專利名稱：一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種采用高溫氣體和液體的水混合進(jìn)行換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，屬于太陽能光熱應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
低碳環(huán)保是我們這個(gè)時(shí)代的追求目標(biāo)，太陽能作為一種清潔能源越來越得到人們廣泛的重視和應(yīng)用，太陽能熱水器就是一種應(yīng)用比較普及的產(chǎn)品。一年四季、春夏秋冬都可以使用的太陽能熱水器是所有太陽能熱水器的制造商或使用客戶的愿望。但往往在天氣寒冷的冬季，不但無法使用太陽能熱水器供應(yīng)熱水，還需要采取一些保護(hù)措施來防止太陽能熱水器及管道被凍壞。為了在冬季使用太陽能熱水器人們也想出許多辦法，如采用管道防凍帶，或在集熱器中加入防凍液；防凍帶需要人工操作，還有火災(zāi)等安全隱患；防凍液的使用帶來系統(tǒng)的換熱效率的下降和系統(tǒng)成本的大幅度提高。還有市場中眾多的排空防凍解決方案，不僅可靠性有待加強(qiáng)，而且操作性更需要提高，凡此種種，不一而足。有沒有更加合理的解決方案來來解決寒冷地帶在沒有人操作情況下，自動(dòng)解決太陽能熱水器冬季的問題?；蛘叽祟愄柲軣崴飨到y(tǒng)就根本不會(huì)存在冬季的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有太陽能熱水器在冬季需要防凍的問題，本實(shí)用新型提供一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，該系統(tǒng)是采用高溫高壓的氣體與液體的水進(jìn)行混合換熱的太陽能熱水器，整個(gè)系統(tǒng)一年四季都可以正常使用，根本就不會(huì)存在系統(tǒng)的防凍問題。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱水箱、集熱器、充氣裝置、溫控裝置、混合閥和切換閥，以及各部件之間的連接管道；集熱器與儲(chǔ)熱水箱之間采用串行連接和氣液混合換熱；充氣裝置的出氣口與集熱器的進(jìn)口連接在一起，集熱器的出口串聯(lián)一個(gè)溫控裝置后，與混合閥的入口連接在一起，混合閥的吸口與儲(chǔ)熱水箱的循環(huán)出口連接在一起，混合閥的出口與儲(chǔ)熱水箱的循環(huán)入口連接在一起，儲(chǔ)熱水箱的出水口連接到切換閥的D接口，切換閥的C接口連接熱水管道，切換閥的A接口連接自來水進(jìn)口，切換閥的B接口與儲(chǔ)熱水箱的進(jìn)水口連接在一起。其中的溫控裝置，包括一個(gè)溫度傳感和一個(gè)根據(jù)溫度傳感進(jìn)行斷和合的通路開關(guān)，兩部分合一采用機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，就是一個(gè)單體的溫控閥；或溫度傳感采用溫控開關(guān)，通路開關(guān)采用電磁閥，溫控開關(guān)的線纜接頭與電磁閥的線纜接頭串行連接進(jìn)行控制；或溫度傳感采用單體溫度傳感器，通路開關(guān)采用電磁閥，溫度傳感器的線纜和電磁閥的線纜連接到控制器，由控制器根據(jù)溫度傳感器數(shù)據(jù)對(duì)電磁閥進(jìn)行控制。其中的混合閥，是一種機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有三個(gè)接口，分別是入口 a、吸口 b、出口 C，三口對(duì)應(yīng)的內(nèi)部通道是一個(gè)文氏通道，高壓的氣體流過入口 a時(shí)，在吸口 b處產(chǎn)生低于大氣的負(fù)壓，與吸口 b相連的管道同樣具有負(fù)壓而產(chǎn)生吸力，從吸口 b吸入的水與從入口 a流入的氣體充分進(jìn)行混合，在混合的過程中，高溫的氣體與從吸口 b吸入的水進(jìn)行了換熱，換熱后氣和水的混合物，通過混合閥的出口 C流入到儲(chǔ)熱水箱中保存；混合閥可獨(dú)立與儲(chǔ)熱水箱體外，也可以內(nèi)嵌在儲(chǔ)熱水箱中與儲(chǔ)熱水箱構(gòu)成一體。