[发明专利]非承压运行而承压给水的太阳能系统装置

说明书

所属技术领域

本发明属于太阳能低温热利用领域，具体涉及的是太阳能循环工作运行和给水使用运行的系统装置。

背景技术

目前，公知的太阳能热水系统，多数采用整体非承压运行的一次直接循环和给水系统。在这类系统中，所有部件装置均不承受自来水源的管网压力，因此，其整个系统结构简单、成本低廉且集热效率高。但当其系统没有高位势能时，其使用给水就没有充足稳定的压力，这样就会造成用户使用品质的下降甚至无法使用。

现行直接解决问题的办法：一种是局部施压，既仅在给水管系上增设增压水泵，使其给水系统局部增加压力，但其运行费用偏高、给水压力也不稳定。另一种则是整体承压运行，既在整套太阳能热水系统中所有的部件装置，均要承受自来水源的管网压力，而目前，普通的平板型集热器和全玻璃真空管等这些太阳能普遍而通用的基础装置均不能承压，因此，此类系统不得不采用结构复杂，成本高昂的真空热管、真空U形管或特制的承压型平板集热器及其整套给配水系统装置，这样它们就丧失了太阳能的经济性，偏离了太阳能大众普及的根本方向。

而间接解决问题的办法是搞二次循环间接承压，既将太阳能工作循环与使用给水的装置分别设置成相对独立地两组系统来运行，这样它们就可以分别适应各自的压力标准，独立而又关联的工作，并且还能较好地解决诸如用水污染、防寒抗冻、系统分体、建材化等问题。所以，这类系统已在发达国家，特别是欧美等国应用的较为普遍，现在国内也已开始引进。

但若仔细分析这类系统，就可以发现一些问题。首先因为它们采用的是二次循环结构，当太阳能集热器加热工作介质后，其所得热能不是直接储存利用，而是通过其末端的换热盘管或换热衬套，间接地将热能传换给给水使用系统，在这里由于换热效率的客观影响，会使得换热工作难以彻底完成，这样在工作介质中就会存在明显的余温，而此余温又被再次循环回太阳能集热器中，就会造成集热器的底温不断地聚集升高，进而增加其无效热损，反而又影响到集热器的集热效率，如此恶性低效循环，将使整套系统的热效明显降低。况且，二次循环结构的系统装置也并非简单低廉，特别是其给配水系统中的承压密封水箱，要求更高，但它不论采用何种合金、搪瓷或高分子材料来保护其内胆，现都不易于承受其内热水常年高温、高压的侵蚀与渗透环境，其寿命难以长久。另因其是整体承压密封的箱体，还根本无法进行内部维修，若遇穿孔只能整体报废。而现随着容量需求地不断提高，其生产难度与风险及其制造成本都仍将明显增加。因此，此类系统也不太适合发展中国家的国情，并且在我国数十年的太阳能实践中，也确实未得到实质性的推广。

发明内容

本发明则不然，其目的是提供无上述缺陷却具上述优点的太阳能低温热利用设备，既非承压运行而承压给水的太阳能系统装置。

本发明的目的是通过下述构造或其结合的技术方案特征来实现的：采用太阳能直接一次循环的采热系统，在其与大气相通的非承压储热箱中，自下而上并均匀的或由疏到密的依照储热箱横截面的形状，布置适当长度和管容量的承压给水取热盘旋管，盘旋管由活节分段为管组，通过盘旋管导热安置架或挂或支于箱中，管壁制造成带褶皱的波纹形或螺旋纹形，自来水管直接经过保险阀、活节与盘旋管的下部入口管连接，上部出口与用水管或再与计量表、恒温阀、即时性热水器等辅助器件管连接。在储热箱中投放块状、粒状的固体蓄热材料。在以水或以水基为介质的循环系统中，设置介质液位控制器。在需太阳能采暖的系统中，热循环管出口与自动矢量分配阀或换向阀管连接，并在储热箱至采暖盘管之间配置恒温阀、循环泵、即时性热水器等辅助保障器件。