太陽能預熱開水系統的製作方法

2023-12-10 08:42:02 2

專利名稱：太陽能預熱開水系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能供熱系統，特別是一種太陽能預熱開水系統。
技術背景-
當前，我國正面臨著燃煤對環境嚴重的汙染及過高能源耗費、電源加熱驚人的成本以 及近幾年電能供應緊張這樣的現實；因此，作為21世紀綠色產品的太陽能的利用，以其無 汙染、節能、環保、方便、安全、投資後的零使用費用等一系列的優點，越來越受到廣大 用戶的青睞。目前，太陽能熱水器的利用已經取得了長足的發展，其技術應用也達到了較 高的水平。但是，太陽能熱水的水溫一般很難達到水的沸點，且太陽能熱水中總硬度、鐵、 硫酸鹽、氯化物、溶解性固體、亞硝酸鹽平均含量明顯高於自來水，因此太陽能熱水多用 於洗浴等生活用水而不能直接飲用，該特點限制了太陽能開水器的發展。 實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種間接利用太陽能能源，高效、安全的太陽 能預熱開水系統，該系統能充分利用太陽能熱水對自來水進行預熱，將預熱後的熱水供給 開水器加熱使用，以減少開水器的加熱時間，降低能耗，減少成本。
解決上述技術問題的具體設計思路為將常溫自來水先經過太陽能集熱器加熱形成太 陽能熱水，然後再通過熱交換器，將該太陽能熱水安全、清潔地與常溫的、符合飲用標準 的自來水進行熱交換，從而將常溫的、符合飲用標準的自來水提高了一定溫度後再利用常 規的開水器加熱到沸點。這樣，本實用新型設計、利用了太陽能預熱環節，節省了部分開 水器能源又避免了水質汙染。
解決上述技術問題的技術方案是 一種太陽能預熱開水系統，該系統包括冷水箱、至 少一個太陽能集熱器、集熱器水箱、熱交換器、蓄熱水箱及控制系統；所述的冷水箱的進 水口與自來水管連接，出水口通過止回閥與太陽能集熱器進水口連接，太陽能集熱器的出 水口連通集熱器水箱，集熱器水箱中安裝有熱交換器，熱交換器的出水口與蓄熱水箱的一 個進水口連接，蓄熱水箱的另一個進水口通過與控制系統的輸出端連接的電磁閥和自來水 管相連，蓄熱水箱的一個出水口通過循環水泵II與熱交換器的進水口連接，另一個出水口 與開水器相通。
本實用新型的進一步技術方案是所述的太陽能集熱器的出水口安裝有測溫裝置A; 集熱器水箱的出水口分別安裝有測溫裝置B、循環水泵I並通過止回閥與太陽能集熱器進水口連接，所述的測溫裝置A、測溫裝置B分別與控制系統的輸入端相連，循環水泵I與 控制系統的輸出端相連。
所述的冷水箱內設置有浮球閥，冷水箱上安裝有截止閥，蓄熱水箱的出水口與開水器 之間連接有截止閥，蓄熱水箱的底部安裝有截止閥，集熱器水箱與太陽能集熱器之間也安 裝有截止閥。
所述的循環水泵II與控制系統的輸出端相連；所述的蓄熱水箱上還安裝有與控制系統 的輸入端相連的蓄熱水箱測溫裝置。
本實用新型的又一技術方案是所述的蓄熱水箱上安裝有與控制系統的輸入端相連的 連杆浮球限位開關，蓄熱水箱內設置有與連杆浮球限位開關相連的高、中、低、少四個水 位監測點。
由於採用上述結構，本實用新型之太陽能預熱開水系統具有以下有益效果-
① 、本實用新型科學地將普通太陽能集熱器採集的熱能，安全、清潔地與符合飲用標 準的自來水進行熱交換，將常溫的自來水提高了一定溫度後再利用開水器加熱到沸點，也 就是可以理解為現有常溫自來水，其溫度是5 25'C，將其加熱到IO(TC沸水時的溫差是 95 75°C，而此時，如果利用本實用新型採用太陽能進行自來水的預熱，預熱水的溫度平 均約可達6(TC，那麼利用開水器加熱的溫差已銳減為4(TC，此時所耗的熱量線性減少，從 而可以帶來節能和環保雙重效益。因此，本實用新型充分利用了太陽能能源，同時節省了 大量電能又避免了水質汙染，是一種高效、安全的太陽能預熱開水供應系統。
