[发明专利]具有自动防冻功能的太阳能集热装置和集热防冻方法

说明书

本发明公开了一种具有自动防冻功能的太阳能集热装置和集热防冻方法，属于太阳能集热装置技术领域。本发明包括储水单元、集热板单元、电控单元和循环单元：储水单元包括进水阀、储水罐、出水阀、通气管；所述循环单元包括电机、由水泵、二位三通阀、单向阀、以及连接各部件的管路组成；所述的集热板单元包括集热板和集水罐。所述的电控单元包括控制器、压力传感器，集热板温度传感器，水罐温度传感器等。本发明装置中无防冻介质，安全高效，本发明装置中室外集热板采用的是抽空防冻，能彻底的根除上冻问题；而且所采用的元件种类和数量较少，系统简单、可靠。

技术领域

本发明涉及一种具有防冻功能的太阳能集热装置和防冻方法，属于太阳能集热装置技术领域。

背景技术

现有的阳台分体式太阳能集热板在室外，储水和控制系统在室内，安装方便、不受楼房高度的限制，其应用的日趋广泛。在冬季室外温度低于0℃的区域，分体式太阳能热水系统面临的最大问题是室外集热板的防冻。

目前，常见的防冻热水系统如图1所示。采用防冻液作为热交换介质，当集热板内防冻液温度高于储水罐内水的温度时，控制单元启动水泵，防冻液在集热板和换热管内循环流动，将换热管内的热量带到储水罐，达到加热的效果。这种方案的缺点有：一、需要使用防冻液作为热交换介质，间接加热水，多一次换热过程，效率低。二、防冻液为有毒介质，使用过程中易挥发，对健康不利且日常使用中需要保养维护补充防冻液。三、防冻液的仍然有冰点，若出现极端低温天气，温度低于防冻液冰点时，仍然会冰冻。

中国授权发明专利CN102589165B公开了一种串联置换定温防冻太阳能热水器系统，集热器与非承压存储式保温水箱采取串行连接方式，系统架构简单两者安装的相对位置可高可低灵活方便；整个系统不采用任何其它介质，通过机械阀的配合和利用自来水本身的能量实现零功耗防冻，采用全新的置换换热方法实现高速度高效率换热；水箱中的水温可控可预定，热水的利用率达到百分百。相比传统太阳能热水器不仅成本有优势而且具有更大的性价比。但是其防冻功能是通过水路切换阀来实现防冻模式完成的，不能自动切换，且存在集热板内水无法完全排净的风险，仍然有冻裂的可能。排出的水无法利用，存在浪费。

中国授权发明专利CN104764230B公开了一种防冻太阳能供水装置，包括太阳能集热箱、水箱以及混水阀，所述太阳能集热箱的出水口和水箱的出水口分别通过套管连接在混水阀的热水入口和冷水入口上，在所述套管上还安装有一吸热放热管，在该吸热放热管内充注相变介质 ；在所述太阳能集热箱的上端和水箱的上端还连接有一压差调节管，在该压差调节管上设置有一延所述压差调节管长度方向滑动的绝热调整片。本发明供水装置增加了吸热放热管和压差调节管，通过滑动绝热调整片在压差调节管的位置，从而平衡冷热水箱的压差，使冷水箱内冷水流入套管内，增大循环温差，促进管内水流动，起到防止水管冻住无法流动的目的。该装置仅仅对管道实现了防冻，未对室外的集热箱增加防冻功能。且防冻的热量均来自吸收的太阳辐射能量，若在零下的温度和多日无光照的环境下，则会造成集热箱内的热量消失殆尽，集热箱和管道都会冰冻。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种具有自动防冻功能的太阳能集热装置和集热防冻方法，装置中无防冻介质，安全高效，无毒无害，且能自动实现防冻功能。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种具有自动防冻功能的太阳能集热装置，包括储水单元、集热板单元、电控单元和循环单元：

所述的储水单元，用于储存热水，包括储水罐，储水罐具有进水口A、出水口B、循环进水口C、循环出水口D，进水口A连接进水阀，进水阀连接水源，出水口B连接出水阀，储水罐上部装有将储水罐内部与大气连通的通气管，储水罐内部装有内管道，内管道的上口高于液面，内管道的下口连接所述循环进水口C；

所述的集热板单元包括集热板和集水罐，集热板具有进口E和出口F，出口F通过管路与集水罐连通；