一种气液混合换热的非承压太阳能热水器系统技术方案

一种气液混合换热的非承压太阳能热水器系统，该系统包括储热水箱、集热器、充气装置、温控装置、混合阀和切换阀，以及各部件之间的连接管道；集热器与储热水箱之间采用串行连接和气液混合换热；换热速度快、换热效率高，整个太阳能热水器系统不存在防冻问题。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Non pressure bearing solar water heater system with gas-liquid mixing heat exchange

A gas-liquid mixing heat transfer of non pressure solar water heater system, the system includes a hot water storage tank, a heat collector, charging device, temperature control device, mixing valve and valve switch, connected pipes and each component; between the collector and the hot water storage tank by using serial connection and gas-liquid mixed heat exchanger; high speed, high heat efficiency, anti freezing problem does not exist the whole solar water heater system.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种采用高温气体和液体的水混合进行换热的太阳能热水器系统，属于太阳能光热应用领域。
技术介绍
低碳环保是我们这个时代的追求目标，太阳能作为一种清洁能源越来越得到人们广泛的重视和应用，太阳能热水器就是一种应用比较普及的产品。一年四季、春夏秋冬都能方便使用的太阳能热水器是所有太阳能热水器的制造商或使用的客户的愿望。但往往在天气寒冷的冬季，不但无法使用太阳能热水器供应热水，还需要采取一些保护措施来防止太阳能热水器及管道被冻坏。为了在冬季使用太阳能热水器人们也想出许多办法，如采用管道防冻带，或在集热器中加入防冻液；防冻带需要人工操作，还有火灾等安全隐患；防冻液的使用带来系统的换热效率的下降和系统成本的大幅度提高。还有市场中众多的排空防冻解决方案，不仅可靠性有待加强，而且操作性更需要提高，凡此种种，不一而足。有没有更加合理的解决方案来来解决寒冷地带在没有人操作情况下，自动解决太阳能热水器冬季的问题。
技术实现思路
为了克服现有太阳能热水器在冬季需要防冻的问题，本技术提供一种气液混合换热的太阳能热水器系统，该系统是采用高温高压的气体与液体的水进行混合换热的太阳能热水器，整个系统一年四季都可以正常使用，根本就不会存在系统的防冻问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种气液混合换热的非承压太阳能热水器系统，该系统包括储热水箱、集热器、充气装置、温控装置、混合阀和切换阀，以及各部件之间的连接管道；集热器与储热水箱之间采用串行连接和气液混合换热；充气装置的出气口与集热器的进口连接在一起，集热器的出口串联一个温控装置后，与混合阀的入口连接在一起，混合阀的吸口与储热水箱的循环出口连接在一起，混合阀的出口与储热水箱的循环入口连接在一起，储热水箱的出入口连接到切换阀的B接口，切换阀的C接口连接热水管道，切换阀的A接口连接自来水进口。其中的温控装置，包括一个温度传感和一个根据温度传感进行断和合的通路开关，两部分合一采用机械结构时，就是一个单体的温控阀；或温度传感采用温控开关，通路开关采用电磁阀，温控开关的线缆接头与电磁阀的线缆接头串行连接进行控制；或温度传感采用单体温度传感器，通路开关采用电磁阀，温度传感器的线缆和电磁阀的线缆连接到控制器，由控制器根据温度传感器数据对电磁阀进行控制。其中的混合阀，是一种机械结构，具有三个接口，分别是入口 a、吸口 b、出口 C，三口对应的内部通道是一个文氏通道，高压的气体流过入口 a时，在吸口 b处产生低于大气的负压，与吸口 b相连的管道同样具有负压而产生吸力，从吸口 b吸入的水就与从入口 a流入的气体充分进行混合，在混合的过程中，高温的气体与从吸口 b吸入的水进行了换热，换热后气和水的混合物，通过混合阀的出口 C流入到储热水箱中保存；混合阀可独立与储热水箱体外，也可以内嵌在储热水箱中与储热水箱构成一体。其中切换阀具有三个接口，分别是A接口、B接口、C接口，通过转动形成至少形成两种通断关系，即A接口与B接口连通或B接口与C接口连通。