專利名稱：一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種同時具有供暖和供熱功能的太陽能集熱系統(tǒng)，屬于太陽能熱應用領域。
背景技術：
隨著人們對環(huán)保意識的不斷提高，太陽能資源的利用也越來越廣泛。相對于太陽能熱水器的普及應用，太陽能在供暖方面的應用范圍就比較小。關鍵的問題是，一方面按目前太陽能供暖的架構投資太大，嚴重影響市場的推廣；另一方面，由于受困于冬天氣溫低，太陽能的供暖往往無法滿足人們的需求。供暖目前絕大部分考慮的解決方案是解決北方地區(qū)的冬天供暖，由于北方地區(qū)冬季的氣溫非常低，供暖的要求就比較高，不僅需要比較大的面積的集熱，而且對于建筑保溫也有比較高的要求，這樣無形中投入就比較大。而我國廣大非嚴寒的北方地區(qū)，到冬天也有取暖的要求，但國家沒有相應的能源政策進行配套，每家每 戶基本上就全部采用耗電來取暖。有沒有一種比較簡單架構、能因地制宜、投資小、安裝使用方便的太陽能集熱系統(tǒng)在解決供熱的情況下，兼有余熱供暖，從而解決此類地區(qū)的供暖。
發(fā)明內容本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是，一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括集熱器組、貯熱水箱、散熱器組、備用水箱、高溫溫控裝置、低溫溫控裝置、切換閥以及連接各部分的水路管道；系統(tǒng)各部件采用串行連接，集熱器組與貯熱水箱之間采用定溫置換換熱，貯熱水箱與散熱器組之間采用定溫置換散熱；水路連接順序是，自來水通過水管連接到切換閥的進水接口端，切換閥的出水接口端連接到集熱器組的進水口，集熱器組的出水口連接到高溫溫控裝置，高溫溫控裝置的另一端通過水管連接到貯熱水箱的入水口，貯熱水箱的出水口連接一個三通管，三通管的一端通過水閘閥連接到用熱水的管道，另一端通過水閘閥和水管連接到散熱器組的進水口，散熱器組的出水口連接一個低溫溫控裝置，低溫溫控裝置的另一端連接到備用水箱的循環(huán)入水口，備用水箱的循環(huán)出水口連接到切換閥的吸水接口端。為實現(xiàn)系統(tǒng)防凍，如果安裝在集熱器組出水口的高溫溫控裝置具有單向截至功能，可在高溫溫控裝置的兩端并接一個反向的壓控單向閥。其中的集熱器組，至少具有一個進水口和一個出水口，可以是單個的集熱器，也可以是多個集熱器通過串聯(lián)或并聯(lián)形成的集熱器群；集熱器可以是真空管集熱器，也可以是平板集熱器；集熱器串聯(lián)就是把第一個集熱器的進水口作為集熱器組的進水口，第一個集熱器的出水口與第二個集熱器進水口連接，第二個集熱器的出水口與下一個集熱器進水口連接，依此類推，直到最后一個集熱器的出水口作為集熱器組的出水口 ；集熱器并聯(lián)就是把集熱器組中的每一個集熱器進水口連接在一起作為集熱器組的進水口，把每一個集熱器出水口連接在一起作為集熱器組的出水口。其中的貯熱水箱是一個三層結構，包括內膽、保溫層和外殼，可以是非承壓水箱或半承壓水箱；半承壓水箱的內膽中有一個水位控制裝置，使得該貯熱水箱在任何狀態(tài)下水都不會充滿整個內膽，始終有一個確定的最小容積的氣腔存在，具有入水口、出水口、充氣接口、透氣口和一個以上的輔助接口，充氣接口連接充氣泵，透氣接口安裝一個安全閥；非承壓水箱具有入水口、出水口、溢流口、透氣口和一個以上的輔助接口，出水口連接一個水泵。輔助接口包括電輔助接口、傳感器接口、應急進水口等。其中安裝在貯熱水箱充氣接口的充氣泵，能根據(jù)貯熱水箱的氣腔部分的壓力自動開啟充氣或停止充氣，主要的功能是對貯熱水箱中氣腔加壓從而間接實現(xiàn)對水箱中的水加壓，使得從貯熱水箱的出水口中是一種帶壓的水；同樣的原理，也可以在貯熱水箱的出水口連接一個水泵來實現(xiàn)，這是一種公知的常識。其中安裝在貯熱水箱透氣接口的安全閥，閥門的開啟壓力值，決定貯熱水箱工作時能承受的最大壓力，超過此壓力，安全閥透氣泄壓保護貯熱水箱，特殊情況下，如果水箱出現(xiàn)負壓，安全閥需要能及時補充大氣。