专利名称：太阳能热水系统的控温副水箱的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种太阳能热水系统的副水箱，特别是一种能明显提高系统水箱冬季储水的日升温幅度，限制夏季储水温度超高的副水箱，属于太阳能运用领域。
背景技术：
现有太阳能热水系统主要由系统集热器、各种传感器、电控制系统和水箱等组成，其水箱储水量是以国标“GB 50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范”中
4.4. 2的推荐值设计。因各地区太阳辐照能量相差较大，故导致热水量的取值范围也较大为1. 2 2. 0M2/100L(1. 2 2. 0平米/100升)，当地辐照能量越大则取值越小。如江苏地区每100L热水量的系统集热器面积推荐选用1. SM2 (即每平米系统集热面积产55. 6升热水)，其值的意义在于每百升水的集热面积取值越大，则冬季储水日升温幅度也越大，所需辅助加热能耗越少，也越节能。水箱储水可供使用人数以保证冬季人均50L热水用量计。现太阳能热水系统的集热器绝大多数采用目前热效最高的“真空玻璃集热管”组装，根据国标“GB/T 19141”得系统的集热效率应> 38. 23%，实测“真空玻璃集热管”组装的热水系统的热效为40% 45%。但因标准和实测中都包含了其管内存水所占用的能量，而这部分管内存水的能量却不能被使用，则扣除管内存留能量后的最大实际集热效率仅为35% (如IOOM2集热器需用(j5 58mmX 1800mm真空玻璃集热管725根，单根管内的留存水量为2. 7Kg，总量将高达1. 96吨，可配备水箱容量为5 8吨。)。由于，太阳的日平均辐照能量冬夏季间相差近倍，以南京为例，冬至前后的日辐照量接近17MJ/M2 (17兆焦/平米)，按35%的实际集热效率以标准推荐值1. 8M2/100L设计的水箱，其冬季储水日升温仅25.6°，自来水水温为7°C，当日水箱储水温度为32. 6 V，洗浴用水则需45°C，故对于天天需洗浴用水的系统，冬季则仍依赖于辅助加热补足。而夏季太阳的日辐照量可达30MJ/M2，储水日升温45. 2 °，夏季自来水温度为25°C，当日水箱储水温度将高达70. 2°C，因夏季洗浴用水仅需40°C，且洗浴用水量较冬季少，即使人均洗浴用水量仍以冬季的50L计，实耗水箱储存热水则降低到18. 45L/人，仅占水箱储水量的三分之一，使水箱夜间补入自来水后的水温仍达61. 9°C，导致水箱储水第二天即会沸腾。故江苏地区的实际取值只能大大小于1. 8M2/100L。由于，水箱上的聚氨酯发泡保温层长时间处于高温下易产生收缩，使保温性能降低，过高的水箱储水温度亦会加速系统集热器上大量使用的橡胶密封件的老化，且高于60°C的热水将加速集热管内结垢，这些均对太阳能热水器的热效率和可靠度造成严重影响，同时过高的水温在夏季洗浴调节水温时也易于造成烫伤。故在太阳能热水系统的招标中，招标方均对水箱储水最高温度提出了限定，一般为不大于60°C，导致现江苏地区的水箱储水量实际是按1. 43M2/100L即每平米系统集热面积产70升热水设计，造成冬季水箱储水日升温降低到20. 3°，当日储水温度仅达27. 3°C，加之夜间储水的温度下降，则须连续二天的大晴天才能勉强达到冬季洗浴用水45°C的温度要求。冬季每吨45°C的热水需耗电44. 14度，对于天天需洗浴用水供应的宾馆、医院、部队、院校等，不计入阴雨天的辅助能耗，太阳能只提供了其中53. 4%的能量，其余46. 6%的能量则需依赖于其它辅助加热系统，增加了一次性能源消耗。到了夏季，储水日升温为35. 9°，当日储水温度仍达60.9°C，人均日耗储存热水量为29. 25L，达储水量的42%，水箱52%的余留储存热水在补入自来水后的水温则达50. 40C。导致只是测试当日储水温度达到招标要求，而夏季实际水箱的储水温度仍可达80°C以上。故江苏地区按1. 43M2/100L左右储水量设计的太阳能集中供热系统水箱，仅能避免夏季水箱储水经常性的沸腾烧开，并不能克服其它缺陷，但却使冬季水箱储水需用的辅助加热能耗占比由按标准设计的32. 6%增加到46. 