專利名稱：以單水泵運(yùn)行和控制的陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能熱水系統(tǒng)，涉及太陽能熱水系統(tǒng)的控制，特別涉及以單水泵控制的陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能利用包括光電利用和光熱利用，光電利用主要指太陽能電池，光熱利用主要指聚光太陽能發(fā)電裝置和太陽能集熱器，應(yīng)用最廣泛的太陽能集熱器是太陽能熱水器， 關(guān)鍵問題是太陽能集熱體和太陽能熱水系統(tǒng)的控制。我國主要采用真空玻璃管太陽能集熱體，國外主要采用銅管板式太陽能集熱體。新型太陽能集熱體是黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板，黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板是有進(jìn)出口的中空陶瓷板材，簡稱陶瓷太陽板。太陽能是面能源，理論和實(shí)踐都已經(jīng)證明效率最高的太陽能集熱體是通孔扁盒式太陽能集熱體，也就是有進(jìn)出口的中空板材，在這種集熱體中，陽光吸收面下面布滿待加熱的介質(zhì)，熱交換最直接、迅速，熱傳導(dǎo)距離最短，但是以前主要采用銅材，這種集熱體需要使用大量銅材，銅材非常昂貴，焊縫很長，制造工藝復(fù)雜，制造成本很高，難以大規(guī)模生產(chǎn)和使用，所以產(chǎn)生了陶瓷太陽板。真空玻璃管的主要缺點(diǎn)是真空玻璃管由同軸內(nèi)外玻璃管組成，一端封閉，內(nèi)外管之間抽真空，外管透明，內(nèi)管外表面覆蓋太陽能吸收涂料。由于必須采用真空層、密封圈、防塵圈、尾托，使黑色陽光吸收面只占采光投影面積約60%，中午陽光直射時(shí)，部分陽光穿過黑色面之間的空檔，未得到利用，在陽光最強(qiáng)烈的中午時(shí)段降低了集熱效率；真空度在使用中不斷下降，降低保溫效果；一頭封閉的盲管結(jié)構(gòu)容易沉淀水堿和水中的雜質(zhì)，減少熱交換面積；太陽能吸收涂料的陽光吸收率容易衰減，這是目前太陽能熱水器太陽能吸收涂料或稱作太陽能吸收膜的共同缺點(diǎn)；玻璃管用硼硅玻璃制造，熔制溫度1650°C，熔制時(shí)間數(shù)小時(shí)，制造能耗高，氧化硼價(jià)格高；這些缺點(diǎn)導(dǎo)致真空玻璃管制造成本高、制造耗能比較高，壽命比較短，一般有效使用壽命7-8年。銅管板式太陽能集熱體的主要缺點(diǎn)是太陽能吸收涂料的陽光吸收率容易衰減； 銅材十分昂貴，需要電解提純，制造成本高、耗能很高；集熱銅管橫向間隔大，導(dǎo)熱距離遠(yuǎn)， 影響效率；焊縫容易腐蝕；一般有效使用壽命7-10年。太陽能集熱器可以提供熱水、熱風(fēng)，熱水、熱風(fēng)可用于洗滌、冬季取暖、夏季空調(diào)， 另外參照地下熱水發(fā)電的方式，大量廉價(jià)的高溫?zé)崴€可以進(jìn)行低成本發(fā)電，取代常規(guī)能源、保護(hù)環(huán)境。但是現(xiàn)有的太陽能集熱器制造成本高、有效使用壽命短，使太陽能的使用成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)能源，嚴(yán)重制約了太陽能集熱器的發(fā)展，太陽能集熱器必須實(shí)現(xiàn)與建筑一體化，才能獲得更大的發(fā)展空間，現(xiàn)有太陽能集熱器受其太陽能集熱體材料和結(jié)構(gòu)的制約， 難以實(shí)現(xiàn)與建筑一體化、與建筑同壽命。太陽能集熱器的核心部件是太陽能集熱體，陶瓷太陽板是一種全新的低成本、長壽命、高效率的太陽能集熱體?！獓嵟鸸璨ＡЩ蚪饘俨牧?，成本數(shù)千元至數(shù)萬元，材料成為制品還需要經(jīng)過復(fù)雜的加工過程。一噸陶瓷制品如一噸陶瓷墻地磚通常成本數(shù)百元，陶瓷材料成本低廉是由于原料來源廣泛，一般就地取材，運(yùn)費(fèi)低；蘊(yùn)藏量大，價(jià)格低；不需要選礦、富集；成型后一次燒結(jié)，即為制品；燒結(jié)時(shí)有所收縮，但不改變形狀，燒結(jié)后無加工過程；燒結(jié)溫度低、時(shí)間短，一般薄壁陶瓷制品燒結(jié)溫度約1200°C，歷時(shí)幾分鐘至十幾分鐘，而玻璃的熔制或金屬材料的冶煉，通常溫度1650-1800°C，歷時(shí)數(shù)小時(shí)，原材料須經(jīng)過熔化、流動、均化、反應(yīng)、澄清等過程，一般來說，溫度每提高100°C，能耗增加1倍，同時(shí)設(shè)備和耐火材料的價(jià)格、消耗也成倍提高，電解的能耗更遠(yuǎn)大于冶煉。