高效太陽能室內供暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，包括集熱單元、分層儲水箱、室內供暖單元和中間水箱，本發(fā)明的優(yōu)點在于系統(tǒng)占用功率小，制熱率高，能夠有效的對熱水進行利用。
【專利說明】
高效太陽能室內供暖系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及太陽能領域。
【背景技術】
[0002]太陽能是指太陽的熱輻射能，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源，在熱水器領域中，目前的太陽能供水系統(tǒng)雖然效率高，但是大都為單體結構，并集熱單元占地面積大。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是實現(xiàn)一種集熱單元占用空間小，制熱效率高的太陽能系統(tǒng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，包括集熱單元、室內供暖單元、分層儲水箱和中間水箱；
[0005]所述集熱單元的真空管豎直固定在集熱板上，所述真空管為兩端密封的中空直管，且真空管內部填充有用于換熱的介質，所述真空管上端設有置于子集熱管道內的換熱頭;
[0006]所述分層儲水箱的保溫水箱上設有取水接口、補水接口和回水接口，所述保溫水箱內由熱水分層板分隔成多層相互連通的儲水空間，所述保溫水箱內豎直設有鏤空的水位通道，所述水位通道內設有浮球，所述浮球上固定有與取水接口連接的軟管；
[0007]所述中間水箱外具有保溫層，所述子集熱管道兩端分別通過進水管路和回水管路與中間水箱連通，所述回水管路上設有循環(huán)栗，所述中間水箱通過水源管路連接水源，并通過具有補水閥的管路與分層儲水箱的補水接口連接，通過具有回水栗的管路與分層儲水箱的回水接口連接，所述中間水箱位于分層儲水箱上方；
[0008]所述室內供暖單元設有下層隔熱板和上層導熱板，所述隔熱板和導熱板之間設有供熱管道，所述供熱管道的進水口經(jīng)管道連接分層儲水箱取水接口，所述供熱管道的排水口經(jīng)三通電磁閥連接分層儲水箱和排水管道。
[0009]系統(tǒng)設有電控裝置，所述電控裝置包括控制器、設置在分層儲水箱內的儲水水位傳感器和儲水溫度傳感器、設置在中間水箱的內的中間水位傳感器和中間溫度傳感器、設置在取水接口的取水栗、設置在進水管路上的循環(huán)閥、設置在子集熱管道上的集熱溫度傳感器、設置在水源管路的水源閥、設置在排水口處的排水溫度傳感器、所述三通電磁閥、回水栗和補水閥；
[0010]所述水位傳感器、儲水溫度傳感器、水位傳感器、中間溫度傳感器、集熱溫度傳感器、排水溫度傳感器輸出信號至控制器，所述控制器輸出執(zhí)行信號至取水栗、循環(huán)閥、水源閥、補水閥、回水栗和三通電磁閥。
[0011 ]所述儲水水位傳感器和儲水溫度傳感器設置在浮球上，所述用戶用水端設有報警和顯示裝置。
[0012]所述集熱單元設有多個，相鄰的集熱單元的子集熱管道首尾相連通，位于首尾的集熱單元分別與進水管路和回水管路連通。
[0013]所述換熱頭呈球狀，且直徑大于真空管管徑。
[0014]所述換熱頭上設有突刺或延伸出散熱片。
[0015]所述集熱板中部為平整的真空管固定區(qū)域，兩側為波浪狀的吸熱區(qū)域。
[0016]所述真空管靠近換熱頭位置設有防漏管墊，所述防漏管墊包括固定在真空管上的管套，與子集熱管道底部接觸的弧形墊片，以及沿著管套向弧形墊片內延伸的圓形堵件，所述堵件截面呈楔形結構。
[0017]所述熱水分層板水平設置，且相鄰熱水分層板的連通口交替分布，所述保溫水箱頂部設有泄壓閥。
[0018]所述取水接口和補水接口位于保溫水箱上部，所述回水接口位于保溫水箱底部。
[0019]所述室內供暖單元隔熱板和導熱板之間設有支撐結構，所述供熱管道固定在導熱板內側面，所述隔熱板和導熱板之間的間隙填充有保溫材料，所述室內供暖單元安裝在室內地板局部區(qū)域、床板或桌面。
[0020]基于高效太陽能室內供暖系統(tǒng)的控制方法，電控裝置控制方法如下:
