CN101566394A - 一种储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能热水器领域，是一种储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，该装置设有室内水箱(即是储热水箱)，在室内水箱内设有保温隔断壁，在保温隔断壁上设有连通管路，在室内水箱上端装有止水呼吸阀，实现分体式太阳能制热水装置循环换热时，室内水箱无压力和使用热水时带压力的两种状态的自动转换及循环换热后循环管路中的水排空流入室内水箱中，并且在使用热水时带压力自来水顶进由保温隔断壁分隔出的低水温室，将低水温室中的水由下至上经保温隔断壁上端的连通管路顶进高水温室底部，将高水温室中的水由下至上经室内水箱的出水口连有的热水出水管路顶出混水阀，解决低温自来水进入室内水箱，与水箱内热水混合后整体降温问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热水器领域，具体是一种储热水箱(即是室内水箱)具有分隔保温功能的太阳能制热水装置。
背景技术
目前，人们在生活中使用的太阳能热水器，主要有整体机安装式、集中式和分体式等。其原理都是通过太阳能集热器吸收太阳光能，利用水的热交换循环或导热介质间接换热形式将储水箱内的低温水加热供人们生活使用。但由于住宅楼的建筑结构及各种热水器自身结构问题，在使用中都存在一定的实际问题。例如，整体机式：由于它的型号和规格不统一，造成在位宅楼顶摆放凌乱，影响市容，又在不同程度上破坏楼顶的防水层面，对于建筑物的安全、防雷、抗震性都存在一定的隐患。整体机太阳能热水器热水输出管线长，使用时需放掉大量冷水，造成水资源、热能的浪费；另外置于室外的储热水箱在冬季夜晚热损量大。以往分体式太阳能制热水装置，无论是承压式还是非承压式，是水直接换热还是介质导热，在热交换过程中换热循环管路的热能损失非常大，造成太阳能制热水装置制热效率低，尤其在冬季环境温度较低的情况下制热效率会更低；在冬季，汽馏、冻堵产生汽胀爆管，防冻伴热带使用不当和质量问题易燃烧起火，另外依靠带压力顶出储热水箱中的热水的分体式太阳能制热水装置，在使用热水时，低温自来水进入储热水箱，与水箱内热水混合后水箱内的热水会整体降温。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置以解决现有整体机安装式、集中式和分体式等太阳能热水器产品，在使用中存在的制热效率低、管路冻堵、汽胀炸管漏水、低温自来水进入储热水箱后造成水箱内的热水整体大幅度降温等问题。
本发明的技术方案是：
1、一种储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：该装置设有室内水箱(1)，在室内水箱(1)内设有保温隔断壁(5)，在保温隔断壁(5)上设有连通管路(26)，在室内水箱(1)的上端装有止水呼吸阀(2)。
2、按照权利要求1所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：该装置设有与室内水箱(1)的进水口(34)相连的上水管路(3)，在上水管路(3)上装有上水控制阀(4)；室内水箱(1)还分别连有循环上水管路(6)和循环下水管路(13)，在循环上水管路(6)上装有循环管路控制阀(7)和循环水泵(8)；在循环下水管路(13)上装有止回阀(14)；室内水箱(1)的出水口(35)连有热水出水管路(32)，在室内水箱(1)内装有水箱温度传感器(27)。
3、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在循环水泵(8)进水口端的循环上水管路(6)和跨过循环管路控制阀(7)的上水管路(3)之间连有排空管路(15)，在排空管路(15)上装有排空管路止回阀(16)。
