新体系太阳能热水器的制作方法

供热;炉灶;通风;干燥设备的制造及其应用技术1.本发明是太阳能低温热利用领域一种向家庭提供热水的新体系太阳能热水器。背景技术：2.太阳能取之不尽，用之不竭，是全球可开发利用潜力最大、最清洁的能源，太阳能低温热利用(即：太阳能热水热能)的光热转换效率比光伏发电、光热发电转换效率高3倍以上，1平方米太阳能集热器可收集利用的太阳能，比4平方米光伏板可收集利用的太阳能还要多，是所有太阳能利用方法中太阳能转换效率最高的利用方法。3.太阳能热水热能，可就近获取、就近储存、就地利用，更贴近用户需求，其适用范围和领域大到难以估量，理应可产生更高效益，成就更大规模的产业。4.在太阳能低温热利用领域，全球相关科研院所、高校、企业科技人员奋斗上百年，至今只建成相对使用价值较高的平板集热器类、真空管类太阳能低温热利用技术和产品体系，长期大规模使用实践已证明，现有平板集热器类、真空管类太阳能热水器、热水系统，都存在先天性缺陷和一系列无法解决的问题，无法将太阳能低温热利用天然优势转变成产品优势，严重制约了太阳能低温热利用产业发展。5.以全方位原创的智能型多功能太阳能集热器为核心构建的太阳能低温热利用技术和产品体系，称为：智能型多功能太阳能集热器技术和产品体系，简称为：“新体系”，新体系是一种全新的技术路线，其产品所能实现的，都是特别重要的，现有平板集热器类、真空管类太阳能低温热利用技术无法实现的，是一种具有全方位绝对优势的太阳能低温热利用技术和产品体系。6.新体系太阳能热水器，是新体系系列产品之一，为便于与现有平板集热器类、真空管类技术体系内的太阳能热水器区分，故命名为：新体系太阳能热水器。7.现有太阳能热水器，种类主要有真空管紧凑型太阳能热水器、平板集热器紧凑型太阳能热水器、阳台壁挂型太阳能热水器，无论那一种，水箱都必须就近安装在高于集热器的位置，水箱无法落地、入室、无法远离集热器，因水箱在室外高处，引发一系列无法解决的问题，主要是：8.1、因水箱在室外高处，风阻大，易被大风吹垮、易受雷击，不安全隐患多而且非常大。9.2、因水箱在室外高处，水箱内外温差大，昼夜热损大、热能难保存，收集的太阳能利用率低。10.3、因水箱在室外高处，对屋顶、楼顶结构、形象影响极大，凡装有紧凑型太阳能热水器的屋顶、楼顶，都呈现混乱不堪景象。11.4、因水箱在室外高处，远离室内电源，热辅供电存在电线易老化、漏电、火灾等重大不安全隐患。12.5、因水箱与真空管连成一体，集热面积和水箱容积都受限，热水供应量小，难以满足用户多方面用热水的需求。13.6、因水箱在室外高处，远离室内热水使用处，每次用水时都要先放出水管内冷水，停用时又有较多热水滞留在水管内，不但冷热水浪费大，而且用热水等待时间长，使用不方便。14.7、因水箱在室外高处，遇水管冻堵，热水器无法使用，无法实现四季全天候供热水。15.8、真空管类紧凑型太阳能热水器，接口多、接口大、接口热损大，真空管内有大量的水，易冻裂，任何一支真空破裂，整个太阳能热水器都无法使用。16.9、平板集热器类太阳能热水器，都是采用防冻液防冻导热，防冻液导热性能不如水，存在老化变质、定期换液、防冻液易蒸发和隔离换热等问题，综合成本和运行维护费用高，实际使用价值很低。17.10、集热器最高温度不受控，无法根据用热要求随时停用或启用，遇缺水和较长时间不用热水，都易导致集热器、水箱过热，过热加速太阳能热水器各部件腐蚀、结垢，影响集热效率和使用寿命，并存在因水温过高烫伤用户隐患。18.11、水箱容积不大、热水储量不多，因水箱在室外高处，热能易流失，热水供应受天气因素影响大。19.12、产品综合成本高，性价比低。20.综上述所述，现有真空管类、平板集热器类太阳能热水器，存在的问题太多太大，实际使用价值都不高，不具备推广使用条件。技术实现要素：21.