[0021 ]用戶供暖控制方法:
[0022]接收到供暖信號后，判斷分層儲水箱內水位和水溫是否都達到取水預設值；
[0023]若水位或水溫未都達到預設值，則不啟動取水栗，并報警；
[0024]若水位和水溫都達到預設值，則啟動取水栗，并開啟三通電磁閥，若排水溫度傳感器接收到的溫度低于預設值溫度，則三通電磁閥將水輸送至排水管道，若排水溫度傳感器接收到的溫度高于預設值溫度，則三通電磁閥將水輸送至分層儲水箱；
[0025]若分層儲水箱內水位或水溫降低至取水預設值以下，則關閉取水栗、三通電磁閥并報警;在取水過程中，若用戶主動取消供暖，則關閉取水栗和三通電磁閥；
[0026]分層儲水箱補水方法:
[0027]滿足以下全部條件時中間水箱向分層儲水箱送水，條件包括:中間水箱內水溫大于閾值、分層儲水箱水位低于閾值；
[0028]中間水箱補水方法:
[0029]在完成一次分層儲水箱補水后，若分層儲水箱水溫低于閾值，分層儲水箱向中間水箱回水;若分層儲水箱水溫高于閾值，水源向中間水箱補水；
[0030]集熱單元加熱方法:
[0031 ]若子集熱管道內水溫低于閾值，或者分層儲水箱內水位達到或超過上限值，則關閉循環(huán)栗和循環(huán)閥；
[0032]若子集熱管道內水溫高于閾值，且分層儲水箱內水位低于上限值，則開啟循環(huán)栗和循環(huán)閥。
[0033]本發(fā)明的優(yōu)點在于系統(tǒng)占用功率小，制熱率高，能夠有效的對熱水進行利用。
【附圖說明】
[0034]下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明:
[0035]圖1為系統(tǒng)管路連接示意圖；
[0036]圖2為分層儲水箱結構不意圖；
[0037]圖3為集熱單元結構示意圖；
[0038]圖4為防漏管墊結構示意圖；
[0039]圖5為集熱板吸的熱區(qū)域結構示意圖；
[0040]上述圖中的標記均為:1、集熱單元;2、分層儲水箱;3、中間水箱;4、室內供暖單元；
[0041]11、子集熱管道；12、防漏管墊；13、換熱頭；14、真空管；15、集熱板；16、弧形墊片；17、堵件;18、管套；
[0042]21、保溫水箱;22、取水接口 ；23、軟管;24、浮球;25、水位通道;26、補水接口 ；27、熱水分層板;28、回水接口。
【具體實施方式】
[0043]高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，包括集熱單元1、分層儲水箱2、室內供暖單元4和中間水箱3，下面對各個單元詳細說明:
[0044]集熱單元I包括子集熱管道11、防漏管墊12、換熱頭13、真空管14、集熱板15，真空管14為兩端密封的中空直管，真空管14內部填充有用于換熱的介質，真空管14焊接在集熱板15上，并充分接觸，這樣集熱板15吸收的太陽能熱量會傳遞到真空管14上，真空管14內的介質會升溫同時產(chǎn)生熱對流，將高溫介質傳遞至真空管14頂端。
[0045]真空管14頂端為換熱頭13，換熱頭13與真空管14連通，換熱頭13置于子集熱管道11內，這樣可以利用真空管14內的熱介質將子集熱管道11內的水升溫，換熱頭13的呈球狀，且直徑大于真空管14管徑，能夠提高換熱效果，為進一步提高換熱效果，換熱頭13上設有突刺或延伸出散熱片，能夠增加換熱面積，加快換熱頭13加熱管道內水的效率。
[0046]為提高集熱板15的集熱率，集熱板15中部為平整的真空管14固定區(qū)域，兩側為波浪狀的吸熱區(qū)域。波浪狀的域吸熱區(qū)域能夠增大吸熱面積，同時也能夠豎直放逐集熱單元I，降低集熱單元I的占地面積，甚至可以大面積的掛置在墻面，提高實用性，同時也能使真空管14豎直設置，提高換熱管內的熱對流速度。集熱板15通常密封在保護玻璃內。
