真空管系統集成壁掛光伏定補太陽熱水器的制作方法

本發明涉及太陽能光熱利用領域。是一種以真空管自然循環系統集成技術為基礎，滿足中、高層建筑陽臺壁掛建筑一體化安裝標準的高效光伏定溫補水太陽熱水系統。

背景技術：

應該說（家用陽臺）壁掛式平板或真空管型太陽能熱水器，國內早有廠家推出，但從技術性能上來評價，多為新概念抄作。因為現有產品只是將一塊普通平板集熱器或單孔盲腸狀真空管，以橫臥安裝的方式垂直壁掛在陽臺護欄上，在靠陽臺側壁方向分別用冷、熱水管和置于更高位的保溫水箱同側連通，并在保溫水箱內安裝電加熱管后，就將其稱為是平板或真空管型的“陽臺壁掛式全天候太陽能熱水器”。切實廠家非常清楚，循環回路處于不等程側置連接的系統，并不能構建有效對流循環的換熱機制，其低劣的光熱轉換效率；再加上有限的集熱面積，惡劣的采光條件和點式高層建筑有限的日照時間，使此類裝置根本就不可能達到最低家用熱水器產熱量國家標準。為了掩蓋真象，只能采取掛羊頭賣狗肉的方式，在電熱水器的基礎上，添加一塊普通平板或一組真空管集熱器作擺設，并將其解讀為系實現了全天候太陽能熱水供應的新產品。少數商家的上述舉措，系鉆我國欠缺相關產品準確定義及技術標準的漏洞，屬玩文字游戲，忽悠消費者的不良行為。事實上，要衡量此類產品的真實太陽光熱轉換效率，只需關掉電加熱器的電源，僅靠太陽輻射能連續用上幾天，就可真實地檢驗出此類產品僅靠太陽輻射能，有無實際使用價值的正確結論。可以說到目前為止，尚未見到有僅靠太陽輻射能，就能滿足家庭熱水需求的“壁掛式太陽能熱水器”成熟產品。更沒有出現過利用自然循環系統集成新技術開發的新型平板或真空管，生產壁掛式高效光伏定溫補水太陽熱水器的相關信息報導。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術之不足，在既有的“建筑一體化樓層網絡互濟太陽熱水器”（zl201010208331.6）；以及“真空管導流循環裝置”（zl201110153073.0）兩項國家“發明專利”的基礎上，利用真空管系統集成的理論與技術，解決了橫臥并列安裝的真空管陣列長期存在的死水悶曬，循環不周，高溫結垢，遇冷炸管，光熱轉換效率低下等，系列弊端；并采用光伏定溫（放）補水自動控制技術，集成創新開發出能滿足中、高層，甚至超高層建筑陽臺壁掛“建筑一體化”安裝，具備：集、儲分離、光伏自控、防死水悶曬、高效換熱、簡易排污、排空抗凍、抗結垢、防滑落，“八大功能”高可得熱產量的“真空管系統集成壁掛光伏定補太陽熱水器”。從而攻克了我國陽臺壁掛產品久已存在的“跨世紀弊端”，為解決我國中、高層建筑住戶生活熱水供應難題，提供一種更安全可靠，更節能環保，更高性價比的更新換代產品。

具體實施方式

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

1、在橫臥并列安裝的真空管及與之相連接的縱向聯箱1的熱水共用通道2內，預先安裝有一根梳子式沿程泄流管9；該沿程泄流管的每一個泄流孔處，都外接有一根可直接延伸到相對應真空管中、下部的末端微泄流管10。

2、縱向聯箱1熱水共用通道2的通道上接口3與立柱形保溫循環水箱11的熱水上循環管5相對接；而通道下接口4與系統的排污、排空管6，并經逆止閥24后與手控排污、排空抗凍閥7相連通。

3、縱向聯箱1熱水共用通道2通道下接口4的外側，安裝有冷水下循環管8，該管與共用通道2內預埋的梳子式沿程泄流管9以及延伸到真空管中的末端微泄流管10直接相連相通。

4、系統配置有一根小直徑的立柱形保溫循環水箱11；該箱頂部安裝有“放氣逆止閥（zl200420104530.2）”12；底部則安裝有三通接頭16并分別與冷水下循環管8和自來水冷水進水管17相連；上部開有熱水出水口14與熱水輸水管15相通；比熱水出水口14略低處，則預埋有感溫探頭19。

5、定溫（放）補水控制系統由：光伏太陽電池與鋰離子電池18，溫感探頭19，控制器20和安裝在自來水冷水進水管17上的電動閥21，共同組合而成。

6、在集熱器通過有防脫落安全網的安裝支架24與建筑相鄰兩面建筑構件，有不少于6個預埋鋼構件焊接點錨固安裝。

7、系統的主保溫儲熱水箱22進家入戶，隱蔽安裝在室內建筑承重結構處，并通過一根熱水輸水管15與立柱形保溫循環水箱11相連通。

附圖說明：

圖1為本發明真空管“系統集成壁掛式定溫補水太陽熱水器”的系統結構示意圖。

圖2為系統縱向聯箱共用通道2、通道上接口3、熱水上循環管5與立柱形保溫循環水箱11；通道下接口4、排污排空管6；手控排污、排空抗凍閥7；冷水下循環管8、梳子式沿程泄流管9及末端微泄流管10；以及兩個逆止閥24之間的組合關系示意圖。