本发明提供一种新体系太阳能热水器，可全面系统解决上述问题，本发明解决上述问题的方法是：22.1、采用具有集热、蓄热、暂存、高效导热、抗冻、防过热、抗水垢、输出水温设置、综合测控、可随时停用或启用、适于加热洁净水、昼夜热损小、可无缝并联、大面积并联的智能型多功能太阳能集热器集热，可系统解决现有平板集热器类、真空管类太阳能热水器存在的集热器防冻难、防过热难、热能导出效率低、涉及设备种类数量多、储热水箱无法落地、入室等一系列重大问题，彻底消除因水箱在室外高处造成的不安全隐患，大幅度优化简化太阳能热水器，智能型多功能太阳能集热器(1)已另案申报发明专利，故不详述。23.2、采用非承压储热水箱(2)储存热水，非承压储热水箱(2)的特点与优势是：水箱容积范围大、形象好、颜值高、自身重量轻、综合成本低，特别适于安装在室内，储热水箱(2)外形有多种，包括柜形箱、圆柱形箱、卧形箱，凡可储水保温的水箱都适用。24.3、在集热器(1)输入端设置具有过滤、阻垢除垢功能的过滤器(4)，对进入集热器(1)内水进行净化、软化处理，确保热水水质洁净，不易积污结垢，过滤器(4)是一种具有精细过滤、除垢阻结垢、止逆等功能的装置，适用的过滤器(4)有多种，凡具有过滤、除垢、阻结垢、软化水功能，符合自来水质要求的装置都适用。25.1、采用与集热器(1)抗冻、大面积换热结构和蓄热暂存、过热自动降温功能相适应的定温放水集热方法，其优势：一是可利用自来水压力和集热器(1)与储热水箱(2)之间的高度差传送热水，将经集热器(1)加热的热水传送到远离集热器(1)的储热水箱(2)内，达到储热水箱(2)可远离集热器、可落地、入室的目的；二是集热和热水传送都不耗电；三是集热阀(5)在冷水端，不易腐蚀、不接水垢、不易损坏；四是可利用集热器(1)蓄热、暂存功能和热虹效应，将洁净自来水一次性加热成所需温度的热水，大幅度缩小集热器(1)与储热水箱(2)之间连接管管径，解决集热器(1)与储热水箱(2)之间水管远距离连接难问题。26.4、在储热水箱(2)上设置缺水保护传感器(9)，当储热水箱(2)水位低于缺水保护传感器(9)设定值时，自动关闭增压泵(7)、电热管(12)电源，避免增压泵(7)空转、电热管(12)干烧。27.5、在储热水箱(2)上设置水位下限传感器(10)，当储热水箱(2)水位低于水位下限传感器(10)设定值时，自动开启补水阀(6)补水，把储热水箱(2)内最低水位保持水位下限传感器(10)设定的水位，既可保证阴雨天用户有最低限度的热水可用，又为储热水箱(2)多储存太阳能热水预留容积。28.6、在储热水箱(2)上设置水满保护传感器(11)，当储热水箱(2)水位高于水满保护传感器(11)设定值，自动关闭集热阀(5)，确保储热水箱(2)内水不外溢。29.水位传感器(9)、(10)、(11)可同时用于储热水箱(2)水位显示。30.适用的水位传感器种类很多，包括电极型、浮球型、水压型，凡能输出水位信号的水位传感器、水位开关都适用，水位传感器可装在水箱内胆内，也可装在水箱内胆外。31.7、在储热水箱(2)底部设置电热管(12)，储热水箱(2)输出水温不足时自动加热，把储热水箱(2)输出的最低水温控制在适用程度，确保四季全天候提供适用温度的热水。32.8、在储热水箱(2)底部设置热水输出增压泵(7)，热水增压输出，不受储热水箱(2)安装位置、高度，影响，增压泵(7)可安装在储热水箱(2)下部任意适当位置，可安装在储热水箱(2)内，也可安装在储热水箱(2)外。33.9、在储热水箱(2)设置显示器(13)，用于显示集热器(1)内温度、储热水箱(2)内水温、水位和太阳能热水器运行状态，为用户使用提供便利，显示器(13)的电路、外形和显示方法有多种，凡能实现本发明水温水位控制和工作状态显示的电路、外形、方法都适用。34.10、设置测控系统(14)，用于整机测控，测控系统(14)包括：水温水位控制与显示、集热控制与保护，热辅控制与保护、热水输出控制与保护、测控系统所需电源，测控系统(14)电路、传感器有多种，凡能实现测控系统(14)功能的电路、传感器都适用。35.11、冗余蓄热，采用大容积储热水箱(2)，有太阳时多储存热水，以保证遇连续多天阴雨，仍有太阳能热水可用，达到最大限度节能的目的。