[0047]由于生產(chǎn)時需要將換熱頭13放置到子集熱管道11內，因此必須要在子集熱管道11上開口，通常為圓形開口，將換熱頭13放置到子集熱管道11內后需要進行管道密封，在使用過程中若子集熱管道11開口部位密封不可靠，或者運輸過程中發(fā)生輕微碰撞，都可能造成子集熱管道11漏水，為避免漏水，以及降低物流運輸風險，真空管14靠近換熱頭13位置設有防漏管墊12。防漏管墊12包括管套18、堵件17和堵件17，其中管套18用于套在真空管14上，弧形墊片16的弧度與子集熱管道11外壁相同，用于與子集熱管道11外壁接觸，堵件17整體為圓形的橡膠件，沿著管套18向弧形墊片16內延伸，堵件17截面呈楔形結構，堵件17與子集熱管道11的開口過盈配合。固定時，管套18與真空管14之間填充防漏膠，邊緣焊接在真空管14上，堵件17堵住真空管14與子集熱管道11之間的間隙，避免漏水，弧形墊片16與子集熱管道11之間填充防漏膠，若子集熱管道11為金屬管，邊緣還可以再次焊接，弧形墊片16用于保證真空管14和子集熱管道11之間固定穩(wěn)定可靠。
[0048]分層儲水箱2的保溫水箱21上設有取水接口22、補水接口 26和回水接口 28，保溫水箱21外具備保溫層，用于存儲熱水，保溫水箱21內由熱水分層板27分隔成多層相互連通的儲水空間，熱水分層板27水平設置，且相鄰熱水分層板27的連通口交替分布，即一個熱水分層板27固定在分層儲水箱2內壁一側，則位于該熱水分層板27上下的熱水分層板27固定在分層儲水箱2內壁的另一側，這樣能夠盡可能的減少熱對流，保證分層儲水箱2上層水溫。
[0049]保溫水箱21內豎直設有鏤空的水位通道25，水位通道25內設有浮球24，浮球24上固定有與取水接口 22連接的軟管23，這樣可以通過浮球24始終采集到上層熱水，保證取水熱量。
[0050]此外，保溫水箱21頂部設有泄壓閥，避免保溫水箱21內壓力過大，同時，取水接口22和補水接口 26位于保溫水箱21上部，回水接口 28位于保溫水箱21底部。
[0051]中間水箱3外具有保溫層，用于中轉加熱水，子集熱管道11兩端分別通過進水管路和回水管路與中間水箱3連通，回水管路上設有循環(huán)栗，中間水箱3通過水源管路連接水源，并通過具有補水閥的管路與分層儲水箱2的補水接口 26連接，通過具有回水栗的管路與分層儲水箱2的回水接口 28連接，中間水箱3位于分層儲水箱2上方。
[0052]為了能大面積換熱，集熱單元I設有多個，相鄰的集熱單元I的子集熱管道11首尾相連通，位于首尾的集熱單元I分別與進水管路和回水管路連通。
[0053]室內供暖單元4設有下層隔熱板和上層導熱板，導熱板用于將熱量散發(fā)到上方，隔熱板用于防止熱量向下散發(fā)到地面，避免熱量浪費，隔熱板和導熱板之間設有支撐結構，能夠使整個室內供暖單元4抗壓，能夠應用到任何地方，避免內部供熱管道被擠壓爆管。
[0054]隔熱板和導熱板之間設有供熱管道，供熱管道呈S狀均與分布在室內供暖單元4內，供熱管道固定在導熱板內側面，能夠更好的進行熱傳導，供熱管道的進水口經(jīng)管道連接分層儲水箱2取水接口 22，通過分層儲水箱2內的熱水對室內供暖單元4進行加熱，供熱管道的排水口經(jīng)三通電磁閥連接分層儲水箱2和排水管道，排水口處設有排水溫度傳感器，通過排水管道可以將前期管內積存的冷水排出，不會回流至分層儲水箱2，而當管內是溫水或熱水時，可以循環(huán)至分層儲水箱2反復使用熱水。為進一步提高保溫和制熱效果，隔熱板和導熱板之間的間隙填充有保溫材料。
[0055]室內供暖單元4可以是安裝在室內地板局部區(qū)域、床板或桌面，由于太陽能供暖的熱量受陽光限制，因此室內供暖單元4難以滿足室內大面積地面供暖需求，為充分利用太陽能，可以在室內地板局部區(qū)域安裝室內供暖單元4，例如餐廳吃飯區(qū)域、客廳會客區(qū)域，兒童玩耍區(qū)域等等。
[0056]系統(tǒng)設有電控裝置，電控裝置包括控制器、設置在分層儲水箱2內的儲水水位傳感器和儲水溫度傳感器、設置在排水口處的排水溫度傳感器，設置在中間水箱3的內的中間水位傳感器和中間溫度傳感器、設置在取水接口 22的取水栗、設置在進水管路上的循環(huán)閥、設置在子集熱管道11上的集熱溫度傳感器、設置在水源管路的水源閥、所述回水栗、補水閥和三通電磁閥；其中水位傳感器、儲水溫度傳感器、水位傳感器、中間溫度傳感器、集熱溫度傳感器輸出信號至控制器，所述控制器輸出執(zhí)行信號至取水栗、循環(huán)閥、水源閥、補水閥、回水栗。此外，儲水水位傳感器和儲水溫度傳感器設置在浮球24上，能夠更加精準的采集水溫和水位，用戶用水端設有報警和顯示裝置，用于提示用戶用水狀況和提示，顯示裝置可以顯示分層儲水箱2內的水溫和水位。