其中散熱器組，采用低溫散熱器，至少具有一個進水口和一個出水口，可以是單個的散熱器，也可以是多個散熱器通過串聯(lián)或并聯(lián)形成的散熱器群；散熱器串聯(lián)就是把第一 個散熱器的進水口作為散熱器組的進水口，第一個散熱器的出水口與第二個散熱器進水口連接，第二個散熱器的出水口與下一個散熱器進水口連接，依此類推，直到最后一個散熱器的出水口作為散熱器組的出水口 ；散熱器并聯(lián)就是把散熱器組中的每一個散熱器進水口連接在一起作為散熱器組的進水口，把每一個散熱器出水口連接在一起作為散熱器組的出水□。其中備用水箱，是一種非承壓保溫水箱，具有三層結構，包括內膽、保溫層和外殼，具有循環(huán)入水口、循環(huán)出水口、透氣口、溢流口和至少一個以上輔助接口。該備用水箱的作用是一方面節(jié)水，使得從散熱器組中流出的低溫水可以被第二次使用；另一方面出來的低溫水中的余熱可以通過切換閥重新注入到集熱器組中被重新利用。為了加大循環(huán)出水口的進入集熱器組的水流量，或在整個系統(tǒng)非常大的情況下，可以在循環(huán)出水口串接一臺帶水流檢測的水泵。如果不考慮節(jié)水和余熱的再利用，該備用水箱在系統(tǒng)中可以省略，但在供暖的時候水會流出本系統(tǒng)。其中集熱器組與貯熱水箱之間采用定溫置換換熱，是指系統(tǒng)中的集熱器組與貯熱水箱之間采用串行連接，集熱器組與貯熱水箱之間有且只有一根換熱通道，自來水通過閥以后先流入到集熱器組中，由于集熱器組中的水溫沒有達到集熱器組出水口處高溫溫控裝置的開啟溫度，自來水被滯留在集熱器組中，自來水不再流動，等到由于吸收太陽能，水溫上升到高溫溫控裝置的開啟溫度，高溫溫控裝置開啟，自來水重新流動，自來水依賴自己本身的能量，把在集熱器組中的水快速推壓到貯熱水箱中，等到新進入的自來水流到高溫溫控裝置時，由于水溫低，使得高溫溫控裝置重新關閉自來水停止流動，新流入的自來水被滯留在集熱器組中等待下一次加熱被新的冷水置換，而已經(jīng)被加熱的水已經(jīng)全部流入到貯熱水箱中被保溫存儲，如此往復，直到貯熱水箱滿為止。這就是一個完整定溫置換換熱。定溫的高低決定高溫溫控裝置的開啟和關閉預定溫度，置換就是冷水依賴自身的能量把已經(jīng)加熱的水置換到貯熱水箱中，自己留在集熱器組中等待下一次的置換，這是一種冷水置換熱水的過程。在這種換熱方法中，沒有到達預定溫度的水，除非外力干預，否則系統(tǒng)是不會流入到貯熱水箱中的。這種換熱工作過程完全不同于目前市場上的自然循環(huán)換熱和強制循環(huán)換熱的連接和工作機制。其中的貯熱水箱與散熱器組之間采用定溫置換散熱，是指系統(tǒng)中的散熱器組與貯熱水箱之間采用串行連接，貯熱水箱與散熱器之間有且只有一根散熱通道；貯熱水箱是一個帶氣腔的保溫水箱，充氣接口的充氣泵可以使得氣腔始終保存一個穩(wěn)定的氣壓，使得貯熱水箱中的熱水能被壓入到散熱器組中；貯熱水箱是一種非承壓保溫水箱，在水箱的出水口處安裝一個帶水流檢測的水泵，水流動時泵啟動，水停止時泵停止，泵啟動使得貯熱水箱中的熱水被抽入散熱器組中；在散熱器組的出水口安裝一個低溫溫控裝置，由于水的溫度高，沒有達到低溫溫控裝置的開啟溫度，熱水被滯留在散熱器組中進行放熱，在散熱器組中的水的溫度不斷下降，當水溫降低到低溫溫控裝置的開啟溫度，熱水開始重新流動，低溫的水被流入到備用水箱中，而當高溫的水流到低溫溫控裝置時，由于水溫高，低溫溫控裝置被重新關閉，熱水不再流動，滯留在散熱器中的熱水等待散熱變冷被新的熱水置換，如此往復，直到貯熱水箱空為止。這是一個完整的定溫置換散熱。這種定溫置換散熱不同于市場上的循環(huán)散熱方式和工作機制。其中的高溫溫控裝置，可以是一種單體的機械閥即高溫溫控閥完成，或采用溫控 開關與電磁閥的組合完成，或采用溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器完成；采用單體機械閥即高溫溫控閥時，具有兩個接口，利用溫感效應的金屬材料制成，安裝在集熱器組的出水口處；采用溫控開關與電磁閥的組合時，溫控開關安裝在集熱器組的出水口處，電磁閥串接在自來水進入集熱器組入水口的通道上，溫控開關的兩根線纜串接入電磁閥的線接口中；采用溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器時，溫度傳感器安裝在集熱器組的出水口處，溫度傳感器的線纜連接到控制器的相應接口上，電磁閥串接安裝在自來水進入集熱器組入水口的通道上，電磁閥的控制線纜連接到控制器的相應接口上。