冗余蓄热的关键：一是加大储热水箱(2)容积和集热器(1)面积，有阳光时多储存热水，二是集热器(1)要具有过热自动降温的功能，可根据用热要求随时停用或启用，三是储热水箱(2)要有高保温性能，确保热损小，四是储热水箱(2)应安装在室内，内外温差小，热水易保存。36.本发明由集热器(1)、储热水箱(2)、水处理与控制器(3)组成，其特征是：集热器(1)采用自身具有防冻、防过热、抗水垢、可直接加热洁净自来水、可根据用热要求随时停用或启用的智能型多功能太阳能集热器，安装在高于储热水箱(2)的位置，储热水箱(2)采用装有水位传感器(9～11)、电热管(12)、显示器(13)、测控系统(14)、增压泵(7)的非承压保温水箱，安装在室内外用户指定的位置，水处理与控制器(3)由过滤器(4)、集热阀(5)、补水阀(6)组成，就近安装在靠近自来水的地方，自来水(a)经过滤器(4)与集热阀(5)、补水阀(6)输入端连通，集热阀(5)输出端与集热器(1)下接口连通，集热器(1)上接口、补水阀(6)输出端接储热水箱(2)上的冷热水输入接口(b)，增压泵(7)输入端接储热水箱(2)上的热水输出接口(c)，增压泵(7)输出端接热水输出阀(8)，采用定温放水集热方法，利用自来水压力和集热器(1)与储热水箱(2)之间的高度差，把经集热器(1)加热的太阳能热水传送到储热水箱(2)内，热水落差、增压输出兼容。37.本发明工作原理：38.集热与热水传送：当集热器(1)内水温上升到高于测控系统(14)设定值，测控系统(14)接通集热阀(5)电源，集热阀(5)开启，自来水(a)经过滤器(4)、集热阀(5)从集热器(1)下接口进入集热器(1)内，从集热器(1)上接口输出热水至储热水箱(2)内，当集热器(1)内温度降至测控系统(14)设定的复位值，测控系统(14)关闭集热阀(5)，待集热器(1)内温度再次上升到高于测控系统(14)设定值，重复上述过程，在储热水箱(2)内，获得用户所需温度的热水。39.过热保护：集热器(1)自身具有过热自动降温功能，当集热器(1)内温度高于设定的过热保护值，集热器(1)内降温风机自动开启，把集热器(1)内热能排出，将集热器(1)内最高温度控制在设定值以内。40.防冻：集热器(1)自身结构具有抗冻功能。41.缺水保护：当储热水箱(2)水位低于缺水保护传感器(9)设定值，测控系统(14)自动切断电热管(12)、增压泵(7)电源，避免电热管(12)干烧和增压泵(7)空转，由于电热管(12)加热水的温度通常低于45度，高于45度自动切断电源，故采用具有自身温度控制、保护的电热管(12)，其缺水干烧时最高温度低于55度，不存在过热干烧问题，也可不设缺水保护功能。42.低于下限补水：当储热水箱(2)水位低于水位下限传感器(10)设定值，测控系统(14)开启补水阀(6)补水，把储热水箱(2)最低水位控制在水位下限传感器(10)设定值，确保储热水箱(2)内始终有最低限度的热水供用户使用。43.水满保护：当储热水箱(2)水位高于水满保护传感器(11)设定值，测控系统(14)关闭集热阀(5)，停止向储热水箱(2)输送热水，避免储热水箱(2)内热水溢出，此后如遇集热器(1)过热，集热器(1)内降温风机自动开启降温，把集热器内最高温度控制在设定的过热保护值范围内。44.热水输出：热水输出有两种方法，一种是落差输出，一种增压输出，当储热水箱(2)底部安装在高于花洒位置1米以上时，可采用落差输出方法，增压泵(7)可取消，当储热水箱(2)底部安装位置高于花洒位置不足1米或低于花洒，采用增压输出方法，增压泵(7)受热水输出阀(8)连动控制，也可将控制开关安装在热水输出阀(8)附近，分别控制。45.本发明有益效果：46.2、集热器(1)不怕冻，防冻不用防冻液，无化工类废弃防冻液排放。47.3、集热器(1)不过热，可根据用热要求随时自动停用或启用。48.4、集热器(1)可镶嵌、可壁挂，可紧贴屋面、楼面、墙面安装，可与屋面、楼面、墙面更好融合。