[发明专利]一种全新的串行架构太阳能热水器系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种能快速加热水到预定的温度，然后通过自来水本身的能量用冷水把热水置换到存储式保温水箱进行储藏的分体式太阳能热水器。

背景技术

随着人们对环保事业的越来越重视，太阳能热水器的普及率也越来越高，但太阳能热水器在使用过程中也逐步出现了一些不足和缺点，极大影响人们使用太阳能热水器的积极性，比如目前家庭使用的太阳能热水器，无论是一体式屋顶落水太阳能热水器，还是分体式壁挂阳台太阳能热水器，由于太阳能热水器系统中的两大部件，集热器和存储式水箱采用并行架构，即集热器有两根管与水箱内胆连接，因此只要使用不论什么季节也不论阳光的照晒时间，就首先需要把冷水加满水箱。然后通过太阳的照晒，利用自然循环来缓慢加热水箱中的水；部分的分体式太阳能热水器采用双循环，就是集热器中加入除水以外的介质，加热介质，通过水箱中的内置的热转换体换热水箱中的水，介质的热循环也是采用自然循环，由于完全依赖集热器与水箱之间连接的两根细管，自然循环加热的速度慢效率低。而且水箱中的水温是不受控的，言下之意，夏天水箱中的水温有可能达到100度，而冬天水温则可能只有二三十度。

另外，安装在屋顶的太阳能一体式热水器，由于水箱与集热管是一种标准配置，不灵活，只要买相应容积的热水器无论是在日照长的地方还是日照短的地方配置的集热管都一样多，而且一体机安装即不美观也不方便；而采用介质循环的，介质一般都是有腐蚀性和有毒的液体，给太阳能热水器的使用带来极大的安全隐患；另外采用分体式的太阳能热水器系统中的存储式水箱基本都采用承压水箱，成本也比较高。

另外，还有部分的太阳能热水器，为了加快制热的速度或加快热转换，而采用电水泵来实现，一则电水泵有使用寿命的问题，而且还有浪费电能，不经济。

能否设计出一种全新架构的太阳能热水器，不用外界的能源充分依靠自来水的自身能量实现快速的制热和换热，而且在水箱中的热水的温度是可以指定的，比如夏天无论太阳照晒时间多长水箱中的水温保持在一个温度，比如70度，而到了冬天只要阳光充足能产生热水则热水温度也是70度。而且整个除电辅助加热以外，全机械结构控制，系统只用水，不采用其它任何介质，同时也解决夏天防爆冬天防冻。

发明内容

一种全新的串行架构太阳能热水器系统就是为了解决以上问题而发明的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：整个系统包括存储式保温水箱、集热器、安装在相应接口处的各种控制阀和连接各部分构成水路的管道，集热器通过串联方式连接存储式保温水箱；水流的路径是，自来水通过相应的控制阀流入集热器，水在集热器中加热到预定的温度后，相应控制阀自动启动，使自来水再次流入集热器，新流入的自来水通过自身的压力把集热器中已经加热的热水置换到存储式保温水箱中，置换完成后，相应部位的控制阀自动关闭，新进来的冷水只会在集热器中，等待下一次的置换，如此往复直到存储式保温水箱中的热水加满为止。也就是说，本发明的串行架构太阳能热水器系统，集热器是把小容量自来水加热到设定温度以后，才把热水置换到水箱，继续这个过程直到水箱装满热水，水箱中的热水温度是确定可控的；而不是像目前市场上的太阳能热水器，首先把冷水放满水箱，然后通过集热器再缓慢加热，热效率低，水箱中的热水是不可控的。本发明的太阳能热水器系统的换热主要是通过冷水置换集热器中的热水来实现的，而且置换的动能来自于自来水本身的压力，而非外加的其它能量，这种置换换热的速度非常快速，远远超过水箱自然循环换热的速度。水箱中热水满了以后，这种置换过程马上停止，这以后集热器的工作状态有两种，其一，集热器中的水温保持或超过预定的温度，则温度控制阀始终打开，集热器中的高温水与水箱中的热水实现自然循环，以便保持水箱中的热水温度；其二，集热器中的水温低于预定温度，温度控制阀关闭，禁止水箱中的热水传导冷却更好使水箱中的水保温。

其中存储式保温水箱是一种非承压水箱，有外壳、保温层、内胆构成，具有入水口、出水口、透气口、辅助电加热口，以及水位控制机构和水位水温观察窗口。存储式保温水箱是一个独立体，相对于一体式的屋顶太阳能热水器安装更加方便合理，放置在室内则保温效果比放置在室外的更加优良。而且水箱的容积、横置还是竖放的选择更加方便。