專利名稱：太陽能快速供熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
太陽能快速供熱水系統(tǒng)
(一) 技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種太陽能利用設(shè)備，特別涉及一種太陽能快速供熱水系統(tǒng)。
(二) 背景技術(shù)
目前，市場上常見的太陽能供熱水系統(tǒng)主要由排氣管、補(bǔ)給水管、供熱水管、上循環(huán)管 、集熱器、下循環(huán)管和電輔助調(diào)溫裝置組成，太陽能對集熱箱體表面加熱來達(dá)到加熱水的目 的。然而一般太陽能供熱水系統(tǒng)不能控制水箱的水溫，如在天氣晴朗太陽全天照射的夏季， 會將水加熱到過高的溫度，如65。C以上；而天氣不斷變化的寒冷冬季，可能就無法將水加熱 到期望的溫度，導(dǎo)致無法使用，這時就需要啟動電輔助調(diào)溫裝置進(jìn)行加熱，而現(xiàn)有的太陽能 供熱水系統(tǒng)一般采用儲水式電熱輔助調(diào)溫裝置，這種電熱輔助調(diào)溫裝置都存在預(yù)熱時間長、 能耗大、熱效率低的不足，這就使得目前太陽能供熱水系統(tǒng)的使用受到了很大的限制、實(shí)用 性大大降低。其次，由于現(xiàn)有的太陽能供熱水系統(tǒng)的集熱器、管道、蓄水箱等均采用的是金 屬材料，這樣，不僅造價高、散熱快、絕緣性能差；而且集水器中發(fā)熱器與水直接接觸，在 潮濕的環(huán)境中工作，使用者要直接接觸電熱開關(guān)，就容易造成觸電事故，安全性能差；況且 水中存在的各種金屬離子與集水器內(nèi)的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成水垢，最后阻斷水道，導(dǎo)致無法使 用；再者，現(xiàn)有太陽能供熱水系統(tǒng)要求集熱器必須安放在高位，導(dǎo)致只能將其安裝在平頂屋 上，然而現(xiàn)有的集水器由于為金屬和玻璃管制成，不僅體積大、重量重、安裝極不方便；而 且在氣候低于(TC時，結(jié)冰會使集熱器徹底損壞，造成系統(tǒng)報廢。
(三) 實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠快速加熱，而且可以不限量提供熱水， 散熱少、質(zhì)量輕、安裝方便的太陽能快速供熱水系統(tǒng)。
本實(shí)用新型為解決上述問題所設(shè)計的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，包括補(bǔ)給水管、供熱水管
、上循環(huán)管、下循環(huán)管、集熱器和電輔助調(diào)溫裝置，其不同之處于所述集熱器內(nèi)設(shè)有多個 平行設(shè)置的光熱轉(zhuǎn)換塑管，每個塑管的上下兩端分別開設(shè)有進(jìn)出水口以并聯(lián)相接，并通過上 循環(huán)管和下循環(huán)管合為一路入水管接入電輔助調(diào)溫裝置。采用這種高吸附高分子材料制成的
光熱轉(zhuǎn)換塑管既沒有光污染，管道的存水量大、熱效率高、絕緣性能好，即使雷雨天氣也能 放心使用；而且不改變水質(zhì)，自重量也輕、價格便宜、安裝方便，可以隨意放置在朝陽的位置上。上述方案中，光熱轉(zhuǎn)換塑管的內(nèi)表面和/或外表面呈波紋狀，但最好為內(nèi)外表面均為波 紋狀的非平滑表面。光熱轉(zhuǎn)換塑管的外表面為波紋狀能夠最大限度的增加塑管的表面積，減 少光的反射，提高熱吸收率；內(nèi)表面為波紋狀又能夠使得吸收的熱量在光熱轉(zhuǎn)換塑管內(nèi)進(jìn)行 熱量循環(huán)，這樣不僅提高了熱能利用率，也有效防止了熱量的散失。經(jīng)過這樣的改進(jìn)，能夠 使得熱效率提高60% 100%。
當(dāng)太陽能所提供的熱量不足時，本實(shí)用新型需要通過一個電輔助調(diào)溫裝置對水進(jìn)行輔助 加熱，以使得從供熱水管流出的水能夠達(dá)到期望的溫度，所述電輔助調(diào)溫裝置為即熱式，即 只有將從供熱水管中流出的水才會通過該電輔助調(diào)溫裝置進(jìn)行加熱，這樣便能有效防止現(xiàn)有 儲熱式熱水器因?yàn)橐淮渭訜岽罅康膬Υ嫠斐傻臒崃坷速M(fèi)。電輔助調(diào)溫裝置包括一個或一 個以上的發(fā)熱體和熱交換器，發(fā)熱體通過導(dǎo)熱絕緣材料貼于熱交換器的外表面，通過發(fā)熱體 釋放熱量至熱交換器來加熱熱交換器中的流過的水。發(fā)熱體以平面均勻分布在熱交換器的表 面，熱沖擊壓力對熱交換器進(jìn)行快速強(qiáng)交換，使加熱水的效果更均勻、速度更快。而且發(fā)熱 體與水完全隔離，不僅安全性能更高，而且不會產(chǎn)生水垢附著再發(fā)熱體的表面，從而確保了 發(fā)熱體的加熱效率、也不會因發(fā)熱體熱量散發(fā)不出去而出現(xiàn)炸裂的問題，因而更安全、更省 電、熱效率也更高。
