CN103075821B - 一种新分体太阳能热水器系统 - Google Patents

Abstract

一种新分体太阳能热水器系统，该系统包括储热水箱、集热器、温控装置和传送水箱，以及连接各部件之间的管道；系统采用定温置换换热技术和微功耗远程保温送热技术，不仅提高系统的换热效率和换热速度，而且实现集热器和储热水箱之间距离可达数十米，甚至上百米。系统采用单一的水介质完成自动上水、加热、换热、送热、储热和用热，同时具有零功耗抽水防冻和电热水器式应急供热功能，彻底摆脱普通分体太阳能热水器的热水南水北调的困惑，实现集热器安装在房屋南面，储热水箱安装在房屋北面的厨房或卫生间；系统整个架构非常简洁，成本也有较大降低，是一台真正适合城市用户并具有普及推广使用价值的城市太阳能热水器。

Description

一种新分体太阳能热水器系统

技术领域

本发明涉及一种全新架构、全新安装、全新换热方法和全新体验的分体太阳能热水器系统，属于太阳能热利用领域。

背景技术

环保节能是一个永恒的主题，太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，太阳能热水器无疑是一种非常方便利用太阳能为人们服务的产品。目前市场两类太阳能热水器产品，一体太阳能热水器和分体太阳能热水器，无论那一类太阳能热水器都有两大部件组成即储热水箱和集热器，人们为了适合城市用户的需求纷纷推出分体太阳能热水器，但目前的分体太阳能热水器并不十分符合城市用户的需求，更谈不上与城市建筑一体化，也不符合城市用户的用热水习惯。关键的一个问题是集热器与储热水箱之间的换热和安装间距受到目前分体太阳能热水器架构和技术的限制。使得此类分体太阳能热水器在城市应用受到非常大的安装限制和价格压力。

城市建筑的情况是绝大部分用户没有太阳直接照晒的屋顶，能晒到太阳的地方只有阳台和南面墙面；而用热水的地方绝大部分在房屋的北面厨房、卫生间。正因为如此目前如果安装电热水器，基本上都安装在用热水点附近，即厨房内或卫生间内，没有一家会把电热水器安装在阳台内。而目前的分体太阳能热水器99％都是把集热器安装在阳台外面，把储热水箱安装在紧靠集热器的阳台内侧，用热水需要从南到北调用，不仅浪费热水，而且此类安装极大限制人们用热水的频度。因此这样的分体太阳能热水器是不符合城市用户需求的。

发明内容

为了克服目前分体太阳能热水器这种集热器与储热水箱都安装在房屋一侧，带来用热水时进行的南水北调的缺点和成本过高的困惑，本发明提供一种新分体太阳能热水器系统，该系统不仅彻底解决用热时的南水北调问题，而且提升了换热效率和用热效率，降低了系统的成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新分体太阳能热水器系统，该系统包括储热水箱、集热器、温控装置和传送水箱，以及连接各部件之间的管道；系统的自来水入口连接自来水管道，自来水出口通过管道与集热器入口相连，集热器出口串接温控装置后与传送水箱进口相连，传送水箱出口通过管道与储热水箱的热水入口相连，用热口与用热管道连接；系统的集热器、温控装置、传送水箱和储热水箱两两串联，采用定温置换换热技术和微功耗远程保温送热技术，集热器与储热水箱之间安装间距可达数十米。系统四大部件即储热水箱、集热器、温控装置和传送水箱之间的相对间距有长有短，温控装置特别是温控装置中的温感器部分与集热器出口间距应尽量短，集热器出口与传送水箱的间距也应比较短，传送水箱与储热水箱的间距可以比较长，这样储热水箱与集热器的间距就可以被延长到数十米，甚至上百米。在实际应用中，一般储热水箱的安装点靠近用热水点，比如在房屋北面的厨房或卫生间，集热器安装在南面阳台外或南面墙，传送水箱体积小就安装在阳台内侧，温控装置的温感器部分串接在集热器出口附近。