[0057]基于上述系統(tǒng)和系統(tǒng)內的電控裝置，采用控制方法如下:
[0058]用戶供暖控制方法:
[0059]接收到供暖信號后，判斷分層儲水箱2內水位和水溫是否都達到取水預設值，取水預設值包括溫度和水位兩個參數(shù)，可根據(jù)需要設定；
[0060]若水位或水溫未都達到預設值，則不啟動取水栗，并報警，兩個條狀只要有一個不滿足，則不供水，保證用戶用水質量，當然可以給用于溫度和水位提示，在顯示室內顯示裝置上顯示，若水位滿足條件，而僅溫度不夠高，在用戶再次確定后，可以提供低溫水；
[0061]若水位和水溫都達到預設值，則啟動取水栗，并開啟三通電磁閥，若排水溫度傳感器接收到的溫度低于預設值溫度，則三通電磁閥將水輸送至排水管道，若排水溫度傳感器接收到的溫度高于預設值溫度，則三通電磁閥將水輸送至分層儲水箱；
[0062]在取水過程中，若用戶主動取消取水，則關閉取水栗和三通電磁閥；若分層儲水箱2內水位或水溫降低至取水預設值以下，則關閉取水栗、三通電磁閥并報警，保證用水過程中的質量；
[0063]分層儲水箱2補水方法:
[0064]滿足以下全部條件時中間水箱3向分層儲水箱2送水，條件包括:中間水箱3內水溫大于閾值、分層儲水箱2水位低于閾值;每次補水將中間水箱3內的水全部輸送至分層儲水箱2，即開啟補水閥，并在額定時間后關閉補水閥；
[0065]中間水箱3補水方法:
[0066]在每次完成分層儲水箱2補水步驟后進行，S卩補水閥關閉后開始判斷，若分層儲水箱2水溫低于閾值，分層儲水箱2向中間水箱3回水，即啟動回水栗，這樣可以在長時間不分層儲水箱2內水的情況下，再次對分層儲水箱2的水進行加熱，避免浪費;若分層儲水箱2水溫高于閾值，水源向中間水箱3補水，即開啟水源閥，水源閥可以是流量閥，可以控制注入中間水箱3的量；
[0067]集熱單元I加熱方法:
[0068]若子集熱管道11內水溫低于閾值，或者分層儲水箱2內水位達到或超過上限值，則關閉循環(huán)栗和循環(huán)閥，子集熱管道11內水溫低于閾值時，是在夜晚時關閉子集熱管道11加熱通道，避免中間水箱3內的熱量散發(fā)出去;分層儲水箱2內水位達到或超過上限值，則表示分層儲水箱2已經(jīng)儲存滿熱水，再加熱水也不能注入到分層儲水箱2內，若在開啟循環(huán)栗則浪費電能；
[0069]若子集熱管道11內水溫高于閾值，且分層儲水箱2內水位低于上限值，則開啟循環(huán)栗和循環(huán)閥。
[0070]上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:包括集熱單元、分層儲水箱、室內供暖單元和中間水箱； 所述集熱單元的真空管豎直固定在集熱板上，所述真空管為兩端密封的中空直管，且真空管內部填充有用于換熱的介質，所述真空管上端設有置于子集熱管道內的換熱頭； 所述分層儲水箱的保溫水箱上設有取水接口、補水接口和回水接口，所述保溫水箱內由熱水分層板分隔成多層相互連通的儲水空間，所述保溫水箱內豎直設有鏤空的水位通道，所述水位通道內設有浮球，所述浮球上固定有與取水接口連接的軟管； 所述中間水箱外具有保溫層，所述子集熱管道兩端分別通過進水管路和回水管路與中間水箱連通，所述回水管路上設有循環(huán)栗，所述中間水箱通過水源管路連接水源，并通過具有補水閥的管路與分層儲水箱的補水接口連接，通過具有回水栗的管路與分層儲水箱的回水接口連接，所述中間水箱位于分層儲水箱上方； 所述室內供暖單元設有下層隔熱板和上層導熱板，所述隔熱板和導熱板之間設有供熱管道，所述供熱管道的進水口經(jīng)管道連接分層儲水箱取水接口，所述供熱管道的排水口經(jīng)三通電磁閥連接分層儲水箱和排水管道。2.