4、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在循环上水管路(6)与循环下水管路(13)之间连有下水积水排放管路(41)；在下水积水排放管路(41)上装有逆止阀(42)，在循环上水管路(6)上连有积水排放管路(17)，积水排放管路(17)与下水积水排放管路(41)相通，在积水排放管路(17)上装有积水管路控制阀(18)，在积水排放管路(17)上装有故障报警器(19)。
5、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在与室内水箱(1)的出水口(35)相连的热水出水管路上装有传感器(10)；或者，在室内水箱的水的使用处装有控制开关(9)。
6、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：与室内水箱(1)连接的循环上水管路(6)和循环下水管路(13)上端连有太阳能集热器(12)，在循环下水管路(13)的上端或者在循环上水管路(6)的上端或者在集热器水箱上端，装有呼吸器(21)。
7、按照权利要求6所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在集热器(12)上端有集热器水箱(20)，在集热器水箱(20)两侧上端分别装有插入式进水管口(22)和插入式出水管口(23)，它们分别与循环上水管路(6)和循环下水管路(13)相连；在装有插入式进水管口(22)和插入式出水管口(23)的集热器水箱(20)下面装有真空集热管(25)，真空集热管(25)里面装有金属换热管(33)，金属换热管(33)上有喇叭口密封管头(36)，喇叭口密封管头(36)的一端为换热管管口(38)、喇叭口密封管头(36)的另一端连有底部封堵的换热管体(37)，金属换热管(33)在喇叭口密封管头(36)的位置通过密封环(39)与水箱连接口(40)相连。
本发明的有益效果是：
1、本发明由于在室内水箱内采用了保温隔断壁以及穿过保温隔断壁的连通管路的设计，使本装置在能够完成系统换热循环、循环管路排空等功能程序的同时，在使用热水时避免了低温自来水直接顶进水箱，热水停止使用后冷热水混合使室内水箱中的水整体降温问题，保证了通过保温隔断壁而隔断出的室内水箱内的高温箱中的水不能直接被低温自来水混合降温，从而在使用热水时能够有较高温度的热水。
2、本发明是由承压室内水箱、换热循环管路、循环水泵和各种控制、传感部件以及智能控制系统组成的一种新型分体式太阳能制热水装置中可切换压力的室内水箱组合配套装置，可以使每户的分体式太阳能制热水装置中的太阳能集热器在建筑上实现统一集中布置，储热水箱(即是室内水箱)放置室内，解决了现有产品在使用中存在的摆放凌乱、影响市容、破坏楼顶的防水层面等一系列问题，实现太阳能与建筑一体化。
3、本发明在太阳能制热水系统换热循环及循环管路排空时，室内水箱处于常压循环状态；热水使用时，室内水箱处于承压状态。由于采用了系统循环换热时室内水箱无压力和使用热水时室内水箱带压力两种状态自动转换的设计，使循环换热后循环管路中的水靠自然落差流入室内水箱，让换热循环管路得以排空；在使用热水时，带压水(自来水)经上水管路注入室内水箱，将室内水箱中的热水通过出水口经热水出水管路顶出混水阀，让用户在使用热水时，就象使用承压贮水式电热水器一样方便、舒适、安全。
4、本发明由于实现了循环管路排空，解决了以往分体式太阳能制热水装置在采用水直接循环换热形式时，换热后的循环管路中水变冷的热能损耗和采用换热介质间接换热形式时，在换热过程中的热能损耗问题，大大提高了太阳能制热水效率。
5、本发明因为实现了循环管路排空，循环管路在系统换热时，热能损耗非常少，循环管路可以适度加长，使贮水箱可以相对的远离太阳能集热器而放置于室内，解决了以往太阳能热水器贮水箱离用水点远，在使用热水时，需放掉大量凉水的问题。
6、本发明(图1)中的排空管路设计，使循环下水管路和循环上水管路中的水同时流进室内水箱，提高了循环管路排空速度，减少了本发明系统中需延时开启、关闭的控制阀延时时间，即节能又不能因为循环换热和循环管路排空时间过长影响热水的正常使用。
7、本发明装置中，循环管路实现了排空，循环换热后循环管路中无存水，故此不会产生管路冻堵现象。解决了过去为防止管路冻堵而加设伴热带造成的能源损耗以及伴热带使用不当起火燃烧的安全隐患问题。