系统四大部件功能，储热水箱及其连接的控制阀主要有三大功能，一是高效保温储藏定温热水，二是控制进入系统的自来水容量，三是通过与储热水箱相连的切换阀面板旋钮转动实现系统工作状态的转变；集热器主要是加热在集热器内部的水到预定温度；温控装置一是控制在集热器中加热的水预定温度高低，二是没有加热到预定温度的水全部滞留在集热器中继续加热，加热到预定温度的热水进入传送水箱；传送水箱主要完成把来自集热器的定温热水如何微功耗高效保温地输送到储热水箱进行存储。系统的置换换热的动能完全来自于自来水本身，置换开关来自于温控装置。

系统水路中的水流是自来水进入储热水箱后分两路，一路是流经水位控制阀和主切换阀后，进入到集热器，在集热器中通过吸收太阳能把水加热到预定温度，温控装置启动，定温热水被置换到到传送水箱，传送水箱收集到预定容量的定温热水后，启动送热把传送水箱中的定温热水全部送入到储热水箱中储藏；一路是流经辅切换阀和出水加压阀以后，从用热口流出进入到用热管道。

其中的储热水箱是一个三层结构，分别是外壳、保温层、内胆，至少具有热水入口、热水出口、透气口和辅助接口；在外壳和内胆之间嵌接一个四阀组合体，四阀体分别是主切换阀、辅切换阀、水位控制阀和出水加压阀，四阀体与储热水箱的相应接口连接后系统应具有自来水入口、自来水出口、用热口和通气口；切换阀的切换旋钮安置在储热水箱外壳面板上；四阀体通过管道连接也可以独立存在于储热水箱体以外。储热水箱的辅助接口种类和数量可根据要求配置比如储热水箱泄压保护接口、电辅助接口、还有各种传感器接口等，本发明的储热水箱可以采用普通的分体太阳能储热水箱通过外接四个阀来构成，也可以把四个阀内嵌在保温层中构成一个本发明专用的储热水箱。

其中的传送水箱是一个三层结构，分别是外壳、保温层、内胆，至少具有进口、出口、气压口、充气口和辅助接口，气压口连接一个气压传感器，充气口连接一个充气泵，出口串接一个电磁阀，气压传感器信号线缆、充气泵的控制线缆和电磁阀的控制线缆全部连接到控制器的相应端口，气压传感器、充气泵和电磁阀可以嵌接在外壳与内胆之间的位置，控制器可以镶嵌在传送水箱的外壳面板上；气压传感器、充气泵、电磁阀和控制器也可以独立存在于传送水箱体外。传送水箱的容积小于储热水箱的容积，传送水箱的辅助接口可以安装一个泄压保护阀保护传送水箱，辅助接口数量和种类按需求配置。

其中的温控装置包含一个温感器和一个水路开关，具有管路排空还需包含一个与水路开关并联的压控单向阀，温感器一定安置在集热器出口附近，水路开关可串接在系统的自来水出口与传送水箱进口之间的水路中；水路开关的打开或关闭受制于温感器，到达预定温度温感器控制水路开关打开水路畅通，反之没有达到预定温度温感器控制水路开关关闭水路截止；水路开关的入口有水压时，与之并联的压控单向阀截止，水路开关的入口水压消失，与之并联的压控单向阀导通水路畅通。温感器采用金属感温材料与水路开关一起构成整体的机械部件温控阀串接在集热器出口处；或温感器采用温控开关，水路开关采用电磁阀，温控开关的线缆与电磁阀线缆串接构成温控装置；或温感器采用温度传感器，水路开关采用电磁阀，温度传感器的线缆与电磁阀的线缆全部连接到控制器相应端口上，三者构成一个温控装置。

其中的主切换阀是一种带面板旋钮的机械阀，具有四个接口分别是A、B、C、D，通过面板的旋钮转动至少有三种通道状态，状态一A接口与B接口连通，C接口与D接口连通；状态二只有A接口与D接口连通；状态三只有B接口与C接口连通。

其中的辅切换阀是一种带面板旋钮的机械阀，具有四个接口分别是a、b、c、d，通过面板的旋钮转动可以有四种通道状态，状态一a接口与b接口连通，c接口与d接口连通，状态二只有a接口与b接口连通，状态三四接口都不通，状态四只有d接口与b接口连通；具有转动检测功能时，还具有一个转动检测开关，开关线缆连接到控制器的相应端口。

