分體太陽能系統的製作方法

2023-05-23 01:15:51

專利名稱：分體太陽能系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種分體太陽能系統，包括集熱器和內置有換熱部件的水箱，以及連 接所述集熱器與所述換熱部件的循環管路。
背景技術：
目前國內外所使用的熱水器主要有電熱水器、燃氣熱水器、太陽能熱水器、熱泵熱 水器等，太陽能熱水器和熱泵熱水器是近些年新興的新能源熱水器，具有很大的推廣價值。
太陽能熱水器在國內已有很多形式按系統類型主要有緊湊式太陽能系統(普通 太陽系統)、分離式太陽能系統(真空管和水箱分開)、悶曬式太陽能系統；按集熱部件可以 分平板式太陽能系統、全玻璃真空管太陽能系統、玻璃一金屬真空管太陽能系統、悶曬太陽 能系統；按傳熱類型可以分直接太陽系統和間接太陽系統，在國標GB/T19141《家用太陽熱 水系統技術條件》已有明確描述。
目前在國內眾多太陽能系統中緊湊式太陽能系統是銷量最多，因為系統水箱不承 壓，內膽使用的材料多數是薄壁不鏽鋼板，價格低廉，基本與電熱器價格相當，而且容水箱 要大於電熱水器，使用壽命較長；並配有電加熱裝置，在天氣不好的情況下可以使用電加 熱，實現了光電互補。現在國家正在提倡推廣綠色能源，所以得到國內消費者廣泛青睞，大 有取代電熱水器的趨勢。但普通的太陽能熱水器和電加熱也有不可彌補的缺點，水箱不承 壓，靠重力落差，人們享受不到熱水按摩感覺；而且供水系統是繁殖軍團菌的主要場所，軍 團菌在接近人體溫的35 36°C時最易繁殖，200C以下不能繁殖，45 50°C以上不繁殖或死 亡，特別是在開水供水系統容易有軍團菌存活；同時普通太陽能熱水器不容和建築結合，給 美麗諧調的城市帶來負面的景觀，所以在發達國家是沒有國內普通太陽能熱水器的，都是 承壓的太陽能熱水器。
國內從2002年開始引進德國技術，開始做分體太陽能，就是將吸熱體和水箱分 開，吸熱體得到的熱量通過二次換熱傳到水箱，這樣人們就可以使用上承壓熱水了，同時解 決了太陽能與建築結合的問題，為太陽能成為建築的一個部分解決了根本的技術問題，減 少軍團菌存在的可能。
參考說明書附圖1，從德國引進的分體熱水系統的公知結構包括集熱器1、內置有 換熱盤管8的水箱6和連接所述集熱器與換熱盤管的循環管道2，以及設置在循環管道上的 太陽能站和膨脹水箱12，結構複雜，成本比較高，雖然國內很多廠家開始做這種分體太陽能 熱水器，但其價格一般是普通非承壓熱水器的2—3倍，所以國內消費者還是比較喜歡價格 低廉的普通太陽能熱水器，嚴重影響了其推廣應用。同時結構複雜，環節比較多的分體熱水 系統維護點比較多，後期的維護成本也比較高。發明內容
為此，本發明針對目前分體太陽能系統成本高，以至於難以推廣的缺陷，提供了一 種結構緊湊，且成本低且後期維護成本低的分體太陽能系統。
本發明採用的技術方案為本發明分體太陽能系統，包括集熱器和內置有換熱部件的水箱，以及連接所述集熱器 與所述換熱部件的循環管路，所述換熱部件為帶有翅片的小膽，該小膽還在豎直方向上設 有一延伸出所述水箱的帶有安全閥的排氣管；其中小膽預留有膨脹空間。
依據發明技術方案的基本構思是簡化分體太陽能系統的結構，以降低其製造成 本，同時還應當滿足具有與現有分體太陽能系統同樣的功能。
為此，本發明中的小膽預留有膨脹空間，使得其不僅具有換熱功能，而且具有膨脹 水箱的功能，完全省略掉了膨脹水箱，另一方面，膨脹空間的預留一定程度上增大了小膽的 換熱面積，小膽的整體大小遠小於膨脹水箱與換熱盤管的大小，結構趨於緊湊。