其中切換閥具有四個(gè)接口和一個(gè)通氣口，分別是A接口、B接口、C接口、D接口，通過轉(zhuǎn)動(dòng)形成至少形成兩種通斷關(guān)系，即A接口與B接口連通、C接口與D接口連通，或D接口與通氣口連通。本實(shí)用新型的工作原理，充氣裝置是一個(gè)具有壓控的自動(dòng)充氣設(shè)備，即充氣裝置的出口低于預(yù)定壓力，充氣裝置開始充氣，當(dāng)充氣裝置的出口壓力達(dá)到預(yù)定壓力充氣裝置自動(dòng)停止充氣。充氣裝置向集熱器充氣，由于此時(shí)的氣體溫度低，致使集熱器出口處串聯(lián)的溫控裝置截止通路，當(dāng)集熱器的氣體達(dá)到預(yù)定壓力，充氣裝置停止充氣。在集熱器內(nèi)的氣體通過集熱器不斷地從太陽能吸收能量加熱集熱器內(nèi)的氣體溫度，當(dāng)氣體的溫度達(dá)到溫控裝置的預(yù)定溫度，溫控裝置打開導(dǎo)通，高溫高壓的氣體通過溫控裝置從混合閥的入口 a噴入，高壓的氣體流，使得混合閥的吸口 b產(chǎn)生低于大氣的負(fù)壓，使得與吸口 b相連的儲(chǔ)熱水箱循環(huán)出口的水抽出進(jìn)入混合閥內(nèi)，與從入口 a噴入的高溫氣體充分混合，在混合的過程中，高溫的氣體與低溫的水進(jìn)行了換熱，混合后的介質(zhì)流通過混合閥的出口 c流出，重新流入到儲(chǔ)熱水箱中儲(chǔ)藏。當(dāng)高溫的氣體全部流過溫控裝置以后，充氣裝置新充入的低溫氣體使得溫控裝置重新截止，等待下一次的吸熱、換熱、儲(chǔ)熱。這就是一個(gè)完整的氣液混合換熱全過程。如此往復(fù)，一直到儲(chǔ)熱水箱的水達(dá)到預(yù)定溫度為止。從上面的工作過程中，我們了解到，由于集熱器以及相應(yīng)在室外的管道在任何時(shí)候都只有氣體，沒有水介質(zhì)，因此整個(gè)系統(tǒng)就不怕冬天冰凍，也就不會(huì)存在寒冷冬季被凍壞的問題。在氣液混合換熱過程中，切換閥處于D接口與通氣口連通狀態(tài)，使得儲(chǔ)熱水箱處于非承壓狀態(tài)。需要使用熱水時(shí)，切換閥處于A接口與B接口連通、C接口與D接口連通，儲(chǔ)熱水箱處于封閉出熱水狀態(tài)。本實(shí)用新型的有益效果是，一種氣液混合換熱的太陽能熱水器，徹底解決太陽能熱水器怕冰凍的問題，而且氣液混合換熱效率高，換熱速度快。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型溫控裝置采用溫控閥的架構(gòu)連接示意圖。圖2是本實(shí)用新型溫控裝置采用溫控開關(guān)與電磁閥組合的架構(gòu)連接示意圖。圖3是本實(shí)用新型溫控裝置采用控制器組合的架構(gòu)連接示意圖。圖中101.儲(chǔ)熱水箱，102.集熱器，103.充氣裝置，104.溫控閥，105.混合閥，106.切換閥，120.溫控開關(guān)，121.電磁閥，122.溫度傳感器，123.控制器，201.進(jìn)水口，202.出水口，203.通氣口，205.進(jìn)口，206.出口，207.溫控閥入口，208.溫控閥出口，210.冷水進(jìn)口，211.熱水出口，212.循環(huán)出口，213.循環(huán)入口，220.線纜。
具體實(shí)施方式
在
圖1中，溫控裝置采用全機(jī)械結(jié)構(gòu)的溫控閥(104)。充氣裝置(103)的出氣口與集熱器(102)的進(jìn)口(205)連在一起，集熱器(102)的出口(206)串接一個(gè)溫控閥(104)后，再與混合閥(105)的入口 a連接在一起，混合閥(105)的吸口 b與儲(chǔ)熱水箱(101)的循環(huán)出口(212)相連，混合閥(105)的出口 c與儲(chǔ)熱水箱(101)的循環(huán)入口(213)相連；儲(chǔ)熱水箱(101)的冷水進(jìn)口(210)與切換閥(106)的B接口相連，儲(chǔ)熱水箱(101)的熱水出口(211)與切換閥(106 )的D接口相連，切換閥(106 )的A接口連接自來水進(jìn)水口( 201)，切換閥(106)的C接口連接系統(tǒng)的出水口(202)。