其中的出水加压阀是一个内部为文氏流道的机械阀，具有三个接口分别是入水口、吸水口和出水口，高压水从入水口流入，在吸水口处产生低于大气的负压而形成类似水泵抽水的动力，吸水口吸入的水与从入水口流入的水在阀体内混合后，成为一种具有一定水压的混合水从出水口流出。

其中的水位控制阀，包括一个水路开关和一个水位检测装置，水路开关的打开或关闭受制于水位检测装置，储热水箱水满则控制水路开关关闭水路截止，水位不满则水路开关打开水路畅通；水路开关串接在自来水入口到传送水箱进口之间的水路中，水位检测装置安置在储热水箱的内胆中；水路开关和水位检测装置合二为一采用机械结构的阀，具有一个入口、一个出口和一个机械水位检测装置；或水路开关采用电磁阀，水位检测装置采用水位传感器，电磁阀的控制线缆和传感器的信号线缆全部连接到控制器相应端口上构成水位控制阀；或水路开关采用电磁阀，水位检测装置采用水位开关，水位开关的线缆和电磁阀的线缆串行连接构成水位控制阀。总之水位控制阀的功能是时刻检测储热水箱中的水位，储热水箱水满，进水水路截止，系统停止进水和上水；储热水箱水位不满，进水水路畅通。另一种情况，在水位控制阀的水路开关和温控装置的水路开关都采用电磁阀时，则可以采用同一个电磁阀来完成相应功能，通过控制器读取水位传感器、温度传感器相应的数据来控制电磁阀从而完成水位控制阀和温控装置的双功能。

其中的四阀体之间的管道连接是，自来水入口管道分两路，一路连接到水位控制阀入口，水位控制阀出口连接到主切换阀A接口，水位控制阀检测装置内置在储热水箱内胆中；主切换阀B接口连接到自来水出口，主切换阀D接口连接到热水出口，主切换阀C接口连接到出水加压阀的吸水口，出水加压阀的出水口连接到用热口；自来水入口另一路连接到辅切换阀a接口，辅切换阀b接口连接到出水加压阀的入水口，辅切换阀d接口连接到透气口，辅切换阀c接口连接到通气口。

本发明工作状态原理描述，主切换阀和辅切换阀都在状态一，系统处于上水、加热、换热、送热、储热和用热过程中，自来水从自来水入口流入系统，分为两路，一路流入到水位控制阀入口，由于储热水箱水不满，自来水从水位控制阀出口流出进入到主切换阀A接口，然后从主切换阀B接口流出到自来水出口，从自来水出口流出流过连接管道，进入集热器入口，从集热器出口流出到达温控装置的入口，由于水温无法达到温控装置的预定开启温度，水流被温控装置截止，刚才流入系统的自来水被滞留在集热器中。集热器通过吸收太阳能加热集热器内部的水温度，水温不断上升，当水温达到温控装置的预定开启温度，温控装置内的水路开关打开水路畅通，水路中的水在自来水压力下重新开始流动，新流入系统的自来水把集热器中已经加热到预定温度的热水全部推压到传送水箱中，而刚才流入集热器的自来水由于水温低致使温控装置中的水路开关重新截止，自来水被滞留在集热器中。这种新流入的自来水依赖自身的能量把在集热器中已经加热到预定温度的热水全部置换进入到传送水箱中，而自身由于水温低而被滞留在集热器等待下一次这样动作的开始，这个过程就是一个置换换热过程。这样的置换换热不断重复直到储热水箱水满关闭水位控制阀为止。

置换换热进入传送水箱的定温热水，使得传送水箱的密闭空间缩小，传送水箱内部的气压加大，控制器不断地读取气压传感器的压力数据，随着定温热水不断地流入到传送水箱中，传送水箱的压力不断加大，当控制器读取到的压力已经达到预定压力，控制器控制串联在传送水箱出口的电磁阀打开，传送水箱中的定温热水通过管道在气压的推力下流向储热水箱，等到热水全部流入到储热水箱后，传送水箱的气体压力大幅度降低，控制器从压力传感器读取到此数据后，控制器控制电磁阀关闭的同时控制充气泵开始向传送水箱内充气，控制器从压力传感器读取充气的压力，达到预定初始压力，控制器控制充气泵停止充气。这就是一个完整传送水箱利用气压微功耗传送热水的过程，这样的过程不断重复，直到储热水箱水满为止。