此外，考慮到水箱乘壓盤管換熱器的承壓能力都在20MPa以上，為此，本方案中的 帶有翅片的小膽的承壓能力是需要考慮的一個問題，為此，其中的翅片具有一定程度上的 加強筋作用，並且通過實驗證明，現有的翅片設計基本上滿足了小膽的承壓要求，帶有翅片 的小膽的承壓是沒有問題的。
本方案採用了帶有安全閥的排氣管，用於替換掉現有的太陽能站，成本大大降低。 參考說明書附圖1中包含了安全閥、壓力表、止回球閥和循環泵的太陽能站，成本非常高。 而本方案中，排氣管的存在具有卸壓能力，保證了系統運行的安全性，同時排氣管上安全閥 的存在也不再需要壓力表及止回球閥，也不再需要配屬在太陽能站上的安全閥。
在此情況下，使得基於本發明技術方案的分體太陽能系統具有了與普通太陽能熱 水器相匹敵的價格優勢。
上述分體太陽能系統，所述膨脹空間標定容積為V=pvT/Pt得出；式中τ為循環介質的初始溫度，P為小膽內的初始壓力；t為設定最高溫度，P為所述 安全閥的卸壓設定值；ν為在壓力P和溫度t條件下的被壓縮至的預留空間容積。
上述分體太陽能系統，所述ν恰好是所述排氣管的上管口以上的內膽容積。
上述分體太陽能系統，所述翅片為加強筋板形。
上述分體太陽能系統，所述水箱上還設有電加熱裝置。
上述分體太陽能系統，所述水箱的上端設有一安全閥。
上述分體太陽能系統，所述小膽表層具有防腐層。
上述分體太陽能系統，所述防腐層為搪瓷層。
上述分體太陽能系統，所述循環管道上設有流量計。


圖1為已知分體太陽能系統的結構示意圖。
圖2為依據本發明技術方案的一種分體太陽能系統的結構示意圖。
圖中1、集熱器，2、循環管道，3、控制器，4、出水口，5、安全閥，6、水箱，7、電加熱裝 置，8、換熱盤管，9、排汙閥接口，10、進水口，11、地漏，12、膨脹管，13、注液閥，14、循環泵，，15、 止回球閥，16、壓力表，17、安全閥，18、膨脹空間，19、排氣管，20、小膽，21、回水管，22、進水管。
具體實施方式
參照說明附圖2，其示出了一種分體太陽能系統，其基本方案是其包括集熱器1和4內置有換熱部件的水箱6，以及連接所述集熱器與所述換熱部件的循環管道2，所述換熱部 件為帶有翅片的小膽20，該小膽還在豎直方向上設有一延伸出所述水箱的帶有安全閥的排 氣管19 ；其中小膽預留有膨脹空間18。在上述基本方案的基礎上，本領域的技術人員可以選擇或者組合以下技術手段 關於集熱器，應當是承壓式的集熱器，是由分體太陽能系統的屬性所決定的。本方案中
集熱器相對於水箱可以高置，滿足熱虹吸的基本要求，也可以配屬循環泵。關於所述膨脹空間標定容積為V=pvT/Pt得出；
式中τ為循環介質的初始溫度，P為小膽內的初始壓力；t為設定最高溫度，P為所述 安全閥的卸壓設定值；ν為在壓力P和溫度t條件下的被壓縮至的預留空間容積。實際上可控的因素是壓力和容積，隨機因素是溫度，實際上需要標定的是V/v，基 於設定的條件是容易確定的。優選地，所述ν恰好是所述排氣管的上管口以上的內膽容積，便於排氣管的功能設置。較佳地，所述翅片為加強筋板形，滿足結構加強的需要，當然，在此處，加強筋板具 有與換熱翅片一樣的功能，只是概念上的差異。為拓展分體太陽能系統的實用範圍，所述水箱上還設有電加熱裝置7，適應時令性。進一步地，為了提高系統的安全性，所述水箱的上端設有一安全閥5，所增加的成 本不多，安全性更好。本方案的任務首先在於去掉膨脹水箱上，基於此，太陽能集熱器內換熱介質受熱 膨脹問題是解決的首要問題，最重要的是將膨脹水箱和換熱器集成的發明，上面提到過將 盤管式換熱器改成翅片小膽式換熱器，目的就是把膨脹水箱和換熱器集成，簡單的一個部 件實現兩個功能，即完成系統的換熱功能和集熱器吸熱後介質膨脹空間預留。