CN101089509B - 一种一次循环太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一次循环太阳能热水器，包括内胆、集热器，内胆下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接内胆上部，所述出水管管路上安装有水泵，内胆下部连接有进水管，该进水管连接外部水源，内胆上部具有用于取水的使用水出水管，所述集热器的位置高于所述内胆，在所述水泵与内胆之间的出水管管路上，安装有第一电磁阀，该第一电磁阀通电时导通，失电时关闭；所述进水管安装有第二电磁阀，该第二电磁阀通电时关闭，失电时导通。该太阳能热水器可以消除现有技术为防冻堵消耗的能量，无需始终处于通电状态就可达到防冻堵效果。

Description

一种一次循环太阳能热水器

技术领域

本发明涉及热水器，具体地说涉及一种一次循环太阳能热水器。

背景技术

广泛利用风能、太阳能等可再生资源是建设节约型社会的重要内容，太阳能热水器就是利用太阳能的一种重要方式。

请参看图1，该图示出现有技术下通用的一次循环承压太阳能热水器的管路结构示意图。该太阳能热水器包括水箱101，水箱101中具有直接储水的内胆102，内胆102下部通过出水管107连接集热器104进水口，该集热器104出水口通过回水管108连接内胆102。所述出水管107靠近所述水箱101的出口处还安装有水泵103；集热器104中安装有温度传感器105。同时，所述回水管108管路的最高端安装有排气阀106。所述内胆102的上部还具有使用水出水管109，内胆102上部存储的热水可以通过该使用水出水管109流出；内胆102底部安装有进水管110，该进水管110用于连接外部水源。此外，该太阳能热水器还具有控制器等控制元件，以及若干检测元件。

图1所示的太阳能热水器的工作过程如下：当检测到内胆102的水温低于某个预定温度，或者内胆102的水温与集热器104的水温相差若干温度时，控制器控制水泵103工作，水泵103将内胆102底部的水抽入集热器104，集热器104中已经经过太阳能加热的热水则经过回水管108流入内胆102的上部，这样内胆102上部就会增加经过加热的热水。当集热器104的管路中的水被未加热的水替换后，其温度降低；当降低到某个预定温度时，水泵103停止工作，此时集热器104利用太阳能对其管路中水加热。上述循环不断进行，就可以在水箱101中不断获得热水供使用。

上述太阳能热水器存在的主要问题是冬季时管路容易冻堵。由于太阳能热水器的集热器104一般位于室外，在温度低于零度，并且热水器没有处于工作状态时，暴露在室外的管路(包括出水管、回水管以及集热器的管路等)中的水会由于温度过低而结冰，造成冻堵，给用户使用造成不便。

在现有技术下，针对冻堵问题采用了若干解决方法。

现有技术下的一种解决方案是：使太阳能热水器始终处于通电状态，当集热器感测到水温低于4℃时，使水泵103工作，进行强制循环，使内胆中的水充满集热器和管路。由于热水器的内胆处于室内，并且水箱中有保温层，所以内胆的水温一般较高。这样就可以使热水器管路中始终为温度较高的水，上述方法可以保证管路中的水不会结冰造成冻堵。

现有技术下的另一种解决方案是：在水管中加装电伴加热带，当检测到管路中水温过低可能造成冻堵时，启动该电伴加热带对管路加热以避免管路冻堵。

上述解决方案的缺点在于，必须使热水器处于通电状态，一旦断电就无法实现防冻堵效果。

除冻堵问题外，现有技术的上述一次循环承压太阳能热水器还存在热水循环回路与用水循环回路没有完全隔绝，影响对内胆储水的加热效果，同时，用水时，进入的冷水可能流入出水管，造成管路冻堵。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种无需通电就可以防止管路冻堵的一次循环太阳能热水器。