本发明的用热有三种水温和出水压力可以选择，其一主切换阀和辅切换阀都在状态一，打开用热管道的阀门，自来水流过辅切换阀的ab接口，进入到出水加压阀的入水口，出水加压阀的吸水口通过主切换阀的CD接口把储热水箱中的定温热水从热水出口抽出，抽出的热水与从入水口流入的水在出水加压阀体内混合成一种新温度的热水，从出水加压阀的出水口流出到用热口流向用热水管道；此出水加压阀类似水泵抽水，完全依赖水力来抽水零功耗不耗电，机械结构稳定可靠，缺点是出来的水温会降低一些。其二如果需要更大压力的热水，转动辅切换阀到状态二只有ab通，cd不通储热水箱被临时封闭，控制器检测到辅切换阀的转动信号，打开电磁阀使管路畅通的同时打开充气泵进行充气，充气的压力使储热水箱中的热水是一种有压热水，此时从用热口出来的水的压力是两种压力的叠加，出来的水压和水温都较前一种要高。其三如果要求出来的水温就等于储热水箱内本身的水温，转动辅切换阀到状态三四接口全不通，出水加压阀的吸水功能关闭，充气泵继续工作，此时从用热口出来的热水完全就是储热水箱的热水，出来热水的压力完全决定于充气泵的充气压力。由此可知本发明通过辅切换阀的转动提供多达三种水温的热水。

太阳能热水器还需要考虑冬季防冻的问题，本发明的防冻解决方案是这样的，辅切换阀在状态一，主切换阀在状态三即CB通，打开用热管道的阀门，出水加压阀的吸水口由于负压而产生吸力，串接在管路中的温控装置的入水口失去正向水压，致使温控装置内部的压控单向阀导通，管路与传送水箱内部连通，一方面是出水加压阀的吸力使管路包括集热器内部的水通过主切换阀BC接口进入出水加压阀吸水口，并通过出水加压阀的出水口流出；另一方面传送水箱的气压推动集热器和管路中的水流向出水加压阀吸水口。整个抽水排空过程不消耗任何电能，是一种零功耗的抽水排空，使安装在室外的集热器和管路无水实现防冻。

本发明另外需要考虑的一种工作状态是，由于进入储热水箱的定温热水长时间没有用，水温会降低，而且储热水箱的水满不用掉会影响第二天的换热；或太阳日照时间短储热水箱的热水太少不够用的问题。这种情况需要的解决方案是，一方面需要在储热水箱的辅助接口安置电辅助加热装置；另一方面在储热水箱水少的时候直接补充自来水通过电加热来实现供应热水。此状况就是要把储热水箱当作一台电热水器来使用。主切换阀在状态二即AD接口通，辅切换阀在状态一，自来水通过水位控制阀流入到主切换阀AD接口进入储热水箱，进行电加热储热水箱的水，主切换阀回到状态一，开始使用热水，用热方法与前面描述相同不再描述。或在主切换阀在状态二时，辅切换阀在状态四，自来水从主切换阀AD接口流入，串接在自来水入口与主切换阀之间的水路开关强行导通，储热水箱的热水通过透气口、辅切换阀的db接口、出水加压阀的入水口，从出水加压阀的出水口流出进入用热口和用热管道，而且由于本发明的储热水箱就像电热水器一样安装在厨房或卫生间，此情况下的新分体太阳能热水器就完全等同一台电热水器。

本发明的有益效果是，一种新分体太阳能热水器，有四大功能部件分别是储热水箱、集热器、温控装置和传送水箱，比常规分体太阳能热水器多出温控装置和传送水箱两大部件，同时本发明的储热水箱与常规的分体太阳能热水器的储热水箱不同，储热水箱内没有换热装置，成本能大幅度降低。温控装置带来全新的置换换热提高供热效率和换热速度。传送水箱使得集热器与储热水箱的相对距离大幅度延长。通过机械阀转动实现系统工作状态的转变和用热水温水压的提升。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1 是本发明的系统架构连接示意图。