上述方案中，發(fā)熱體為內(nèi)部燒結(jié)有印制電路板的晶瓷(KMCH)發(fā)熱元件，晶瓷具有電阻 性能優(yōu)異、加熱后功率穩(wěn)定，回溫功率》0.8倍，在工作溫度中，兩面溫度誤差《5'C;功率 密度大，升溫快，30秒內(nèi)表面溫度高至80(TC;不怕干燒、能夠得到任意的溫度分布、耐熱 性、熱沖擊性能比鎳鉻合金發(fā)熱體優(yōu)異；高絕緣強(qiáng)度，可直接合金金屬、陶瓷、水接觸仍不 導(dǎo)電，抗腐蝕性、老化衰減小。
上述方案中，熱交換器為內(nèi)部開有水道的密閉盒體，水道在盒體的內(nèi)部呈螺旋延伸、且 水道的兩端的水口分別與入水管和供熱水管相接。熱交換器內(nèi)的盒體可以為一個或多個，但 為了能夠?qū)崿F(xiàn)快速加熱，最好將盒體制成厚度在10mm 30mm之間的長方形盒體，以使得發(fā)熱 器散發(fā)的熱能能夠恰好加熱水道中流經(jīng)的水，多個盒體的寬面相互并排相疊，其內(nèi)部水道串 聯(lián)相同，并在盒體與盒體間夾有發(fā)熱體進(jìn)行熱傳導(dǎo)。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計，能夠讓水在熱交換器 中產(chǎn)生渦流攪動，因而使得加熱面更大、更均勻，水獲得的熱量更充分、升溫更快。
為了保證熱交換器的熱傳導(dǎo)率，所述熱交換器最好選用導(dǎo)熱率高的銅或鋁制成。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，補(bǔ)給水管、和/或供熱水管、和/或上循環(huán)管、和/或下循環(huán)管均為高 溫高壓的PP-R塑鋁穩(wěn)態(tài)管。由于塑鋁穩(wěn)態(tài)管散熱率更小、絕緣性能也更好，相對于金屬管道 而言，水在上下循環(huán)管中的熱量損失也更小、成本更低、價格更便宜。上述集熱器和電輔助調(diào)溫裝置之間，即入水管上裝有防電墻通道、和/或溫控調(diào)節(jié)電路 、和/或溫度顯示數(shù)據(jù)屏，通過溫控調(diào)節(jié)電路設(shè)定所需溫度，并通過溫度顯示數(shù)據(jù)屏直觀的 顯示出來，智能控制電輔助加熱系統(tǒng)的工作，以保證從供熱管道送出恒定溫度的熱水。
上述方案中，所述供熱水管上還接有超溫斷水閥，該超溫斷水閥能夠測定供熱水管的出 水溫度，當(dāng)測定水溫超過設(shè)定值時，自動關(guān)閉出水，這樣能夠避免現(xiàn)有供熱系統(tǒng)溫控出水裝 置僅斷電而不斷水而導(dǎo)致出水過熱的情況。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 光熱轉(zhuǎn)換塑管采用高強(qiáng)吸熱能力的高分子材料塑膠制成，通過準(zhǔn)確的厚度設(shè)計而成
，其具有熱轉(zhuǎn)換速度快、熱效率高、存水量大，絕緣性能好、安全穩(wěn)定，重量輕、安裝方便 、可任意安放在朝陽的位置，抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)，不會反射太陽光、沒有光污染，成本低、 使用經(jīng)濟(jì)；
2、 本實(shí)用新型設(shè)計有上水開關(guān)保證低水壓情況下也能正常使用，以及設(shè)計有和上水報 警裝置，保證不浪費(fèi)水；
3、 室內(nèi)輔助電輔助調(diào)溫裝置采用晶磁發(fā)熱技術(shù)，具有電阻性能優(yōu)異、回溫速度快、絕 緣性能好、耐熱沖擊大；熱交換器采用水道螺旋結(jié)構(gòu)，加熱面更均勻、水獲得熱量更充分、 升溫快；發(fā)熱體和熱交換器內(nèi)的水隔離，不會出現(xiàn)導(dǎo)電和產(chǎn)生水垢、因而更加安全、熱效率 也更高；同時利用了精確的溫控電路，對室外供水進(jìn)行溫度測量和調(diào)控，更加節(jié)能。
(四)