8、本发明应用时采用了下水积水排放管路和积水排放管路及管路上故障报警器(一般可为水流传感器)设计：(如图1所示)循环换热和循环管路排空后，虽然集热器水箱和室内水箱中的水仍保持换热循环前的注满水量，但循环下水管路和循环上水管路中会有换热循环前室内水箱的承压状态切换为换热循环后常压状态过程中产生的少量膨胀水，膨胀水量过多时可以通过下水积水排放管路和积水排放管路排出系统，可避免循环管路中因为膨胀水蓄积的现象而不能实现循环管路正常排空问题的发生；另外当循环下水管路上的止回阀损坏时，在上水控制阀处在开启状态时，带压水经循环下水管路和循环下水管路上损坏的止回阀、下水积水排放管路、积水排放管路排放出去；而当上水管路与循环上水管路之间的控制阀，如循环管路控制阀或排空止回阀损坏时，在上水控制阀处在开启状态时，上水管路中的带压水或带压自来水一部份顶进室内水箱，一部份水经循环上水管路通过积水排放管路排放出去；上水控制阀损坏时，系统循环换热、排空程序结束前，带压水或带压自来水通过上水管路进入室内水箱也进入循环上水管路和循环下水管路，当系统循环换热、排空程序结束时，这部分水会通过积水排放管路排放出去；积水管路控制阀损坏时，系统循环换热时，循环换热水会经循环上水管路通过积水排放管路排放出去；因此下水积水排放管路和积水排放管路的设计，避免了因系统各种控制阀件的损坏或膨胀水量过多而造成的循环下水管路或循环上水管路中充满水不能实现正常排空，致使冬季循环管路冻堵问题的发生；在该装置系统积水排放管路上装有故障报警器，当系统某个控制阀件的损坏产生不正常水流通过时及时报警，使损坏的控制阀件尽快得以维护；并且太阳能集热器如果产生高温膨胀气体和微量的高温膨胀水都能通过已排空的循环管路、下水积水排放管路和积水排放管路顺畅的释放和排出，改变了过去太阳能集热器只能通过呼吸阀呼吸的历史，避免了太阳能集热器在冬季呼吸阀因汽馏冻堵而产生汽胀爆管、裂胆等事故的发生。
9、本发明应用时采用真空集热管吸收太阳光能，焖晒其中金属换热管中的水，使其升温来与集热器水箱中的低温水进行热交换，完成集热器制热水过程。由于真空集热管中无水，所以不存在以往采用真空集热管直接储水进行热交换，而出现的因为冷热差大、结冻、汽胀等情况下产生爆管漏水现象，集热器制热运行更安全可靠。
10、本发明应用时，插入式进水管口和插入式出水管口由于都从集热器水箱上端插入集热器水箱内一段长度(5-20mm)，因此在循环管路排空后集热器水箱内仍保持原来的水量，同时产生的虹吸现象使集热器水箱上端的水也被虹吸出来，为特殊寒冷情况下，其中的水结冰膨胀预留了安全空间。
11、本发明中室内水箱按承压贮水式电热水器标准设计，具备电热水器的基本功能，当在天气影响下太阳能制热水温度不够时，可随时采用电辅助加热以保证热水的连续使用。同时本发明中室内水箱也具备超压卸压功能。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
1-室内水箱；2-止水呼吸阀；3-上水管路；4-上水控制阀；5-保温隔断壁；6-循环上水管路；7-循环管路控制阀；8-循环水泵；9-控制开关；10-传感器；11-下水管口；12-集热器；13-循环下水管路；14-止回阀；15-排空管路；16-排空管路止回阀；17-积水排放管路；18-积水管路控制阀；19-故障报警器；20-集热器水箱；21-呼吸器；22-插入式进水管口；23-插入式出水管口；24-集热器水箱温度传感器；25-真空集热管；26-连通管路；27-水箱温度传感器；28-智能控制仪；29-阀组连接板体；30-电加热器；31-混水阀；32-热水出水管路；33-金属换热管；34-进水口；35-出水口；41-下水积水排放管路；42-逆止阀；46-地漏。
图2为本发明实施应用例中集热器真空集热管中金属真换热管结构示意图；
33-金属换热管；36-喇叭口密封管头；37-换热管体；38-换热管管口。
图3为本发明实施应用例中集热器水箱与真空集热管、金属换热管连接剖面图；
20-集热器水箱；25-真空集热管；33-金属换热管；38-换热管管口；39-密封环；40-水箱连接口。
