CN101650051A - 太阳能热水器管路连接和控制系统 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热水器管路连接和控制系统，包括水管管路(3)，与太阳能集热管连接的水箱(18)，水箱(18)中装有分别与电路控制器(14)联接的电加热装置(15)、水位感应器(16)和温度感应器(17)，其特征在于水管管路(3)为：连接于取水端的取水端电磁阀(5)，取水端电磁阀(5)的出水端通过一三通管分为两路，一路通过水箱出水端电磁阀(2)后连通水箱(18)，另一路通过水泵(6)后再通过水箱进水端电磁阀(11)后连通水箱(18)，且在水泵(6)与水箱进水端电磁阀(11)之间连接有用水装置(9、10)。该设计具有增压上水、热水增压出水和管道循环抗冻防裂等多种功能。

Description

太阳能热水器管路连接和控制系统

一、技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器管路连接和控制系统。

二、背景技术

随着人们的生活水平不断提高和环保意识的增强，太阳能热水器逐步走进更多老百姓家中。但由于太阳能热水器普遍分散安装于落差不大的居民房顶等处，往往需要采取增压上水、热水增压出水和管道抗冻防裂保温措施，而现有的太阳能热水器管路连接和控制系统都无法同时满足增压上水、热水增压和管道抗冻防裂等现实需要，因而现有的太阳能热水器难于在全年昼夜温差很大的广大农牧民地区推广使用。

如中国专利200720110409.4号公开了一种太阳能热水器管路连接系统，包括太阳能热水器水箱、太阳能热水器控制仪、水箱传感器、上水阀、水泵、水控制开关、逆向水流控制阀、连接水管和用户室内管路，上水阀分别与水泵的入水口和逆向水流控制阀的止流端相连，水泵的出水口与水箱进水口相连，水箱的出水口与水控制开关相连，水控制开关的出口与用户室内管路的进口相连后，用户室内管路的另一端与逆向水流控制阀的入水端口相连，太阳能热水器控制仪分别与水箱传感器、上水阀、水泵、水控制开关相连。

中国专利200720110410.7号又公开了一种太阳能热水器管路连接系统，包括太阳能热水器水箱、太阳能热水器控制仪、水箱传感器、上水阀、水泵、水控制开关、逆向水流控制阀、连接水管和用户室内管路，上水阀分别与水箱进水口和逆向水流控制阀的止流端相连，水箱的出水口与水控制开关相连，水控制开关的出口与水泵的入水口相连，水泵的出水口与用户室内管路的进口相连后，用户室内管路的另一端与逆向水流控制阀的入水端口相连，太阳能热水器控制仪分别与水箱传感器、上水阀、水泵、水控制开关相连。

但是上述专利依然没有解决热水增压出水问题。

三、发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计一种具有增压上水、热水增压出水和管道抗冻防裂保温等多种功能的太阳能热水器管路连接和控制系统。

本发明的基本思路是：

①自动上水功能实现：当水位感应器感应到水箱的水位低于最低设定值时，电路控制器同时输出两组电压回路；一组12V/1A的直流电压回路同时供水箱出水端电磁阀、取水端电磁阀、水箱进水端电磁阀工作，使供水箱出水端电磁阀处于截止状态，取水端电磁阀、水箱进水端电磁阀处于开通状态，一组220V电压回路供水泵工作，水管管路开始上水，使水箱的水位升高；当水箱的水位感应器感应到水箱的水位达到最高水位设定值时，输出的电压回路同时断开，水泵、供水箱出水端电磁阀、取水端电磁阀、水箱进水端电磁阀同时停止工作，自动回到待机状态。仪表还可以设置有强制上水等功能：即只要在未达到最高水位的情况下，点动强制上水开关，上水功能立即启动，达到最高水位设定值时，输出的电压回路同时断开，水泵、电磁阀同时停止工作，自动回到待机状态。

②自动循环功能实现：当低温感应器感应到的温度与高温感应器感应到的温度差值大于设定值时，电路控制器同时输出两组电压回路；一组12V/1A的直流电压回路供水箱进水端电磁阀工作，一组220V电压回路供水泵工作，水流经水箱→(水箱出水端)手动截止阀→水箱出水端电磁阀→水泵→水箱进水端电磁阀→(水箱进水端)手动截止阀→回到水箱；使低温感应器与温度感应器感应到的水温逐步均衡；当低温感应器感应到的温度值大于设定值或与温度感应器感应到的温度差值小于设定值时，输出的电压回路同时断开，水泵、水箱出水端电磁阀、水箱进水端电磁阀同时停止工作，自动回到待机状态。采用低温感应器感应到的温度值与高温感应器感应到的温度差值为自动循环功能启动的指标。

