[发明专利]一种带小流量抗冻循环的太阳能集热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种强制循环太阳能集热系统，特别涉及一种适宜寒冷地区防冻使用的带小流量抗冻循环的太阳能集热系统。 

背景技术

现有的太阳能集热系统中，暴露在寒冷地区室外的管路(包括水箱下水管、水箱上水管以及集热器的管路等)中的水会由于冬季温度过低而结冰，造成冻堵，甚至冻裂不能使用，给用户使用造成较大损失。 

在现有技术下，针对上述冻堵问题，通常采用电加热防冻和管路排空防冻和定时强迫循环三种解决方法。第一种方法是在管路外加装电伴热线，当检测到管路中水温接近2℃可能造成冻堵时，自动启动该电伴热线对管路外壁加热以避免管路冻堵。这种方案中，启用电伴热线需要消耗较多的电能，且随时间的推移，电伴热线的启动温度检测灵敏度会降低，在大多数情况下，开闭控制的启动温度会逐渐升高，使得防冻成本大幅度上升。 

现有技术下的第二种方法是：冬季将太阳能集热系统在户外管路中的水预先排空。如中国专利ZL200720022549.6(发明名称：具有防冻装置的太阳能热水器)就提供了具有防冻装置的太阳能热水器，集热器水管伸出水箱部分的管路上管联接有排空管，排空管的尾端安装有排空阀；打开排空阀时，太阳能集热器在户外的管路中的水排掉，从而防止管路中水被冻住将水管冻裂。然而这种方案中，在防冻的同时还必须要把太阳能集热系统管路中的水全部排空，使得其中的热量也随之而散，循环水的温度难以得到积累，全年太阳能集热的效率也明显地偏低；此外，系统常年排空储水的水箱中的水温较高，细菌滋长较难抑制，难以达到二次循环集热方式制作热水的卫生质量。 

第三种方法是采用强迫循环防冻，即利用太阳能集热强制循环水泵定时强迫循环向户外管路传热解决预防冻堵，这种方案中，由于太阳能集热系统强制循环水泵负荷大，经常处于启动和通电状态将消耗过多的电能、增大强制循环水泵的磨损和降低使用寿命，降低太阳能集热循环系统的可靠性，一旦强制循环水泵出现故障，集热器及管道也将受冻裂毁坏。 

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种结构简单、易于使用的带小流量抗冻循环的太阳能集热系统。 

为此，本发明提供了一种带小流量抗冻循环的太阳能集热系统，包括水箱、集热器，水箱下部通过水箱下循环管路连接集热器，水箱上部通过水箱上循环管路连接集热器，水箱下循环管路并联有小流量泵；水箱下循环管路或水箱上循环管路上还装有温控传感器，根据所述的温控传感器采集的信号控制小流量泵的开启与关闭。 

本发明的带小流量抗冻循环的太阳能集热系统始终处于通电状态，由于在水箱下部的水箱下水管管路上安装有一小流量泵，当管路水温低于冻结温度，如—0.5℃时，小流量泵启动，强制推动液体(一般传热工质为水)在集热器与水箱之间不断循环流动，进行太阳能集热系统的间隙性抗冻循环，不让液体平静下来形成冻结。 

另外，由于太阳能集热系统的水箱中有保温层，所以水箱的液体温度一般较高。通过上述太阳能集热系统的间隙性抗冻循环，就可以使太阳能集热系统管路中始终为温度较高的液体，也有效的遏制了冻结的生成。 

因此，本发明的带小流量抗冻循环的太阳能集热系统，可以保障寒冷地区冬季太阳能集热系统管路中的液体不会冻结。 

本发明的太阳能集热系统可以为自然循环系统，即利用太阳能使系统内传热工质在集热器与水箱之间自然循环加热的系统。系统循环的动力为传热工质温度差引起的密度差异导致的热虹吸作用。但在管路的液体温度较低时，如冻结温度(如冰点、-0.5℃)以下时，由于小流量泵的作用，自然循环系统被强制循环，从而转变为强制循环系统。 

当然，本发明的太阳能集热系统可以为强制循环系统，即利用强制循环水泵使系统根据集热系统得热量强制循环传热工质加热的系统。此时，小流量泵和强制循环水泵并联在水箱下水管管路上。众所周知，在上述强制太阳能集热系统中，我们也可以利用强制循环水泵解决冻堵问题(即现有技术)：太阳能集热系统始终处于通电状态，当管路的液体温度低于冻结温度(如冰点、-0.5℃)，强制循环水泵工作，进行强制循环，强制推动液体在集热器与水箱之间不断循环流动，不让液体平静下来形成冻结。另外，由于太阳能集热系统的水箱中有保温层，所以水箱的液体温度一般较高。这样就可以使太阳能集热系统管路中始终为温度较高的液体，也有效的遏制了冻结的生成。