[发明专利]一种节能型太阳能热水器系统设计

说明书

本发明一种节能型太阳能热水器系统设计，解决了目前太阳能热水器由于太阳能间歇性、不稳定性的特性引起的太阳能热水器满负荷状态下70%的热能来源于电能，北方冬季太阳能热水器管道的电伴热同样消耗大量电能的问题。本发明结合了太阳能光热装换技术和储能技术，在原有太阳能热水器的基础上增加换热器装置和太阳能蓄热装置，系统管路设有控制用电磁阀并提供匹配的电磁阀的系统控制策略，实现了热水器加热水所使用的热能全部由太阳能提供；节能型太阳能热水器系统比传统太阳能热水器相比具有更好的安全性和经济性，同时有效减少了温室气体排放。

技术领域

本发明涉及太阳能和蓄热技术领域，具体涉及一种节能型太阳能热水器系统。

背景技术

太阳能热水器是在一种在不可再生能源短缺的大背景下发展起来的利用太阳能作为能源供给的热水器，与利用不可再生能源的热水器相比，具有经济、安全、不产生温室气体等优点，因而有着广阔的开发和应用前景。然而目前的太阳能热水器受制于太阳能具有间歇性、不稳定性等特性的限制，存在需要外界能源进行补偿加热水的弊端；并未实现100%的利用太阳能制取热水。

发明内容

本发明为了实现最大限度地利用太阳能制取热水，进一步减少太阳能热水器的所需外界能源并提高太阳能热水器的经济性，提供了一种节能型太阳能热水器系统设计及控制策略的技术。

本发明的技术方案是：这种节能型太阳能热水器系统就是将常规太阳能热水器加装了太阳能蓄热部分和换热器部分，其中在太阳能热水器蓄热部分负责进行太阳能的收集、太阳能与热能的转化和热能的储存；换热器部分负责将储存的热能置换成热水；常规太阳能热水器则需在阳光充足的条件下负责提供热水。太阳能热水器蓄热部分将太阳能通过集热装置转化成热能，通过蓄热介质导热油将热能进行储存；换热器部分则是联接蓄热系统和热水系统的桥梁，通过换热器可以将储存的热能置换成热水，在常规太阳能热水器由于天气原因无法提供热水时，通过换热器可提供热水；常规太阳能热水器在阳光充足时提供热水；在蓄热装置和常规太阳能热水器都无法提供热水时，由辅助电加热装置提供热水。节能型太阳能热水器系统为便于控制，系统的管道使用了电磁阀。

为防止导热油相变，在不需要蓄热部分提供热量时，导热油侧的循环通过关闭阀门6，开启阀门5的方式保证导热油在管道内的流动，动力由定频泵提供。在需要蓄热部分提供热量置换热水时通过关闭阀门5，开启阀门6的方式保证换热器中有导热油流过。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明通过在原有太阳能热水器外设换热器和太阳能蓄热装置的方式，实现了100%利用太阳能制取热水，无需外界能源提供补偿。换热器实现了蓄热介质与水之间热能的转化，；该系统将蓄热技术利用嵌入到常规太阳能热水器中，实现节约能源的目的。

附图说明

图1 节能型太阳能热水器三维示意图，图2 节能性太阳能热水器系统原理示意图，图3 管壳式换热器二维示意图，图4 节能型太阳能热水器控制策略流程图。

具体实施方式

节能型太阳能热水器系统设计及的工作原理如下：

太阳能蓄热部分：

太阳能蓄热部分是解决常规太阳能热水器需要大量能源补偿缺点的关键，通过塔式太阳能集热器将太阳能转化成热能储存在蓄热介质导热油内，在不需要蓄热部分提供热量时，导热油在系统内通过阀门5—定频泵—塔式集热器—蓄热罐—阀门5实现循环，实现转化和收集太阳能的目的，同时防止在阀门、弯头处等局部导热油发生相变影响系统安全性，在不需要蓄热部分提供热量时，蓄热部分系统是在初始化状态下工作的（关闭阀1、阀2、阀6、变频泵，打开阀5、定频泵）。在需要蓄热部分提供热量时，导热油在系统内通过阀门6—定频泵—塔式集热器—蓄热罐—换热器—阀门6实现循环，实现转化合收集太阳能的目的，同时在换热器位置上实现导热油热能向水热能的传递，实现通过太阳能转化而来的热能加热水的目的。

换热器部分：