③手动增压功能：为降低成本，系统可选配无压力控制器的功能，当需要增压时，点动电路控制器的手动增压开关，电路控制器输出220V交流电，供水泵工作，水流经水箱→(水箱出水端)手动截止阀→水箱出水端电磁阀→水泵→用水装置输出用水。当不用增压时，点动手动增压开关关闭电源，输出的电压回路断开，水泵停止工作，回到待机状态。

④自动增压功能：当压力感应器感应到的压力小于设定值时，电路控制器输出220V交流电，供水泵工作，水流经水箱→(水箱出水端)手动截止阀→水箱出水端电磁阀→水泵→用水装置输出用水。当停止用水时，水泵停止工作，自动回到待机状态。

本发明具体是通过以下技术方案实现的：一种太阳能热水器管路连接和控制系统，包括水管管路，与太阳能集热管连接的水箱，水箱中装有分别与电路控制器联接的电加热装置、水位感应器和温度感应器，其特征在于水管管路为：连接于取水端的取水端电磁阀，取水端电磁阀的出水端通过一三通管分为两路，一路通过水箱出水端电磁阀后连通水箱，另一路通过水泵后再通过水箱进水端电磁阀后连通水箱，且在水泵与水箱进水端电磁阀之间连接有用水装置；

其中，水泵、取水端电磁阀、水箱进水端电磁阀和水箱出水端电磁阀的电路分别与电路控制器联接；

且在水管管路上装有低温感应器，低温感应器与电路控制器联接。用低温感应器感应到的温度值，或者用低温感应器感应到的温度值与温度感应器感应到的温度差值为自动循环功能启动的指标值。

在本发明中，太阳能集热管与水箱之间的水路循环系统一般是一个独立的系统，电加热装置为必要的辅助装置，这都是现有的太阳能热水器普遍采用的方式。至于电路控制器，现有的控制方式多种多样，有独立控制各部分的，也有部分集成和全部集成的，按现有电子技术发展情况，一般普通技术人员完全可以根据功能需要，勿需创造性劳动就可以设计出相应的电路控制器。低温感应器应该设置在水管管路最可能结冻的位置。水泵可以根据实际需要，分别实现增压上水、热水增压出水和管道水流循环抗冻防裂的功能。“连接”是指水管管路之间的连接关系，“联接”是指电路之间的联接关系。

进一步的方案是：在水箱的出水端与用水装置之间的水管管路上装有压力感应器，压力感应器的电路与电路控制器联接。当太阳能热水器安装位置较高出水压力能满足需要时，也可以不设压力感应器及相应电路，必要时用手动开启水泵实现热水增压出水。

进一步的方案是：在水箱出水端装有手动截止阀，水箱进水端装有手动截止阀，取水端装有手动截止阀。主要目的是在管路及管路元器件需要维修、改进时，关闭手动截止阀，便于维修更换。

进一步的方案是：取水端装有单向截止阀。主要用于抽取地下水单向截止水流，减少排空时间。当水源为自流水时，可以不要单向截止阀。

进一步的方案是：取水端电磁阀、水箱进水端电磁阀和水箱出水端电磁阀都是低压电磁阀，且水箱出水端电磁阀是常开电磁阀，取水端电磁阀和水箱进水端电磁阀是常闭电磁阀。采用低压电磁阀主要是出于安全需要。

当遇长期不使用太阳能热水器时，应该切断整个系统的电源并通过用水装置排空管路中的存水。

本发明的优点：仅采用比较简单的管路和电路设计，只用一台水泵就实现一机多用的功能，即完成增压上水、热水增压出水和管道循环抗冻防裂保温等多种功能。有利于太阳能热水器在全年昼夜温差很大的广大农牧民地区推广使用。

