蓄熱式防凍太陽能集熱器系統的製作方法

2023-05-11 15:23:26

專利名稱：蓄熱式防凍太陽能集熱器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種防凍太陽能集熱器系統。
背景技術：
由於我國部分地區冬季室外氣溫偏低，在應用太陽能時，必須考慮太陽能集熱器的防凍問題。而在太陽能集熱器的防凍設計上，國家標準一般推薦排空系統、排回系統、防 凍液系統和循環防凍系統。排回和排空系統，由於在安裝上的不到位和設備本身的問題，極 易造成系統中殘留水份，從而造成閥門及管道的凍裂，影響系統的安全運行。防凍液系統， 特別是高濃度防凍液系統，其初投資比較大，其價格大約為每平米太陽能集熱器300 400 元，而且由於太陽能集熱器位於室外，容易受到外力的衝擊而引起洩露，從而造成環境的汙 染和經濟上的浪費。循環防凍系統主要在可能發生工質被凍結情況時啟動循環泵，控制上 很困難。如果氣溫很低，只靠循環也有可能會被凍裂，起不到防凍的效果。

發明內容
本發明的目的是為了解決排回和排空系統中極易殘留水份，造成閥門及管道的凍 裂問題，氣溫很低使循環工質凝固凍裂管道的問題，以及防凍液系統初投資大和易造成環 境汙染的問題，進而提供一種蓄熱式防凍太陽能集熱器系統。本發明為解決上述技術問題採取的技術方案是本發明的蓄熱式防凍太陽能集 熱器系統包括太陽能集熱器、第一循環水泵、熱用戶、第一止回閥、第四截止閥、循環工質流 出管和循環工質流入管，熱用戶的流出端通過循環工質流出管與太陽能集熱器連通，第一 止回閥安裝在循環工質流出管上，熱用戶的流入端通過循環工質流入管與太陽能集熱器連 通，第四截止閥和第一循環水泵沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質流入管上，所 述防凍太陽能集熱器系統還包括相變材料蓄熱罐、第二循環水泵、第二止回閥、溫度傳感 器、第一截止閥、第二截止閥、第三截止閥、循環工質回流管、第一連通管、第二連通管、第一 控制線和第二控制線，所述第一截止閥和溫度傳感器沿循環工質的流動方向依次安裝在循 環工質流入管上，且第一截止閥和溫度傳感器位於太陽能集熱器與第四截止閥之間的循環 工質流入管上，所述循環工質回流管的一端與第一截止閥和溫度傳感器之間的循環工質流 入管連通，循環工質回流管的另一端與第一止回閥和太陽能集熱器之間的循環工質流出管 連通，所述第二止回閥和第二循環水泵沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質回流管 上，所述第一連通管和第二連通管並列設置在第一截止閥的兩側，第一連通管和第二連通 管的上端均與循環工質流入管連通，第一連通管的下端與相變材料蓄熱罐的進口端連通， 第二連通管的下端與相變材料蓄熱罐的出口端連通，第二截止閥安裝在第一連通管上，第 三截止閥安裝在第二連通管上，所述溫度傳感器通過第一控制線與第二循環水泵連接，溫 度傳感器通過第二控制線與第四截止閥連接。本發明與現有技術相比具有以下有益效果本發明的相變材料蓄熱罐續存了太陽 能集熱器產生的熱量，在需要防凍的時候，循環工質流經相變材料蓄熱罐取出熱量；本發明降低了太陽能集熱器防凍液系統的初投資費用，初投資費用僅為現有太陽能集熱器防凍系統初投資費用的60%，同時杜絕了環境汙染問題；本發明還解決了由於安裝或其他原因引 起的太陽能排回或排空系統的管道和閥門凍裂問題，以及氣溫低造成循環防凍沒有熱源而 凍裂管道的問題；本發明應用廣泛，其熱用戶末端可以是建築採暖、生活熱水和工業油田管 道伴熱等。