本发明提供的一次循环太阳能热水器，包括内胆、集热器，内胆下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接内胆上部，所述出水管管路上安装有水泵，内胆下部连接有进水管，该进水管连接外部水源，内胆上部具有用于取水的使用水出水管，所述集热器的位置高于所述内胆，在所述水泵与内胆之间的出水管管路上，安装有第一电磁阀，该第一电磁阀通电时导通，失电时关闭；所述进水管安装有第二电磁阀，该第二电磁阀通电时关闭，失电时导通；所述进水管在与第二电磁阀相比，距离内胆较远的管路上安装有安全阀；所述回水管安装有第一排气阀，该排气阀的位置高于所述回水管的最高位置；所述水泵与所述集热器之间的出水管管路上，安装有与下水道口相连接的闸阀。

优选地，所述集热器安装为管路倾斜，并且进水口高于出水口。

优选地，在所述回水管上安装有向内胆方向导通的单向阀。

优选地，所述单向阀为金属片单向阀或者正向导通压力小于等于0.001Mpa的其它单向阀。

优选地，所述内胆顶部安装有第二排气阀。

优选地，所述集热器安装有检测集热器管路水温第一温度传感器；所述内胆安装有检测内胆水温的第二温度传感器。

优选地，所述集热器为平板集热器或热管型集热器。

本发明提供的一次循环太阳能热水器，与现有技术相比，能够利用重力实现对管路中的储水的自动排空，从而实现防冻堵。

本发明的基本技术方案在现有技术的基础上，使集热器的安装位置高于内胆的位置，该种安装方式使集热器中的水可以在重力的作用下自动回流到内胆，避免出现管路冻堵。该技术方案还在出水管安装第一电磁阀，在进水管安装第二电磁阀，通过对上述电磁阀的控制，形成加热循环和用水循环两种各自独立的循环方式，使两种工作循环各自独立。当用水时，进入内胆的冷水不会流入出水管，从而避免管路进水引起冻堵。

在本发明的优选实施方案中，进一步采取了若干措施，以便管路中的储水依靠重力排出。包括将集热器安装为倾斜状态以便其管路中的水排出；在回水管管路上安装排气阀，以便回水管中的水回流，以及在出水管安装闸阀，以便排空出水管管路中的存水等。

通过对现有技术的上述改进，本发明提供的太阳能热水器具有如下优点：

1、该太阳能热水器可以消除现有技术为防冻堵消耗的能量。

由于该太阳能热水器防冻堵的原理是利用重力将管路中的水排空，无需耗能。因此，本太阳能热水器彻底消除了现有技术下采用电伴加热带加热或者强制循环等防冻堵方式的耗能，具有良好的节能效果。

2、本发明提供的太阳能热水器无需始终处于通电状态就可达到防冻堵效果。

现有技术下的防冻堵方式都需要消耗电能，因此，为了实现防冻堵需要太阳能热水器始终处于通电状态，如果停电或线路故障则防冻堵措施失效。本发明提供的太阳能热水器无需耗能，并且在断电状态下，管路中的水通过重力作用流入内胆或者通过闸阀流入下水道口，从而在不通电的情况下，达到防冻堵效果。本发明中，在不通电的情况下，第一电磁阀关断，第二电磁阀导通，使取用热水时，外部水源的水可以进入内胆，而不会流入出水管，从而避免产生冻堵。

以下根据上述技术方案，提供本发明的优选实施方案，以详细说明本发明的较佳实现方式和原理。

附图说明

图1是现有技术的一次循环太阳能热水器结构示意图；

图2是本发明第一实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参看图2，为本发明第一实施例结构示意图。该实施例是在图1所述的现有技术基础上进行若干改进获得的。图2中与图1相同的部分使用图1的标号示出。以下结合图2说明该太阳能热水器的结构。

该太阳能热水器主要部件包括内胆102、集热器104，以及其他附属部件，其中，所述集热器104与内胆102的面积配比要求集热器104尽可能保证当天就可以洗浴。内胆102是水箱101的最内层的储水部分，该水箱101还包括位于最外部的外壳，以及外壳和内胆之间的保温层。所述集热器104可以采用平板型集热器和热管型集热器。

