CN111811150B - 一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器及使用方法，包括分液罐、分液阀、单向阀、排液阀、室外集热器、室内热交换器、水箱；分液罐通过第一管路与安装在水箱内的热交换器进液口相连，在第一管路上设有分液阀；分液罐通过并联的第二管路、第三管路分别与室外集热器的出口相连，在所述的第二管路上设有单向阀，在第三管路上设有排液阀。

Description

一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器及使用方法

技术领域

本发明涉及太阳能热水器的技术领域，具体涉及一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器及使用方法。

背景技术

太阳能是一种绿色环保的可再生能源，高层住宅安装使用太阳能热水器的方式已有几十年之久。目前，新建的高层住宅按照国家相关部门的要求，安装太阳能热水系统已是必须达到的建设标准。在当前高层建筑中普遍使用的太阳能热水器主要有二种应用形式：一是直热型，二是换热型。

直热型是通过太阳能真空管型集热器，将集热器管道中冷水的加热到蒸发循环状态，使集热器上储水箱中的冷水得到太阳能的直接加热，产生出一定温度的热水。

换热型是通过太阳能真空管或平板型的壁挂式集热器，将这个室外壁挂式集热器加热管道中贮存的热传导液加热到热膨胀循环状态，使室内储水箱中的冷水通过传导液管道循环加热交换后，产生出一定温度的热水。

换热型(二次加热、间接加热)太阳能热水器主要是采用具备换热效率高、低温防冻、低毒性等特性的丙二醇防冻液，作为太阳能真空管或平板型集热器管道中的热传导工作介质，并因具有以室外壁挂式集热器与室内储水箱分体组合的工作架构，以及便于安装维护和使用方便等特点，被普遍推广应用在高层民用住宅建筑中。

而在目前大部分高层住宅使用换热型太阳能热水器的用户中，对家里所安装的换热型太阳能热水器普遍反映的是：加热效率低、漏液、维修费用高等很多问题，其主要表现在这样两个方面：

1、有的换热型太阳能热水器(如壁挂型)即使在阳光照射充分时加热效率也不高，加热水的温度最高也就在四十度到五十度之间；

2、有的换热型太阳能热水器(如壁挂型)在阳光照射充分时加热效率高时，如果几天不用，就会导致室外集热器加热管道中贮存的热传导液，被连续加热到热膨胀状态时，就会产生传导液饱和压力膨胀增高，导致加热管道接头经常会出现漏液现象。

对上述问题的处理，太阳能热水器制造厂商解决问题办法的第一种是要求用户及时补充传导液；第二种是要求用户用遮阳布覆盖在室外集热器上。而第一种解决办法维修加热管道接头的漏液问题的费用，每次都是一笔不小的支出；第二种解决问题的办法除了在高层窗外覆盖遮阳布的操作很不方便外，二是长时间不用遇到大风雨遮阳布常会被刮坏，三是一旦忘记遮盖且长时间不用，有些换热效率高充满传导液的太阳能热水器，就会使传导液累积产生热饱和体积膨胀、压力增高，导致传导液管道产生漏液的现象。

换热型太阳能热水器工作系统的基本结构示意图，如图1所示。图9(a)-图9(b)是二次换热型太阳能热水器中传导液的3种液态示意图，图中图9(a)为冷凝液态、图9(b)为饱和热液态、图9(c)为不饱和热液态。

图1还显示了贮存在室外集热器200管道中，室温状态下热传导液的冷凝液态示意图；图2是传导液在管道中正常液态的循环工况示意图，表示贮存在室外集热器200管道中热传导液膨胀压力正常液态工作循环时，部分冷凝液态+部分饱和热液态的循环工况；图3是传导液在管道中全饱和液态的循环工况示意图，表示贮存在室外集热器200管道中热传导液的全达到部饱和热液态的循环工况。