所以，陶瓷燒結(jié)與玻璃的熔制或金屬材料的冶煉、電解有本質(zhì)區(qū)別，能耗與成本均相差10倍至100倍。陶瓷是目前已知的成本最低、使用壽命最長、性能最穩(wěn)定的工程材料之一。陶瓷材料強(qiáng)度大、硬度高、不腐蝕、不老化、理化性能非常穩(wěn)定，使用壽命很長，可達(dá)數(shù)百年以上。黑色瓷質(zhì)材料具有陶瓷通性，陽光吸收率高，陽光吸收率不會衰減。由此近幾年出現(xiàn)了黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板，黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板的基體是普通陶瓷，表面層是黑瓷，即其基體是用普通陶瓷原料制造的陶瓷中空板，表面層是黑色、粗糙、布滿微小孔洞的黑瓷的復(fù)合陶瓷中空太陽能集熱板。新能源的核心是使用成本，包括能源成本、貨幣成本、環(huán)境成本，只有使用成本低于常規(guī)能源的新能源才可能成為大規(guī)模替代能源。陶瓷太陽板是以普通陶瓷為基體，立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁盒式太陽能集熱體，已取得發(fā)明專利證書。無白度要求的普通陶瓷是已知成本最低、壽命最長、 性能最穩(wěn)定的工程材料之一，以工業(yè)廢棄物制造的釩鈦黑瓷是成本最低、壽命最長、性能最穩(wěn)定的太陽能吸收材料，經(jīng)國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，陶瓷太陽板的陽光吸收比0. 95，混凝土結(jié)構(gòu)陶瓷太陽能房頂?shù)娜盏脽崃?. 6MJ，遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)。陶瓷太陽板制造、使用成本低，陽光吸收比不衰減，與建筑同壽命，可以用于與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層、結(jié)構(gòu)簡單、保溫隔熱效果好于原房頂、與建筑一體化的混凝土結(jié)構(gòu)陶瓷太陽能房頂、向陽墻面、陽臺護(hù)欄面，為建筑提供熱水、取暖、空調(diào)；為工農(nóng)業(yè)、 養(yǎng)殖業(yè)提供熱能；可用于荒漠大規(guī)模太陽能熱水發(fā)電、風(fēng)道發(fā)電、海水淡化、苦咸水淡化、變沙漠為農(nóng)田。已有多家工廠投產(chǎn)、正在投產(chǎn)陶瓷太陽板，我國陶瓷業(yè)產(chǎn)量占全球60%以上， 我國最有條件大規(guī)模生產(chǎn)陶瓷太陽板，應(yīng)該有助于解決全球能源、氣候、淡水、耕地問題。太陽能是大規(guī)?？商娲茉吹闹饕Ｍ?，陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)成本低、壽命長、效率高，單位能量使用成本應(yīng)該低于常規(guī)能源，是一種新的可以大規(guī)模使用的太陽能利用裝置。采用陶瓷太陽板作為太陽能集熱體的太陽能熱水系統(tǒng)稱作陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)。傳統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)主要包括太陽能集熱器、儲熱水箱、控制系統(tǒng)，其運(yùn)行方式是自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)和直流式加熱方式。儲熱水箱放在太陽能集熱器的上方，儲熱水箱的最低點(diǎn)比太陽能集熱器的最高點(diǎn)高200毫米以上，太陽能集熱器中的水被陽光加熱，體積膨脹，密度變小，向上運(yùn)動進(jìn)入儲熱水箱的上部，儲熱水箱下部溫度較低的水向下運(yùn)動進(jìn)入太陽能集熱器下部，再被加熱后向上運(yùn)動形成循環(huán)，稱作自然循環(huán)。