[实用新型]太阳能热水系统

说明书

技术领域

本实用新型的太阳能水箱设置了管状螺旋流道，通过改变水箱结构，强化了生活用水与循环介质之间的换热；通过在冷水入水口设置多孔式改进型结构，弱化水箱内水体热扰动，增加热水出流率。同时，系统依据集热器进出口温度和水箱水温的变化来控制变频泵转速和热水排水口与水箱排污口电磁阀动作，从而实现系统过热保护和节能优化运行，属于太阳能热利用领域。

背景技术

当近年来，随着太阳能企业的科普宣传和国家政策的引导支持，太阳能市场日渐繁荣，人们对太阳能的认知度和认识度不断提高。其中，作为太阳能产业之一的太阳能热水器行业实现了在全世界的应用和推广。

随着生活水平和使用要求的提高，人们提出了多种多样的太阳能水箱结构，主要包括直接换热和间接换热两种方式。直接换热方式的太阳能水箱虽然换热效果良好，但是不能保证水箱内水体卫生。普通间接换热形式的太阳能水箱虽然保证了水体的洁净卫生，但由于热损失较大导致浪费了大量蓄积的太阳能。为了保证水箱内水体的卫生和优化水箱结构，国内外专家学者提出了一种夹套式太阳能水箱，即在水箱内胆四周包裹一个夹套。循环介质通入内胆外壁与夹套内壁之间，与水箱内用水间接换热，而不直接将循环介质通入内胆中。这种设计虽然保证了水体的洁净卫生，但是仍存在一定缺陷。当循环介质进入夹套时，由于循环介质重力以及夹套阻力问题，容易造成循环介质只在内胆一侧进行换热或导致循环介质未通过夹套内壁与水箱中水进行充分热交换而直接流出几套，使内胆两侧换热不均，或者换热不充分，导致浪费大量换热面积，大量热量流失。这样不仅浪费了蓄集的太阳能，而且加热效果并不明显，影响人们的正常使用。

与此同时，人们通过日渐深入的研究发现，水箱内的水体温度存在高度方向的温度差，而且水体的扰动能够对这种热分层现象产生重要影响。当水箱内水体扰动较小时，水体温度随高度方向的变化较小，水体上层充满高温水，下层水的温度相对较低，上层高温水与下层低温水混合现象较弱，从而保证水箱热水的高效出流。当水箱内水体扰动较大时，上层高温水和下层低温水混合剧烈，不利于热水的使用。因此，如何避免水箱内低温进水对水体产生的扰动是提高水箱热水出流率的重要方法，而采用改进型进口结构就是降低低温进水对水箱内水体热分层现象影响的有效手段。

在集热器方面，由于夏季太阳辐射强度过高，热负荷较小，集热器的传热介质过热，蓄积的太阳能大量过剩，并引起炸管等问题，严重制约太阳能热水器系统的使用寿命和性能。冬季时，太阳能辐射强度过低且热负荷较大，集热器进出口温差较小，通过太阳能集热的意义并不大，循环管路辅助泵在运转的同时还需要启动电加热，浪费了大量能源。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提出一种太阳能热水系统，强化了水箱的换热，提高了水箱的热水出流率，加强了系统过热保护和节能优化控制，提升了系统性能。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提供一种太阳能热水系统，该系统包括依次相连的集热器、变频泵、水箱，

设置在集热器与变频泵之间的膨胀罐、控制器，

该系统还包括设置在水箱内的循环介质流道、循环介质进水管、电加热装置、水箱测温管，分别与水箱相连的热水出水管、排污管，以及分别设置在热水出水管、排污管上的第一电磁阀和第二电磁阀；其中， 

集热器上端的循环介质出口与水箱上端的循环介质入口相连；水箱下端的循环介质出口通过变频泵与连接膨胀罐和集热器下端的循环介质入口相通；

集热器的循环介质进口和出口分别加装有温度传感器，控制器分别控制这两个传感器和电加热装置、水箱测温管、热水出水管上的第一电磁阀、排污管上的第二电磁阀以及变频泵。

优选的，该水箱包括设置在箱体上的冷水进水口、外筒、设置在外筒内的内胆、夹套、循环介质流道、循环介质进水管和循环介质出水管，     其中，该内胆外壁包裹有夹套，内胆外壁和夹套内壁之间设置有循环介质流道，该循环介质流道沿内胆外壁螺旋向下，并与内胆和夹套相连，循环介质进水管与夹套顶部相连，循环介质出水管与夹套封盖下部相连。

优选的，循环介质流道顶端向上弯曲60°，另一端焊接有挡片，构成管状入水口，且管状入水口的高度低于循环介质进水管。

优选的，水箱的冷水进水口设有若干孔。

有益效果：

1.    本实用新型采用同时包裹内胆四周和底部的夹套结构，不仅保证了水箱水体的卫生，同时扩大了换热面积，提高了太阳能利用率。