目前大部分太阳能热水器制造厂商，在给用户安装换热型太阳能热水器时，其所充灌的传导液，尤其是对丙二醇这种换热效率高的传导液，大都采用图4所示的不完全充灌状态的操作工艺。这种不充满传导液的操作，可使室外集热器200遇到被太阳能连续暴晒而不使用的情况时，室外集热器200管道中热传导液也就始终处于一种不饱和热液态、换热效率低的循环工作状态，如图5所示的传导液在管道中不饱和液态的循环工况，导致太阳能热水器水箱中的水加热温度被限制在五十度以下，因而不会产生传导液因累积加热，导致饱和压力膨胀增高、管道漏液的现象。这种操作方式虽然保证了换热型太阳能热水器的传导液不会产生管道漏液或爆管现象，但因为不能实现太阳能高效换热的工作状态，极大影响了安装壁挂式换热型太阳能热水器高层住宅住户的使用质量，以致造成壁挂式换热型太阳能热水器加热效率低、不节能、维修费用高等客户市场印象。

发明内容

为解决上述问题，本发明的第一发明目的是提出一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器，该装置换热效率高、运行安全、无泄漏装置；第二发明目的是提出一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器的应用方法。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：

第一方面，本发明提出的一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器，包括分液罐、分液阀、单向阀、排液阀、室外壁挂式集热器、室内热交换器、水箱；

所述的分液罐通过第一管路与安装在水箱内的热交换器进液口相连，在第一管路上设有分液阀；

所述的分液罐通过并联的第二管路、第三管路分别与室外壁挂式集热器的出口相连，在所述的第二管路上设有单向阀，在所述的第三管路上设有排液阀。

作为进一步的技术方案，在室外壁挂式集热器与水箱的室内热交换器的连通进液管路上设有进液阀；出液管路上设有出液阀。

作为进一步的技术方案，所述的分液阀、排液阀为电磁阀，所述的电磁阀由可编程控制器控制。

作为进一步的技术方案，所述的分液阀、排液阀为电磁阀，其通过远程控制装置控制。

第二方面，本发明基于带有传导液分液器装置的太阳能热水器，提出了一种使用方法，具体如下：

(1)当阳光照射充足，在传导液的正常使用状态，将太阳能热水器传导液管道中的分液阀、单向阀置于闭合状态，排液阀置于安全压力值；进液阀、出液阀置于开通状态；

(2)当阳光照射充足却不使用热水时，传导液因累积加热会产生饱和压力膨胀状态，此时，太阳能热水器传导液管道中的单向阀因处于超安全压力而自动打开泄压、使部分传导液处于被分流进入分液罐中，分液阀、排液阀置于闭合状态；进液阀、出液阀置于开通状态。

(3)当使用热水感觉太阳能热水器换热效率低、水温低时，在室外集热器管道中传导液处于冷凝状态(晚间室温状态)时，将分液阀、排液阀置于开通状态，使分液罐中的传导液流回室外集热器管道中；静置2～3小时后，将将分液阀、排液阀置于闭合状态，换热型太阳能热水器工作系统恢复为正常工况状态。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提出的一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器及使用方法，解决了多年来因传导型太阳能热水器的传导液循环加热结构的设计缺陷，产生传导液热饱和体积膨胀、压力增高，导致管道产生漏液或爆管的现象。

2、本发明提出的一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器及使用方法，可以有效提高换热型太阳能热水器产品的太阳能利用效率，提高这类产品的节能效率与使用质量的性价比，通过推广这一技术的应用，可以实现各类壁挂式二次换热型太阳能热水器产品的技术提升，以及利用太阳能绿色资源达到节能减排的社会经济效益。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1：换热型太阳能热水器工作系统的基本结构示意图；

图2：传导液在管道中正常液态的循环工况示意图；

图3：传导液在管道中全饱和液态的循环工况示意图；

图4：传导液在管道中不完全充灌的冷凝状态示意图；

图5：传导液在管道中不饱和液态的循环工况示意图；

图6：使用传导液分液器装置的传导液完全充灌的冷凝状态示意图；

图7：使用传导液分液器装置的传导液在管道中正常循环工况示意图；

图8：分液罐在压力工况下的分液状态示意图；

图9(a)、图9(b)、图9(c)：传导液的3种液态示意图；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明可使本领域技术人员在设计、制造二次换热型太阳能热水器的传导液分液器装置及应用时，参照本发明所述的系统结构工作原理及应用方法，提高换热型太阳能热水器产品的节能效率与使用质量的技术提升，其具体实施方式可以是以下这样几种：

