[实用新型]分布式、非蓄电、非逆变太阳光伏变功率蓄能电热系统的热水器

说明书

技术领域

本实用新型属于可再生能源利用及新型功能材料集成应用的技术领域。具体地说，本实用新型涉及分布式、非蓄电、非逆变太阳光伏变功率蓄能电热系统的热水器。

背景技术

随着全球能源形势的日益紧张，节能与环保成为当今世界各国关注的热点。而传统的燃煤、燃气供热方式以及多种恒功率电热供热方式等，已无法满足现有城乡区域（特别是尚无电力设施的偏远地区）的建筑供热（暖）的需要。

为了提高能源的利用效率和控制环境污染，近年来涌现出诸多供热新技术和新模式，例如：利用低谷电的供热供暖技术；利用可再生能源的太阳能热利用集热器；水源或空气源热泵供热技术等。

上述的现有新型供热方式也存在较多的技术问题，各自仍然存在一定缺陷，甚至是无法解决的致命缺陷，直接影响着可再生能源的利用和发展。例如：

1、利用低谷电供热方式：虽然实现了能源的有效利用，但只能满足冬季供暖需求，同时也还是完全应用二次清洁能源。

2、太阳能利用的集热技术：受地区、昼夜、气候和日照采集率变化等因素的影响，致使所提供热水的温度不稳定；即使采用大储罐进行显热蓄水储能，也达不到稳定供热的要求，只能再利用市电间接互补，中间传输及储存热效率较低，得不偿失；同时也带来几十吨甚至上千吨水箱的过负荷，防冻、抗冻、分体与建筑结合难等问题，以及各种器件存在无法克服或长期尚未克服的技术瓶颈；

3、水源或空气源热泵技术：易受水源或空气源的地区自然条件影响，特别是在低温制热、高温制冷时，其整体水平COP（能效比）值并未达到“1︰1”，甚至在严寒、极寒地区或无市电情况的条件下，根本无法使用。另外，不断创新的自动化控制系统愈来愈复杂。

现有的太阳能利用的热水器技术分析：

目前，太阳能热水器和太阳热水系统，是太阳能热利用的产物。目前太阳热水器有闷晒式热水器、全玻璃真空集热管热水器、玻璃金属封装的热管式热水器、平板式热水器等多种形式；与之对应的热水系统有集热管式热水系统、热管式热水系统以及平板式热水系统。

热水器的基本构成部件是太阳能集热部件和储热水箱；按集热部件和储热水箱的结合方式，热水器可以分为紧凑式和分离式；按储热水箱是否与大气连通，热水器可以分为承压式和非承压式；按储热水箱中热水的得热方式可以分为直接式和间接式；按热水的出水方式可以分为落水式、顶水式及增压泵式。

太阳热水系统主要由太阳集热系统和热水供应系统构成，主要包括太阳集热器、储热水箱、循环管道、支架、控制系统、热交换器和水泵等设备和附件。集热系统与储热水箱换热方式，可分为：直接式热水系统（一次循环系统）和间接式热水系统（二次循环系统）。直接式系统又可以细分为：直流系统、自然循环系统和强制循环系统。按集热器中工质是否承压可分为：开式集热热水系统和闭式集热热水系统。按有无辅助热源分类，可分为：有辅助热源热水系统和无辅助热源热水系统。有辅助热源热水系统根据加热方式的不同又可以细分为：内置式直接加热方式、内置盘管换热器加热方式、外置换热器加热方式、外部辅助热源直接加热方式、间歇式供热水系统、连续式供热水系统。所谓储热水箱（罐）也仅利用水的储热进行显热储能，储热量有限，与采用相变储能材料进行潜热储能差距较大。

目前太阳能热水系统的分类还比较乱，没有统一的标准。

上述现有技术存在的问题是：

1、太阳能热水器：

太阳能热水器的产品分类系统分类频繁，十分混乱，无法统一标准，结构越来越复杂；

管路系统控制系统十分复杂，产品配件系统辅件繁多；

故障多、事故多，特别是伪劣非标伴热带，加之误用给进出水管路防冻、抗冻、化冻带来的火灾恶性事故无法避免，所谓“水漫金山，火烧连营”；

集热、输送、储水、使用四方面热能不稳定，热损失较大；

太阳能热水器，由于存在“集热、输送、储存、使用”四方面不稳定。为了达到全天候使用，也需要辅助电加热。实质是太阳光热电热水器，但其又未能严格做到现有电热水器的安全要求和能效，只能是辅助电热，预热温度为≤40℃，再补充太阳能光热。热能中间传输和存储，能耗损失较大，使用能效≤50%，甚至更低，因此这种做法是欠科学的，是不得已而为之；

由于集热器的热交换是通过水流动进行，故无法在高寒严寒地区设置；

无法与建筑结合，即使平板太阳能热水系统也因集热器需与储罐进行二次循环换热及室外大储罐和繁杂的管路系统，无法与建筑进行紧凑、美观、有效和谐的结合，更无法满足所有用户的需求。

2、电热水器：