本實(shí)用新型集熱和換熱的工作過程，充氣裝置(103)向集熱器(102)內(nèi)充氣，由于初始充入的氣體溫度低無法到達(dá)集熱器(102)出口(206)處安裝的溫控閥(104)的預(yù)定溫度，因此溫控閥入口(207)與溫控閥出口(208)截止，充氣裝置(103)充入的氣體全部滯留在集熱器(102)內(nèi)，隨著氣體不斷充入，集熱器(102)的內(nèi)部管道壓力也隨著增加，當(dāng)氣體的壓力達(dá)到一個(gè)預(yù)定的壓力，充氣裝置(103)自動(dòng)停止充氣。預(yù)定壓力的氣體滯留在集熱器(102)中，被集熱器(102)不斷地吸收太陽能，使集熱器(102)內(nèi)氣體溫度不斷上升。但集熱器(102)的內(nèi)部溫度達(dá)到溫控閥(104)的預(yù)定溫度，溫控閥(104)有截止變成導(dǎo)通，即溫控閥入口(207)與溫控閥出口(208)導(dǎo)通。高溫高壓的氣體從集熱器(102)內(nèi)部沖入混合閥(105)的入口 a，在吸口 b處產(chǎn)生低于大氣的負(fù)壓，與吸口 b相連的管道中產(chǎn)生負(fù)壓，從而使儲(chǔ)熱水箱(101)內(nèi)的水從循環(huán)出口(212)流出，進(jìn)入到混合閥(105)內(nèi)，與從入口 a流入的高溫高壓氣體充分混合，在混合的過程中，氣體與水進(jìn)行換熱，換熱后的氣和水介質(zhì)一起從混合閥(105)的出口 c流出，從儲(chǔ)熱水箱(101)的循環(huán)入口(213)流入到儲(chǔ)熱水箱(101)中儲(chǔ)藏。在氣體和水混合換熱的過程中，由于氣體流出，引起集熱器(102)內(nèi)部的壓力下降，充氣裝置(103)在檢測(cè)到壓力下降時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行充氣補(bǔ)充，當(dāng)新進(jìn)入的氣體到達(dá)集熱器(102)的出口處溫控閥(104)由于沒有達(dá)到預(yù)定的溫度，溫控閥(104)重新截止管路。這就是一個(gè)完整的加熱和氣水混合換熱過程，此過程循環(huán)往復(fù)，直到儲(chǔ)熱水箱(101)中的水的溫度達(dá)到預(yù)定溫度為止。本實(shí)用新型的用熱采用頂水方式出熱水，自來水從儲(chǔ)熱水箱(101)的底部一邊進(jìn)入水箱，把儲(chǔ)熱水箱(101)的熱水從儲(chǔ)熱水箱的上部頂出進(jìn)入熱水管道，本實(shí)用新型中的儲(chǔ)熱水箱在換熱過程中，應(yīng)該處于非承壓狀態(tài)下，為了使承壓儲(chǔ)熱水箱在換熱過程中，儲(chǔ)熱水箱處于非承壓狀態(tài)下，如圖所示，在儲(chǔ)熱水箱的進(jìn)水口和出水口串接一個(gè)切換閥(106)，該切換閥至少具有兩檔狀態(tài)，狀態(tài)一 A接口與B接口連通、C接口與D接口連通，此時(shí)處于用熱水狀態(tài)中；狀態(tài)二 D接口與該閥的通氣口連通，由于D接口連接到儲(chǔ)熱水箱的出水口，也就是說此時(shí)儲(chǔ)熱水箱的出水口與大氣連通，使儲(chǔ)熱水箱處于非承壓狀態(tài)，此時(shí)處于換熱中。在圖2中，與
圖1不同之處是溫控裝置采用機(jī)械的溫控開關(guān)(120)和電磁閥(121)的組合，溫控開關(guān)(120)的溫度檢測(cè)面內(nèi)嵌在集熱器(102)的出口處管道中，溫控開關(guān)有兩個(gè)接線頭，當(dāng)溫控開關(guān)檢測(cè)面的溫度沒有達(dá)到預(yù)定溫度，兩接線頭分開，當(dāng)溫控開關(guān)檢測(cè)面的溫度達(dá)到預(yù)定溫度，兩接線頭連通；電磁閥(121)串接在管道路中，電磁閥(121)的線纜接頭和溫控開關(guān)(120)的線纜接頭進(jìn)行串聯(lián)。在圖3中，溫控裝置采用溫度傳感器(122)、電磁閥(121)和控制器(123)的組合，溫度傳感器(122)放置在集熱器(102)的出口(206)附近，電磁閥(121)串接在管路中，溫度傳感器的線纜與電磁閥(121)的線纜全部連接到控制器(123)相應(yīng)的連接端上。工作是控制器(123)從溫度傳感器(122)上讀取溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)是否大于等于控制器(123)本身預(yù)置的數(shù)據(jù)，如果是就控制電磁閥(121)導(dǎo)通，反之，電磁閥(121)截止。