实施例1

本实施例为分液器装置手动应用方式，具体的，对现有的换热型太阳能热水器不论壁挂式、直连式等任何产品，只要是使用传导液的换热型太阳能热水器都可进行加装改造。将分液罐100、分液阀101、单向阀102、排液阀103集成一个小型传导液分液器装置，安装在室内水箱的下部，将分液阀101、单向阀102、排液阀103的分液器管道并接在传导液进液阀301的两端，在室外集热器200管道中充满传导液，即可达到一种换热效率高的工况状态。

具体的，分液罐100通过第一管路与安装在水箱500内的热交换器400进液口相连，在第一管路上设有分液阀101；所述的分液罐100通过并联的第二管路、第三管路分别与室外集热器200的出口相连，在所述的第二管路上设有单向阀102，在所述的第三管路上设有排液阀103。分液阀101连接在进液阀301的一侧，单向阀102、排液阀103的安装在进液阀301的另外一侧。

太阳能热水器传导液分液器装置组成结构与工作运行原理是这样的：

图6是使用传导液分液器装置的室外壁挂式集热器200完全充满传导液的换热型太阳能热水器工作结构冷凝状态示意图。图中所示结构由分液罐100、分液阀101、单向阀102、排液阀103，以及室外壁挂式集热器200、进液阀301、出液阀302、室内热交换器400、水箱500等9个主要部件组成。

图7是使用传导液分液器装置的传导液在管道中正常循环工况示意图。表示在充满传导液、使用传导液分液器装置的换热型太阳能热水器，在阳光完全照射下室外集热器200管道中热传导液正常工作循环时，部分冷凝液态+部分饱和热液态的循环工况；图中分液阀101、单向阀102、排液阀103处于闭合状态，进液阀301、出液阀302处于开通状态。

当室外集热器200管道中热传导液因水箱500中的冷水因未交换使用，导致累积加热到高温状态(管道中传导液因呈饱和热液态)，传导液饱和压力膨胀增高时，单向阀102被管道中饱和压力膨胀的传导液打开，分流出部分传导液进入分液罐100中，从而使管道中传导液的膨胀压力减小，以维持管道中传导液在安全工作压力下的正常循环过程。

图8是分液罐在压力工况下的分液状态示意图，当单向阀102被管道中饱和压力膨胀的传导液打开，分流出的部分具有饱和压力膨胀的传导液进入分液罐100后，室外集热器200管道中热传导液在安全压力下正常循环加热状态的工况示意图。

具体的使用方法如下：

(1)当阳光照射充足，在传导液的正常使用状态，将太阳能热水器传导液管道中的分液阀101、单向阀102置于闭合状态，排液阀103置于安全压力值；进液阀301、出液阀302置于开通状态。

(2)当遇到阳光照射充足却不使用热水时，在传导液达到饱和压力膨胀状态，太阳能热水器传导液管道中的单向阀102因超安全压力被自动打开、会使部分传导液处于被分流进入分液罐100中，从而避免因产生传导液热饱和体积膨胀、压力增高，导致管道产生漏液或爆管的现象。

(3)当在使用热水中感觉太阳能热水器换热效率低、水温低时，手动将分液阀101、排液阀103置于开通状态，使分液罐100中的传导液流回室外集热器200管道中；静置2～3小时后，将分液阀101、排液阀103置于闭合状态，换热型太阳能热水器工作系统恢复为正常工况状态。