6%，降低了太阳能热水系统的节能效果和经济性。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述太阳能热水系统的水箱的不足之处，改善国标“GB50364-2005”中每100L热水量的取值范围，设计一种能大幅度提高系统水箱冬季储水的日升温幅度，提高储水温度，减少冬季辅助能耗，并可控制水箱温度，使水箱的夏季储水温度限制在60°C以内或按需设定，且结构合理，工艺简单，易于生产的高可靠度的太阳能热水的控温副水箱。本发明的太阳能热水系统的控温副水箱，其结构主要包括遮阳棚、支架、三通管接头、管结构散热器、溢流阀、排水阀、单向电磁阀和两位三通电磁阀，所述单向电磁阀的一端接口安装在管结构散热器的出水横管的接口上，所述单向电磁阀的另一端接口上安装有三通管接头，所述三通管接头的另两个接口通过系统的保温管道分别与系统水箱的循环进水管及两位三通电磁阀其中之一的出水接口安装连通，所述两位三通电磁阀的另一出水接口直接安装在管结构散热器的进水横管的接口上，所述两位三通电磁阀的进水接口通过系统保温管道与系统水箱的储水循环泵的出水接口安装连接，所述溢流阀安装在管结构散热器的出水横管的安装接口内，所述排水阀分别安装在管结构散热器的进水横管和出水横管上，所述排水阀选用电磁阀或选用手动水阀门，所述遮阳棚和管结构散热器安装在支架上。所述管结构散热器由散热管、内管、散热翅片、进水横管和出水横管构成，所述内管插入安装在散热管内，内管与散热管内壁构成环形水道截面，即形成环形水流道，所述散热翅片选用铝板冲压加工、安装在散热管上，所述管结构散热器上的管道选用不锈钢管或选用铝管加工、焊接组装。所述管结构散热器选用双排散热管道结构或选用单排散热管道结构，所述选用双排散热管道结构的管结构散热器，进水横管与出水横管并排排列，散热管置于进、出水横管的上方，所述选用单排管道结构的管结构散热器，进水横管与出水横管上下排列，散热管置于进、出水横管的中间。所述支架选用独立支架或选用与系统集热器支架组合为一体的组合支架，所述遮阳棚为栅栏式结构，所述遮阳棚由遮阳板和撑杆组成。本发明的太阳能热水系统的控温副水箱，是在现有热水系统基础上增加了温控副水箱，并利用现有热水系统拥有的电控系统控制副水箱上的两位三通电磁阀和单向电磁阀，实现了对系统集热器的热水流向控制。当系统水箱的储水温度低于设定值时，水箱的储水循环泵抽取系统集热器的热水直接进入水箱对储水循环加热；当夏季系统水箱储水达到设定的限制温度时，则将抽取的热水通过副水箱后再进入系统水箱，使夏季系统集热器获取的过余热量经副水箱散发到空气中，达到限制系统水箱储水温度继续升高，实现控制储水温度的目的。从而在系统水箱储水量的设计中，突破了国标“GB 50364-2005”中推荐的各地每100L热水量的系统集热器面积选用值范围，江苏地区的热水量可由现实际采用的1. 43M2/100L左右提高到2M2/100L以上设计。大大提高了冬季水箱储水的日升温度数，提高了储水水温，大幅度降低了冬季辅助加热能耗，并使夏季的水箱储水温度控制在60°C或按需要设定温度，提高了系统的实用性和可靠度，满足了客户的需求，使太阳能热水系统获得更好的节能效果和经济性。由于在稳定质量流的条件下，水在各处管径不等的管结构散热器内的流速随流道截面积的减小而增大，水压则随流道截面积的减小而减小。通过在出水管内安装的溢流阀，管结构散热器内获得了稳定的质量流，通过等压供水管道保证了各散热管均获得相等的供水水压及流量，通过散热管与内管构成的环形水流道大大减小了散热管的流道截面积，使出水横管的流道截面积与散热管流道截面积总和形成3倍以上的倍率。在溢流阀的限流作用下，使出水横管内水压大幅度增加，使其相当于一压力储水罐，管内水压高流速低，而散热管内却水压小流速闻，与出水横管间形成较大的压力差，从而消除因各散热管与出水横管的出水口不等距造成的相互管间水压不均的影响。通过稳流、等压供水、出水增压减速和散热管减压增速等技术措施，最终保证了各散热管工作时相互间管内流速、流量的均等，保证了管结构散热器工作时各散热管均处于均衡散热状态。由于热水是通过储水循环泵泵入散热管，使热水与散热管形成强迫对流换热，保证了热交换速率。