CN101566368A

CN101566368A - 非承压分离组合式水箱太阳能热水器

Info

Publication number: CN101566368A
Application number: CN 200810061325
Authority: CN
Inventors: 姜传鉷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-10-28

Abstract

本发明涉及一种太阳能热水器，特别是一种非承压分离组合式水箱太阳能热水器。它是由太阳能集热器3、室外水箱2和室内水箱23组成。太阳能集热器3与室外水箱2为一体式结构。室内水箱23与室外水箱2均为非承压式水箱，室内水箱23放在比室外水箱2低的室内且容量较小，两者通过带有进气管11的热水联系管14、冷水管22联系，形成一个分离组合式水箱。室内水箱23的热水出水管17装有自动水泵16并接至冷热水龙头18或淋浴龙头19。本发明无热水管热能损耗和浪费水资源问题，可用于多层和小高层住宅的所有楼层，使用热水几乎没有延时，辅助电加热耗时短、耗电能少，能提高热水一次性利用率，能保证使用热水的舒适性和安全性。

Description

非承压分离组合式水箱太阳能热水器

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器，特别是一种非承压分离组合式水箱太阳能热水器。

背景技术

目前，公知的非承压太阳能热水器是由集热器、非承压水箱、辅助电加热器、进出水管及用户端水龙头等组成。集热器与非承压水箱形成一个整体，通常放在屋面上。

这种太阳能热水器的制热原理是通过真空玻璃管吸收太阳热量并加热管内冷水，利用热水上升冷水下降的对流作用，使管内被加热的水与水箱内的冷水不断循环进而使水箱内的热水达到一定的温度。用户用水时通过进出水管直接从屋面非承压水箱取水。当阴、雨、雪等无日照天气时，则用辅助电加热器将水箱内冷水加热供用户使用。这种类型的太阳能热水器制造工艺比较简单，生产成本较低，在目前广为使用。

但是这种太阳能热水器存在四个方面的问题：(1)浪费水资源、热损耗高。由于水箱放置在屋面，与用户端存在高差。水箱与用户水龙头之间须用水管连接，限于技术因素，水管保温效果一般较差，热水很容易冷却。用户在用水时须先将水管内已冷却的水放空，才能得到想用的热水。以与屋顶相隔三层的用户为例，用户端与水箱间的管长约为18m，则每次放空的水量为3.2kg，假定每户每天使用次数按10次计算，则浪费水资源32kg。由于太阳能热水器最不利工况是冬季，制热量少而使用量大，因此，热能的损耗就更可惜。(2)适用范围不广。正是由于存在浪费水资源，热损耗高等问题，一般太阳能热水器用户与顶部的距离不宜超过四层，否则浪费大，难以取得良好的使用效果。目前非承压太阳能热水器一般只用在多层、高层住宅上部的少数用户。(3)用热水须延时。放空出水管内冷水需要一定时间。仍以相隔三层的用户为例，每次放空冷水需要的时间约为45秒钟。这种延时，给使用带来不便。(4)电辅助加热耗时长、耗电能多。由于阴、雨、雪天气无法制取热水，用户哪怕只需用少量热水，也必须通过电辅助加热器将整个水箱的水加热到所需温度。通常太阳能水箱容量大，会导致加热时间长，耗电大。以三口之家常选用的150升水箱容量、电加热功率为2.5KW的太阳能热水器为例，如果将水箱内的水提升40℃计算，需耗电7度，耗时2.8小时。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服非承压太阳能热水器存在浪费水资源、热损耗高，适用范围不广，用水须延时，辅助电加热耗时长、能耗高等缺点的非承压分离组合式水箱太阳能热水器。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：由太阳能集热器3、室外水箱2和室内水箱23组成。太阳能集热器3与室外水箱2为一体式结构。室内水箱23与室外水箱2均为非承压式水箱，室内水箱23放置在比室外水箱2低的室内且容量较小，两者通过带有进气管11的热水联系管14、冷水管22联系，形成一个分离组合式水箱。室内水箱23的热水出水管17安装有自动水泵16并接至冷热水龙头18或淋浴龙头19。

本发明实现目的时，还有这样一些结构特征：

1、所述的室外水箱2和室内水箱23均为非承压式水箱是指室外水箱2有通气孔20与大气相连，室内水箱23有进气管11与大气相连。

2、热水联系管14上部安装有电磁阀12并设有三通接头13，三通接头13侧面接吸气孔高于室外水箱2位置的进气管11。电磁阀12通过信号传输线5与安装在室内的电控仪8相连。

