一种新型节水节能太阳能热水系统及其使用方法与流程

1.本发明属于太阳能光热技术领域领域，具体涉及一种新型节水节能太阳能热水系统及其使用方法。


背景技术：

2.太阳能热水系统是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，目前主要以真空管式太阳能热水器为主。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水。
3.但是现有的太阳能热水系统在使用过程中存在如下问题：
4.1、热水管路一般长达十几米，每次使用需排掉其中积存的低温水，并且热水管路的出水温度需要一段时间才能达到使用要求，这之前的出水也均需要排掉，这样便造成了极大的水资源浪费，而且排冷水的过程也需要消耗一定程度的能量。
5.2、在北方地区，由于气候寒冷，需要在太阳能热水器室外管路上敷设“电热防冻带”，这虽然能够一定程度的起到防冻效果，但是“电热防冻带”的运行需要消耗大量的电能


技术实现要素：

6.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种新型节水节能太阳能热水系统及其使用方法，具备冷热水循环热交换功能，无需排冷水，不但节约了大量的水资源，而且循环热交换过程只需消耗非常少的节能泵能量，具有很好的节能性。
7.技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种新型节水节能太阳能热水系统，包括太阳能热水器和进出水管，还包括节水管、节能泵、电磁阀和控制器，所述节水管包括内管和外管，所述太阳能热水器分别与内管的进水口和外管的进水口相连，所述内管的出水口和外管的出水口分别与节能泵的入口和出口相连，所述内管的出水口还连接着电磁阀，所述电磁阀的出口连接着进出水管，所述太阳能热水器内和内管的出水口内分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器，所述控制器分别连接着第一温度传感器、第二温度传感器、节能泵和电磁阀，所述控制器用于根据第一温度传感器和第二温度传感器的感应数据控制节能泵和电磁阀。
8.进一步地，所述节水管为套管式结构。也可以为非套管双管结构。
9.进一步地，所述内管的出水口通过三通与电磁阀相连。
10.进一步地，一种新型节水节能太阳能热水系统的使用方法，包括节水模式、供水模式和进水模式三种运行方法；
11.所述节水模式的运行方法具体为：通过控制器关闭电磁阀，启动节能泵，太阳能热水器内的水流入到节水管的内管中，内管中的水进入到节能泵，通过节能泵增压后被泵入到节水管的外管中，外管中的水与内管中的水进行热交换，最终进入到太阳能热水器内进
行水的热质交换，完成循环；
12.所述供水模式的运行方法具体为：通过控制器关闭节能泵，打开电磁阀，太阳能热水器内的水进入到节水管的内管中，流至电磁阀后进入到进出水管，通过进出水管供应所需等温热水；
13.所述进水模式的运行方法具体为：通过控制器关闭节能泵，打开电磁阀，冷水从进出水管流至电磁阀后进入到节水管的内管中，通过水管进入到太阳能热水器内部设定水位，同时充满联通管路。
14.进一步地，所述节水模式的触发条件为：控制器获取到第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据，且第一温度传感器和第二温度传感器的温差数据超过设定值(3-5℃为宜)。
15.进一步地，所述供水模式的触发条件为：控制器获取到第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据，且第一温度传感器和第二温度传感器的温差数据小于设定值(3-5℃为宜)。
16.进一步地，本发明系统还包括防冻模式，其运行方法具体为：控制器获取到第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据，且第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据接近0℃时，通过控制器关闭电磁阀，启动节能泵，太阳能热水器内的水流入到节水管的内管中，内管中的水进入到节能泵，通过节能泵增压后被泵入到节水管的外管中，外管中的水与内管中的水进行热交换，最终进入到太阳能热水器内进行水的热质交换，完成循环，保证整个热水器系统水温高于0℃以上不结冰。
17.本发明系统中由于节水管的独特结构，外管中的水与内管中的水在流动过程中能够进行热交换，这样便可加快等温速度，减少漏热损失，起到节能效果。
18.有益效果：本发明与现有技术相比，通过节水管、节能泵、电磁阀和控制器的巧妙设计，利用管内冷水和出水热水在节水管内的热交换，实现了对于冷水的升温和循环使用，其具备如下优点：
19.1、无需排冷水的过程，节约了大量的水资源。
20.2、无需排冷水的过程，且循环热交换的过程中，只需消耗非常少的节能泵能量，具备非常好的节能性。