通过采用较大直径的散热管管径，大幅度增加了散热翅片的表面积，通过散热管与内管组成的环形水流道结构，可使单根的管内截面积由Ilcm2减小到1.8cm2，相当于015mm的管内径，大幅度减小了散热管的流道截面积，使散热管内的流速大大增加，进一步提高了管内强迫对流的热传递速率，提高了散热管的散热效率。由于在管结构散热器的最低位置上设置了排水阀，其冬季处长开状态，以排空副水箱管道内的储水，避免冬季结冰炸管，而其它季节则处于长闭状态。由于夏季太阳的辐照强度大，且太阳夏季照角在日出后和日落前的一定时段内为东北向和西北向，栅栏式的遮阳棚全天均遮挡了阳光对管结构散热器的照射，又保证了其通风散热的需要，提高了系统的散热效率。因现太阳能热水系统的水箱是按1.43M2/100L热水量设计，现系统集热器大多选用“真空玻璃管”组装，其“真空玻璃管”内存水占用能量与系统水箱储水占用能量比已高达22%，且占用能量比例随MVlOOL取值增加而增加，实际集热效率则随占用能量比例的增加而减小，故限制了热水量的取值范围进一步加大，仍需一定的辅助能耗。但选用太阳能“翅片式热管”集热管(专利号201120018590. 2)或太阳能“翅片式U形”集热管(专利号201120018551. 2)组装的系统集热器，则避免了管内留存能量对实际集热效率的影响，可进一步加大水箱热水量的2M2/100L取值，使辅助能耗降低到100%，且提高了系统集热器的集热效率。本太阳能热水系统的控温副水箱上所使用的各项技术措施都能明显提高相应的效能，产生明显的技术效果。对于天天需洗浴用水的供热系统，可使冬季晴天系统水箱储水需用的辅助加热能耗占比由现在的46. 6%降低到25%，相比获得降低辅助能耗46%以上，每吨洗浴用水多节电9. 6度，且夏季储水温度可按需要设定控制的效果。特别是选用集热效率高的太阳能“翅片式热管”集热管组装的系统集热器，可使辅助能耗降低到100%，冬季每吨热水多节约辅助电耗20. 6度。相比现有供热系统，大幅度提高了太阳能热水系统的可靠度、经济性和节能效果，具有结构设计合理、工艺简单、成本低、易生产，安装使用方便和不另占用场地面积等优点。
附图1是本发明的实施例中的一种结构示意图；附图2是本发明附图1的A-A剖面旋转结构放大示意图；附图3是本发明附图1的左视结构放大示意图；附图4是本发明的单排散热管道结构示意图；附图5是本发明的组合支架结构示意图；附图6是本发明的系统水箱储水循环控制示意图。附图1中01是管结构散热器，02是遮阳棚，03是两位三通电磁阀，04是支架，05、06是排水阀，07是单向电磁阀，08是三通管接头，09是溢流阀。附图2中04是支架，05、06是排水阀，09是溢流阀，10是管结构散热器的进水横管，11是管结构散热器的出水横管，12是管结构散热器的散热翅片，13是管结构散热器的散热管，14是散热管的内管，15是遮阳棚的撑架，16是遮阳棚的遮阳板。附图3中03是两位三通电磁阀，04是支架，07是单向电磁阀，08是三通管接头，10是管结构散热器的进水横管，11是管结构散热器的出水横管，12是管结构散热器的散热翅片，13是管结构散热器的散热管，16是遮阳棚的遮阳板。附图4中10是管结构散热器的进水横管，11是管结构散热器的出水横管，13是管结构散热器的散热管。附图5中01是管结构散热器，04B是支架(双点划线)，16是遮阳棚的遮阳板，17是系统集热器的联箱，18是系统集热器的真空玻璃管。附图6中03是两位三通电磁阀，05、06是排水阀，07是单向电磁阀，08是三通管接头，09是溢流阀，10是管结构散热器的进水横管，11是管结构散热器的出水横管，13是管结构散热器的散热管，19是系统的太阳能集热器，20是系统水箱的储水循环泵，21是系统水箱储水的循环进水管，22是系统水箱，图中虚线是系统保温管道，图中箭头指向水流方向。