這樣還降低 了成本同時減少系統出故障的問題。一般膨脹水箱的質保期為一年，因為膨脹水箱內部是 橡膠囊，內部充氣體，長時間接觸水會老化，3—5年就會出現問題。但本方案中的翅片小膽 是沒有橡膠囊的，也不用在內部衝氣體，內部是空的，所以使用壽命會和水箱一樣長。為了提高小膽的使用壽命，所述小膽表層具有防腐層。較佳的選擇是所述防腐層為搪瓷層，便於製造和使用。一般情況下水箱也會配有 電化學防腐裝置，本方案可以附加。在系統過熱情況下可以觀察到集熱器內介質氣化，通過流量計可視窗口觀察上部 已充滿氣體，下部是液體，此時啟動循環泵，系統正常運行一段時間後通過流量計可視窗口 觀察，系統上部沒有氣體，通過長時間測試確認系統可以正常運行。 本方案完全消化吸收了從國外引進分體太陽能系統，從新進行了設計，進行了重 大的技術創新，簡化了分體系統的結構，大大降低分體太陽能系統的成本和故障的出現，更 方便安裝，外觀簡潔美觀，能更好的和建築結合，為分體太陽能系統在國的廣泛推廣奠定堅 實的基礎。
權利要求
1.一種分體太陽能系統，包括集熱器(1)和內置有換熱部件的水箱(6)，以及連接所 述集熱器與所述換熱部件的循環管道(2)，其特徵在於所述換熱部件為帶有翅片的小膽 (20)，該小膽還在豎直方向上設有一延伸出所述水箱的帶有安全閥的排氣管(19)；其中小 膽預留有膨脹空間(18)。
2.根據權利要求1所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述膨脹空間標定容積為 V=pvT/Pt 得出；式中T為循環介質的初始溫度，P為小膽內的初始壓力；t為設定最高溫度，ρ為所述 安全閥的卸壓設定值；ν為在壓力P和溫度t條件下的被壓縮至的預留空間容積。
3.根據權利要求2所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述ν恰好是所述排氣管的 上管口以上的內膽容積。
4.根據權利要求1所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述翅片為加強筋板形。
5.根據權利要求1所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述水箱上還設有電加熱裝 置(7)。
6.根據權利要求1所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述水箱的上端設有一安全 閥(5)。
7.根據權利要求1所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述小膽表層具有防腐層。
8.根據權利要求7所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述防腐層為搪瓷層。
9.根據權利要求1所述的分體太陽能系統，其特徵在於所述循環管道上設有流量計。
全文摘要
本發明公開了一種分體太陽能系統，包括集熱器和內置有換熱部件的水箱，以及連接所述集熱器與所述換熱部件的循環管路，所述換熱部件為帶有翅片的小膽，該小膽還在豎直方向上設有一延伸出所述水箱的帶有安全閥的排氣管；其中小膽預留有膨脹空間。本發明結構緊湊，且成本低且後期維護成本低。
文檔編號F24J2/46GK102032686SQ20111000363
公開日2011年4月27日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者豐中玉, 李方軍, 王城路, 馬迎昌 申請人:山東力諾瑞特新能源有限公司