21.3、外管中的水与内管中的水在流动过程中能够进行热交换，这样便可加快等温速度，减少漏热损失，起到节能效果。
22.4、具备防冻模式，且防冻模式的运行只需消耗非常少的节能泵能量和电磁阀能量，避免了使用电热防冻带，解决了电热防冻带需要消耗大量电能的问题，有效节约了能耗，非常适用于气候寒冷地区。
附图说明
23.图1是本发明的节水节能太阳能热水系统处于出水状态时的示意图；
24.图2是本发明的节水节能太阳能热水系统处于进水状态时的示意图；
25.图3是本发明的节水节能太阳能热水系统处于防冻模式状态时的示意图；
26.1-太阳能热水器，2-节水管，21-内管，22-外管，3-节能泵，4-电磁阀，5-进出水管，6-控制器，7-第一温度传感器、8-第二温度传感器。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
28.如图1和图2所示，本发明提供一种新型节水节能太阳能热水系统，包括太阳能热水器1、进出水管5、节水管2、节能泵3、电磁阀4和控制器6，节水管2为套管式结构，包括内管21和外管22，太阳能热水器1通过管路分别与内管21的进水口和外管22的进水口相连，内管21的出水口和外管22的出水口分别与节能泵3的入口和出口相连，内管21的出水口通过三通与电磁阀4的入口相连，电磁阀4的出口连接着进出水管5，太阳能热水器1内和内管21的出水口内分别设置有第一温度传感器7和第二温度传感器8，控制器6分别连接着第一温度传感器7、第二温度传感器8、节能泵3和电磁阀4，控制器6用于根据第一温度传感器7和第二温度传感器8的感应温度数据控制节能泵3和电磁阀4。
29.本实施例中将上述太阳能热水系统进行实例安装应用，该系统包括节水模式、供水模式、进水模式和防冻模式，各个模式的运行方法如下：
30.如图1所示，控制器6获取到第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度数据，且第一温度传感器7和第二温度传感器8的温差数据超过了设定值5℃，则触发节水模式，节水模式的运行方法具体为：通过控制器6关闭电磁阀4，启动节能泵3，太阳能热水器1内的热水流入到节水管2的内管21中，内管21中的水进入到节能泵3，通过节能泵3增压后被泵入到节水管2的外管22中，外管22中的水与内管21中的水进行热交换，最终进入到太阳能热水器1内进行水的热质交换，完成循环。
31.如图1所示，控制器6获取到第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度数据，当第一温度传感器7和第二温度传感器8的温差数据小于设定值3℃时，触发供水模式，供水模式的运行方法具体为：通过控制器6关闭节能泵3，打开电磁阀4，太阳能热水器1内的热水进入到节水管2的内管21中，流至电磁阀4后进入到进出水管5，通过进出水管5供应所需等温热水。
32.如图2所示，当需要向太阳能热水器1内补充冷水时，触发进水模式，进水模式的运行方法具体为：通过控制器6关闭节能泵3，打开电磁阀4，冷水从进出水管5流至电磁阀4后进入到节水管2的内管21中，通过水管进入到太阳能热水器1内部设定水位，同时充满联通管路。
33.如图3所示，控制器6获取到第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度数据，当第一温度传感器7和第二温度传感器8的温度数据接近0℃时，触发防冻模式，防冻模式的运行方法具体为：通过控制器6关闭电磁阀4，启动节能泵3，太阳能热水器1内的水流入到节水管2的内管21中，内管21中的水进入到节能泵3，通过节能泵3增压后被泵入到节水管2的外管22中，外管22中的水与内管21中的水进行热交换，最终进入到太阳能热水器1内进行水的热质交换，完成循环，保证整个热水器系统水温高于0℃以上不结冰。
34.为了验证本发明系统的效果，将本发明太阳能热水系统和现有的太阳能热水系统进行对比，现有太阳能热水系统在使用过程中，以典型的φ12mm水管计算，每1m长度存水为0.113kg，若太阳能热水管长度平均为15m，则每次使用都要浪费大约1.7kg水。若平均每天使用6次，则每天浪费10.2kg水、每月浪费360kg水、每年浪费4320kg水，实际由于管路存在
漏热，实际排水还不止管中水，冬天也远大于此；10年浪费43200kg水。而本发明太阳能热水系统能够避免这些水的浪费。
35.将本发明太阳能热水系统和现有的太阳能热水系统进行能耗对比，按太阳能热水器排水与环境温差35℃估测，每年可节能6.32
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105kj,减少二氧化碳排放量53.9kg；10年可节能6.32
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106kj,减少二氧化碳排放量539kg。由于现有太阳能热水器的使用量近亿台，因此，本发明带来的节能效果巨大。