具体实施例方式附图是以太阳能热水系统的控温副水箱为例，非限制性公开了本发明中的具体实施例，对于其它类型的太阳能热水系统同样适用。结合附图对本发明作进一步描述如下。参见附图1、2和附图6 :本发明的太阳能热水系统的控温副水箱，其结构主要包括遮阳棚02、支架04、三通管接头08、管结构散热器01、溢流阀09、排水阀05与06、单向电磁阀07和两位三通电磁阀03，所述单向电磁阀07的一端接口安装在管结构散热器01的出水横管11的接口上，所述单向电磁阀07的另一端接口上安装有三通管接头08，所述三通管接头08的另两个接口通过系统的保温管道分别与系统水箱22的循环进水管21及两位三通电磁阀03其中之一的出水接口安装连通，所述两位三通电磁阀03的另一出水接口直接安装在管结构散热器的进水横管10的接口上，所述两位三通电磁阀03的进水接口通过系统保温管道与系统水箱的储水循环泵20的出水接口安装连接，所述溢流阀09安装在管结构散热器的出水横管11的安装接口内，所述排水阀05与06分别安装在管结构散热器的进水横管10和出水横管11上，所述排水阀05与06选用电磁阀或选用手动阀门，所述遮阳棚02和管结构散热器01安装在支架上。附图2、3反映副水箱主要部件在其它投影面上的结构和相互间的位置关系。参见附图2和3 :所述管结构散热器01由散热管13、内管14、散热翅片12、进水横管10和出水横管11构成，所述内管14插入安装在散热管13内，内管14与散热管13内壁构成环形水道截面，所述散热翅片12选用铝板冲压加工、安装在散热管13上，所述管结构散热器01上使用的管道选用不锈钢管或选用铝管加工、焊接组装，所述遮阳棚02为栅栏式结构，所述遮阳棚02由撑杆15和遮阳板16组成，所述撑杆15可选用不锈钢管或角铁焊接加工，所述遮阳板16可选用玻璃钢制造，用螺丝紧固在撑杆上。所述管结构散热器01选用双排散热管道结构(附图2)或选用单排散热管道结构(附图4)，所述选用双排散热管道结构的管结构散热器(附图2)，进水横管10与出水横管11并排排列，散热管13置于进、出水横管的上方，所述选用单排管道结构的散热器(附图4)，进水横管10与出水横管11上下排列，散热管13置于进、出水横管的中间。所述支架选用独立支架04或选用与系统集热器支架组合为一体的组合支架04B，所述支架可选用角铁或钢管焊接加工。现太阳能热水系统本身拥有一套电控制系统，通过水温显示水位控制仪探头、时间、光线、温度、压力等传感器，实现系统对多个电磁阀和储水循环泵及高压提升泵的自动控制，以及阴雨天和冬季辅助电加热的自动加温。本实用新型的太阳能热水系统的副水箱的水循环工作控制是利用现有热水系统的传感器和电控制系统，控制新增的电磁阀实现对储水循环流向的控制。参见附图6 :两位三通电磁阀03的两出水口中的一个处于打开状态时另一个处于则关闭状态，当两位三通电磁阀03与系统水箱22的储水循环进水管21连通的出水口打开时，单向电磁阀07处于关闭状态，水箱储水流过系统的太阳能集热器19时加热，被加热的水由储水循环泵20抽取经两位三通电磁阀03及保温管道直接泵回水箱22中，实现对储水箱储水的循环加热；当水箱内的水温达到某一设定值如60°C时，两位三通电磁阀03与水箱的储水循环进水管21连通的出水口被关闭，该阀03原被关闭的另一个出水口，即两位三通电磁阀03与进水横管10连接的出水口随之被打开，单向电磁阀07也同时被打开，循环泵20抽取的热水经两位三通电磁阀03、管结构散热器的进水横管10进入散热管13，在水流通过散热管13时，水中的热量经散热管13上安装的散热翅片14在空气中散发,经冷却的水流通过出水横管11和内中的溢流阀09、单向电磁阀07、三通管接头08及系统的保温管道和水箱的循环进水管21再泵回到水箱22中。排水阀05和06可选用电控或人工控制，其在春、夏、秋三季或自来水温高于一定温度时处于关闭状态，在两位三通电磁开关阀03与管结构散热器的进水横管10连接的出水口打开时排水阀处于关闭状态。在冬季或自来水温低于一定温度时排水阀10处于打开状态，以排泄空管结构散热器内的管内存水，防止冬季结冰炸管。附图中的故水箱由8根散热管构成的双排散热管道结构散热器，在散热管管径为小40mm、管高900mm、散热翅片间距IOmm时，散热面积达24M2，并可通过增加散热管的数量，以及通过多个副水箱的串联或并联组合使散热面积成倍提高，从而满足了降低水箱储水温度的速率需要。8根散热管构成的管结构散热器的长度1200mm高度1070mm均小于系统集热器，而厚度即宽度小于200mm (双排散热管道结构)和IOOmm (单排散热管道结构)，可安置于系统集热器的被阴面且不遮挡后排集热器的阳光，特别是选用组合支架效果更好，故不需另占用场地面积。最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。故这里也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