图1中A表示本发明系统中膨胀水存放区；图1中G表示室内水箱1内的高温水箱；D表示室内水箱1内的低温水箱。
具体实施方式
本发明结构主要由室内水箱1、保温隔断壁5，连通管路26、止水呼吸阀2，循环上水管路6、循环下水管路13、循环水泵8和各种控制阀等部分构成，室内水箱1分别连有循环上水管路6和循环下水管路13，室内水箱1与循环上水管路6和循环下水管路13的连接可分别单独在室内水箱1上设有连接口，也可利用室内水箱的出水口和进水口分别作为循环上水管路6和循环下水管路13的连接口，或者也可利用室内水箱的出水口和进水口分别作为循环下水管路13和循环上水管路6的连接口。其具体结构如下：
如图1所示，该装置在室内水箱1内设有保温隔断壁5；保温隔断壁5将室内水箱1内腔隔断形成高温水箱G和低温水箱D，在保温隔断壁5上装有穿过保温隔断壁5的连通管路26，可利用多个保温隔断壁5和连通管路26让室内水箱内可设有多级高、低温水箱，在室内水箱1上端装有止水呼吸阀2，在室内水箱1内设有下水管口11，下水管口11连有循环下水管路13，在循环下水管路13上装有止回阀14，在室内水箱1内装有水箱温度传感器27和电加热器30；室内水箱1下端设有进水口34，进水口34连有循环上水管路6，循环上水管路6与上水管路3相通，在上水管路3上装有上水控制阀4(一般可为电磁阀)；在循环上水管路6上装有循环管路控制阀7(一般可为电磁阀)；在循环上水管路6上装有循环水泵8；室内水箱1的出水口35连有热水出水管路32，热水出水管路32上装有传感器10；或者，在室内水箱1的水的使用处装有控制开关9(一般可为接近开关式传感器)与智能控制仪28通过控制线相连或通过无线遥控信号形式相连控制；热水出水管路32和上水管路3之间装有混水阀31；在室内水箱1下面管路上设有各功能阀件：水控制阀4、水流传感器10、循环管路控制阀7等连接处有一阀组连接板体29。
如图1所示，在循环下水管路13的上端装有呼吸器21；或者，在循环上水管路6的上端，或者，在集热器水箱20上端装有呼吸器21；
该装置的循环下水管路13和循环上水管路6的上端连有集热器12，集热器12设有集热器水箱20，在集热器水箱20内装有集热器水箱温度传感器24；在集热器水箱20两侧顶端分别装有插入式进水管口22和插入式出水管口23，插入式进水管口22和插入式出水管口23都从集热器水箱20顶端插入水箱内胆里侧一段距离(一般可为5-20mm)，它们分别与循环上水管路6和循环下水管路13相连；
如图2、图3所示，在集热器水箱20下面装有一排真空集热管25，真空集热管25里面装有金属换热管33，金属换热管33上有喇叭口密封管头36，喇叭口密封管头36的一端为换热管管口38，喇叭口密封管头36的另一端连有底部封堵的换热管体37，金属换热管33在喇叭口密封管头36的位置通过密封环39与水箱连接口40相连；
如图1所示，在循环水泵8进水口端的循环上水管路6和跨过循环管路控制阀7的上水管路3之间连有排空管路15；在排空管路15上装有排空管路止回阀16；在循环上水管路6与循环下水管路13之间连有下水积水排放管路41，下水积水排放管路41上装有逆止阀42，在循环上水管路6上连有积水排放管路17，积水排放管路17与下水积水排放管路41相通，在积水排放管路17上装有积水管路控制阀18(一般可为电磁阀)；在积水排放管路17上装有故障报警器19(一般可为水流传感器)，积水排放管路17与地漏46相通；
如图1所示，本发明中，智能控制仪28通过电控线路分别与上水控制阀4、循环管路控制阀7、循环水泵8、集热器水箱温度传感器24、水箱温度传感器27、积水管路控制阀18、故障报警器19电加热器30的电控线相接；
智能控制仪28通过电控线路与控制开关9，或者传感器10、的电控线相接；智能控制仪28通过接收各信号指挥相应的电控部件动作，循环换热及循环换热后循环管路中的水排空流入室内水箱1中之后，智能控制仪28又接收各信号指挥相应的电控部件动作，切断循环管路，完成太阳能制热水过程。使用热水时，带压水(自来水)进入室内水箱1中将其中热水顶出混水阀31。在本发明中该装置运行过程可实现自动故障报警，保证使用更安全。