其中的低溫溫控裝置，可以是一種單體的機械閥即低溫溫控閥完成，也可以采用溫控開關與電磁閥的組合完成，或溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器完成；采用單體機械閥即低溫溫控閥時，具有兩個接口，利用溫感效應的金屬材料制成，安裝在散熱器組的出水口處；采用溫控開關與電磁閥的組合時，溫控開關安裝在散熱器組的出水口處，電磁閥串接在貯熱水箱出水口熱水進入散熱器組到流出散熱器組的水路通道上，溫控開關的兩根線纜串接入電磁閥的線接口中；采用溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器時，溫度傳感器安裝在散熱器組的出水口處，溫度傳感器的線纜連接到控制器的相應接口上，電磁閥串接在貯熱水箱出水口熱水進入散熱器組到流出散熱器組的水路通道上，電磁閥的控制線纜連接到控制器的相應接口上。其中的切換閥，具有A、B、C、D四個接口，分別是進水接口 A、出水接口 B、吸水接口 C、排空接口 D ;閥中內嵌一個微型文氏管，通過轉動形成不同的通斷關系，具有AB連通，或DB連通，或CB連通，或AB通的同時，C 口也連通。本實用新型的工作原理，以下的描述貯熱水箱采用帶氣腔的半承壓水箱，自來水通過水管連接到切換閥從A接口流到B接口，然后通過水管流入到集熱器組，由于剛流入的水溫度低，高溫溫控裝置無法開啟，水被堵在集熱器組中，自來水停止流動，集熱器組通過太陽的照曬，不斷吸收太陽能，集熱器組中的水溫度也逐步提高，但水溫達到高溫溫控裝置的開啟溫度，高溫溫控裝置閥門開啟，自來水重新流動，新進入的自來水依賴自身的能量，把已經(jīng)加熱的水推壓入貯熱水箱中，但新進入的自來水流到高溫溫控裝置，由于水溫低致使高溫溫控裝置的閥門重新關閉水流停止流動，新進入的自來水被滯留在集熱器組中，已經(jīng)加熱的水進入到貯熱水箱中保溫存儲。這就是一個完整的置換換熱過程，此過程周而復始，一直到貯熱水箱的水滿，觸動貯熱水箱中的水位控制機構為止。從而停止這樣的置換換熱動作。某些情況下，雖然貯熱水箱沒有滿，但沒有太陽集熱器組中的水始終保持在溫度不足以打開高溫溫控裝置的開啟溫度，這樣的置換換熱也會停止。正常情況下，貯熱水箱中的熱水的量會有多有少，主要決定于集熱器組產(chǎn)生熱水量，帶有氣腔的貯熱水箱哪怕水箱充滿熱水，水箱的頂部也會保留一定空間的氣腔，在透氣口的安全閥決定氣腔的壓力大小。貯熱水箱中的水，通過出水口后，有兩個流動方向，一方面可以通過熱水管道提供熱水直接使用；另一方面，可以用熱水來供暖。打開供暖管道的水閥，貯熱水箱在氣壓的作用下，熱水通過管道流入到散熱器組，當熱水流到散熱器組出水口的低溫溫控裝置時，高溫水使得低溫溫控裝置閥門關閉，熱水停止流到，熱水被滯留在散熱器組中，進行散熱，隨著不斷地散熱，散熱器組中的水的溫度不斷下降，當水溫下降到低溫溫控裝置的開啟溫度，閥門開啟，熱水重新開始流動，這是一種完整的定溫置換散熱的過程。此過程周而復始，直到貯熱水箱的熱水全部流空或由于環(huán)境溫度高，不再進行置換散熱為止。這也是一個采用太陽能進行供暖的完整過程。同理，供熱水，只要打開熱水管路中的水閥，貯熱水箱中的熱水在氣泵氣壓的作用下，熱水源源不斷地流出。在整個貯熱水箱熱水 流出的過程中，氣泵會自動根據(jù)貯熱水箱氣腔的壓力啟動氣泵進行充氣，保證貯熱水箱的氣腔的一個合適的氣壓。本實用新型的壓力分配，自來水的壓力要大于貯熱水箱的氣腔壓力，貯熱水箱的氣腔壓力要大于備用水箱的壓力，同時保證高出的壓力足夠使水流到下一個工作點。通過散熱氣流出的低溫水流入到備用水箱進行保存利用。在備用水箱中的水，一方面通過備用水箱的輔助出水口直接使用掉，也可以通過循環(huán)出水口，再通過切換閥的吸水接口吸入被重新進入集熱器組進行循環(huán)利用。