四、附图说明

图1是本发明的实施例的管路连接和控制系统原理示意图。

图2是本发明的实施例的自动上水状态的水流流程图。

图3是本发明的实施例的自动循环状态的水流流程图。

图4是本发明的实施例的自动(或手动)增压状态的水流流程图。

图中：1、(水箱出水端)手动截止阀，2、水箱出水端电磁阀，3、水管管路，4、(取水端)手动截止阀，5、取水端电磁阀，6、水泵，7、压力感应器，8、低温感应器，9、淋浴装置，10、水龙头，11、水箱进水端电磁阀，12、(水箱进水端)手动截止阀，13、光电开关，14、电路控制器，15、电加热装置，16、水位感应器，17、温度感应器，18、水箱，19、单向截止阀。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明做详尽描述。

如图1，一种太阳能热水器管路连接和控制系统，包括水管管路3，与太阳能集热管连接的水箱18，水箱18中装有分别与电路控制器14联接的电加热装置15、水位感应器16和温度感应器17，其特征在于水管管路3为：连接于取水端的取水端电磁阀5，取水端电磁阀5的出水端通过一三通管分为两路，一路通过水箱出水端电磁阀2后连通水箱18，另一路通过自吸式水泵6后再通过水箱进水端电磁阀11后连通水箱18，且在水泵6与水箱进水端电磁阀11之间连接有用水装置(淋浴装置9和水龙头10)；

其中，水泵6、取水端电磁阀5、水箱进水端电磁阀11和水箱出水端电磁阀2的电路分别与电路控制器14联接；

且在水管管路3上装有低温感应器8，在水箱18的出水端与用水装置(淋浴装置9和水龙头10)之间的水管管路3上装有压力感应器7，低温感应器8和压力感应器7的电路分别与电路控制器14联接。

在水箱出水端装有手动截止阀1，水箱进水端装有手动截止阀12，取水端装有手动截止阀4。

在抽水取水端装有单向截止阀19。

取水端电磁阀5、水箱进水端电磁阀11和水箱出水端电磁阀2都是低压电磁阀，且水箱出水端电磁阀2是常开电磁阀，取水端电磁阀5和水箱进水端电磁阀11是常闭电磁阀。

其中：

一、主要元器件名称及功能进一步描述如下：

编号1、4、12：手动截止阀；主要用途是在管路及管路元器件需要维修、改进时，关闭手动截止阀，便于维修。

2、5、11：低压电磁阀：主要用途是根据工作状态的不同需求，通过提供或断开12V的直流安全电压工作回路，使管路处于通、断状态，实现各功能的正常运行。其中：2为常开电磁阀，5、11为常闭电磁阀。

3：PPR水管管路：连接整个水路运行的管道，规格依据水路流量而定

6：自吸式水泵：整个管路强制运行的唯一原动力，一机多用；上水时：可以完成从深度20米以内的深井中将水自吸上来，并送到水箱；增压时：又要求在出水口有0.2MPa以上的压力，循环时：能够充分推动液体流动。为本管路系统的核心部件。

17、温度感应器：将相对高温区感应到的温度送回电路控制器14做温度显示使用；并一路做加温基数，一路做温差基数。

8、低温感应器：将低温区感应到的温度送回电路控制器14做温度显示使用；同时可以做温差基数。

18、水箱：储水用的水箱，主要用于储水与保温。

9、淋浴头：洗浴使用，包括混水阀等。

7、压力感应器：在选定水区感应到的管内压力小于0.2MPa时，电路控制器14给出一“接通”信号启动自吸式水泵6；当压力大于0.2MPa时，电路控制器14给出一“断开”信号，自吸式水泵6停止工作，不再增压。

10、水龙头：泛指其他用途用水。

13、光电开关或其他用途开关：如可以将光电开关安装在用水必经的房间及区域，光电开关检测到有疑似人员流动的情况后，输出一个开关信号，触发增压功能进入工作状态，或用于恒温的电磁阀及红外线探头使用等。

14、电路控制器：按设定控制相应元器件的电路通断。

15、电加热装置：当温度感应器17感应到的温度低于设定温度时，本装置启动加热，提升该区域温度。

16、水位感应器；将储水箱18内感应到的水位信息送回电路控制器14做温度显示使用；同时做上水、停水的基数。

19、单向截止阀：主要用于单向截止水流，减少排空时间。

二、管路主要工作原理再进一步描述如下：接通水路，接通电源及各电源线，将手动截止阀1、4、12处于开通位置，给电路控制器14供电，整机开始工作。

①自动上水功能实现：当水位感应器感应到水箱18的水位低于最低设定值时，电路控制器14同时输出两组电压回路；一组12V/1A的直流电压回路同时供电磁阀2、5、11工作，使电磁阀2处于截止状态，电磁阀5、11处于开通状态，，一组220V/1千瓦的电压回路供自吸式水泵6工作，水流经水源地→19→4→5→6→11→12→18；开始上水，使水箱18的水位升高；当水箱18的水位感应器16感应到水箱18的水位达到最高水位设定值时，输出的电压回路同时断开，自吸式水泵6、电磁阀2、5、11同时停止工作，自动回到待机状态。