实施例2

本实施例为分液器装置的智能应用方式，在实施例1公开的结构基础上，将分液阀101、排液阀103改为电磁阀后，可以设计制造为两种形式的产品：

(1)可编程控制型：设计、制造一种带有简单测温、定时控制的可编程控制器，不论太阳能热水器每天是否使用，都可设定在热水器处于室温工况的时间段内，自动控制分液阀101、排液阀103的开通、闭合时间，自动完成分液器排液的换热型太阳能热水器工作系统恢复正常工况的操作。

(2)无线远程智能控制型：设计、制造一种无线远程遥控收发系统单元，如手机App操作系统、计算机远程操作系统进行现场或远程的分液器装置智能操作控制，即通过无线智能操控，不仅可以设置分液器装置的工作程序，还可以检测传导液温度、水加热的温度，以及太阳能热水器的各种工况状态等等。

本发明公开来的一种传导液分液器装置及应用方法，可用于太阳能热水器传导液饱和压力膨胀增高时的分液分流减压，也可用于其它装置的管道中液体的分液分流减压等方法。当管道工况中液体因饱和压力膨胀增高时，通过控制单向阀102或其它阀门的方式，进行分液分流减压，并将液体存储于分液罐100中；当管道非工况时，将分液阀101、排液阀103置于开通状态，使分液罐100中的液体流回室外集热器200或其它装置的管道中；静置若干时间后，将分液阀101、排液阀103置于闭合状态，恢复管道液体的通常使用状态。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有传导液分液器装置的太阳能热水器，其特征在于，包括分液罐、分液阀、单向阀、排液阀、室外集热器、室内热交换器、水箱；

所述的分液罐通过第一管路与安装在水箱内的室内热交换器进液口相连，在第一管路上设有分液阀；所述的分液罐通过并联的第二管路、第三管路分别与室外集热器的出口相连，在所述的第二管路上设有单向阀，在所述的第三管路上设有排液阀；

在室外集热器与水箱的室内热交换器的连通进液管路上设有进液阀；出液管路上设有出液阀；所述分液阀安装在进液阀的一侧，排液阀和单向阀安装在进液阀的另一侧；

太阳能热水器传导液管道中的单向阀因处于超安全压力而自动打开泄压、使部分传导液处于被分流进入分液罐中，分液阀、排液阀置于闭合状态；进液阀、出液阀置于开通状态；集热器管道中传导液处于冷凝状态时，将分液阀、排液阀置于开通状态，使分液罐中的传导液流回室外集热器管道中。

2.如权利要求1所述的带有传导液分液器装置的太阳能热水器，其特征在于，所述的分液阀、排液阀为电磁阀，所述的电磁阀由可编程控制器控制。

3.如权利要求1所述的带有传导液分液器装置的太阳能热水器，其特征在于，所述的分液阀、排液阀为电磁阀，其通过远程控制装置控制。

4.如权利要求1所述的带有传导液分液器装置的太阳能热水器，其特征在于，所述的分液罐、分液阀、单向阀、排液阀集成后安装在室内水箱的下部。

5.如权利要求1所述的带有传导液分液器装置的太阳能热水器，其特征在于，室外集热器的管道中充满传导液。

6.基于权利要求1-5任一所述的带有传导液分液器装置的太阳能热水器的使用方法，其特征在于，具体如下：

（1）当阳光照射充足，在传导液的正常使用状态，将太阳能热水器传导液管道中的分液阀、单向阀置于闭合状态，排液阀置于安全压力值；进液阀、出液阀置于开通状态；

（2）当阳光照射充足却不使用热水时，传导液因累积加热会产生饱和压力膨胀状态，此时，太阳能热水器传导液管道中的单向阀因处于超安全压力而自动打开泄压、使部分传导液处于被分流进入分液罐中，分液阀、排液阀置于闭合状态；进液阀、出液阀置于开通状态；

（3）当使用热水感觉太阳能热水器换热效率低、水温低时，在室外集热器管道中传导液处于冷凝状态时，将分液阀、排液阀置于开通状态，使分液罐中的传导液流回室外集热器管道中；静置设定时间后，将分液阀、排液阀置于闭合状态，换热型太阳能热水器工作系统恢复为正常工况状态。

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