3、室外水箱2上部设有通气孔20，下部、侧面分别接热水联系管14和安装有电磁阀21的冷水管22，同时内部安装温度液位传感器1。温度液位传感器1和电磁阀21分别通过信号传输线4、6与安装在室内的电控仪8相连。

4、室内水箱23上部接热水联系管14，两侧面分别接安装有自动水泵16的热水出水管17和安装有电磁阀25的冷水管22，内部还安装辅助电加热器15和温度液位传感器24。辅助电加热器15、电磁阀25和温度液位传感器24分别通过信号传输线7、9、10与电控仪8相连。

本发明的有益效果是：

1.热水联系管14在电磁阀12关闭的状态下热水全部进入室内水箱，管内并不存水，不会存在热水管热能损耗和浪费水资源问题。

2.由于不会存在热水管热能损耗和浪费水资源问题，也因此本发明可以广泛应用于多层住宅和小高层住宅的所有楼层，适用范围广。

3.冷热水龙头18或淋浴龙头19直接取用室内水箱23的热水，可以达到即开即用热水的效果，几乎没有延时的现象。

4.室内水箱23容量较室外水箱2容量小，在需要电辅助加热器15工作时，只须加热室内水箱23内的水即可，因此辅助电加热耗时短、耗电能少。假定室外水箱容量为150升，而室内水箱容量为50升，则在加热相同温升的情况下，仅须1/3的时间和电能即可。

5.室外水箱2设有温度液位传感器1和电磁阀21及电控仪8，可以控制室外水箱2的冷水进水模式和进水量，减少冷水混合量提高热水的一次性利用率。

6.室内水箱23设有温度液位传感器24、电磁阀25、辅助电加热器15及电控仪8，在室外水箱2的热水水温偏低的情况下(例如热水45℃以下、15℃以上)，可以充分利用室外水箱2的热水的基础温度结合辅助电加热器15加热获得合适的热水。在室外水箱2的热水水温偏高的情况下(例如热水65℃以上)，可以控制室内水箱23的冷水进水模式和进水量，加大冷水混合量防止室内水箱23的热水温度过高。通过有效控制，室内水箱23的热水可以保持在合适的温度范围内以保证用户用热水的舒适性和安全性。

附图说明

图1为本发明非承压分离组合式水箱太阳能热水器的结构示意图。

图2为本发明非承压分离组合式水箱太阳能热水器的电控原理图。

具体实施方式

结合图1、图2，下面具体描述本发明的工作原理以及工作过程：

本发明由太阳能集热器3、室外水箱2和室内水箱23组成。太阳能集热器3与室外水箱2为一体式结构。室内水箱23与室外水箱2均为非承压式水箱，室内水箱23放置在比室外水箱2低的室内且容量较小，两者通过带有进气管11的热水联系管14、冷水管22联系，形成一个分离组合式水箱。室内水箱23的热水出水管17安装有自动水泵16并接至冷热水龙头18或淋浴龙头19。室外水箱2上部有通气孔20与大气相连，下部、侧面分别接热水联系管14和安装有电磁阀21的冷水管22，同时内部安装温度液位传感器1。温度液位传感器1和电磁阀21分别通过信号传输线4、6与安装在室内的电控仪8相连。室内水箱23有进气管11与大气相连，上部接热水联系管14，两侧面分别接安装有自动水泵16的热水出水管17和安装有电磁阀25的冷水管22，内部还安装电辅助加热器15和温度液位传感器24。电辅助加热器15、电磁阀25和温度液位传感器24分别通过信号传输线7、9、10与电控仪8相连。热水联系管14上部安装有电磁阀12并设有三通接头13，三通接头13侧面接吸气孔高于室外水箱2位置的进气管11。电磁阀12通过信号传输线5与安装在室内的电控仪8相连。

1、室外水箱2制取热水的工作原理和冷、热水的进出流程：

由于室外水箱2与太阳能集热器3是一个整体，在有日照条件下，太阳能集热器3获得热量使冷水加热，利用热水上升、冷水下降的原理不断地自然循环，使得室外水箱2内的水不断升温，进而制备到一定温度的热水。