權(quán)利要求1.一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是:該系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱水箱、集熱器、充氣裝置、溫控裝置、混合閥和切換閥，以及各部件之間的連接管道；集熱器與儲(chǔ)熱水箱之間采用串行連接和氣液混合換熱；充氣裝置的出氣口與集熱器的進(jìn)口連接在一起，集熱器的出口串聯(lián)一個(gè)溫控裝置后，與混合閥的入口連接在一起，混合閥的吸口與儲(chǔ)熱水箱的循環(huán)出口連接在一起，混合閥的出口與儲(chǔ)熱水箱的循環(huán)入口連接在一起，儲(chǔ)熱水箱的出水口連接到切換閥的D接口，切換閥的C接口連接熱水管道，切換閥的A接口連接自來水進(jìn)口，切換閥的B接口與儲(chǔ)熱水箱的進(jìn)水口連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的溫控裝置，包括兩部分，一個(gè)是溫度傳感，一個(gè)是根據(jù)溫度傳感進(jìn)行斷和合的開關(guān)，把兩部份合一采用機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，就是一種溫控閥；或溫度傳感采用溫控開關(guān)，通路開關(guān)采用電磁閥，溫控開關(guān)的線纜接頭與電磁閥的線纜接頭串行連接進(jìn)行控制；或溫度傳感采用獨(dú)立的單體溫度傳感器，通路開關(guān)采用電磁閥，溫度傳感器的線纜和電磁閥的線纜連接到控制器，有控制器根據(jù)溫度傳感器數(shù)據(jù)對(duì)電磁閥進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的混合閥，是一種機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有三個(gè)接口，分別是入口 a、吸口 b、出口 C，三口對(duì)于的內(nèi)部通道是一個(gè)文氏通道，在高壓的氣體流過入口 a時(shí)，混合閥在吸口 b處產(chǎn)生低于大氣的負(fù)壓，與b口連接在一起的管道同樣具有負(fù)壓而產(chǎn)生吸力，從吸口 b吸入的液體水就和從入口 a流入的氣體充分進(jìn)行混合，在混合的過程中，高溫的氣體與低溫的水流進(jìn)行了換熱，換熱后氣和水的混合物，通過混合閥的出口 c流入到儲(chǔ)熱水箱中保存；混合閥可獨(dú)立與儲(chǔ)熱水箱體外，也可以內(nèi)嵌在儲(chǔ)熱水箱中與儲(chǔ)熱水箱構(gòu)成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的切換閥具有四個(gè)接口和一個(gè)透氣口，分別是A接口、B接口、C接口、D接口，通過轉(zhuǎn)動(dòng)形成至少形成兩種通斷關(guān)系，即A接口與B接口連通、C接口與D接口連通，或D接口與透氣口連通。
專利摘要一種氣液混合換熱的太陽能熱水器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱水箱、集熱器、充氣裝置、溫控裝置、混合閥和切換閥，以及各部件之間的連接管道；儲(chǔ)熱水箱與集熱器之間采用串行連接和新的氣液混合換熱，換熱效率高、速度快，徹底解決太陽能熱水器室外管道和集熱器冬天被凍的問題。
文檔編號(hào)F16K11/00GK203053030SQ201320067340
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者徐何燎 申請(qǐng)人:徐何燎