上述内胆102与集热器104的连接方式如下所述。内胆102的下部通过出水管107连接集热器104进水口，该集热器104的出水口通过回水管108连接内胆102上部。在安装位置上，集热器104高于水箱101(现有技术下，集热器与水箱的安装位置没有此种要求)。同时，集热器104应当倾斜安装，使其进水口高于出水口，保证集热器104的管路中的水能够在重力的作用下，从进水口一端流向出水口一端。此外，所述内胆102下部具有用于向内胆102注入冷水的进水管110，以及位于内胆102上部用于取用热水的使用水出水管109。所述集热器104还安装有用于检测集热器104管路水温的第一温度传感器105。

靠近所述内胆102的出口处的所述出水管107的管路安装有水泵103，该水泵103可以提供一定的压力，使该太阳能热水器的水可以在内胆102和集热器104之间的管路上循环。为使内胆102的水能够被抽到集热器104，以实现热交换，水泵103应当具有足够的扬程，例如选择扬程为7米以上的水泵。

在水泵103与内胆102之间的出水管管路上，安装有第一电磁阀201，该第一电磁阀201在通电时，处于导通状态；在失电时，该第一电磁阀201处于关断状态。

在水泵103与集热器104之间的出水管路的较低的位置上，安装有连接下水道口的闸阀206，该闸阀206可用手动方式打开和闭合。用户可使用该闸阀206将管路中的水排空。例如，每次停止循环时，在断电状态下进行手动排空。同时，该闸阀206也可用于检查系统中部件存在问题。如第一电磁阀201与第二电磁阀204始终处于常开状态，或排气阀存在故障等等

所述集热器104安装有用于检测集热器104管路水温的温度传感器105。

所述集热器104到内胆102之间的回水管108的管路上安装有第一排气阀106，该第一排气阀106安装位置高于回水管108管路的最高位置。该第一排气阀106用于排出回水管108管路中的空气，以及使回水管108中的回水与大气相通，以利集热器104中的水流入内胆102，以及防止管路抽瘪。该第一排气阀106必须安装在较高位置以避免回水管108管路中的水从该第一排气阀106漏出。

所述回水管108管路上接近内胆102处，安装有单向阀202，该单向阀202的作用在于避免管路中的水反向流动。为了确保单向阀202在导通方向上易于打开，尤其是保证管路中的水凭借自身重量产生的压力就能使该单向阀202导通，该单向阀202应当选择导通压力足够小的单向阀，例如导通压力小于0.001Mpa的单向阀。

所述内胆102的顶部安装有第二排气阀203，该第二排气阀203的作用在于排出内胆102中的空气，并使内胆102中的储水与大气相通。

所述内胆102还安装有第二温度传感器207，该第二温度传感器207用于检测内胆102的水温。

所述进水管110的管路上接近内胆102的位置，安装有第二电磁阀204，该第二电磁阀204在得电时关闭，在失电时导通。在与所述第二电磁阀204相比，距离内胆102较远的进水管110管路上，安装有安全阀205，该安全阀205的作用在于使内胆102的压力达到一定值时(如0.7Mpa)进行泄压，该安全阀205同时具有单向止回作用，防止进水倒流。该安全阀205还具有过滤网，可以过滤进入内胆102的水中的杂质，避免杂质卡住第二电磁阀204，造成第二电磁阀204误动作。

该太阳能热水器还具有电脑控制板(图未示)等电器控制元件以及除上述温度检测元件外的各种检测元件、电气线路等装置，上述装置并非本发明的发明点，并且在现有技术下，本领域技术人员能够以多种方式实现，因此在此不加叙述。以下说明工作原理时，同样对有关控制元件、检测元件的工作原理不予介绍。

以下结合上述对太阳能热水器的结构介绍，说明该太阳能热水器的工作过程。

加热状态时，该太阳能热水器通电。此时，所述第一电磁阀201得电，处于导通状态，第二电磁阀204得电，处于关闭状态，闸阀206关闭。当通过第一温度传感器105以及第二温度传感器207检测到集热器104的管路温度高于内胆102的水温达到规定值时，或者检测到集热器104的温度高于某一定值时，电脑控制板控制水泵工作。水泵103运转，将内胆102底部的冷水抽至集热器104中加热。经过集热器104管路中的水获得热量，并随着水的循环，通过所述回水管108经过所述单向阀202进入所述内胆102的上层。当集热器104的管路温度降低达到某一规定值或者水泵103运转延时一定时间后，集热器104管路温度下降，不再适合加热，水泵103停止循环，集热器104中的水由于重力作用回流至内胆102上部。电脑控制板继续根据温度传感器的检测值，适时启动水泵103的工作。经过水泵103以上述程序多次的启停运转，内胆102底部的冷水逐渐经过加热进入内胆102的上部，在内胆102的上部形成热水层，一定时间的循环后，内胆102中的水将全部被加热达到所需温度。上述加热过程可以称之为加热循环，