其冷水进水流程是：1)温度液位传感器1测：液位＝1/15额定室外水箱容量，通过信号传输线4将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将打开信号通过信号传输线6传递给电磁阀21，打开电磁阀21，冷水进入室外水箱2。温度液位传感器1测：液位＝1/2额定室外水箱容量，通过信号传输线4将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线6传递给电磁阀21，关闭电磁阀21，冷水停止进入室外水箱2。

2)温度液位传感器1测：温度＞80℃，通过信号传输线4将温度信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将打开信号通过信号传输线6传递给电磁阀21，打开电磁阀21，冷水进入室外水箱2。温度液位传感器1测：液位＝额定室外水箱容量或温度＜45℃，通过信号传输线4将液位或温度信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线6传递给电磁阀21，关闭电磁阀21，冷水停止进入室外水箱2。

其热水的出水流程是：1)温度液位传感器24测：45℃≤温度≤65℃，且液位＝4/5额定室内水箱容量，且温度液位传感器1测：温度≥15℃，通过信号传输线10、4将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，打开电磁阀12，热水流出室外水箱2进入室内水箱23。温度液位传感器1测：水位降1/5额定室内水箱容量，通过信号传输线4将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，关闭电磁阀12，热水停止流出室外水箱2。

2)温度液位传感器24测：液位＜1/5额定室内水箱容量，且温度液位传感器1测：温度≥15℃，通过信号传输线10、4将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，打开电磁阀12，热水流出室外水箱2进入室内水箱23。温度液位传感器1测：水位降4/5额定室内水箱容量，通过信号传输线4将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，关闭电磁阀12，热水停止流出室外水箱2。

2、用户端冷热水龙头18或淋浴龙头19的热水供应流程：

当用户打开冷热水龙头18或淋浴龙头19时，由于室内水箱23与用户端同处一层，距离近，而室内水箱23始终存有适宜温度的热水，可以做到用户端即开即有热水。而自动水泵16的作用在于增压。由于室内水箱23与用户端冷热水龙头18或淋浴龙头19存在高差，因而产生水流并带动自动水泵16启动。随着自动水泵16的启动，热水出水管17内压力增高，使得冷热水龙头18或淋浴龙头19两侧的压差减少使之可以更容易调节水温并使用户拥有合适温度的洗澡或洗涤用热水。

3、热水联系管14的工作原理：

当电磁阀12接到电控仪8发出打开阀门的信号，阀门打开，热水从室外水箱2流向室内水箱23；当电磁阀12接到电控仪8发出关闭阀门的信号，阀门关闭。热水联系管14由于接有与大气相通的进气管11，管内的热水会利用自重快速流向室内水箱23，管内不会存有热水，因而避免了热水管热能损耗和浪费水资源问题。同时热水联系管14与室内水箱23相连也起到通气孔的作用，使室内水箱23在用户用热水时不会由于水位的下降产生负压而造成不出热水的现象。

4、室内水箱23的适宜温度热水的获取原理和流程：

室内水箱23的热水通过以下途径获得：一、正常日照条件下通过室外水箱2获得热水(例如45℃以上的热水)。二、非正常日照条件下通过获取室外水箱2的低温热水(例如45℃以下、15℃以上的热水)结合辅助电加热器15加热获得。三、极端天气下(例如多日阴、雨、雪天气导致室外水箱2的水温低于15℃)，通过室内自来水在室内水箱23直接用电辅助加热器15加热获得热水。

室内水箱23适宜的热水温度控制取决于室内水箱23的容量、热水基准温度设定、电控仪8对电磁阀12、25和电辅助加热器15的动作设定。

热水的获取流程是：

1)温度液位传感器24测：45℃≤温度≤65℃，且液位＜4/5额定室内水箱容量，且温度液位传感器1测：温度≥15℃，通过信号传输线10、4将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，打开电磁阀12，热水进入室内水箱23。温度液位传感器1测：水位降1/5额定室内水箱容量，通过信号传输线4将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，关闭电磁阀12，热水停止进入室内水箱23。

2)温度液位传感器24测：液位＜1/5额定室内水箱容量，且温度液位传感器1测：温度≥15℃，通过信号传输线10、4将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，打开电磁阀12，热水进入室内水箱23。温度液位传感器1测：水位降4/5额定室内水箱容量，通过信号传输线4将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线5传递给电磁阀12，关闭电磁阀12，热水停止进入室内水箱23。