②自动循环功能实现：当温感应器8感应到的温度与温度感应器17感应到的温度差值大于设定值时，电路控制器14同时输出两组电压回路；一组12V/1A的直流电压回路供电磁阀11工作，一组220V/1千瓦的电压回路供自吸式水泵6工作，水流经水箱18→1→2→6→11→12→18；使8与17水温温度均衡；当8与17水温温度的温度差值小于设定值时，输出的电压回路同时断开，自吸式水泵6、电磁阀11同时停止工作，自动回到待机状态。也可以用低温感应器感应到的温度值转变成的电信号直接电磁阀11和自吸式水泵6。

③手动增压功能：为降低成本，系统可选配无压力控制器的功能，当需要增压时，点动电路控制器14的手动增压开关(图中未画出)，输出220V交流电，供自吸式水泵6工作，水流经水箱18→1→2→6→9或10输出用水。当不用增压时，点动手动增压开关关闭电源，输出的电压回路断开，自吸式水泵6停止工作，自动回到待机状态。

④自动增压功能：当压力感应器7感应到的压力小于设定值时(一般要求是0.2MPa以上的压力)，电路控制器14输出220V交流电，供自吸式水泵6工作，水流经水箱18→1→2→6→9或10输出用水。当未用水时，自吸式水泵6的电源回路断开，自动回到待机状态。

⑤自动加热功能：即当温度感应器17感应到选定区域(即水箱18中的水)的温度值低于设定值时，输出一组220V/3千瓦的电压回路，供电加热装置15工作产生热量，使水箱18中的水温升高；当水箱18中的水温达到设定值时，输出的220V/3千瓦的电压回路断开，供电加热装置15停止工作，自动回到待机状态。

只要该系统处于工作状态，就可以实现用水装置“一开即出热水”的功能；如果该系统再适当改变(如在用水处前端增加两个电磁阀等，使冷热水有效混合)，还可以解决“怛温放水”的问题。

Claims (5)

1、一种太阳能热水器管路连接和控制系统，包括水管管路(3)，与太阳能集热管连接的水箱(18)，水箱(18)中装有分别与电路控制器(14)联接的电加热装置(15)、水位感应器(16)和温度感应器(17)，其特征在于水管管路(3)为：连接于取水端的取水端电磁阀(5)，取水端电磁阀(5)的出水端通过一三通管分为两路，一路通过水箱出水端电磁阀(2)后连通水箱(18)，另一路通过水泵(6)后再通过水箱进水端电磁阀(11)后连通水箱(18)，且在水泵(6)与水箱进水端电磁阀(11)之间连接有用水装置(9、10)；

其中，水泵(6)、取水端电磁阀(5)、水箱进水端电磁阀(11)和水箱出水端电磁阀(2)的电路分别与电路控制器(14)联接；

且在水管管路(3)上装有低温感应器(8)，低温感应器(8)与电路控制器(14)联接。

2、根据权利要求1所述的太阳能热水器管路连接和控制系统，其特征在于在水箱(18)的出水端与用水装置(9、10)之间的水管管路(3)上装有压力感应器(7)，压力感应器(7)的电路与电路控制器(14)联接。

3、根据权利要求1所述的太阳能热水器管路连接和控制系统，其特征在于在水箱出水端装有手动截止阀(1)，水箱进水端装有手动截止阀(12)，取水端装有手动截止阀(4)。

4、根据权利要求1所述的太阳能热水器管路连接和控制系统，其特征在于取水端装有单向截止阀(19)。

5、根据权利要求1所述的太阳能热水器管路连接和控制系统，其特征在于取水端电磁阀(5)、水箱进水端电磁阀(11)和水箱出水端电磁阀(2)都是低压电磁阀，且水箱出水端电磁阀(2)是常开电磁阀，取水端电磁阀(5)和水箱进水端电磁阀(11)是常闭电磁阀。

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