強(qiáng)制循環(huán)包括溫差控制直接強(qiáng)制循環(huán)、光電控制直接強(qiáng)制循環(huán)、定時(shí)器控制直接強(qiáng)制循環(huán)、溫差控制間接強(qiáng)制循環(huán)、溫差控制間接強(qiáng)制循環(huán)回排方式，此外，還有直流式加熱方式等。采用自然循環(huán)的太陽能熱水系統(tǒng)的儲熱水箱必須放在太陽能集熱器的上方，工作時(shí)太陽能集熱器中充滿水，為防止太陽輻射不夠強(qiáng)烈時(shí)太陽能集熱器內(nèi)熱水溫度下降或冬天防止凍裂，需要人為或自動控制裝置將集熱器中水打入上水箱或放入下水箱，這些自動裝置由于停電、機(jī)械故障等原因影響可靠性，水箱放在太陽能集熱器的上方，對房頂上的大型系統(tǒng)來說，也影響建筑外觀。而目前采用強(qiáng)制循環(huán)的太陽能熱水系統(tǒng)控制系統(tǒng)都比較復(fù)雜，如上所述，這些自動控制裝置包括大量電動閥門、電磁閥、水泵，由于停電、機(jī)械故障等原因很容易影響可靠性。陶瓷太陽板強(qiáng)度大、硬度高、不腐蝕、不老化、理化性能穩(wěn)定、陽光吸收率不會衰減、使用壽命很長，可達(dá)數(shù)百年，陶瓷太陽板沒有延展性，是脆性材料，在幾十年，上百年的使用中，某一個(gè)冬天下午，由于電氣、或機(jī)械故障，陶瓷太陽板中的水沒有放出來，太陽能集熱器中的所有陶瓷太陽板都會在短時(shí)間內(nèi)凍裂，而陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)往往是大系統(tǒng)，甚至是巨型系統(tǒng)，必將損失慘重。傳統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)有各種防凍措施，包括防凍液雙循環(huán)系統(tǒng)、防凍閥自動排水系統(tǒng)等，具有一定程度的可靠性。防凍液雙循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，需要及時(shí)補(bǔ)充防凍液等。對于大系統(tǒng)來說，防凍液數(shù)量大、成本高，明顯影響熱效率，多采用排水防凍方式，大系統(tǒng)管道長，管路復(fù)雜，放水時(shí)容易形成真空，真空造成負(fù)壓，難以確保系統(tǒng)中的水完全排空，任何存水在結(jié)冰時(shí)都會導(dǎo)致太陽能集熱體或管道的損壞，所以防凍閥自動排水系統(tǒng)需要安裝真空破除閥、進(jìn)氣閥、排水閥等各種自動控制的電動或手動閥門，由于可能的停電、 電氣、或機(jī)械故障，降低了可靠性，傳統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)壽命10年左右，而陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)壽命幾十年，上百年，需要更高的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是盡量簡化陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)，提高陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)防止熱量損失和防止凍裂的可靠性。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)，尤其是陶瓷太陽板熱水系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)該盡量簡化，所述的陶瓷太陽板熱水循環(huán)系統(tǒng)由陶瓷太陽能集熱器、下循環(huán)管、水泵、保溫儲熱水箱、上循環(huán)管、進(jìn)出氣管、集熱器溫度傳感器、水箱溫度傳感器、控制器組成，進(jìn)出氣管的出口高于上匯集管高度差為H ；陶瓷太陽能集熱器由陶瓷太陽板、板間接口、上匯集管、下匯集管、保溫材料、外殼組成；保溫儲熱水箱放在陶瓷太陽能集熱器下面，保溫儲熱水箱內(nèi)最高水面低于陶瓷太陽能集熱器的下匯集管；陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)中只有一個(gè)水泵，是一個(gè)離心泵或軸流泵；在陶瓷太陽板熱水系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)中即在上循環(huán)管、下循環(huán)管、上匯集管、下匯集管、 包括進(jìn)出氣管中不設(shè)任何閥門，即不設(shè)防凍閥、排水閥、排氣閥、壓力釋放閥、真空破除閥、 截止閥、球閥、單向閥、電磁閥、電動閥、手動閥等任何一種、任何一個(gè)閥門，即在上述水路、 氣路中沒有設(shè)置任何可能截?cái)喙苈返难b置，以確保任何情況下水路、氣路都是暢通無阻的。 