② 、由於本太陽能預熱開水系統中集熱器水箱裡的水可以循環加熱，既保證了集熱器 水箱能保持一定溫度，又能及時地吸收太陽能集熱器收集的能量並使集熱器水箱中的水溫 升高，保證太陽能集熱器的高效率使用，實現了太陽能熱量地有效吸收。
◎、由於在本實用新型中，循環水泵I、循環水泵II均由控制系統控制實現其適時啟 停，即是循環水泵I能根據太陽能的使用特點及天氣陰晴變化進行適時的起停，或是將 測溫裝置A所測的溫度值和測溫裝置B所測的溫度值相比較，其溫差值超出控制系統所設 定的溫差時才開始啟動；而循環水泵II是當蓄熱水箱測溫裝置所測的溫度值與測溫裝置A 所測的溫度值之差超出控制系統所設定的溫差時才開始啟動。因此，可大大節省了因循環 水泵無效工作而浪費的能源，同時也延長了循環水泵的使用壽命，提高了循環水泵的工作 效率。
、由於在本實用新型中，蓄熱水箱上安裝有與控制系統輸入端相連的連杆浮球限位 開關，蓄熱水箱內設置有高、中、低、少四個水^Z監測點，利用連杆浮球限位開關可進行 不同時段的水位控制，從而實現了最大限度地提高預熱水溫度、減少開水器能源消耗的目 的。
⑤、結構簡單，適用範圍廣，最適用於人口較集中，開水用水量較大的場所，如學校、醫院、機關等，同時也適用於一般家庭。
下面，結合附圖和實施例對本實用新型之太陽能預熱開水系統的技術特徵作進一步 的說明。


圖1:實施例一所述本實用新型之太陽能預熱開水系統原理圖， 圖2:實施例二所述本實用新型之太陽能預熱開水系統原理圖； 圖中
l一自來水管， 2—浮球閥， 3—截止閥，
4一冷水箱， 5—止回閥， 6—太陽能集熱器，
7—測溫裝置A， 8—集熱器水箱， 9—測溫裝置B，
10—循環水泵I ， ll一熱交換器， 12—連杆浮球限位開關，
13—蓄熱水箱， 131—蓄熱水箱的一個出水口，
132—蓄熱水箱的另一個出水口， 14一電磁閥， 15—循環水泵I1, 16—蓄熱水箱測溫裝置，17—截止閥，
18—截止閥， 19一開水器， 20—控制系統，
a、 c、 f、 g—控制系統的輸入端， b、 d、 e—控制系統的輸出端，
21_電源， 22—截止閥， h—高水位監測點，
i一中水位監測點， j—低水位監測點， k一少水位監測點。
具體實施方式
-實施例一-
一種太陽能預熱開水系統(參見圖l)，該系統包括冷水箱4、太陽能集熱器6、集熱 器水箱8、熱交換器ll、蓄熱水箱13及控制系統20;所述的冷水箱4內安裝有浮球閥2， 冷水箱4的進水口與自來水管1連接，出水口通過止回閥5與太陽能集熱器6進水口連接， 太陽能集熱器6的出水口安裝有測溫裝置A 7，以便將太陽能集熱器出水口的溫度實時反 饋到控制系統20中，太陽能集熱器6的出水口連通集熱器水箱8，集熱器水箱8中安裝有 熱交換器ll，集熱器水箱的出水口分別安裝有測溫裝置B 9、循環水泵I10並通過止回閥 5與太陽能集熱器6的進水口相連；熱交換器11的出水口與蓄熱水箱13的一個進水口連 接，蓄熱水箱13的另一個進水口通過電磁閥14和自來水管1相連，蓄熱水箱13上安裝有 蓄熱水箱測溫裝置16，蓄熱水箱13的一個出水口 131通過循環水泵I115與熱交換器11的 進水口連接，另一個出水口 132與常規的開水器19相通。上述的測溫裝置A7、測溫裝置 B9、蓄熱水箱測溫裝置16分別與控制系統20的輸入端a、 c、 f相連，循環水泵I 10、電 磁閥14、循環水泵II15分別與控制系統20的輸出端b、 d、 e相連。
所述的冷水箱4上安裝有截止閥3，蓄熱水箱13的出水口 132與開水器19之間連接有截止閥17，蓄熱水箱13的底部安裝有截止閥18，測溫裝置B 9與循環水泵I 10之間也 安裝有截止閥22，以便對整個系統進行排汙及清潔。