本實用新型冬季防凍的方案，太陽能集熱系統(tǒng)由于集熱器組和相應的管道安裝在室外，在室外氣溫在零下時，必須考慮防凍的問題，本實用新型的防凍解決是，在采用單體機械溫控閥時，需要人工轉動切換閥，使得BD連通，如此室外的管道中的水在氣壓的作用下，被全部從切換閥的D接口流出，這樣整個室外管道和集熱器組全部排空無水，從而實現(xiàn)防凍。如果溫控裝置采用溫控開關或溫度傳感器與電磁閥的組合，配合控制器來完成，則可以實現(xiàn)自動排空防凍，就是當氣溫降低到一個預定的值，打開相應的電磁閥，實現(xiàn)排空防凍。本實用新型與目前市場上相應系統(tǒng)的不同點如下第一，系統(tǒng)架構不一樣，市場中絕大部分都采用并行連接方式，即集熱器組與貯熱水箱之間，或貯熱水箱與散熱器組之間都采用并行連接，就是換熱或散熱都至少有兩個通道；第二，換熱方式不一樣，市場中的基本都采用自然循環(huán)換熱或利用水泵強制循環(huán)換熱；第三，散熱方式不一樣，市場中的基本都采用水泵循環(huán)散熱；第四，貯熱水箱的內部架構不一樣，市場一般的供暖貯熱水箱，貯熱水箱內部都采用盤管方式或夾套方式或膽中膽方式，成本非常高；第五，系統(tǒng)要求輔助的配件不一樣，一般具有太陽能供暖功能的系統(tǒng)都有兩個以上(包括兩個)的水泵和多個電磁閥的配合才能完成。本實用新型的有益效果是，系統(tǒng)通過水管和管路中的閥門，把集熱器組、貯熱水箱、散熱器組、備用水箱四大部件進行串行連接，集熱器組與貯熱水箱之間串接一個高溫溫控裝置實現(xiàn)定溫置換換熱，在散熱器組出水口連接一個低溫溫控裝置，使得貯熱水箱與散熱器組之間實現(xiàn)定溫置換散熱，換熱和散熱效率高，整個系統(tǒng)只采用單一的水介質進行吸熱、放熱。整個系統(tǒng)架構非常簡單，成本低，安全可靠。系統(tǒng)不僅可以方便提供熱水，而且可以非常經(jīng)濟地供暖。整個系統(tǒng)投資非常少，具有非常廣闊的應用前景。
以下結合附圖
對本實用新型作進一步的說明。圖I是本實用新型系統(tǒng)架構示意圖。圖2是采用溫控開關和電磁閥代替高溫溫控裝置的連接示意圖。圖3是采用溫度傳感器、電磁閥和控制器代替高溫溫控裝置的連接示意圖。圖中101.集熱器組，102.貯熱水箱，103.散熱器組，104.備用水箱，105.充氣泵， 106.高溫溫控裝置，107.低溫溫控裝置，108.切換閥，109.安全閥，110.水位控制裝置，112.水閘閥，113.壓控單向閥，130.溫控開關，131.電磁閥，132.線纜，140.控制器，141.溫度傳感器；201.自來水進水口，202.集熱器組入水口，203.集熱器組出水口，204.貯熱水箱進水口，205.貯熱水箱出水口，206.管道熱水出口，207.散熱器組入水口，208.散熱器組出水口，209.備用水箱循環(huán)入口，210.備用水箱循環(huán)出口，220.備用水箱輔助接口，221.備用水箱透氣口，224.貯熱水箱輔助接口，230.排空出水口。
具體實施方式
圖I中，高溫溫控裝置(106)和低溫溫控裝置(107)都采用單體的機械溫控閥的連接示意圖；圖2中高溫溫控裝置(106)采用溫控開關(130)與電磁閥(131)組合結構時的連接示意圖；圖3中的高溫溫控裝置(106)采用溫度傳感器(141)與電磁閥(131)，配合控制器(140)的連接示意圖。低溫溫控裝置(107)的另兩種組合應用的連接示意圖與圖2、圖3類似不再用圖示意。以下的描述以圖I為主。圖中的連接，自來水進水口(201)通過水管與切換閥(108)的A接口連接，切換閥(108 )的B接口通過水管與集熱器組入水口( 202 )連接在一起，集熱器組出水口( 203 )連接一個高溫溫控裝置(106)，高溫溫控裝置(106)的另一端通過水管與貯熱水箱進水口(204)連接在一起，貯熱水箱出水口(205)連接一三通管，三通管一端通過水管和水閘閥(112)連接到管道熱水出口( 206 )，三通管的另一端通過一個水閘閥(112 )連接到散熱器組入水口(207)，散熱器組出水口(208)連接到一個低溫溫控裝置(107)，低溫溫控裝置(107)的另一端通過水管連接到備用水箱循環(huán)入口(209)，備用水箱循環(huán)出口(210)通過水管連接到切換閥(108)的C接口。