1.一种太阳能热水系统的控温副水箱，结构包括遮阳棚、支架和三通管接头，其特征还在于包括管结构散热器、溢流阀、排水阀、单向电磁阀和两位三通电磁阀，所述单向电磁阀的一端接口安装在管结构散热器的出水横管的接口上，所述单向电磁阀的另一端接口上安装有三通管接头，所述三通管接头的另两个接口通过系统的保温管道分别与系统水箱的循环进水管及两位三通电磁阀其中之一的出水接口安装连通，所述两位三通电磁阀的另一出水接口直接安装在管结构散热器的进水横管的接口上，所述两位三通电磁阀的进水接口通过系统保温管道与系统水箱的储水循环泵的出水接口安装连接，所述溢流阀安装在管结构散热器的出水横管的安装接口内，所述排水阀分别安装在管结构散热器的进水横管和出水横管上，所述管结构散热器和遮阳棚安装在支架上。
2.如权利要求1所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述管结构散热器由散热管、内管、散热翅片、进水横管和出水横管构成。
3.如权利要求2所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述内管插入安装在散热管内，内管与散热管内壁构成环形水道截面。
4.如权利要求1所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述管结构散热器选用双排散热管道结构或选用单排散热管道结构。
5.如权利要求4所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述选用双排散热管道结构的管结构散热器，进水横管与出水横管并排排列，散热管置于进、出水横管的上方。
6.如权利要求4所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述选用单排管道结构的管结构散热器，进水横管与出水横管上下排列，散热管置于进、出水横管的中间。
7.如权利要求2所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述散热翅片选用铝板冲压加工、安装在散热管上。
8.如权利要求1所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述管结构散热器上的管道选用不锈钢管或选用铝管加工、焊接组装。
9.如权利要求1所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述排水阀选用电磁阀或选用手动阀门。
10.如权利要求1所述的太阳能热水系统的控温副水箱，其特征还在于，所述支架选用独立支架或选用与系统集热器支架组合为一体的组合支架。
全文摘要
本发明的太阳能热水系统的控温副水箱主要由管结构散热器及相关控制阀等组成。通过电磁阀对系统集热器的热水流向控制，将系统获取的过余热量通过副水箱散发到空气中，达到限制水温升高，实现夏季水箱温度控制在60℃或按需设定的目的。从而使江苏地区的热水量设计由现每百升1.43M2增加到2M2以上，突破了国标“GB 50364-2005”推荐的取值范围，提高了冬季储水的日升温幅度，使冬季辅助能耗占比由46.6％降低到25％，相比降低46％，每吨热水多节电9.6度。特别是选用太阳能“翅片式热管”集热管(201110023016.0)的系统集热器，将辅助能耗进一步降低，冬季每吨热水则多节电20.6度，提高了热水系统的可靠度、经济性和节能效果，具有结构设计合理、工艺简单、成本低、安装使用方便和不占用场地等优点。
文档编号F24J2/46GK103062935SQ20111031524
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者李光华, 谢河 申请人:南京绿盾电气设备有限公司