圖中：1為橫臥并列安裝的真空管陣列及縱向聯箱；2為聯箱內熱水共用通道；3為通道上接口；4為通道下接口；5為熱水上循環管；6為排污、排空管；7為手控排污、排空抗凍閥；8為冷水下循環管；9為梳子式沿程泄流管；10為末端微泄流管；11為立柱形保溫循環水箱；12為立柱形保溫循環水箱頂部的放氣止水閥；13為立柱形水箱熱水進水口；14為立柱形保溫循環水箱熱水出水口；15為熱水輸水管；16為立柱形保溫循環水箱底部三通出口；17為自來水冷水進水管；18光伏太陽電池及鋰離子蓄電池；19為立柱形保溫循環水箱上的感溫探頭；20為定溫控制器；21為冷水進水電動閥；22為手控冷水進水閥；23為防滑落安全網安裝支架；24為逆止閥；25為自來水總閥；26為系統的主保溫儲熱水箱。

本發明系統結構不限于附圖所示。

工作原理

系統是這樣工作的，先打開手控冷水進水閥22，讓真空管陣列和立柱形保溫循環水箱11熱水出水口14以下的水箱內，都充滿自來水。在太陽光熱的輻射下，橫臥并列安裝的真空管陣列內的冷水首先被加熱升溫，并與相互聯通的立柱形保溫循環水箱11中的冷水溫度形成溫差。經本發明系統集成改造后，原處于單孔盲腸狀，死水悶曬下的真空管，通過預埋在真空管陣列縱向聯箱1共用通道2內的梳子式沿程泄流管9以及延伸到每支真空管中、下段的末端微泄流管10，所建立的冷水下循環補給通道；與縱向聯箱1內的熱水共用通道2，經上接口3和熱水上循環管5直達立柱形保溫循環水箱11中、上部的熱水上循環通道。從上、下兩個方向，共同構成了聯通每一支真空管集熱器與立柱形保溫循環水箱11之間等程、均衡等壓的自然循環換熱回路通道。在太陽光熱輻射的推動下，處于真空管管口附近比重較小的熱水，被來自末端微泄流管10并直接注入到真空管中、下段的大比重低溫“冷水”，頂推到聯箱1的熱水共用通道2內，并過通道上接口3涌入熱水上循環管5，最終浮升到立柱形保溫循環水箱11的上部。以此同時，立柱形保溫循環水箱11底部大比重的冷水，在重力作用下被迫沿冷水下循環管8，進入到梳子式沿程泄流管9和末端微泄流管10，并同步補充到每一支真空管內，以填補真空管上浮熱水留下的“空白空間”；如此返復循環，在太陽光熱的輻射作用下，實現了其他同類型“單孔盲腸狀”真空管系統所不具備的高效溫差對流循環換熱的功能。

處于立柱形保溫循環水箱11中、上部的溫感探頭19，在感知到保溫循環水箱11中的水溫達到人為設定的溫度時（例如：50℃），控制器20發出指令，啟動安裝在自來水冷水進水管17上的電動閥21，將自來水源源不斷地注入到立柱形保溫循環水箱11和真空管陣列的每一支管內，從而將立柱型循環水箱中的達標熱水頂推經熱水出水口14與熱水輸水管15，直接輸送到系統主保溫儲熱水箱26中保存。直到溫感探頭19發現水溫低于人為設定的溫度時，自動關閉電動閥21，系統再次回歸到溫差自然對流循環換熱的運行狀態。

系統選配大口徑無縫防腐管材生產制造“大細長比”的立柱形保溫循環水箱11；設計時只須基本做到水箱熱水容積，與真空管陣列正常一次定溫熱水產量相當；即可確保每一次溫差對流循環所產熱水，都會被即時地輸送到隱蔽安裝的主保溫儲熱水箱26內保存，以減少水箱內冷熱摻混和輻射熱損，以及多次返復循環造成的系統熱能損耗。在日照充分時，由于系統每一次補入的都是徘徊在系統平均常溫狀態下的“冷水”，而輸出的基本上都是剛好達標的熱水；根據系統熱效率計算方程，我們可以認定，該系統可以長時間平穩運行在最佳光熱轉換效率的工作狀態。取得在使用溫度下最大產水量的高光熱轉換效率。

系統由于采用了光伏定溫控制技術，自備低壓直流電源，安全可靠；并通過它有效防治真空管死水悶曬，管溫過高，而導致遇冷炸管現象的發生。系統還具備簡易排污與排空抗凍；防高空墜落零部件的安全防范措施等功能。基此，我們可以斷定，本發明比現有的任何一款同類的“真空管陽臺壁掛式熱水器”，具有更高的光熱轉換效率，更節能環保，更安全可的技術性能優勢，以及更高性價比的使用價值。