在高溫溫控裝置(106)的兩端通過三通管并行連接一個壓控單向閥(113);貯熱水箱(102)的內部安裝一個水位控制裝置(110)，貯熱水箱(102)的充氣口安裝一個充氣泵(105)，貯熱水箱(102)的透氣口安裝一個安全閥(109)。根據(jù)圖示，本實用新型的定溫置換換熱的工作原理是，自來水通過水管從自來水進水口( 201)流入，正常情況下，切換閥(108 )的A接口與B接口連通，自來水就從B接口流出，通過水管從集熱器組入水口( 202)流入進入到集熱器組(101)中，當水流流入到集熱器組出水口(203)時，由于自來水的溫度低，無法使高溫溫控裝置(106)的閥門打開，自來水被滯留在集熱器組(101)中，自來水停止流動。集熱器組(101)通過不斷地吸收太陽能，使得集熱器組(101)中水得溫度不斷上升，當水溫上升到打開高溫溫控裝置(106)的閥門打開，自來水重新開始快速流動，依賴自身的水能量，把集熱器組(101)中已經(jīng)被加熱的水快速推壓入貯熱水箱(102)中保溫存儲，當新流入的自來水流入到高溫溫控裝置(106)由于水溫低，使得高溫溫控裝置(106)的閥門關閉，自來水停止流動，這就是一個完整置換換熱的工作過程。新進入的自來水被滯留在集熱器組(101)中等待下一次的置換換熱。直到貯熱水箱(102 )的滿水位觸動貯熱水箱(102 )中的水位控制裝置(110 )啟動關閉進水口，停止進水和置換換熱。這個過程是通過太陽能生產(chǎn)熱水并保存熱水的過程。本實用新型定溫置換散熱的工作原理是，熱水在貯熱水箱(102)中保存，本貯熱水箱(102)是一種帶氣腔的保溫儲熱水箱，貯熱水箱(102)的透氣口上安裝的安全閥(109)和充氣接口上安裝的充氣泵(105)使得氣腔保存一個相對穩(wěn)定的范圍內的壓力。打開散熱管道中的水閘閥(112 )，貯熱水箱(102 )中的熱水在氣壓的壓力下，熱水從貯熱水箱出水口(205)中流出，通過管道流入到散熱氣器組(103)中，熱水流過散熱器組(103)從散熱器組出水口(208)流出，流到低溫溫控裝置(107)中，由于水流的溫度高，致使低溫溫控裝置 (107)的閥門關閉，熱水停止流動，熱水全部滯留在散熱器組(103)中進行散熱，當隨著散熱的進行，散熱器附件的區(qū)域溫度上升，散熱器組(103)內水的溫度不斷下降，水溫下降到低溫溫控裝置(107)中的閥門打開，熱水重新開始流動，低溫水通過低溫溫控裝置(107)流入到備用水箱(104)中進行保存，當高溫的熱水重新流到低溫溫控裝置(107)中，低溫溫控裝置(107)的閥門重新關閉，熱水停止流動。如此周而復始，直到貯熱水箱(102)中的熱水流完為止才停止這種定溫置換散熱的工作。定溫的高低決定低溫溫控裝置(107)中預定閥門開啟關閉的溫度。這個過程是不斷通過貯熱水箱(102)中的熱水置換散熱器中已經(jīng)冷的水，不斷散熱供暖的過程。本實用新型定溫供熱水的工作原理，打開供熱的熱水管道中的水閘閥(112)貯熱水箱(102)中的熱水在氣壓的作用下，熱水通過熱水管道流進管道熱水出口(206)，通過混水閥或水龍頭流出，開始使用。由于貯熱水箱(102)中的熱水是一種確定溫度的熱水，所以在熱水管道中流出的熱水也是一種確定溫度的熱水。特殊情況下，備用水箱(104)中的水也可以通過備用水箱(103)相應的出水口流出，也可以被使用，不過備用水箱(103)中的水是一種被散熱后的低溫水。這個過程就是本實用新型供熱的過程。本實用新型的防凍工作原理，由于太陽能的集熱器組(101)都安裝在室外，就必須考慮在室外的管道和集熱器的防凍解決方案，本實用新型的防凍，主要采用氣壓排空防凍，在需要防凍時，轉動切換閥(108)使得B接口與D接口連通，D接口通過水管與排空出水口(230)直接連通，貯熱水箱(102)中的氣壓使得室外的水管通過壓控單向閥(113)和集熱器組(101)中的水被壓向排空出水口(230)進行排空，從而實現(xiàn)防凍。如果使用電磁閥和溫度傳感器、控制器，則可以實現(xiàn)系統(tǒng)全自動實現(xiàn)防凍和正常工作，不需要人工轉動切換閥