圖1為本實(shí)用新型本實(shí)用新型一種太陽能快速供熱水系統(tǒng)。 圖2為圖1電輔助調(diào)溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號為1、補(bǔ)給水管；2、供熱水管；3、上循環(huán)管；4、下循環(huán)管；5、集 熱器；5-1、光熱轉(zhuǎn)換塑管；5-2、箱體；6、電輔助調(diào)溫裝置；6-1、發(fā)熱體； 6-2、熱交換器；6-3、防電墻通道；6-4、溫控調(diào)節(jié)電路；6-5、溫度顯示數(shù)據(jù)屏； 6-6、水道；7、冷水三通閥8、上水開關(guān)；9-1、室外上水報警裝置；9-2、室內(nèi)上 水報警裝置；10、排氣管；11、汽水三通閥；12、冷熱混水閥；13、入水管；14 、冷水供水口； 15、熱水供水口； 16、超溫斷水閥。
具體實(shí)施方式
如圖l為本實(shí)用新型一種太陽能快速供熱水系統(tǒng)，包括補(bǔ)給水管l、供熱水管2、上循環(huán) 管3、下循環(huán)管4、集熱器5和電輔助調(diào)溫裝置6。集熱器5的進(jìn)水口與上循環(huán)管3相連，出水口 與下循環(huán)管4道相連。補(bǔ)給水管l、供熱水管2、上循環(huán)管3、下循環(huán)管4均為高溫高壓PP-R塑鋁穩(wěn)態(tài)管。補(bǔ)給水管1通過冷水三通閥7嵌入上循環(huán)管3中，并在補(bǔ)給水管1和集熱器5的入水 口間接有一上水開關(guān)8。下循環(huán)管4上還設(shè)有汽水三通閥11，汽水三通閥ll上接有一上端排氣 口的排氣管IO。排氣管10上還包括一室外上水報警裝置9-1，集熱器5內(nèi)的水量過多時可以發(fā) 生信號到室內(nèi)上水報警裝置9-2，提醒使用者關(guān)閉上水開關(guān)。集熱器5為多個平行設(shè)置的光熱 轉(zhuǎn)換塑管5-l，這些光熱轉(zhuǎn)換塑管5-l為高吸附熱能的高分子材料塑管，其厚度為lmm，且內(nèi) 、外表面均呈波紋狀的圓柱形空桶。這些波紋的間距在2mm 3mm之間，波紋的彎折幅度，即 波紋的最高點(diǎn)至最低點(diǎn)的距離在lmm 2mm之間。在每個塑管5-1的上下兩端分別開設(shè)有進(jìn)出 水口以并聯(lián)相接，并通過上循環(huán)管3和下循環(huán)管4通過冷熱混水閥12合為一路入水管13接入電 輔助調(diào)溫裝置6的進(jìn)水口中。冷熱混水閥12與電路連接，能夠自動溫控混水，即下循環(huán)管4中 水的溫度低于所需供熱水的溫度時，啟動電輔助調(diào)溫裝置6，對水進(jìn)行加熱；而在下循環(huán)管 4中水的溫度高于所需供熱水的溫度時，冷熱混水閥12根據(jù)程序調(diào)節(jié)冷水和熱水的混合比例 ，以達(dá)到合適的水溫。將這些具有很好的吸光吸熱效果的高分子材料制成的光熱轉(zhuǎn)換塑管 5-l并聯(lián)平放如硬泡沫支承的集熱器箱體5-2中。將集熱器5以傾斜或平躺的方式安裝在房頂 、向陽南墻、陽臺、或空曠的地面上，通過供給水管1的壓力讓冷水通過上循環(huán)管3流進(jìn)光熱 轉(zhuǎn)換塑管5-l，冷水在塑管5-l中吸收太陽能熱量后經(jīng)下循環(huán)管4和入水管13送入輔助調(diào)溫裝 置6。電輔助調(diào)溫裝置6包括一個或一個以上的發(fā)熱體6-l和熱交換器6-2。發(fā)熱體6-l內(nèi)置有 發(fā)熱材料印制板，外表面通過晶瓷高溫?zé)Y(jié)整體成厚度約為2.5mm的薄片，薄片與熱交換器 加熱面的表面積相當(dāng)。熱交換器6-2為多個內(nèi)部開有水道6-6的密閉鋁制盒體相互并排組合而 成，在每兩個盒體之間夾有發(fā)熱體6-l，且發(fā)熱體6-l通過導(dǎo)熱絕緣材料貼有在每個盒體的外 表面。通過發(fā)熱體6-l釋放的熱量通過熱導(dǎo)率高的盒體將熱量傳給水道中的循環(huán)水。各層盒 體的水道6-6相互串聯(lián)連通，其水道6-6的兩端的水口分別與入水管13和供熱水管2相接。發(fā) 熱體6-l和熱交換6-2裝置整體緊密貼合，并密封在一絕緣盒中。水經(jīng)電調(diào)溫輔助裝置6的溫 控電路測量，通過溫度顯示數(shù)據(jù)屏顯示溫度6-5、溫控調(diào)節(jié)電路6-4的智能指令發(fā)熱體進(jìn)行工 作或不工作，最后以設(shè)定好的恒定溫度通過內(nèi)循環(huán)盤旋塑管制成的防電墻通道6-3送出電輔 助調(diào)溫裝置6。電輔助調(diào)溫裝置6的出水口通過一超溫斷水閥16與供熱水管2相連，該超溫斷 水閥16具有溫控功能，當(dāng)其測定水溫高過設(shè)定值時，會自動斷水，防止?fàn)C傷。將系統(tǒng)接入家 用或工業(yè)供水管道中，并在上循環(huán)管上與冷水三通閥間設(shè)有一冷水供水口14、在下循環(huán)管設(shè) 有一熱水供水口15，不影響用戶取用原有供水管道的冷熱水。