智能控制仪28通过常规PLC或单片机等程序编程元件编程完成本发明所述的智能控制程序。
该发明装置通过其控制系统接收传感组件发出的信号，指挥各控制阀、循环水泵等部件动作，使本发明装置中室内水箱中的低温水与集热器吸收太阳光能后产生的高温水进行循环换热，经过数次循环换热使室内水箱中的水温度升高，完成太阳能制热水过程。并且由于采用了系统循环换热时，室内水箱无压力和室内水箱带压力使用热水的两种状态自动转换的设计，使循环换热后循环管路中的水靠自然落差流入室内水箱，让换热循环管路得以排空；在使用热水时，带压水(自来水)首先进入室内水箱中低温水箱D(低温区)的下部，将低温区上部的较高温度的水先通过连通管路顶入高温水箱G(高温区)的下部，最终是将高温区上部的高温热水经出水口顶出混水阀，让用户在使用热水时，就象使用承压贮水式电热水器一样方便、舒适、安全，而且低温自来水进入室内水箱后只是先进入低温区，高温区热水温度不会发生较大变化。同时，太阳能集热器如产生高温膨胀气体能通过排空的循环管路和排空管路，经积水排放管路顺畅的释放，改变了过去太阳能集热器只能通过呼吸阀呼吸的历史。
系统安装完毕时，本发明的工作过程是：
一、室内水箱上水模式：
开启智能控制仪28电源，系统自动进入室内水箱上水模式(智能控制仪28每次断电后再启动时都会执行此模式)：
方案一，上水管路3上的上水控制阀4为常开阀时(一般为常开电磁阀)：
1、带压水或带压自来水经上水管路3和上水控制阀4进入室内水箱1，将混水阀31旋至热水端开启，室内水箱1注满水，混水阀31出水后关闭混水阀31。
2、图1中，循环上水管路6上关闭的循环管路控制阀7(一般为常闭电磁阀)切断室内水箱1和上水管路3与循环上水管路6的连通；循环下水管路13上止回阀14切断其上端的循环下水管路13被逆止的管路段，在循环水泵8进水口端的循环上水管路6和跨过循环管路控制阀7的上水管路3之间连有排空管路15；在排空管路15上的排空管路止回阀16切断其右侧上端与其连接的循环上水管路6被逆止的管路段；
致使图1中，该发明装置系统中在上水和非换热循环状态时，带压水或带压自来水通过上水管路进入室内水箱1，而不能进入循环上水管路6和循环下水管路13；
方案二，上水管路3上的上水控制阀4为常闭阀时(一般为常闭电磁阀)如图1所示：
1、在系统上水时，将混水阀31旋至热水端开启，上水管路3上的上水控制阀4开启并延时(一般延时3-10分钟后关闭)，带压水或带压自来水经上水管路3和上水控制阀4进入室内水箱1，室内水箱1注满水混水阀31出水后关闭混水阀31，上水控制阀4开启延时结束，上水控制阀4自动关闭。
2、循环上水管路6上关闭的循环管路控制阀7(一般为常闭电磁阀)切断室内水箱1和上水管路3与循环上水管路6的连通；循环下水管路13上止回阀14切断其上端的循环下水管路13被逆止的管路段；在循环水泵8进水口端的循环上水管路6和跨过循环管路控制阀7的上水管路3之间连有排空管路15；在排空管路15上的排空管路止回阀16切断其右侧上端与其连接的循环上水管路6被逆止的管路段；致使该发明装置中，水箱在上水时，带压水或带压自来水通过上水管路进入室内水箱，而不能进入循环上水管路6和循环下水管路13中；
二、换热循环、热水使用模式：
如图1所示：
1、自动温差换热、循环、排空模式：当集热器12上的真空集热管25吸收太阳光能，将其中金属换热管33中的水进行焖晒加热，产生热水与集热器水箱20内的低温水进行重力式冷热交换，使其温度上升，当升至与室内水箱1中的水温温差设定值时，智能控制仪28接受集热器水箱温度传感器24和水箱温度传感器27发出的信号指挥系统各组件动作，自动启动温差循环换热程序(如手动强制循环时：按智能控制仪28上循环键)：