根據(jù)權利要求1所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)設有電控裝置，所述電控裝置包括控制器、設置在分層儲水箱內的儲水水位傳感器和儲水溫度傳感器、設置在中間水箱的內的中間水位傳感器和中間溫度傳感器、設置在取水接口的取水栗、設置在進水管路上的循環(huán)閥、設置在子集熱管道上的集熱溫度傳感器、設置在水源管路的水源閥、設置在排水口處的排水溫度傳感器、所述三通電磁閥、回水栗和補水閥； 所述水位傳感器、儲水溫度傳感器、水位傳感器、中間溫度傳感器、集熱溫度傳感器、排水溫度傳感器輸出信號至控制器，所述控制器輸出執(zhí)行信號至取水栗、循環(huán)閥、水源閥、補水閥、回水栗和三通電磁閥。3.根據(jù)權利要求2所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述儲水水位傳感器和儲水溫度傳感器設置在浮球上，所述用戶用水端設有報警和顯示裝置。4.根據(jù)權利要求3所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述集熱單元設有多個，相鄰的集熱單元的子集熱管道首尾相連通，位于首尾的集熱單元分別與進水管路和回水管路連通;所述換熱頭呈球狀，且直徑大于真空管管徑。5.根據(jù)權利要求4所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱頭上設有突刺或延伸出散熱片。6.根據(jù)權利要求5所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述集熱板中部為平整的真空管固定區(qū)域，兩側為波浪狀的吸熱區(qū)域。7.根據(jù)權利要求6所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述真空管靠近換熱頭位置設有防漏管墊，所述防漏管墊包括固定在真空管上的管套，與子集熱管道底部接觸的弧形墊片，以及沿著管套向弧形墊片內延伸的圓形堵件，所述堵件截面呈楔形結構。8.根據(jù)權利要求7所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述熱水分層板水平設置，且相鄰熱水分層板的連通口交替分布，所述保溫水箱頂部設有泄壓閥;所述取水接口和補水接口位于保溫水箱上部，所述回水接口位于保溫水箱底部。9.根據(jù)權利要求8所述的高效太陽能室內供暖系統(tǒng)，其特征在于:所述室內供暖單元隔熱板和導熱板之間設有支撐結構，所述供熱管道固定在導熱板內側面，所述隔熱板和導熱板之間的間隙填充有保溫材料，所述室內供暖單元安裝在室內地板局部區(qū)域、床板或桌面。10.基于權利要求2所述高效太陽能室內供暖系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，電控裝置控制方法如下: 用戶供暖控制方法: 接收到供暖信號后，判斷分層儲水箱內水位和水溫是否都達到取水預設值； 若水位或水溫未都達到預設值，則不啟動取水栗，并報警； 若水位和水溫都達到預設值，則啟動取水栗，并開啟三通電磁閥，若排水溫度傳感器接收到的溫度低于預設值溫度，則三通電磁閥將水輸送至排水管道，若排水溫度傳感器接收到的溫度高于預設值溫度，則三通電磁閥將水輸送至分層儲水箱； 若分層儲水箱內水位或水溫降低至取水預設值以下，則關閉取水栗、三通電磁閥并報警;在取水過程中，若用戶主動取消供暖，則關閉取水栗和三通電磁閥； 分層儲水箱補水方法: 滿足以下全部條件時中間水箱向分層儲水箱送水，條件包括:中間水箱內水溫大于閾值、分層儲水箱水位低于閾值； 中間水箱補水方法: 在完成一次分層儲水箱補水后，若分層儲水箱水溫低于閾值，分層儲水箱向中間水箱回水;若分層儲水箱水溫高于閾值，水源向中間水箱補水； 集熱單元加熱方法: 若子集熱管道內水溫低于閾值，或者分層儲水箱內水位達到或超過上限值，則關閉循環(huán)栗和循環(huán)閥； 若子集熱管道內水溫高于閾值，且分層儲水箱內水位低于上限值，則開啟循環(huán)栗和循環(huán)閥。
【文檔編號】F24D11/00GK106016423SQ201610404279
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】方凱
【申請人】蕪湖貝斯特新能源開發(fā)有限公司