所述的進(jìn)出氣管的出口高于上匯集管0. 5-2米。上述陶瓷太陽板是黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板的簡稱。
上午陶瓷太陽板在陽光照射下，陶瓷太陽能集熱器中溫度上升，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，其差值達(dá)到設(shè)定的ΔΑ度時(shí)，控制器指令水泵啟動， 水箱中的水經(jīng)過水泵、上循環(huán)管、下匯集管、陶瓷太陽能集熱器中的陶瓷太陽板、上匯集管、 下循環(huán)管，在經(jīng)過陶瓷太陽板被陽光加熱的水回到保溫儲熱水箱內(nèi)，如此不斷循環(huán)，保溫儲熱水箱內(nèi)的水溫不斷提高，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度仍然超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫， 但是其差值逐步變小，當(dāng)其差值達(dá)到設(shè)定的Δ B度時(shí)，控制器指令水泵停止工作，ΔΑ大于 ΔΒ，如ΔΑ = 8，ΔΒ = 2，一旦水泵停止工作，陶瓷太陽能集熱器中的水經(jīng)過上循環(huán)管、水泵全部進(jìn)入保溫儲熱水箱，下循環(huán)管中的水也進(jìn)入保溫儲熱水箱，由于進(jìn)出氣管的存在，破壞了陶瓷太陽能集熱器可能出現(xiàn)的局部真空狀態(tài)，使水順利、可靠、全部、必然的流回保溫儲熱水箱。通常設(shè)定范圍ΔΑ = 5-10，ΔΒ = 1-3。通常設(shè)定為ΔΑ = 5-10中的某一個(gè)數(shù)值，ΔΒ= 1-3中的某一個(gè)數(shù)值。任何水泵都有一定的揚(yáng)程和流量，任何形狀、尺寸的水流的通道、管道在一定壓力下，都有一定的允許水通過的能力和相應(yīng)的阻力，陶瓷太陽板熱水循環(huán)系統(tǒng)中的進(jìn)出氣管的出口高于陶瓷太陽能集熱器的上匯集管一定的高度H，系統(tǒng)中水泵的揚(yáng)程和流量正好使系統(tǒng)中的上水面高于上匯集管，同時(shí)低于進(jìn)出氣管的出口，即系統(tǒng)中水泵的揚(yáng)程和流量正好使系統(tǒng)中的上水面高于上匯集管O-H毫米，實(shí)施中上水面高于上匯集管10-2000毫米。傳統(tǒng)的太陽能熱水(器)系統(tǒng)主要是真空玻璃管系統(tǒng)和金屬管板系統(tǒng)，真空玻璃管系統(tǒng)依靠真空保溫，一般在非高寒地區(qū)冬天夜間也不會凍裂，而對于金屬管板系統(tǒng)來說， 防凍是一個(gè)重大問題，一般采取防凍液間接循環(huán)熱交換的方式防止凍裂金屬集熱體，或者采取溫度下降以前落水的方式防止凍裂金屬集熱體，采用手動或各種控制器和閥門實(shí)現(xiàn)操作，手動方式存在人為失誤的可能，控制器和閥門方式存在出現(xiàn)電氣和機(jī)械故障的可能，所以多采用防凍液間接循環(huán)熱交換的方式，這種方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)比較高。金屬材料具有一定的延展性，對于少量、輕度的冰凍有一定的抵抗能力，陶瓷太陽板是板狀脆性材料，對于冰凍的抵抗能力低于金屬管結(jié)構(gòu)，陶瓷太陽板不腐蝕、不老化， 可以具有很長的使用壽命，采取上述技術(shù)方案可以確保在其漫長的壽命期間不發(fā)生凍裂現(xiàn)象。經(jīng)過試驗(yàn)，200瓦的水泵可以使2噸水箱、40平方米的陶瓷太陽能房頂實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)，一般晴天水泵運(yùn)行5小時(shí)可以使自來水增溫40度以上，消耗的電能是增加的熱能的百