(108)來實現(xiàn)。電磁閥通過一個三通管直接掛接在集熱器組(101)的入水口管路中，然后通過控制器來實現(xiàn)這樣的功能。本實用新型散熱后的水的再利用，散熱后的水在備用水箱(104)中，通過備用水箱循環(huán)出口( 210 )與切換閥(108 )的C接口相連接，通過轉動切換閥(108 )，啟動切換閥(108 )內置的微型文氏管，使得在自來水從A接口流向B接口時，在C接口處產(chǎn)生負壓吸力，把備用水箱(104)水箱中的水吸入切換閥(108)，和自來水一并流入到集熱器組(101)中被重新加熱利用。這樣的連接裝置，一方面使得水被充分利用不浪費，另一方面散熱后的水還存在余熱，這些余熱的水的熱量也被充分利用。圖2中，是高溫溫控裝置(106)采用溫控開關(130)與電磁閥(131)組合來實現(xiàn)的連接示意圖，也就是說溫控開關(130)與電磁閥(131)組合來完成高溫溫控裝置(106)的功能，自來水進水口(201)通過水管先串接一個電磁閥(131)，溫控開關(130)安裝在集熱器組(101)的集熱器組出水口(203)處。溫控開關(130)的兩根連接線纜串接入電磁閥(131)的一端接線上，也就是說電磁閥(131)內的電磁閥門是否開啟或關閉，完全決定溫控開關(130)的兩根接線頭是否連通或斷開。這兩個組合實現(xiàn)高溫溫控裝置(106)的工作過程是，當集熱器組(101)的出口處的溫度達到一個預定值，溫控開關(130)的兩根接線柱連通，電磁閥(131)的閥門打開，自來水流入，當新流入的自來水流到溫控開關(130)時，由于水溫低，使得溫控開關(130)的兩根接線柱斷開，電磁閥(130)斷電，電磁閥門關閉，自來水不再流動。類似的低溫溫控裝置(107)也可以采用一個低溫的溫控開關和電磁閥組合完成，連接方式和原理類似，圖中不再畫出，但本行業(yè)的技術人員都應該理解有這樣的應用。圖3中，是高溫溫控裝置(106)采用溫度傳感器(141)、電磁閥(131)和控制器·(140)三者配合完成。電磁閥(131)與溫度傳感器(141)的安裝位置和圖2類似，不同的是，溫度傳感器(141)的線纜連接到控制器(141)上，電磁閥(131)的線纜也連接到控制器(140)上。由于控制器(140)是一個帶CPU的電子裝置，具有相應的傳感器接口和電磁閥控制接口，以及控制氣泵、電子加熱等接口。它的工作原理是，控制器(140)不斷地讀取各個傳感器的數(shù)據(jù)，包括溫度傳感器(141)的溫度數(shù)據(jù)，當讀取的溫度數(shù)據(jù)達到一個預定值時，控制器(140)控制電磁閥(131)的閥門打開，自來水開始流動，當讀取到溫度傳感器(141)的溫度低于一個預定值，控制器(140)控制電磁閥(131)的閥門關閉，自來水停止流動。這樣的組合同樣可以應用在低溫溫控裝置(107)上，原理類似，不再描述。綜上所述，一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，包括集熱器組、貯熱水箱、散熱器組、備用水箱和高溫溫控裝置、低溫溫控裝置、切換閥，以及水閘閥、水路管道連接而成，整個系統(tǒng)采用串行連接和唯一的水介質，采用定溫置換換熱和定溫置換散熱。系統(tǒng)架構簡單、可大可小、成本低、安全可靠。以上闡述了本實用新型的基本原理和主要特征，本實用新型不受實施條例的限制，在不脫離本實用新型的基本原理和主要特征的前提下所作出的改進和變化，都應落入本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)包括集熱器組、貯熱水箱、散熱器組、備用水箱、高溫溫控裝置、低溫溫控裝置、切換閥以及連接各部分的水路管道；系統(tǒng)各部件采用串行連接，集熱器組與貯熱水箱之間采用定溫置換換熱，貯熱水箱與散熱器組之間采用定溫置換散熱；水路連接順序是，自來水通過水管連接到切換閥的進水接口端，切換閥的出水接口端連接到集熱器組的進水口，集熱器組的出水口連接到高溫溫控裝置，高溫溫控裝置的另一端通過水管連接到貯熱水箱的入水口，貯熱水箱的出水口連接一個三通管，三通管的一端通過水閘閥連接到用熱水的管道，另一端通過水閘閥和水管連接到散熱器組的進水口，散熱器組的出水口連接一個低溫溫控裝置，低溫溫控裝置的另一端連接到備用水箱的循環(huán)入水口，備用水箱的循環(huán)出水口連接到切換閥的吸水接口端。