權(quán)利要求權(quán)利要求1太陽能快速供熱水系統(tǒng)，包括補(bǔ)給水管(1)、供熱水管(2)、上循環(huán)管(3)、下循環(huán)管(4)、集熱器(5)和電輔助調(diào)溫裝置(6)，其特征在于所述集熱器(5)內(nèi)設(shè)有多個平行設(shè)置的光熱轉(zhuǎn)換塑管(5-1)，每個塑管的上下兩端分別開設(shè)有進(jìn)出水口以并聯(lián)相接，并通過上循環(huán)管(3)和下循環(huán)管(4)合為一路入水管(13)接入電輔助調(diào)溫裝置(6)中。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于所述 光熱轉(zhuǎn)換塑管(5-1)的內(nèi)表面和/或外表面呈波紋狀。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于所述 波紋的彎折幅度，即波紋的最高點(diǎn)至最低點(diǎn)的距離在lmm 2mm之間。
4 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于所述 電輔助調(diào)溫裝置(6)包括一個或一個以上的發(fā)熱體(6-1)和熱交換器(6-2)，發(fā)熱體( 6-1)通過導(dǎo)熱絕緣材料貼于熱交換器(6-2)的外表面。
5 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于所述 發(fā)熱體(6-1)為內(nèi)部燒結(jié)有印制電路板的晶瓷發(fā)熱元件。
6 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于 所述熱交換器(6-2)為內(nèi)部開有水道(6-6)的密閉盒體，水道(6-6)的兩端的水口分別 與入水管(13)和供熱水管(2)相接。
7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于所述 熱交換器(6-2)采用銅或鋁制成。
8 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于所述 補(bǔ)給水管(1)、和/或供熱水管(2)、和/或上循環(huán)管(3)、和/或下循環(huán)管(4)均為塑 鋁穩(wěn)態(tài)管。
9 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于 所述集熱器和電輔助調(diào)溫裝置(6)之間裝有防電墻通道(6-3)、和/或溫控調(diào)節(jié)電路(6-4)、和/或溫度顯示數(shù)據(jù)屏(6-5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，其特征在于 所述供熱水管(2)上還接有超溫斷水閥(16)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種能夠快速加熱，而且可以不限量提供熱水，散熱少、質(zhì)量輕、安裝方便的太陽能快速供熱水系統(tǒng)，包括補(bǔ)給水管、供熱水管、上循環(huán)管、下循環(huán)管、集熱器和電輔助調(diào)溫裝置。所述集熱器內(nèi)設(shè)有多個平行設(shè)置的光熱轉(zhuǎn)換塑管，每個塑管的上下兩端分別開設(shè)有進(jìn)出水口以并聯(lián)相接，并通過上循環(huán)管和下循環(huán)管合為一路入水管接入電輔助調(diào)溫裝置。采用這種高吸附高分子材料制成的光熱轉(zhuǎn)換塑管既沒有光污染，管道的存水量大、熱效率高、絕緣性能好，即使雷雨天氣也能放心使用；而且不改變水質(zhì)，自重量也輕、價格便宜、安裝方便，可以隨意放置在朝陽的位置上。
文檔編號F24J2/00GK201255514SQ20082030176
公開日2009年6月10日 申請日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者煜 劉, 梁小華, 王佩民 申請人:梁小華