方案一，上水管路3上的上水控制阀4为常开阀(一般为常开电磁阀)时：温差循环换热程序启动，上水控制阀4关闭，切断上水管路3，上水管路3中的带压水或带压自来水无法进入室内水箱；循环管路控制阀7开启，循环水泵8起动，室内水箱1内低温水箱D中的水被抽出，同时高温水箱G中的水通过穿过保温隔断壁5伸到高温水箱G底部的连通管路26被吸入低温水箱D中，同时室内水箱1通过上端的止水呼吸阀2吸进空气；同时积水管路控制阀18关闭，切断积水排放管路17，下水积水排放管路41上的逆止阀42左侧的下水积水排放管路41路段被逆止阀42单向逆止，切断循环上水管路6至循环下水管路13方向的连通；从室内水箱1内低温水箱D中被抽出的水通过上次循环后已被排空的循环上水管路6时，不能进入积水排放管路17和也不能通过下水积水排放管路41直接进入循环下水管路13；只能经循环上水管路6进入集热器水箱20内，将集热器水箱20中高温水顶出，经上次循环后已被排空的循环下水管路13经止回阀14，通过室内水箱1的下水管口11先流入室内水箱1内高温水箱G中，再通过穿过保温隔断壁5伸到高温水箱G底部的连通管路26吸入低温水箱D中；当集热器水箱20与室内水箱1中的水经过循环换热后温差降到设定值时，或者到预设的循环换热结束时间时，智能控制仪28发出信号，指挥系统各组件自动动作(手动再按智能控制仪28上循环键)；
如图1所示，循环水泵8停止，循环管路控制阀7关闭，此时循环下水管路13水依靠自然落差经止回阀14通过室内水箱1的下水管口11流进室内水箱1中；循环上水管路6中的水也依靠自然落差经循环水泵8、排空管路15、排空管路止回阀16、通过上水管路3进入室内水箱1中，室内水箱1又通过上端的止水呼吸阀2将循环换热过程中吸进的气体排出；循环上水管路6、循环下水管路13中的水排空后，积水管路控制阀18和上水控制阀4重新自动开启；连接带压自来水上水管路3开通，室内水箱1由循环换热及换热管路排空过程中的常压状态切换为承压状态；除了循环管路有微量的膨胀水外，集热器水箱20和室内水箱1中的水基本上仍保持换热循环前的注满水量，系统按上述情况动作，依次反复自动完成换热循环和换热循环后循环管路排空过程，将室内水箱1中水升温，完成太阳能制热水过程；
方案二，上水管路3上的上水控制阀4为常闭阀时：
温差循环换热程序启动，循环管路控制阀7开启，循环水泵8起动，上水管路3上关闭的上水控制阀4切断上水管路3，上水管路3中的带压水或带压自来水无法进入室内水箱；室内水箱1内低温水箱D中的水被抽出，同时高温水箱G中的水通过穿过保温隔断壁5伸到高温水箱G底部的连通管路26被吸入低温水箱D中，同时室内水箱1通过上端的止水呼吸阀2吸进空气；同时积水管路控制阀18关闭，切断积水排放管路17，下水积水排放管路41上的逆止阀42左侧的下水积水排放管路41路段被逆止阀42单向逆止，切断循环上水管路6至循环下水管路13方向的连通；使从室内水箱1内低温水箱D中被抽出的水通过上次循环后已被排空的循环上水管路6时，不能进入积水排放管路17和也不能通过下水积水排放管路41直接进入循环下水管路13；只能经循环上水管路6进入集热器水箱20内，将集热器水箱20中高温水顶出，经上次循环后已被排空的循环下水管路13经止回阀14通过室内水箱1的下水管口11流入室内水箱1内高温水箱G中，再通过穿过保温隔断壁5伸到高温水箱G底部的连通管路26吸入低温水箱D中；当集热器水箱20与室内水箱1中的水经过循环换热后温差降到设定值时，或者到预设的循环换热结束时间时，智能控制仪28发出信号，指挥系统各组件自动动作(手动再按智能控制仪28上循环键)，如图1所示，循环水泵8停止，循环管路控制阀7关闭，此时循环下水管路13水依靠自然落差经止回阀14通过室内水箱1的下水管口11流进室内水箱1中；循环上水管路6中的水也依靠自然落差经循环水泵8、排空管路15、排空管路止回阀16、通过上水管路3进入室内水箱1中，室内水箱1又通过上端的止水呼吸阀2将循环换热过程中吸进的气体排出；循环上水管路6、循环下水管路13中的水排空后，积水管路控制阀18自动开启，上水控制阀4仍处于关闭状态，切断室内水箱1与带压自来水上水管路3的连通，室内水箱1由循环换热及换热管路排空过程中的仍为常压状态，集热器水箱20和室内水箱1中的水基本上仍保持换热循环前的注满水量，系统按上述情况动作，依次反复自动完成换热循环和换热循环后循环管路排空过程，将室内水箱1中水升温，完成太阳能制热水过程；
2、热水使用过程：
