动，新进入的自来水冷水依赖自来水本身能量把已经加热的水全部置换进储热水箱中保存，而本身的冷水由于温度低被滞留在集热器中等待第二次的加热，如此往复，直到控制器采集水位温度传感器储热水箱中水满信号，控制器控制电磁阀关闭上水通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统，其特征是：整个系统包括集热器、储热水箱、温控装置、水位控制装置、自动切换阀和人工切换阀，以及连接各部件的管道；储热水箱与用热水点之间构成能自动切换的单管上下水路；集热器与储热水箱之间采用串行连接和置换换热，两者的垂直相对位置可高可低，水平相对位置可短可长；水位控制装置和自动切换阀既可以独立存在系统中，也可以内嵌在储热水箱的保温层中与储热水箱构成一个整体。

【技术特征摘要】
1.一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统，其特征是整个系统包括集热器、储热水箱、温控装置、水位控制装置、自动切换阀和人工切换阀，以及连接各部件的管道；储热水箱与用热水点之间构成能自动切换的单管上下水路；集热器与储热水箱之间采用串行连接和置换换热，两者的垂直相对位置可高可低，水平相对位置可短可长；水位控制装置和自动切换阀既可以独立存在系统中，也可以内嵌在储热水箱的保温层中与储热水箱构成一个整体。2.根据权利要求1所述的一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统，其特征是所述的集热器是一种非承压集热器或承压集热器，可以采用平板集热器，也可以采用真空管带联箱的集热器，至少具有一个进水口和一个出水口 ；所述的储热水箱是一种非承压水箱，包括三层结构，外壳、保温层和内胆，具有进水口、出水口、透气口和辅助接口。3.根据权利要求1所述的一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统，其特征是所述的温控装置，是温控开关与电磁阀的组合体，或温度传感器、电磁阀与控制器的组合体；温控开关安装在集热器出水口处，正面应与管内的水良性接触，背面有两个连线缆的接头，全机械结构内置金属感温材料阀芯，集热器出水口处的温度达到预定温度时，温控开关的两个接头相连通，集热器出水口处的温度低于预定温度，温控开关的两个接头中断，温控开关的线缆与电磁阀上的线缆串行连接，温控开关的接头连通和中断控制着电磁阀的打开和关闭，电磁阀安装在上水水路中；对于采用温度传感器、电磁阀和控制器的组合体的温控装置，温度传感器放置在集热器的出水口处，电磁阀安装在上水水路中，控制器是一个独立体，温度传感器与电磁阀的线缆全部连接到控制器相应的端口上。4.根据权利要求1所述的一种能定温防冻的单管非承压太阳能热水器系统，其特征是所述的水位控制装置，是机械的水位控制阀或水位传感器、电磁阀与控制器的组合体；水位控制阀具有两个接口和一个水位检测装置，水位检测装置安置在储热水箱内胆中，储热水箱水不满时有压水能从入口流到出口，水路中的水无压时两个接...

【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：实用新型
国别省市：