[实用新型]一种气液混合换热的太阳能热水器系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种采用高温气体和液体的水混合进行换热的太阳能热水器系统，属于太阳能光热应用领域。

背景技术

低碳环保是我们这个时代的追求目标，太阳能作为一种清洁能源越来越得到人们广泛的重视和应用，太阳能热水器就是一种应用比较普及的产品。一年四季、春夏秋冬都可以使用的太阳能热水器是所有太阳能热水器的制造商或使用客户的愿望。但往往在天气寒冷的冬季，不但无法使用太阳能热水器供应热水，还需要采取一些保护措施来防止太阳能热水器及管道被冻坏。为了在冬季使用太阳能热水器人们也想出许多办法，如采用管道防冻带，或在集热器中加入防冻液；防冻带需要人工操作，还有火灾等安全隐患；防冻液的使用带来系统的换热效率的下降和系统成本的大幅度提高。还有市场中众多的排空防冻解决方案，不仅可靠性有待加强，而且操作性更需要提高，凡此种种，不一而足。有没有更加合理的解决方案来来解决寒冷地带在没有人操作情况下，自动解决太阳能热水器冬季的问题。或者此类太阳能热水器系统就根本不会存在冬季的问题。

发明内容

为了克服现有太阳能热水器在冬季需要防冻的问题，本实用新型提供一种气液混合换热的太阳能热水器系统，该系统是采用高温高压的气体与液体的水进行混合换热的太阳能热水器，整个系统一年四季都可以正常使用，根本就不会存在系统的防冻问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气液混合换热的太阳能热水器系统，该系统包括储热水箱、集热器、充气装置、温控装置、混合阀和切换阀，以及各部件之间的连接管道；集热器与储热水箱之间采用串行连接和气液混合换热；充气装置的出气口与集热器的进口连接在一起，集热器的出口串联一个温控装置后，与混合阀的入口连接在一起，混合阀的吸口与储热水箱的循环出口连接在一起，混合阀的出口与储热水箱的循环入口连接在一起，储热水箱的出水口连接到切换阀的D接口，切换阀的C接口连接热水管道，切换阀的A接口连接自来水进口，切换阀的B接口与储热水箱的进水口连接在一起。

其中的温控装置，包括一个温度传感和一个根据温度传感进行断和合的通路开关，两部分合一采用机械结构时，就是一个单体的温控阀；或温度传感采用温控开关，通路开关采用电磁阀，温控开关的线缆接头与电磁阀的线缆接头串行连接进行控制；或温度传感采用单体温度传感器，通路开关采用电磁阀，温度传感器的线缆和电磁阀的线缆连接到控制器，由控制器根据温度传感器数据对电磁阀进行控制。

其中的混合阀，是一种机械结构，具有三个接口，分别是入口a、吸口b、出口c，三口对应的内部通道是一个文氏通道，高压的气体流过入口a时，在吸口b处产生低于大气的负压，与吸口b相连的管道同样具有负压而产生吸力，从吸口b吸入的水与从入口a流入的气体充分进行混合，在混合的过程中，高温的气体与从吸口b吸入的水进行了换热，换热后气和水的混合物，通过混合阀的出口c流入到储热水箱中保存；混合阀可独立与储热水箱体外，也可以内嵌在储热水箱中与储热水箱构成一体。

其中切换阀具有四个接口和一个通气口，分别是A接口、B接口、C接口、D接口，通过转动形成至少形成两种通断关系，即A接口与B接口连通、C接口与D接口连通，或D接口与通气口连通。

本实用新型的工作原理，充气装置是一个具有压控的自动充气设备，即充气装置的出口低于预定压力，充气装置开始充气，当充气装置的出口压力达到预定压力充气装置自动停止充气。充气装置向集热器充气，由于此时的气体温度低，致使集热器出口处串联的温控装置截止通路，当集热器的气体达到预定压力，充气装置停止充气。在集热器内的气体通过集热器不断地从太阳能吸收能量加热集热器内的气体温度，当气体的温度达到温控装置的预定温度，温控装置打开导通，高温高压的气体通过温控装置从混合阀的入口a喷入，高压的气体流，使得混合阀的吸口b产生低于大气的负压，使得与吸口b相连的储热水箱循环出口的水抽出进入混合阀内，与从入口a喷入的高温气体充分混合，在混合的过程中，高温的气体与低温的水进行了换热，混合后的介质流通过混合阀的出口c流出，重新流入到储热水箱中储藏。当高温的气体全部流过温控装置以后，充气装置新充入的低温气体使得温控装置重新截止，等待下一次的吸热、换热、储热。这就是一个完整的气液混合换热全过程。如此往复，一直到储热水箱的水达到预定温度为止。

从上面的工作过程中，我们了解到，由于集热器以及相应在室外的管道在任何时候都只有气体，没有水介质，因此整个系统就不怕冬天冰冻，也就不会存在寒冷冬季被冻坏的问题。