方案一，上水管路3上的上水控制阀4为常开阀时：打开混水阀31转至热水端，带压水或带压自来水通过上水管路3顶进室内水箱1内低温水箱D中，将低温水箱D上层较高温度的水通过保温隔断壁5上端伸到高温水箱G底部的连通管路26顶进高温水箱G的底层，将高温水箱G上端的高温水经室内水箱1的出水口35通过热水出水管路32顶出混水阀31；停止使用热水，关闭混水阀31，完成使用热水过程，室内水箱1除了在系统循环换热和循环管路排空过程中为常压状态外，其它工作过程都为承压状态；
方案二，上水管路3上的上水控制阀4为常闭阀时：打开混水阀31转至热水端，室内水箱1的热水出水管路32和循环下水管路13中的水靠自然落差流出混水阀31，热水出水管路32上的传感器10(一般可为水流开关)动作发出信号，智能控制仪28接受传感器10发出的信号打开上水控制阀4；或者，控制开关9(一般可为接近开关式传感器)发出有线信号或无线遥控信号，智能控制仪28接受信号打开上水控制阀4，此时带压水或带压自来水通过上水管路3顶进室内水箱1内低温水箱D中，将低温水箱D上层较高温度的水通过保温隔断壁5上端伸到高温水箱G底部的连通管路26顶进高温水箱G的底层，将高温水箱G上端的高温水经室内水箱1的出水口35通过热水出水管路32顶出混水阀31；停止使用热水，关闭混水阀31，传感器10动作，或控制开关9(一般可为接近开关式传感器)动作，智能控制仪28接受信号指挥上水控制阀4关闭，切断上水管路3，完成使用热水过程，此过程中室内水箱1处于承压状态；
循环管路控制阀7与上水控制阀4有互锁功能，即在系统循环换热开启循环管路控制阀7时，上水控制阀4不能被开启；而在使用热水上水控制阀4开启时，循环管路控制阀7不能被开启；
三、膨胀水的排放与积水排放管路的安全、报警：
在系统循环换热排空后，虽然集热器水箱20和室内水箱1中的水仍保持换热循环前的注满水量，但将循环换热前承压状态的室内水箱1切换为换热循环后常压状态的室内水箱1，在此过程中会产生的少量膨胀水(图1中A表示本发明系统中膨胀水存放区)，如不当即排放会蓄积在循环管路中，使室内水箱1上端的循环管路中的水不能实现彻底排空；
1、膨胀水的排放：
方案一，上水管路3上的上水控制阀4为常开阀时：如图1所示，循环上水管路6、循环下水管路13中的水排空结束时，上水管路3上的上水控制阀4重新开启，连接带压自来水上水管路3开通，室内水箱1由循环换热及换热管路排空过程中的常压状态切换为承压状态，下次系统循环换热时室内水箱1再次切换为常压状态会产生的微量膨胀水，当膨胀水蓄积过多时可通过下水积水排放管路41、逆止阀42、积水排放管路17排放出系统外，保证循环管路中无膨胀水蓄积，实现循环管路正常排空；
方案二，上水管路3上的上水控制阀4为常闭阀时：
如图1所示，该装置循环换热和循环管路排空后，虽然集热器水箱20和室内水箱1中的水仍保持换热循环前的注满水量，但循环下水管路13和循环上水管路6中可能会存有循环换热时，使用热水后室内水箱1的承压状态切换为循环换热后常压状态过程中产生的少量膨胀水；当膨胀水蓄积过多时可通过下水积水排放管路41、逆止阀42、积水排放管路17排放出系统外，保证循环管路中无膨胀水蓄积，实现循环管路正常排空；
2、积水排放管路的安全与报警：
当循环下水管路13上的止回阀14损坏时，在上水控制阀4处在开启状态时，带压水经循环下水管路13和循环下水管路上损坏的止回阀14、下水积水排放管路41、积水排放管路17排放出去；而当上水管路3与循环上水管路6之间的控制阀，如循环管路控制阀7或排空管路止回阀16损坏时，在室内水箱1承压状态下，并上水控制阀4处在开启状态时，上水管路3中的带压水或带压自来水一部份顶进室内水箱1，一部份水经循环上水管路6通过积水排放管路17排放出去；上水控制阀4损坏时，系统循环换热、排空程序结束前，带压水或带压自来水通过上水管路进入室内水箱1也进入循环上水管路6和循环下水管路13，当系统循环换热、排空程序结束时，这部分水会通过积水排放管路17排放出去；积水管路控制阀18损坏时，系统循环换热时，循环换热水会经循环上水管路6通过积水排放管路17排放出去；室内水箱1的常压状态与承压状态切换过程中产生的膨胀水量过多时能通过下水积水排放管路41和积水排放管路17排出系统；因此下水积水排放管路41和积水排放管路17的设计，避