分之一左右。陶瓷太陽能集熱器中溫度超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，其差值達(dá)到設(shè)定的8度時(shí)， 控制器指令水泵啟動，水箱中的水經(jīng)過水泵、上循環(huán)管、下匯集管、陶瓷太陽能集熱器中的陶瓷太陽板、上匯集管、下循環(huán)管，在陶瓷太陽板被陽光加熱的水再次回到保溫儲熱水箱內(nèi)，如此不斷循環(huán)，保溫儲熱水箱內(nèi)的水溫不斷提高，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度仍然超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，但是其差值逐步變小，當(dāng)其差值達(dá)到設(shè)定的2度時(shí)，控制器指令水泵停止工作。太陽能熱水系統(tǒng)，尤其是大型太陽能熱水系統(tǒng)防凍問題至關(guān)重要，一旦系統(tǒng)結(jié)冰， 作為太陽能熱水系統(tǒng)主要部件的太陽能集熱體首先凍裂報(bào)廢，暴露在環(huán)境中的管道也會凍裂報(bào)廢，防止太陽能熱水系統(tǒng)結(jié)冰，是容易做到的，關(guān)鍵是可靠性，傳統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)要求在十年左右的時(shí)間內(nèi)不允許發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，而陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)要求在幾十年甚至幾百年的時(shí)間內(nèi)不允許發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，對可靠性的要求提高了數(shù)十倍，以前為防止系統(tǒng)結(jié)冰， 采用大量控制器、各種閥門，看似十分可靠，實(shí)際上是一種認(rèn)識誤區(qū)，即便是高精度的控制器、各種閥門經(jīng)過長時(shí)間的使用也會出現(xiàn)故障，采用大量控制器、各種閥門反而降低了可靠性，在本技術(shù)方案中只有一個(gè)控制器、兩個(gè)溫度傳感器、一個(gè)水泵，出現(xiàn)任何故障只有兩種結(jié)果，一種是水泵停止工作，此時(shí)系統(tǒng)中所有水都會自動進(jìn)入保溫儲熱水箱內(nèi)；另一種是水泵停不下來，始終在工作，此時(shí)系統(tǒng)中所有水都在不停循環(huán)，不會結(jié)冰，也給管理人員提供了發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行維修的時(shí)間，本技術(shù)方案的另一個(gè)特點(diǎn)是設(shè)置出口高于上匯集管0. 5-2米的進(jìn)出氣管，實(shí)質(zhì)是針對本技術(shù)方案在系統(tǒng)中由水泵工作造成的一個(gè)壓力為0-2米水柱的壓力源以維持水流的運(yùn)動循環(huán)，所述技術(shù)方案專門用于陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)。上述技術(shù)方案使陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)或者混凝土結(jié)構(gòu)陶瓷太陽能房頂在任何情況下都不會發(fā)生凍裂問題，也不會產(chǎn)生熱水中熱量大量損失的問題，并且結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉
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圖1表示陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)的側(cè)視2表示陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)的正面視中標(biāo)記的說明1、陶瓷太陽能集熱器外殼2、陶瓷太陽能集熱器保溫材料3、陶瓷太陽板4、透明蓋板5、上匯集管6、集熱器溫度傳感器7、下循環(huán)管8、水箱保溫材料9、水箱10、水箱溫度傳感器11、水泵12、上循環(huán)管13、進(jìn)出氣管14、下匯集管15、陶瓷太陽板接頭