图2 是四阀体与普通储热水箱的连接示意图。

图3 是传送水箱的相关组件在箱体外的连接示意图。

图4 是本发明的系统框架连接示意图。

图中 101.储热水箱，102.集热器，103.传送水箱，104.温控装置，201.电磁阀，202.控制器，203.气压传感器，204.充气泵，205.主切换阀，206.辅切换阀，207.出水加压阀，208.水位控制阀，301.自来水入口，302.自来水出口， 303.热水入口，304.热水出口，305.用热口， 306.透气口，307.通气口， 310.集热器入口，311.集热器出口，312.温控入水口，313.温控出水口，320.传送水箱进口，321.传送水箱内出口，322.气压检测口，323.充气口，324.辅助接口，325.传送水箱出口，401.水箱外壳，402.保温层，403.水箱内胆，404.线缆。

具体实施方式

在图1示意中，温控装置（104）采用温感器和水路开关合一的机械温控阀，因此整个装置串接在集热器出口（311）附近；水位控制阀（208）采用的是机械结构的示意图，因此整个装置串接在自来水入口（301）与主切换阀（205）之间。储热水箱（101）采用四阀体内置在保温层示意图，传送水箱（103）也采用部件内嵌的示意图。

在图1中管路的连接是这样的，自来水入口（301）进入储热水箱（101）分成两路，一路接到水位控制阀（208）的入口，水位控制阀（208）的出口连接到主切换阀（205）的A接口，主切换阀（205）的B接口连接到自来水出口（302），然后通过长距离水管连接到集热器入口（310）上，集热器出口（311）串接一个温控装置（104）后连接到传送水箱进口（320），传送水箱内出口（321）串接一个电磁阀（201）到传送水箱出口（325），传送水箱出口（325）通过一个长距离管道连接到储热水箱（101）的热水入口（303）上；另一路接到辅切换阀（206）的a接口，辅切换阀（206）的b接口连接到出水加压阀（207）的入水口上；储热水箱（101）的透气口（306）连接到辅切换阀（206）的d接口，辅切换阀的c接口连接到通气口（307）上；储热水箱（101）的热水出口（304）连接到主切换阀（205）的D接口，主切换阀（205）的C接口连接到出水加压阀（207）的吸水口，出水加压阀（207）的出水口联接到用热口（305）上。

本发明工作原理描述如下，系统的上水，主切换阀（205）与辅切换阀（206）都在状态一的位置，即AB通、CD通、ab通、cd通，自来水从自来水入口（301）流入系统，分成两路，其中一路进入到水位控制阀（208），储热水箱（101）的水没有满，水流流过水位控制阀（208）继续向前流过主切换阀（205）的AB接口到达自来水出口（302），从自来水出口（302）流出的水通过管道进入到集热器入口（310），注满集热器后从集热器出口（311）流出，到达温控装（104）的温控入水口（312），由于水温低无法打开温控装置内的水路开关，水路的水流被温控装置截断，水流不再流动。系统的初始上水暂时停止。系统进入加热状态。

此时集热器（102）内部充满低温的自来水，集热器（102）通过不断地吸收太阳能，加热集热器（102）内部的水温，随着温度不断上升，当水温上升到集热器出口（311）串接的温控装置（104）内部温感器的预定温度，系统马上就进入换热状态。

温控装置（104）内部的水路开关，完全受制于温感器的控制，温感器由于检测到水温达到预定温度致使水路开关从截止状态进入到开通状态，此时系统水路中的水流在自来水的压力下重新开始快速向前流动，在流动的过程中，系统一方面重新开始上水，一方面在重新上水的过程中新流入集热器（102）的自来水把原先已经加热到预定温度的热水，从集热器出口（311）流出，流过温控装置（104）的热水进入到传送水箱（103）中暂存。而当集热器（102）的定温热水全部流出以后，新进入集热器（102）的低温水流到温控装置（104）时，由于水温低致使温控装（104）中的水路开关重新截止，水路不再畅通流动。这种依赖自来水本身的能量用冷水去置换掉集热器（102）中已经被加热到预定温度的热水，而自身被滞留在集热器（102）内等待下一次置换的到了，置换出来的热水进入水箱存储的整个过程就是一个系统的置换换热。这种换热不断进行，一直到储热水箱（101）的水满致使水位控制阀（206）截断系统的进水水路为止。