上述的測溫裝置A 7、測溫裝置B 9、蓄熱水箱測溫裝置16均是溫度探頭。
所述的太陽能集熱器6可以為l個、2個、3個、4個、5個……，其具體數量根據實 際需要的開水用量而定，並且可根據實際場地進行布置，將這些太陽能集熱器放置於基本 相同的陽光照射的環境。
在本實用新型中，循環水泵I10能根據太陽能隨日出日落而有無，隨天氣陰晴而大小 變化的使用特點進行適時起停，系統設定①、夜間無太陽能，循環水泵I10在日落後到 次日日出前停止運行；②、當太陽能集熱器6出水口處的測溫裝置A 7的測溫點和集熱器 水箱8出水口處的測溫裝置B 9的測溫點之差達到設定的溫差時循環泵I 10才工作，這樣 可節省因循環水泵I 10無效工作而浪費能源，同時延長了循環水泵I 10的使用壽命。
循環水泵I115為提高效率也實現了適時啟停，本系統通過蓄熱水箱測溫裝置16檢測 蓄熱水箱13的溫度，並將該溫度與太陽能集熱器出口處的測溫裝置A 7所檢測的溫度進行 比較，僅當兩者超出所設定的差值時循環水泵II15才開始工作，而在所設定的差值之內時 則表明蓄熱水箱中的預熱水已經達到預定的預熱溫度可以進行開水器的加熱處理，此時循 環水泵II15停止動作。
作為本實施例一的一種變換，所述的截止閥22也可以安裝在集熱器水箱8與太陽能 集熱器6之間的其它位置。
作為本實施例一的又一種變換，所述的測溫裝置A 7、測溫裝置B 9、蓄熱水箱測溫 裝置16也可以不是溫度探頭，而採用其它形式的測溫裝置。
本實用新型的工作原理如下
常溫自來水經自來水管1流入冷水箱4，冷水箱4藉助浮球閥2保證了一定的儲水量， 系統開始運作後，常溫自來水經止回閥5進入太陽能集熱器6進行加熱，加熱後的水蓄存 在集熱器水箱8中並與熱交換器11中的水進行換熱，從而實現開水的預熱過程。換熱後集 熱水箱8內水溫降低，在測溫裝置A 7、測溫裝置B 9及循環水泵I 10的共同作用下，集 熱器水箱8中的水將再次回到太陽能集熱器6中進行加熱。熱交換器11中的水來自蓄熱水 箱13，蓄熱水箱13的水來自於符合飲用標準的自來水管1中的常溫自來水，蓄熱水箱13 的水在循環水泵I115的作用下不斷地流過熱交換器11，並通過該熱交換器11與集熱器水 箱8中的太陽能熱水進行熱交換，從集熱器水箱8中吸熱不斷提高自身溫度，最終使蓄熱 水箱13裡的水溫接近集熱水箱8的水溫，從而有效地達到自來水預熱的目的；蓄熱水箱 13中的水預熱完成後再供給開水器19進行加熱。
實施例二
一種太陽能預熱開水系統(參見圖2)，其基本結構和工作原理均同實施例一，其中基
6本結構均包括冷水箱4、太陽能集熱器6、集熱器水箱8、熱交換器ll、蓄熱水箱13及控 制系統20;所不同之處在於所述的蓄熱水箱13上安裝有與控制系統20的輸入端g相連 的連杆浮球限位開關12，蓄熱水箱13內設置有與連杆浮球限位開關12相連的高、中、低、 少四個水位監測點h、 i、 j、 k。本系統利用連杆浮球限位開關12進行不同時段水位控制, 從而最大限度地提高了預熱水的溫度，減少了開水器的能源消耗，具體過程如下
① 、早上，由於太陽能資源有限，為了能充分利用太陽能集熱器6採集到的有限的熱 能，儘快地使蓄熱水箱13達到較高的出水溫度，控制系統20控制電磁閥14在蓄熱水箱 13水位達到中水位監測點i時就暫停進水，並開始循環進行熱交換；這個時段水位控制在
低水位監測點j到中水位監測點i之間；
② 、當陽光照射逐漸強烈時，隨著太陽能集熱器6不斷吸收太陽能，而當蓄熱水箱13 的水溫達到某設定值時，控制系統20會允許蓄熱水箱13水位達到高水位監測點h，盡可 能多地進行熱交換，儘量蓄存熱水；這時段水位控制在中水位監測點i到高水位監測點h 之間；