圖1是本發明的整體結構的系統原理圖，圖2是本發明的蓄熱模式的系統原理圖 (圖中箭頭表示循環工質的流向)，圖3是本發明的正常運行模式的系統原理圖(圖中箭頭 表示循環工質的流向)，圖4是本發明的防凍運行模式的系統原理圖(圖中箭頭表示循環工 質的流向)。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1-圖4說明本實施方式，本實施方式的蓄熱式防凍太陽 能集熱器系統包括太陽能集熱器2、第一循環水泵4、熱用戶5、第一止回閥7、第四截止閥 13、循環工質流出管20和循環工質流入管21，熱用戶5的流出端通過循環工質流出管20與 太陽能集熱器2連通，第一止回閥7安裝在循環工質流出管20上，熱用戶5的流入端通過 循環工質流入管21與太陽能集熱器2連通，第四截止閥13和第一循環水泵4沿循環工質 的流動方向依次安裝在循環工質流入管21上，所述防凍太陽能集熱器系統還包括相變材 料蓄熱罐1、第二循環水泵6、第二止回閥8、溫度傳感器9、第一截止閥10、第二截止閥11、 第三截止閥12、循環工質回流管22、第一連通管23、第二連通管24、第一控制線25和第二 控制線26，所述第一截止閥10和溫度傳感器9沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質 流入管21上，且第一截止閥10和溫度傳感器9位於太陽能集熱器2與第四截止閥13之間 的循環工質流入管21上，所述循環工質回流管22的一端與第一截止閥10和溫度傳感器9 之間的循環工質流入管21連通，循環工質回流管22的另一端與第一止回閥7和太陽能集 熱器2之間的循環工質流出管20連通，所述第二止回閥8和第二循環水泵6沿循環工質的 流動方向依次安裝在循環工質回流管22上，所述第一連通管23和第二連通管24並列設置 在第一截止閥10的兩側，第一連通管23和第二連通管24的上端均與循環工質流入管21 連通，第一連通管23的下端與相變材料蓄熱罐1的進口端連通，第二連通管24的下端與相 變材料蓄熱罐1的出口端連通，第二截止閥11安裝在第一連通管23上，第三截止閥12安 裝在第二連通管24上，所述溫度傳感器9通過第一控制線25與第二循環水泵6連接，溫度 傳感器9通過第二控制線26與第四截止閥13連接。
具體實施方式
二 結合圖1-圖4說明本實施方式，本實施方式的防凍太陽能集熱 器系統還增加有膨脹水箱3和第三連通管27，所述膨脹水箱3通過第三連通管27與循環 工質流入管21連通，且第三連通管27位於溫度傳感器9和第四截止閥13之間的循環工質 流入管21上。如此設置，起到定壓補給的作用。其它組成和連接關係與具體實施方式
一相 同。本發明的蓄熱模式(參見圖2)第一截止閥10關閉，第二截止閥11、第三截止閥 12、第四截止閥13打開；循環工質從熱用戶5流出，進入太陽能集熱器2升溫後，經第二截止閥11進入相變材料蓄熱罐1內，相變材料蓄熱罐1內的相變材料蓄熱；之後循環工質經 第三截止閥12、第一循環水泵4再供給熱用戶5 ；膨脹水箱3起到定壓補給的作用。蓄熱模 式一直進行直至相變材料蓄熱罐1內的相變材料蓄熱結束。本發明的正常運行模式(參見圖3)此時太陽能集熱器系統內循環工質的溫度高 於其凝固點以上，由於此時系統無需防凍，且蓄熱結束，關閉第二截止閥11和第三截止閥 12，打開第一截止閥10和第四截止閥13，循環工質從熱用戶5流出，經第一止回閥7，進入 太陽能集熱器2升溫後，經第四截止閥13、第一循環水泵4再供給熱用戶5。所述膨脹水箱 3起到定壓補給的作用。
本發明的防凍運行模式(參見圖4)此時太陽能集熱器系統內循環工質的溫度低 於其凝固點以下，由於此時系統需要防凍，第一截止閥10和第四截止閥13關閉，第二截止 閥11和第三截止閥12打開，室內部分隨第一循環水泵4的關閉而停止循環；循環工質從太 陽能集熱器2流出，經第二截止閥11，進入相變材料蓄熱罐1內，循環工質升溫到凝固點以 上，再流經第三截止閥12進入循環工質回流管22內，再經第二循環水泵6再返回到太陽能 集熱器2內。