在换热过程中，系统根据进入传送水箱（103）的热水量，系统同时进入送热状态。置换换热的热水不断进入传送水箱（103），传送水箱（103）的密闭空间越来越小，密闭空间的气压就会越来越大，控制器（202）不断检测气压传感器（203）的气压数据，当检测到气压数据达到预定压力，控制器（202）控制电磁阀（201）打开，使得与电磁阀（201）串联的管路畅通，传送水箱（103）内的热水在气压的作用下，热水流过电磁阀（201）通过管道流向储热水箱（101）的热水入口（303），当传送水箱（103）内的热水全部流入到储热水箱（101）时，传送水箱（103）通过管道、热水入口（303）、透气口（306）、辅切换阀（206）的dc接口与通气口（307）大气连通，控制器（202）依据检测到的气压控制电磁阀（201）关闭通路，并同时控制充气泵（204）对传送水箱（103）内部进行充气，控制器（202）检测到预定的初始压力时，控制器（202）控制充气泵（204）停止充气。系统的一次送热过程完成，等待下一次送热。此过程往复进行，直到储热水箱（101）水满为止。也就是系统产生的热水全部在储热水箱（101）中进行保温储藏，系统进入储热状态。

以上描述本发明的上水、加热、换热、送热和储热的全过程，下面描述本发明的用热过程。本发明根据辅切换阀（206）的不同状态，有三种用热可选择，在用热的时候主切换阀（205）始终在状态一。

第一种辅切换阀（206）在状态一，即ab通、cd通，储热水箱（101）在完全非承压状态，从自来水入口（301）流入的水流过辅切换阀（206）的ab接口，进入到出水加压阀（207）的入水口，由于出水加压阀（207）内部的文氏流道，在出水加压阀（207）的吸水口产生低于大气的负压，储热水箱（101）内的热水通过热水出口（304）、主切换阀（205）的DC接口，被吸入到出水加压阀（207）的吸水口，吸入的热水与入水口流入的自来水充分混合后，从出水加压阀（207）的出水口流出进入到用热口（305）进入用热管道。此状态下出来的热水水温会比储热水箱（101）内的水温低，当由于储热水箱（101）中本身是一种偏高的定温热水，混合后的热水变成一种合适体温的热水。此情况出来的热水最经济。

第二种辅切换阀（206）在状态二，即ab通、cd不通，由于cd不通，储热水箱（101）不通大气处于暂封闭状态，在转动辅切换阀（206）的过程中，辅切换阀（206）的转动检测开关被控制器（202）检测到，控制器（202）控制电磁阀（201）导通，同时控制充气泵（204）进行充气，充气的气体进入到储热水箱（101）的内胆中，使得储热水箱（101）的热水不再是非承压热水，而是一种承压热水，压力大小决定于气体压力，出水加压阀（207）照样工作，吸水口产生吸力，此时出来的热水具有两种压力的叠加，分别是吸力和储热水箱的气体压力。此情况出来的热水压力最大。

第三种辅切换阀（206）在状态三，即ab不通、cd也不通，由于ab不通，出水加压阀（207）的入水口没有水流流过，出水加压阀（207）的吸水功能没有。在转动辅切换阀（206）的过程中，辅切换阀（206）的转动检测开关被控制器（202）检测到，控制器（202）控制电磁阀（201）导通，同时控制充气泵（204）进行充气，充气的气体进入到储热水箱（101）的内胆中，使得储热水箱（101）的热水不再是非承压热水，而是一种承压热水，压力大小完全决定于气体压力。储热水箱（101）中的水通过热水出口、主切换阀DC接口、出水加压阀（207）的吸水口、到出水加压阀（207）的出水口流出。此情况流出的热水温度完全等同于储热水箱（101）的内部水温。此情况下出来的热水温度最高。

由于太阳能热水器的集热器（102）和相应部分连接管道在室外，冬季必须要考虑集热器（102）的防冻，本发明的防冻解决方案如下：在辅切换阀（206）处于状态一情况下，主切换阀（205）转到状态三，即BC接口连通，此时与出水加压阀（207）的吸水口连通的管路变成了与集热器入口（310）相连的管路，管路内部从正向压力变成反向压力，温控装置（104）内部与水路开关并联的压控单向阀有截止变成导通，从而与传送水箱（103）的内胆连通，此时一方面传送水箱（103）的气压推动管路中的水流向出水加压阀（207）的吸水口，另一方面出水加压阀（207）的吸水口吸力把连接管路中的水抽出，管路中包括集热器（102）内部的水很快从出水加压阀（207）的出水口流出进行排空，集热器（102）和相应管路无水从而彻底实现系统的防冻。