具體實(shí)施例與原房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水層的混凝土結(jié)構(gòu)陶瓷太陽能房頂40平方米， 由陶瓷太陽能集熱器、下循環(huán)管、水泵、保溫儲熱水箱、上循環(huán)管、進(jìn)出氣管、集熱器溫度傳感器、水箱溫度傳感器、控制器組成，進(jìn)出氣管的出口高于上匯集管高度差為1米；陶瓷太陽能集熱器由陶瓷太陽板、板間接口、上匯集管、下匯集管、保溫材料、外殼組成；保溫儲熱水箱放在陶瓷太陽能集熱器下面，保溫儲熱水箱內(nèi)最高水面低于陶瓷太陽能集熱器的下匯集管1. 5米；陶瓷太陽板集熱系統(tǒng)中只有一個(gè)水泵，是一個(gè)功率100瓦揚(yáng)程6米和流量 50L/min的離心泵；在陶瓷太陽板熱水系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)中即在上循環(huán)管、下循環(huán)管、上匯集管、下匯集管、包括進(jìn)出氣管中沒有任何閥門，即沒有防凍閥、排水閥、排氣閥、壓力釋放閥、 真空破除閥、截止閥、球閥、單向閥、電磁閥、電動閥等任何一種、任何一個(gè)閥門，即在上述水路、氣路中沒有設(shè)置任何可能截?cái)喙苈返难b置，以確保任何情況下水路、氣路都是暢通無阻的。上午陶瓷太陽板在陽光照射下，陶瓷太陽能集熱器中溫度上升，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，其差值達(dá)到設(shè)定的8度時(shí)，控制器指令水泵啟動，水箱中的水經(jīng)過水泵、上循環(huán)管、下匯集管、陶瓷太陽能集熱器中的陶瓷太陽板、上匯集管、下循環(huán)管，在陶瓷太陽板被陽光加熱的水回到保溫儲熱水箱內(nèi)，如此不斷循環(huán)，保溫儲熱水箱內(nèi)的水溫不斷提高，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度仍然超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，但是其差值逐步變小，當(dāng)其差值達(dá)到設(shè)定的2度時(shí)，控制器指令水泵停止工作，一旦水泵停止工作，陶瓷太陽能集熱器中的水經(jīng)過上循環(huán)管、水泵全部進(jìn)入保溫儲熱水箱，下循環(huán)管中的水也進(jìn)入保溫儲熱水箱，由于進(jìn)出氣管的存在，破壞了陶瓷太陽能集熱器可能出現(xiàn)的局部真空狀態(tài)， 使水順利、可靠、必然的流回保溫儲熱水箱。陶瓷太陽板熱水循環(huán)系統(tǒng)中的進(jìn)出氣管的出口高于陶瓷太陽能集熱器的上匯集管1米，系統(tǒng)中水泵的揚(yáng)程和流量使系統(tǒng)中的上水面高于上匯集管500毫米左右，使循環(huán)系統(tǒng)中的水流具有合理的壓力、流速和流量，水面低于進(jìn)出氣管的出口。這種陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)或者混凝土結(jié)構(gòu)陶瓷太陽能房頂在任何情況下都不會發(fā)生凍裂問題，也不會產(chǎn)生熱水中熱量大量損失的問題。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于陶瓷太陽板熱水循環(huán)系統(tǒng)由陶瓷太陽能集熱器、下循環(huán)管、水泵、保溫儲熱水箱、上循環(huán)管、進(jìn)出氣管、集熱器溫度傳感器、水箱溫度傳感器、控制器組成，進(jìn)出氣管的出口高于上匯集管；陶瓷太陽能集熱器由陶瓷太陽板、板間接口、上匯集管、下匯集管、保溫材料、外殼組成；保溫儲熱水箱放在陶瓷太陽能集熱器下面，保溫儲熱水箱內(nèi)最高水面低于陶瓷太陽能集熱器的下匯集管；在陶瓷太陽板熱水系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)中只有一個(gè)水泵，所述水泵是一個(gè)離心泵或軸流泵；即在上循環(huán)管、下循環(huán)管、上匯集管、下匯集管、包括進(jìn)出氣管中不設(shè)任何閥門，即不設(shè)防凍閥、排水閥、排氣閥、 