權利要求
一種蓄熱式防凍太陽能集熱器系統，它包括太陽能集熱器(2)、第一循環水泵(4)、熱用戶(5)、第一止回閥(7)、第四截止閥(13)、循環工質流出管(20)和循環工質流入管(21)，熱用戶(5)的流出端通過循環工質流出管(20)與太陽能集熱器(2)連通，第一止回閥(7)安裝在循環工質流出管(20)上，熱用戶(5)的流入端通過循環工質流入管(21)與太陽能集熱器(2)連通，第四截止閥(13)和第一循環水泵(4)沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質流入管(21)上，其特徵在於所述防凍太陽能集熱器系統還包括相變材料蓄熱罐(1)、第二循環水泵(6)、第二止回閥(8)、溫度傳感器(9)、第一截止閥(10)、第二截止閥(11)、第三截止閥(12)、循環工質回流管(22)、第一連通管(23)、第二連通管(24)、第一控制線(25)和第二控制線(26)，所述第一截止閥(10)和溫度傳感器(9)沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質流入管(21)上，且第一截止閥(10)和溫度傳感器(9)位於太陽能集熱器(2)與第四截止閥(13)之間的循環工質流入管(21)上，所述循環工質回流管(22)的一端與第一截止閥(10)和溫度傳感器(9)之間的循環工質流入管(21)連通，循環工質回流管(22)的另一端與第一止回閥(7)和太陽能集熱器(2)之間的循環工質流出管(20)連通，所述第二止回閥(8)和第二循環水泵(6)沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質回流管(22)上，所述第一連通管(23)和第二連通管(24)並列設置在第一截止閥(10)的兩側，第一連通管(23)和第二連通管(24)的上端均與循環工質流入管(21)連通，第一連通管(23)的下端與相變材料蓄熱罐(1)的進口端連通，第二連通管(24)的下端與相變材料蓄熱罐(1)的出口端連通，第二截止閥(11)安裝在第一連通管(23)上，第三截止閥(12)安裝在第二連通管(24)上，所述溫度傳感器(9)通過第一控制線(25)與第二循環水泵(6)連接，溫度傳感器(9)通過第二控制線(26)與第四截止閥(13)連接。
2.根據權利要求1所述蓄熱式防凍太陽能集熱器系統，其特徵在於防凍太陽能集熱 器系統還包括膨脹水箱(3)和第三連通管(27)，膨脹水箱(3)通過第三連通管(27)與循環 工質流入管(21)連通，且第三連通管(27)位於溫度傳感器(9)和第四截止閥(13)之間的 循環工質流入管(21)上。
全文摘要
蓄熱式防凍太陽能集熱器系統，它涉及一種防凍太陽能集熱器系統。針對排回和排空系統中極易殘留水份，造成閥門及管道的凍裂問題，氣溫很低使循環工質凝固凍裂管道的問題，防凍液系統初投資大和易造成環境汙染的問題。本發明的第一截止閥和溫度傳感器沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質流入管上，第二止回閥和第二循環水泵沿循環工質的流動方向依次安裝在循環工質回流管上，第一連通管和第二連通管並列設置在第一截止閥的兩側，第一連通管和第二連通管的上端均與循環工質流入管連通，第一連通管的下端和第二連通管的下端分別與相變材料蓄熱罐的進口端和出口端連通。本發明降低了集熱器防凍液系統的初投資，杜絕了汙染和管道及閥門凍裂問題。
文檔編號F24J2/34GK101825350SQ20101015275
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月22日 優先權日2010年4月22日
發明者姚楊, 姜益強, 宋孟傑, 董建鍇, 邵奕文, 高強 申請人:哈爾濱工業大學