当使用者用水时，需要将该太阳能热水器断电，或者通过专用操作键的控制，使第一电磁阀201和第二电磁阀204处于断电状态。此时，第一电磁阀201关闭，内胆102底部的水无法通过出水管107出水；第二电磁阀204打开。用户从使用水出水管109取用热水，同时，外部水源的水通过进水管110经电磁阀204流入内胆102，使内胆102的储水保持定量，同时，进入的冷水将内胆102中的热水层不断向上抬升，并从使用水出水管109流出，这样，内胆102中存储的热水可以全部得到使用。上述用水过程称之为用水循环。

当该太阳能热水器处于停用状态时，集热器104管路中的水在重力的作用下，经过回水管108流入内胆102，使该管路中无存水，从而避免管路冻堵。由于所述单向阀202的正向导通同样需要一定的导通压力，尽管选择了导通压力较小的单向阀，但是，如果单向阀202的管路水平安装，则该单向阀202有可能在管路中的纵向管路的水都已排空后，使管路水压较小，无法导通。但是由于水平安装的管路位置位于室内，因此不会造成冻堵。对于出水管107中的存水，可以打开闸阀206放水，使该管路中的水进入下水道，通过上述方式，使各个管路中都没有存水，从而使管路不会冻堵。

综上所述，该实施例的原理在于，当该太阳能热水器失电时，利用重力的作用，使该太阳能热水器集热器以及回水管中的水流入内胆，从而避免管路中存水造成管路的冻堵。进水管中的水则可通过闸阀手动排空以免造成冻堵。此外，本发明还通过第一电磁阀和第二电磁阀使加热循环和用水循环相互独立，使两种循环相互之间避免干扰，并且使内胆中存储的热水能够被充分使用。

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

Claims (7)

1.一种一次循环太阳能热水器，包括内胆、集热器，内胆下部通过出水管连接集热器进水口，集热器出水口通过回水管连接内胆上部，所述出水管管路上安装有水泵，内胆下部连接有进水管，该进水管连接外部水源，内胆上部具有用于取水的使用水出水管，其特征在于，所述集热器的位置高于所述内胆，在所述水泵与内胆之间的出水管管路上，安装有第一电磁阀，该第一电磁阀通电时导通，失电时关闭；所述进水管安装有第二电磁阀，该第二电磁阀通电时关闭，失电时导通，所述进水管在与第二电磁阀相比，距离内胆较远的管路上安装有安全阀；所述回水管安装有第一排气阀，该排气阀的位置高于所述回水管的最高位置；所述水泵与所述集热器之间的出水管管路上，安装有与下水道口相连接的闸阀。

2.根据权利要求1所述的一次循环太阳能热水器，其特征在于，所述集热器安装为管路倾斜，并且进水口高于出水口。

3.根据权利要求2所述的一次循环太阳能热水器，其特征在于，在所述回水管上安装有向内胆方向导通的单向阀。

4.根据权利要求3所述的一次循环太阳能热水器，其特征在于，所述单向阀为金属片单向阀或者正向导通压力小于等于0.001Mpa的其它单向阀。

5.根据权利要求3所述的一次循环太阳能热水器，其特征在于，所述内胆顶部安装有第二排气阀。

6.根据权利要求1所述的一次循环太阳能热水器，其特征在于，所述集热器安装有检测集热器管路水温第一温度传感器；所述内胆安装有检测内胆水温的第二温度传感器。

7.根据权利要求1所述的一次循环太阳能热水器，其特征在于，所述集热器为平板集热器或热管型集热器。

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