49.5、储热水箱(2)可安装在室内外任意位置，储热水箱(2)安装在室内的有益效果是：50.a.因储热水箱(2)在室内，对建筑结构、形象无影响影响，无被大风吹垮、受雷击等不安全隐患。51.b.因储热水箱(2)在室内，内外温差小，热损小，热水易保存，收集的太阳能热水利用率高。52.c.因储热水箱(2)在室内，热辅用电可就近获取，用电安全可靠，四季全天候供热水有保障。53.d.因储热水箱(2)在室内，热水随时就近可取，可多点供热水，取用简单方便，无冷热水浪费。54.e.因储热水箱(2)在室内，取用热水不受室外天气影响，不存在因室外水管冻堵无法用热水问题。55.6、过滤器(4)可把好水质关，确保进入集热器(1)、储热水箱(2)内水洁净、不易结垢。56.7、定温放水集热，利用自来水压力和水的重力传送热水，热水传送距离远，集热和热水传送不耗电。57.8、集热器(1)将自来水一次性加热至用户所需水温，不存在反复加热问题，热水水质好。58.9、半径500米范围内和30层内楼顶收集的太阳能热水，都可很方便进入楼下所有房间的储热水箱(2)内，为独栋、多层、高层住宅安装使用太阳能热水器创造了条件。59.10、集热器与储热水箱(2)之间热水传送含热高，所需冷热水管管径小，2～3分塑胶管可满足冷热水传送要求，安装简单方便，彻底解决了集热器(1)与储热水箱(2)之间硬水管远距离连接难、安装工程量大、连接管内储水量多、热损大等一系列问题，为多层、高层住宅安装太阳能热水器扫清了一道障碍。60.11、集热阀冷端控制，不受热水腐蚀和水垢影响，不易损坏。61.12、热辅耗电量极少，其原因：一是冗余蓄热，水箱容积大，储存的太阳能热水多，连续多天阴雨仍有太阳能热水可用，不需要辅助加热；二是进入储热水箱(2)的太阳能热水温度远高于热辅电热管热辅温度，只要有太阳能热水，电热管就自动处于关闭状态；三是储热水箱(2)在室内，内外温差小，储热水箱(2)内热能不易流失；四是采用高保温性能储热水箱(2)，降低水箱热损。62.13、集热面积50平方米、水箱容积5吨范围内，用户需要多大可配多大，热水储量足，用户方方面面都有太阳能热水可用，适用范围广。63.14、集热器增减极其简单方便，用户安装使用多年后，可随时增加太阳能集热器面积，与原有集热器并联即可，可更好满足用户需求。64.15、一只装有测控系统的储热水箱(2)可带多只无测控系统的付箱，储热水箱容积可倍增。65.16、可冗余储存热水，保障连续多天阴雨仍有太阳能热水可用，可将节能量提高到极致。66.17、热水近似恒温输出，使用热水时水温变化幅度远小于冷热水混兑输出型热水器，使用舒适。67.18、储热水箱(2)品质、颜值等同于最高挡的冰箱、橱柜、空气能热水器。68.19、综合成本低，性价比、使用方便性、安全性、节能量远优于电热水器、燃气热水器、空气能热水器，可为用户创造实实在效益，是具有全方位优势的第五代家用热水供应设备。附图说明：69.图1：本发明内外联系示意图。70.图2：本发明基本原理图。71.图3：本发明柜形储热水箱基本外形示意图。72.图4：本发明柜形储热水箱剖面示意图。73.图5：智能型多功能太阳能集热器主视示意图。74.图6：智能型多功能太阳能集热器侧视示意图。75.图1～6中编号：1.集热器，2.储热水箱，3.水处理与控制器，4.过滤器，5.集热阀，6.补水阀，7.增压泵，8.热水输出阀，9.缺水保护传感器，10.水位下限传感器，11.水满保护传感器，12.电热管，13.显示器，14.测控系统，a.自来水，b.冷热水输入接口，c.热水输出接口。具体实施方式76.集热器(1)采用智能型多功能太阳能集热器，集热器(1)可并联的面积2～50平方米任意值，用户需要多大可配多大。77.由于集热器(1)直接加热自来水，虽然集热器(1)具有非常强的抗水垢能力，集热器(1)内累积污物水垢问题仍是一个需要特别重视解决的问题，本发明解决集热器(1)累积污垢的方法有多种，主要是：78.1.