免了因系统各种控制阀件的损坏或膨胀水量过多而造成的循环下水管路13或循环上水管路6中充满水不能实现正常排空，致使冬季循环管路冻堵问题的发生；在该装置系统积水排放管路17上装有故障报警器19，当系统某个控制阀件的损坏产生不正常水流通过时及时报警，使损坏的控制阀件尽快得以维护；并且，太阳能集热器12如果产生高温膨胀气体和微量的高温膨胀水都能通过已排空的循环管路、下水积水排放管路41和积水排放管路17顺畅的释放和排出，改变了过去太阳能集热器12只能通过呼吸阀呼吸的历史，避免了太阳能集热器12在冬季呼吸阀因汽馏冻堵而产生汽胀爆管、裂胆等事故的发生。
在该装置系统积水排放管路17上装有故障报警器19，当系统某个控制阀件的损坏产生不正常水流通过时及时报警，使损坏的控制阀件尽快得以维护。
Claims (7)
1、一种储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：该装置设有室内水箱(1)，在室内水箱(1)内设有保温隔断壁(5)，在保温隔断壁(5)上设有连通管路(26)，在室内水箱(1)的上端装有止水呼吸阀(2)。
2、按照权利要求1所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：该装置设有与室内水箱(1)的进水口(34)相连的上水管路(3)，在上水管路(3)上装有上水控制阀(4)；室内水箱(1)还分别连有循环上水管路(6)和循环下水管路(13)，在循环上水管路(6)上装有循环管路控制阀(7)和循环水泵(8)；在循环下水管路(13)上装有止回阀(14)；室内水箱(1)的出水口(35)连有热水出水管路(32)，在室内水箱(1)内装有水箱温度传感器(27)。
3、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在循环水泵(8)进水口端的循环上水管路(6)和跨过循环管路控制阀(7)的上水管路(3)之间连有排空管路(15)，在排空管路(15)上装有排空管路止回阀(16)。
4、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在循环上水管路(6)与循环下水管路(13)之间连有下水积水排放管路(41)；在下水积水排放管路(41)上装有逆止阀(42)，在循环上水管路(6)上连有积水排放管路(17)，积水排放管路(17)与下水积水排放管路(41)相通，在积水排放管路(17)上装有积水管路控制阀(18)，在积水排放管路(17)上装有故障报警器(19)。
5、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在与室内水箱(1)的出水口(35)相连的热水出水管路上装有传感器(10)；或者，在室内水箱的水的使用处装有控制开关(9)。
6、按照权利要求2所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：与室内水箱(1)连接的循环上水管路(6)和循环下水管路(13)上端连有太阳能集热器(12)，在循环下水管路(13)的上端或者在循环上水管路(6)的上端或者在集热器水箱上端，装有呼吸器(21)。
7、按照权利要求6所述的储热水箱具有分隔保温功能的太阳能制热水装置，其特征在于：在集热器(12)上端有集热器水箱(20)，在集热器水箱(20)两侧上端分别装有插入式进水管口(22)和插入式出水管口(23)，它们分别与循环上水管路(6)和循环下水管路(13)相连；在装有插入式进水管口(22)和插入式出水管口(23)的集热器水箱(20)下面装有真空集热管(25)，真空集热管(25)里面装有金属换热管(33)，金属换热管(33)上有喇叭口密封管头(36)，喇叭口密封管头(36)的一端为换热管管口(38)、喇叭口密封管头(36)的另一端连有底部封堵的换热管体(37)，金属换热管(33)在喇叭口密封管头(36)的位置通过密封环(39)与水箱连接口(40)相连。
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