③ 、在日落之後，太陽能集熱器6採集到熱能不斷減少，熱交換不再進行。此時到次 日日出之前，應儘可能多地利用集熱水箱8內已預熱好的水，只要蓄熱水箱13裡還有水就 不要讓常溫自來水進入蓄熱水箱13，以免降低水溫。因此，這時段只有在水位低於少水位 監測點k時才會打開電磁閥14進水，以維持供水量，並且水位達到低水位監測點j時即停 止進水；理想的蓄熱水箱容量設計是當天下午蓄滿的預熱水剛好夠當天夜裡使用。
權利要求1. 一種太陽能預熱開水系統，其特徵在於該系統包括冷水箱(4)、至少一個太陽能集熱器(6)、集熱器水箱(8)、熱交換器(11)、蓄熱水箱(13)及控制系統(20)；所述的冷水箱(4)的進水口與自來水管(1)連接，出水口通過止回閥(5)與太陽能集熱器(6)進水口連接，太陽能集熱器(6)的出水口連通集熱器水箱(8)，集熱器水箱(8)中安裝有熱交換器(11)，熱交換器(11)的出水口與蓄熱水箱(13)的一個進水口連接，蓄熱水箱(13)的另一個進水口通過與控制系統(20)的輸出端d連接的電磁閥(14)和自來水管(1)相連，蓄熱水箱(13)的一個出水口(131)通過循環水泵II(15)與熱交換器(11)的進水口連接，另一個出水口(132)與開水器(19)相通。
2. 根據權利要求1所述的太陽能預熱開水系統，其特徵在於所述的太陽能集熱器(6) 的出水口安裝有測溫裝置A (7);集熱器水箱(8)的出水口分別安裝有測溫裝置B (9)、 循環水泵I (10)並通過止回閥(5)與太陽能集熱器(6)進水口連接，所述的測溫裝置 A (7)、測溫裝置B (9)分別與控制系統(20)的輸入端a、 c相連，循環水泵I (10) 與控制系統(20)的輸出端b相連。
3. 根據權利要求2所述的太陽能預熱開水系統，其特徵在於所述的冷水箱(4)內 設置有浮球閥(2)，冷水箱(4)上安裝有截止閥(3)，蓄熱水箱(13)的出水口 (132) 與開水器(19)之間連接有截止閥(17)，蓄熱水箱(13)的底部安裝有截止閥(18),集 熱器水箱(8)與太陽能集熱器(6)之間也安裝有截止閩(22)。
4. 根據權利要求1或2或3所述的太陽能預熱開水系統，其特徵在於所述的循環水 泵Il (15)與控制系統(20)的輸出端e相連；所述的蓄熱水箱(13)上還安裝有與控 制系統(20)的輸入端f相連的蓄熱水箱測溫裝置(16)。
5. 根據權利要求1或2或3所述的太陽能預熱開水系統，其特徵在於所述的蓄熱 水箱(13)上安裝有與控制系統(20)的輸入端g相連的連杆浮球限位開關(12)，蓄 熱水箱(13)內設置有與連杆浮球限位開關(12)相連的高、中、低、少四個水位監測點 h、 i、 j、 k。
6. 根據權利要求4所述的太陽能預熱開水系統，其特徵在於所述的蓄熱水箱(13) 上安裝有與控制系統(20)的輸入端g相連的連杆浮球限位開關(12)，蓄熱水箱(13) 內設置有與連杆浮球限位幵關(12)相連的高、中、低、少四個水位監測點h、 i、 j、 k。
專利摘要一種太陽能預熱開水系統，涉及一種太陽能供熱系統，包括冷水箱、太陽能集熱器、集熱器水箱、熱交換器、蓄熱水箱及控制系統；冷水箱進水口接通自來水管，出水口與太陽能集熱器進水口連接，太陽能集熱器出水口裝有測溫裝置A並連通集熱器水箱，集熱器水箱中裝有熱交換器，熱交換器出水口與蓄熱水箱進水口連接，蓄熱水箱的另一個進水口和自來水管相連，蓄熱水箱出水口通過循環水泵II與熱交換器進水口連接，另一個出水口與開水器相通；集熱器水箱出水口裝有測溫裝置B、循環水泵I並與太陽能集熱器連接；本系統充分利用太陽能能源，降低了能耗，減少了成本、避免了水質汙染，帶來了節能和環保雙重效益，最適用於人口較集中、開水用水量較大的場所。
文檔編號F24J2/04GK201262482SQ20082011756
公開日2009年6月24日 申請日期2008年7月14日 優先權日2007年8月15日
發明者徐武彬, 冰 李, 李尚平 申請人:李尚平;李 冰;徐武彬