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的集熱器組，至少具有一個進水口和一個出水口，可以是單個的集熱器，也可以是多個集熱器通過串聯(lián)或并聯(lián)形成的集熱器群；集熱器可以是真空管集熱器，也可以是平板集熱器；集熱器串聯(lián)就是把第一個集熱器的進水口作為集熱器組的進水口，第一個集熱器的出水口與 第二個集熱器進水口連接，第二個集熱器的出水口與下一個集熱器進水口連接，依此類推，直到最后一個集熱器的出水口作為集熱器組的出水口 ；集熱器并聯(lián)就是把集熱器組中的每一個集熱器進水口連接在一起作為集熱器組的進水口，把每一個集熱器出水口連接在一起作為集熱器組的出水口。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的貯熱水箱是一個三層結構，包括內膽、保溫層和外殼，可以是非承壓水箱或半承壓水箱；半承壓水箱的內膽中有一個水位控制裝置，使得該貯熱水箱在任何狀態(tài)下水都不會充滿整個內膽，始終有一個確定的最小容積的氣腔存在，具有入水口、出水口、充氣接口、透氣口和一個以上的輔助接口，充氣接口連接充氣泵，透氣接口安裝一個安全閥；非承壓水箱具有入水口、出水口、溢流口、透氣口和一個以上的輔助接口，出水口連接一個水泵。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的散熱器組，采用低溫散熱器，至少具有一個進水口和一個出水口，可以是單個的散熱器，也可以是多個散熱器通過串聯(lián)或并聯(lián)形成的散熱器群；散熱器串聯(lián)就是把第一個散熱器的進水口作為散熱器組的進水口，第一個散熱器的出水口與第二個散熱器進水口連接，第二個散熱器的出水口與下一個散熱器進水口連接，依此類推，直到最后一個散熱器的出水口作為散熱器組的出水口 ；散熱器并聯(lián)就是把散熱器組中的每一個散熱器進水口連接在一起作為散熱器組的進水口，把每一個散熱器出水口連接在一起作為散熱器組的出水口。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的備用水箱，是一種非承壓保溫水箱，具有三層結構，包括內膽、保溫層和外殼，具有循環(huán)入水口、循環(huán)出水口、透氣口、溢流口和至少一個以上輔助接口。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的集熱器組與貯熱水箱之間采用定溫置換換熱，是指系統(tǒng)中的集熱器組與貯熱水箱之間采用串行連接，集熱器組與貯熱水箱之間有且只有一根換熱通道，自來水通過閥以后先流入到集熱器組中，由于集熱器組中的水溫沒有達到集熱器組出水口處高溫溫控裝置的開啟溫度，自來水被滯留在集熱器組中，自來水不再流動，等到由于吸收太陽能，水溫上升到高溫溫控裝置的開啟溫度，高溫溫控裝置開啟，自來水重新流動，自來水依賴自己本身的能量，把在集熱器組中的水快速推壓到貯熱水箱中，等到新進入的自來水流到高溫溫控裝置時，由于水溫低，使得高溫溫控裝置重新關閉自來水停止流動，新流入的自來水被滯留在集熱器組中等待下一次加熱被新的冷水置換，而已經(jīng)被加熱的水已經(jīng)全部流入到貯熱水箱中被保溫存儲，如此往復，直到貯熱水箱滿為止。