其中的储热水箱为非承压储热水箱，有三层结构分别是内胆、保温层、外壳，具有透气口、出入口、循环出口、循环入口和多个辅助接口；出入口通过切换阀切换，形成系统的进水或出水；在出水管路中串连一个电控水泵或机械式出水泵阀，完成储热水箱的热水出水。本技术的工作原理，充气装置是一个具有压控的自动充气设备，即充气装置的出口低于预定压力，充气装置开始充气，当充气装置的出口压力达到预定压力充气装置自动停止充气。充气装置向集热器充气，由于此时的气体温度低，致使集热器出口处串联的温控装置截止通路，当集热器的气体达到预定压力，充气装置停止充气。在集热器内的气体通过集热器不断地从太阳能吸收能量加热集热器内的气体温度，当气体的温度达到温控装置的预定温度，温控装置打开导通，高温高压的气体通过温控装置从混合阀的入口 a喷入，高压的气体流，使得混合阀的吸口 b产生低于大气的负压，使得与吸口 b相连的储热水箱循环出口的水抽出进入混合阀内，与从入口 a喷入的高温气体充分混合，在混合的过程中，高温的气体与低温的水进行了换热，混合后的介质流通过混合阀的出口 c流出，重新流入到储热水箱中储藏。当高温的气体全部流过温控装置以后，充气装置新充入的低温气体使得温控装置重新截止，等待下一次的吸热、换热、储热。这就是一个完整的气液混合换热全过程。如此往复，一直到储热水箱的水达到预定温度为止。从上面的工作过程中，我们了解到本技术的集热器以及与集热器相连在室外的管道内，没有任何可以在冬天被冻的介质，只有空气，因此整个系统就不怕冬天冰冻。本技术中的储热水箱的进水和出水采用同一个接口出入口，储热水箱是进水还是出水通过切换阀来切换。系统进水时，切换阀A接口与B接口连通，系统用热水时，B接口与C接口连通。本技术的有益效果是，一种气液混合换热的太阳能热水器，彻底解决太阳能热水器怕冰冻的问题，而且气液混合换热效率高，换热速度快。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是本技术温控装置采用温控阀的架构连接示意图。图2是本技术温控装置采用温控开关与电磁阀组合的架构连接示意图。图3是本技术温控装置采用控制器组合的架构连接示意图。图中101.储热水箱，102.集热器，103.充气装置，104.温控阀，105.混合阀，109.切换阀，120.温控开关，121.电磁阀，122.温度传感器，123.控制器，201.进水口，202.出水口，205.进口，206.出口，207.温控阀入口，208.温控阀出口，210.出入口，212.循环出口，213.循环入口，214.辅助接口，215.透气口，220.线缆。具体实施方式在图1中，温控装置采用全机械结构的温控阀(104)。充气装置(103)的出气口与集热器(102)的进口(205)连在一起，集热器(102)的出口(206)串接一个温控阀(104)后，再与混合阀(105)的入口 a连接在一起，混合阀(105)的吸口 b与储热水箱(101)的循环出口(212)相连，混合阀(105)的出口 c与储热水箱(101)的循环入口(213)相连；储热水箱(101)的出入口( 210 )与切换阀(109 )的B接口相连，切换阀(109 )的A接口连接自来水进水口( 201)，切换阀(109 )的C接口连接系统的出水口( 202 )。本技术集热和换热的工作过程，充气装置(103)向集热器(102)内充气，由于初始充入的气体温度低无法达到集热器(102)出口(206)处安装的温控阀(104)的预定温度，因此温控阀入口(207)与温控阀出口(208)截止，充气装置(103)充入的气体全部滞留在集热器(102)内，随着气体不断充入，集热器(102)的内部管道压力也随着增加，当气体的压力达到一个预定的压力，充气装置(103)自动停止充气。预定压力的气体滞留在集热器(102)中，集热器(102)不断地吸收太阳能，使集热器(102)内气体温度不断上升。当集热器(102)的内部温度达到温控阀(104)的预定温度，温控阀(104)有截止变成导通，即温控阀入口(207)与温控阀出口(208)导通。高温高压的气体从集热器(102)内部冲入混合阀(105)的入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气液混合换热的非承压太阳能热水器系统，其特征是：该系统包括储热水箱、集热器、充气装置、温控装置、混合阀和切换阀，以及各部件之间的连接管道；集热器与储热水箱之间采用串行连接和气液混合换热；充气装置的出气口与集热器的进口连接在一起，集热器的出口串联一个温控装置后，与混合阀的入口连接在一起，混合阀的吸口与储热水箱的循环出口连接在一起，混合阀的出口与储热水箱的循环入口连接在一起，储热水箱的出入口连接到切换阀的B接口，切换阀的C接口连接热水管道，切换阀的A接口连接自来水进口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐何燎，
申请(专利权)人：徐何燎，
类型：实用新型
国别省市：