一种气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统的制作方法

本实用新型涉及气液混合换热领域，具体涉及一种气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统。

背景技术：

近些年来，由于太阳能热水器具有节能环保、安全方便等优点，得到了快速的普及。但在部分地区，由于冬季温度较低或雨雪天气，集热器部件容易出现冻结和表面被积雪遮蔽的现象，尤其是热水器内的集热管，内部的水容易结冰从而冻坏集热管。对于平板式太阳能集热，通常采用防冻液式热水器，防冻液吸收太阳能热量后再与水进行间接换热，导致换热效率降低。对于排空防冻措施则需要人工干预，不仅消耗人的时间和精力，还会造成水资源的浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷,提供一种气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统。该系统是利用吸收地热并经加压后的高温高压的气体与太阳能集热器内的低温水进行直接接触换热,换热效率高，解决了系统在低温天气的防冻问题。且在太阳能不足和热水使用频繁的时间段，可通过调整温控系统参数，增加防冻系统运行时间，给太阳能集热器提供额外热量，提高整个太阳能热水器系统的运行效率。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统，包括：

太阳能集热器、利用高温气体与所述太阳能集热器内的低温水直接接触循环热交换以提高太阳能集热器内的低温水温度的直接接触换热器、通过电磁阀与所述直接接触换热器的高温气体入口连接的储气箱、通过气体增压泵与所述储气箱连接的地热埋管。

进一步的，所述地热埋管的进口与充气装置的出气口连接。

其中，所述太阳能集热器的循环水出口与直接接触换热器的液体进口连接，所述太阳能集热器的循环水入口与直接接触换热器的出口连接。

所述气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统,还包括与电磁阀连接的控制器,所述控制器连接用于检测太阳能集热器内的水温度的温度传感器。

其中，所述的直接接触换热器是一个文丘里式高效混合器。

本实用新型的气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统,充分利用自然环境的可用太阳能和土壤能源,采用气液直接接触换热的方式对太阳能集热器内的低温水加热，换热效率高，解决了冬季低温天气太阳能集热器的冻结问题，提高了整个太阳能热水器的运行效率，节约水资源。

附图说明

图1所示为本实用新型气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统的结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型的气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统，包括充气装置1、地热埋管2、气体增压泵3、储气箱4、电磁阀5、直接接触换热器6、太阳能集热器7、通气口8、温度传感器9、控制器10。

所述直接接触换热器6的气体入口经过电磁阀5与储气箱4出口连接，所述直接接触换热器6的液体进口与太阳能集热器7循环水出口连接，所述直接接触换热器6的出口与太阳能集热器7的循环水入口连接；地热埋管2入口与充气装置1连接，地热埋管2出口与气体增压泵3入口连接，气体增压泵3出口与储气箱4入口连接。

其中，检测太阳能集热器7内的水的温度的温度传感器9的线缆和控制由储气箱内进入直接接触换热器6内的高温气体的流量的电磁阀5的线缆连接到一个控制器10,由所述的控制器10根据温度传感器9数据对电磁阀5的开启和关闭进行控制。其中，所述控制器10，电磁阀5，以及温度传感器9构成系统的温控装置。

所述的直接接触换热器6是一个文丘里式高效混合器,高压的气体流过气体入口后,在液体入口处产生低于大气的负压,与液体入口相连的管道同样具有负压而产生吸力,从液体入口吸入的水就与从气体入口进入的气体充分进行混合,在混合的过程中,高温的气体与从液体入口吸入的水进行直接接触换热,换热后的介质,通过直接接触换热器6的出口流回到太阳能集热器7中。

系统运行时，充气装置1向地热埋管2充气,当地热埋管2的气体达到预定压力,充气装置1停止充气。地热埋管2吸收土壤的热量加热管内的气体,加热后的气体经过气体增压泵3的增压后成为高温高压气体并进入到储气箱4储存。控制器10从太阳能集热器7内的温度传感器9上读取温度数据,当读取的温度数据小于控制器10本身预置的温度a时,控制器10控制电磁阀5导通，此时储气箱4中高温高压的气体进入直接接触换热器6,高压的气体流使得直接接触换热器6的液体入口产生低于大气的负压,使得与液体入口相连的太阳能集热器7循环出口的水抽出进入直接接触换热器6内,与从气体入口喷入的高温气体进行直接接触换热,换热后的介质流从直接接触换热器6的出口流出,重新流入到太阳能集热器7中。如此往复,一直到太阳能集热器7的水温达到控制器10预设的温度b时,电磁阀5关闭，停止加热。

通过调整控制器10内的预设温度，在合理范围内提高电磁阀5开启和关闭的温度a和b，可以持续加热太阳能集热器7内的低温水，在太阳能不足或使用热水频繁期间为太阳能集热器7提供额外的热量。

本实用新型利用土壤中的地热能，以气液直接接触换热的方式加热太阳能集热器内的低温水，换热效率高，解决了低温天气太阳能集热器内水容易被冻的问题，并且在使用热水频繁或太阳能不足时期可以为太阳能集热器提供额外的热量，提高了整个太阳能热水器的运行效率，节约水资源。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统,其特征是，包括:

太阳能集热器、利用高温气体与所述太阳能集热器内的低温水直接接触循环热交换以提高太阳能集热器内的低温水温度的直接接触换热器、通过电磁阀与所述直接接触换热器的高温气体入口连接的储气箱、通过气体增压泵与所述储气箱连接的地热埋管。

2.根据权利要求1所述气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统,其特征是，所述地热埋管的进口与充气装置的出气口连接。

3.根据权利要求1所述气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统,其特征是，所述太阳能集热器的循环水出口与直接接触换热器的液体进口连接，所述太阳能集热器的循环水入口与直接接触换热器的出口连接。

4.根据权利要求1所述气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统,其特征是，还包括与电磁阀连接的控制器,所述控制器连接用于检测太阳能集热器内的水温度的温度传感器。

5.根据权利要求1所述气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统,其特征是，所述的直接接触换热器是一个文丘里式高效混合器。

技术总结
本实用新型公开一种气液直接接触换热的太阳能热水器防冻系统，包括太阳能集热器、利用高温气体与所述太阳能集热器内的水直接接触循环热交换以提高太阳能集热器内的水温度的直接接触换热器、通过电磁阀与所述直接接触换热器的高温气体入口连接的储气箱、通过气体增压泵与所述储气箱连接的地热埋管。本实用新型利用充入地热埋管的气体吸收土壤中的地热能，以气液直接接触换热的方式加热太阳能集热器内的低温水，防止低温天气太阳能集热器出现冻结现象，换热速度快，效率高，节约能源。

技术研发人员：宁静红;原昆朋;曹丹妮
受保护的技术使用者：天津商业大学
技术研发日：2019.11.11
技术公布日：2020.08.28