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的貯熱水箱與散熱器組之間采用定溫置換散熱，是指系統(tǒng)中的散熱器組與貯熱水箱之間采用串行連接，貯熱水箱與散熱器之間有且只有一根散熱通道；貯熱水箱是一個帶氣腔的保溫水箱，充氣接口的充氣泵可以使得氣腔始終保存一個穩(wěn)定的氣壓，使得貯熱水箱中的熱水能被壓入到散熱器組中；貯熱水箱是一種非承壓保溫水箱，在水箱的出水口處安裝一個帶水流檢測的水泵，水流動時泵啟動，水停止時泵停止，泵啟動使得貯熱水箱中的熱水被抽入散熱器組中；在散熱器組的出水口安裝一個低溫溫控裝置，由于水的溫度高，沒有達到低溫溫控裝置的開啟溫度，熱水被滯留在散熱器組中進行放熱，在散熱器組中的水的溫度不斷下降，當水溫降低到低溫溫控裝置的開啟溫度，熱水開始重新流動，低溫的水被流入到備用水箱中，而當高溫的水流到低溫溫控裝置時，由于水溫高，低溫溫控裝置被重新關閉，熱水不再流動，滯留在散熱器中的熱水等待散熱變冷被新的熱水置換，如此往復，直到貯熱水箱空為止。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的高溫溫控裝置，可以是一種單體的機械閥即高溫溫控閥完成，或采用溫控開關與電磁閥的組合完成，或采用溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器完成；采用單體機械閥即高溫溫控閥時，具有兩個接口，利用溫感效應的金屬材料制成，安裝在集熱器組的出水口處；采用溫控開關與電磁閥的組合時，溫控開關安裝在集熱器組的出水口處，電磁閥串接在自來水進入集熱器組入水口的通道上，溫控開關的兩根線纜串接入電磁閥的線接口中；采用溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器時，溫度傳感器安裝在集熱器組的出水口處，溫度傳感器的線纜連接到控制器的相應接口上，電磁閥串接安裝在自來水進入集熱器組入水口的通道上，電磁閥的控制線纜連接到控制器的相應接口上。
9.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的低溫溫控裝置，可以是一種單體的機械閥即低溫溫控閥完成，也可以采用溫控開關與電磁閥的組合完成，或溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器完成；采用單體機械閥即低溫溫控閥時，具有兩個接口，利用溫感效應的金屬材料制成，安裝在散熱器組的出水口處；采用溫控開關與電磁閥的組合時，溫控開關安裝在散熱器組的出水口處，電磁閥串接在貯熱水箱出水口熱水進入散熱器組到流出散熱器組的水路通道上，溫控開關的兩根線纜串接入電磁閥的線接口中；采用溫度傳感器與電磁閥組合配合控制器時，溫度傳感器安裝在散熱器組的出水口處，溫度傳感器的線纜連接到控制器的相應接口上，電磁閥串接在貯熱水箱出水口熱水進入散熱器組到流出散熱器組的水路通道上，電磁閥的控制線纜連接到控制器的相應接口上。
10.根據(jù)權利要求I所述的一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，其特征是所述的切換閥，具有A、B、C、D四個接口，分別是進水接口 A、出水接口 B、吸水接口 C、排空接口 D ；閥中內嵌一個微型文氏管，通過轉動形成不同的通斷關系，具有AB連通，或DB連通，或CB連通，或AB通的同時，C 口也連通。
專利摘要一種兼有供暖和供熱的太陽能集熱系統(tǒng)，系統(tǒng)通過水管和管路中的閥門，把集熱器組、貯熱水箱、散熱器組、備用水箱四大部件進行串行連接，集熱器組與貯熱水箱之間串接一個高溫溫控裝置實現(xiàn)定溫置換換熱，在散熱器組出水口連接一個低溫溫控裝置，使得貯熱水箱與散熱器組之間實現(xiàn)定溫置換散熱，換熱和散熱效率非常高，整個系統(tǒng)只采用單一的水介質進行吸熱、放熱。整個系統(tǒng)架構非常簡單、可大可小，成本低，安全可靠。系統(tǒng)不僅可以方便提供熱水，而且可以非常經(jīng)濟地供暖。整個系統(tǒng)投資非常少，具有非常廣闊的應用前景。
文檔編號F24J2/24GK202769993SQ20122042424
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月25日 優(yōu)先權日2012年8月25日
發(fā)明者徐何燎 申請人:徐何燎