利用过滤器(4)，对进入集热器(1)水进行精细过滤，并在水中加入符合饮用水标准的硅磷晶类缓释除垢阻结垢剂。79.2.采用永磁除垢器，对进入集热器(1)内水进行磁化处理。80.3.控制集热器(1)内最高温度，避免过热加速结垢。81.4.长期使用后，万一出现严重水垢，可加入融垢剂对集热器(1)进行清洗除垢，可确保集热器(1)使用寿命不受水垢影响。82.储热水箱(2)采用非承压保温水箱，储热水箱(2)外形有多种，包括柜形水箱、圆柱形水箱、卧形水箱，储热水箱(2)内胆通常采用不锈钢材料制造，也可以采用耐热大于100度的塑胶材料，储热水箱(2)容积根据用户需要和集热器(1)面积配置。83.储热水箱(2)可与多只外形相同、仅具有储热水功能的付箱结合，使容积倍增，便于室内安装。84.储热水箱(2)上冷热水输入接口(b)、热水输出接口(c)，可设置在储热水箱(2)底部，也可设置在储热水箱(2)底部侧面，集热器(1)输出的热水、补水阀(6)输出的自来水可从储热水箱(2)任意位置进入储热水箱(2)内。85.水处理与控制器(3)是由装在同一盒体内的过滤器(4)、集热阀(5)、补水阀(6)组成的装置，用于对自来水过滤、添加阻垢除垢剂和集热、补水控制，并具有防自来水回流的止逆功能，过滤器(4)、集热阀(5)、补水阀(6)也可分别安装在不同的位置。86.过滤器(4)是一种具有精细过滤、添加除垢阻垢剂、止逆功能的装置，适用的除垢阻垢剂有多种，包括归磷品类无毒性、符合饮用水标准的缓释除垢阻垢剂，适用的过滤器(4)种类很多，凡具有过滤、除垢、阻结垢、软化水功能，符合饮用水质要求的装置都适用。87.集热阀(5)是一种电控水阀，包括电动阀、电磁阀。88.补水阀(6)是一种电控水阀，包括电动阀、电磁阀都适用，补水阀(6)输入端也可接反冲式过滤器排污口，以解决过滤器(4)自动清洗问题。89.增压泵(7)是低压小型热水泵，交直流泵都适用，通常选用低压直流泵，既安全，又适于光伏供电。用于增压泵(7)控制的电路、方法有多种：可与热水输出阀(8)联动，也可将控制开关安装热水输出阀(8)附近，增压泵(7)可安装在储热水箱(2)下部任意适当位置，可安装在储热水箱(2)内，也可安装在储热水箱(2)外。90.热水输出阀(8)是一种手动水阀，有带增压泵联动控制开关和不带增压泵联动控制开关两种，不带增压泵联动控制的热水输出阀(8)，增压泵控制开关可设置在热水输出阀(7)附近易于手动控制的地方，如果仅一处供热水，热水输出阀(8)可取消，热水输出阀(8)可设置多只，多点取热水。91.水位传感器(9)、(10)、(11)用于储热水箱(2)水位控制和水位水温显示。92.适用的水位传感器种类很多，包括电极型、浮球型、水压型传感器，凡能输出水位信号的水位传感器、水位开关都适用，水位传感器可装在水箱内胆内，也可装在水箱内胆外。93.电热管(12)用于储热水箱(2)辅助加热，安装在储热水箱(2)内底部任意适当位置，电热管(12)受储热水箱(2)底部水温控制，水温低于温控器设定值时自动开启加热，把储热水箱(2)输出的热水最低水温保持在设定值，1吨以上的储热水箱(2)，可用外置水源热泵替代电热管(12)辅助加热。94.电热管(12)上设有温度控制、过热保护和防干烧保护功能，可确保安全。95.冷热水输入接口(b)、热水输出接口(c)是储热水箱(2)上的冷热水进出接口，可设置在储热水箱(2)上任意适当位置。96.显示器(13)是本发明水位、水温和运行状态显示器，显示器(13)的电路、外形和显示方法有多种，凡能实现本发明水温水位控制和工作状态显示的电路、外形、方法都适用。97.测控系统(14)包括光伏电源、水位水温控制与保护，集热、热辅、增压控制与保护，测控系统(15)电路、传感器有多种，凡能实现测控系统(14)功能的电路、传感器都适用。









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