3)温度液位传感器24测：温度＜45℃，且液位＝额定室内水箱容量，通过信号传输线10将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线7传递给辅助电加热器15，辅助电加热器15开始加热。温度液位传感器24测：温度≥45℃，通过信号传输线10将温度信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线7传递给辅助电加热器15，辅助电加热器15停止加热。

4)温度液位传感器24测：温度＜45℃，且液位＜4/5额定室内水箱容量，通过信号传输线10将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线7传递给辅助电加热器15，辅助电加热器15开始加热。温度液位传感器24测：温度≥45℃，通过信号传输线10将温度信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线7传递给辅助电加热器15，辅助电加热器15停止加热。

5)温度液位传感器24测：温度＞65℃，通过信号传输线10将温度信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将打开信号通过信号传输线9传递给电磁阀25，打开电磁阀12，冷水进入室内水箱23。温度液位传感器24测：液位＝额定室内水箱容量，通过信号传输线10将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线9传递给电磁阀25，关闭电磁阀25，冷水停止进入室内水箱23。

6)温度液位传感器24测：液位＜4/5额定室内水箱容量，且温度液位传感器1测：温度＜15℃，通过信号传输线10、4将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线9传递给电磁阀25，打开电磁阀25，冷水进入室内水箱23。温度液位传感器24测：液位＝额定室内水箱容量，通过信号传输线10将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线9传递给电磁阀25，关闭电磁阀25，冷水停止进入室内水箱23。

7)温度液位传感器24测：温度＜45℃，且液位＜1/5额定室内水箱容量，且温度液位传感器1测：温度＜15℃，通过信号传输线10、4将相关信号传递给电控仪8。电控仪8通过综合判断，将打开信号通过信号传输线9传递给电磁阀25，打开电磁阀25，冷水进入室内水箱23。温度液位传感器24测：液位＝额定室内水箱容量，通过信号传输线10将液位信号传递给电控仪8。电控仪8通过判断，将关闭信号通过信号传输线9传递给电磁阀25，关闭电磁阀25，冷水停止进入室内水箱23。

通过一系列的温度液位传感器、电磁阀、辅助电加热器、电控仪工作，假定室内水箱容积为50升、室内水箱热水基准温度为45℃～65℃时，则在夏天极端温度状态下(例如室外水箱内热水达到100℃)，室内水箱可保持温度≤72℃，可以保证用户用热水时不被热水烫伤。在冬天极端温度状态下(例如室内自来水管内水温降至0℃)，室内水箱可保持温度≥36℃，可以达到洗脸盆用热水须30℃以上的要求。如要达到淋浴器用热水37℃至40℃的要求，假定辅助电加热器功率为2.5KW，则须加热1.4分钟至5.6分钟。

Claims

1.一种非承压分离组合式水箱太阳能热水器，它是由太阳能集热器3、室外水箱2和室内水箱23组成。其特征是：太阳能集热器3与室外水箱2为一体式结构。室内水箱23与室外水箱2均为非承压式水箱，室内水箱23放置在比室外水箱2低的室内且容量较小，两者通过带有进气管11的热水联系管14、冷水管22联系，形成一个分离组合式水箱。室内水箱23的热水出水管17安装有自动水泵16并接至冷热水龙头18或淋浴龙头19。

2.根据权力要求1所述的一种非承压分离组合式水箱太阳能热水器，其特征是：室外水箱2上部设有通气孔20，下部、侧面分别接热水联系管14和安装有电磁阀21的冷水管22，同时内部安装温度液位传感器1。温度液位传感器1和电磁阀21分别通过信号传输线4、6与安装在室内的电控仪8相连。

3.根据权力要求1所述的一种非承压分离组合式水箱太阳能热水器，其特征是：室内水箱23上部接热水联系管14，两侧面分别接安装有自动水泵16的热水出水管17和安装有电磁阀25的冷水管22，内部还安装辅助电加热器15和温度液位传感器24。辅助电加热器15、电磁阀25和温度液位传感器24分别通过信号传输线7、9、10与电控仪8相连。

4.根据权力要求1所述的一种非承压分离组合式水箱太阳能热水器，其特征是：热水联系管14上部装有电磁阀12并设有三通接头13，三通接头13侧面接吸气孔高于室外水箱2位置的进气管11。电磁阀12通过信号传输线5与安装在室内的电控仪8相连。