壓力釋放閥、真空破除閥、截止閥、球閥、單向閥、電磁閥、電動閥、手動閥任何一種、任何一個(gè)閥門，即在上述水路、氣路中不設(shè)置任何可能由于各種故障截?cái)喙苈返难b置，以確保任何情況下水路、氣路都是暢通無阻的；在陽光照射下，陶瓷太陽能集熱器中溫度上升，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，其差值達(dá)到設(shè)定的ΔΑ度時(shí)，控制器指令水泵啟動，水箱中的水經(jīng)過水泵、上循環(huán)管、下匯集管、陶瓷太陽能集熱器中的陶瓷太陽板、 上匯集管、下循環(huán)管，在經(jīng)過陶瓷太陽板被陽光加熱的水再次回到保溫儲熱水箱內(nèi)，如此不斷循環(huán)，保溫儲熱水箱內(nèi)的水溫不斷提高，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度仍然超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，但是其差值逐步變小，當(dāng)其差值達(dá)到設(shè)定的ΔB度時(shí)，控制器指令水泵停止工作，ΔΑ大于ΔΒ，一旦水泵停止工作，陶瓷太陽能集熱器中的水經(jīng)過上循環(huán)管、水泵全部進(jìn)入保溫儲熱水箱，下循環(huán)管中的水也進(jìn)入保溫儲熱水箱，由于進(jìn)出氣管的存在，破壞了陶瓷太陽能集熱器可能出現(xiàn)的局部真空狀態(tài)，使水順利、可靠、全部、必然的流回保溫儲熱水箱， 所述技術(shù)方案使陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)在任何情況下都不會發(fā)生凍裂問題，也不會產(chǎn)生陶瓷太陽能集熱器中熱水熱量大量損失的問題，進(jìn)出氣管的出口高于上匯集管0. 5-2 米，水泵工作時(shí)進(jìn)出氣管中水面高于上匯集管10-2000毫米，陶瓷太陽板是黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板的簡稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的ΔΑ= 5-10中的某一個(gè)數(shù)值，ΔΒ = 1-3中的某一個(gè)數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)，其特征在于所述的陶瓷太陽能集熱器中溫度超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，其差值達(dá)到設(shè)定的8度時(shí)，控制器指令水泵啟動，水箱中的水經(jīng)過水泵、上循環(huán)管、下匯集管、陶瓷太陽能集熱器中的陶瓷太陽板、上匯集管、下循環(huán)管，在經(jīng)過陶瓷太陽板被陽光加熱的水再次回到保溫儲熱水箱內(nèi)，如此不斷循環(huán)，保溫儲熱水箱內(nèi)的水溫不斷提高，當(dāng)陶瓷太陽能集熱器中溫度仍然超過保溫儲熱水箱內(nèi)水溫，但是其差值逐步變小，當(dāng)其差值達(dá)到設(shè)定的2度時(shí)，控制器指令水泵停止工作。
全文摘要
以單水泵運(yùn)行和控制的陶瓷太陽板太陽能熱水系統(tǒng)由陶瓷太陽能集熱器、下循環(huán)管、水泵、保溫儲熱水箱、上循環(huán)管、進(jìn)出氣管、集熱器溫度傳感器、水箱溫度傳感器、控制器組成，在陶瓷太陽板熱水系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)中不設(shè)任何閥門，以確保任何情況下水路、氣路都是暢通無阻的，所述的進(jìn)出氣管的出口高于上匯集管0.5-2米，陶瓷太陽能集熱器中溫度達(dá)到設(shè)定的ΔA度時(shí)，控制器指令水泵啟動，達(dá)到設(shè)定的ΔB度時(shí)，水泵停止工作，使陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)在任何情況下都不會發(fā)生凍裂問題，也不會產(chǎn)生熱水中熱量大量損失的問題，并且結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉。
文檔編號F24J2/40GK102331096SQ20111021261
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者修大鵬, 孫啟正, 曹樹梁, 楊玉國, 王啟春, 石延嶺, 蔡濱, 許建麗, 許建華, 趙之彬 申請人:曹樹梁