本发明在完成上述功能的基础上，还考虑一种应急供应热水的情况，即在没有足够太阳能的情况下或储热水箱（101）内的热水量太少不够用，或储热水箱（101）内的热水温度太低，都需要电辅助加热，把储热水箱（101）变成一台类似的电热水器，或完全等同于一台电热水器。首先储热水箱（101）的辅助接口安装一个温控的电加热棒，在图示中没有画出，当并不表示本发明没有此项装置。如果只是加热储热水箱（101）的水温，只要把电加热加上即可。如果是储热水箱（101）的水太少，就需要向储热水箱（101）内胆中直接加入自来水，转动主切换阀（205）到状态二，辅切换阀（206）在状态一，自来水通过水位控制阀（208）和主切换阀（205）的AD接口从热水出口（304）流入储热水箱（101），水满水位控制阀（208）截止，通过电加热把水箱中的水加热，然后主切换阀（205）回到状态一进行用热水；此情况的用热和前面描述的相同不再描述。另一种选择是主切换阀（205）仍然在状态二，辅切换阀（206）转到状态四，水位控制阀（208）的水路开关强行导通即在储热水箱（101）满水时，水路继续导通，自来水通过主切换阀（205）的AD接口和储热水箱（101）的热水出口（304）流入水箱，水箱的热水通过透气口（306）、辅切换阀（206）的db接口流出进入到出水加压阀（207）的入水口，从出水加压阀（207）的出水口流出进入到用热口，此时储热水箱（101）完全等同于一台电热水器。

图2是本发明的储热水箱（101）以及与储热水箱（101）紧密关联连接的四个阀体全部独立在水箱体以外的连接示意图。普通的储热水箱（101）至少具有热水入口（303）、热水出口（304）、透气口（306）以及安装水位控制阀（208）的水位传感器部分的接口。

图3 是本发明的传送水箱（103）以及安装在传送水箱（103）接口上的设施独立于水箱体以外的连接示意图，传送水箱（103）就类似一个小容积的普通储热水箱，至少具有入口、出口、气压检测口、充气口和辅助接口。充气泵（204）、气压传感器（203）和电磁阀（201）外接在传送水箱（103）相应的接口上。

图4 是本发明的四大部件的框架连接示意图，该示意图中在实际安装系统时的水管连接，自来水连接到储热水箱（101）的自来水入口（301），储热水箱（101）的自来水出口（302）通过水管连接到集热器（102）的入口上，集热器（102）的出口串接一个温控装置（104）后连接到传送水箱（103）的入口，传送水箱（103）的出口通过水管连接到储热水箱（101）的热水入口（303），用热水的管道连接到储热水箱（101）的用热口（305）上。从此连接可以看出本发明的工程连接管道是非常方便和便捷的。

综上所述，一种新分体太阳能热水器系统，系统采用单一的水介质完成自动上水、加热、换热、送热、储热和用热，同时具有零功耗抽水防冻和电热水器式应急供热功能；微功耗远程保温送水彻底实现集热器和储热水箱之间距离可以达到数十米，甚至可达上百米；彻底摆脱普通分体太阳能热水器的热水南水北调的困惑，实现集热器在房屋南面，储热水箱在房屋北面的厨房或卫生间；系统整个架构非常简洁，成本也有大幅度降低，是一台真正适合城市用户并具有普及推广使用价值的城市太阳能热水器。

以上阐述了本发明的基本原理和主要特征，本发明不受实施条例的限制，在不脱离本发明的基本原理和主要特征的前提下所作出的改进和变化，都应落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新分体太阳能热水器系统，其特征是：该系统包括储热水箱、集热器、温控装置和传送水箱，以及连接各部件之间的管道；系统的管道连接是自来水入口连接自来水管道，自来水出口通过管道与集热器入口相连，集热器出口串接温控装置后与传送水箱进口相连，传送水箱出口通过管道与储热水箱的热水入口相连，用热口与用热管道连接；系统的集热器、温控装置、传送水箱和储热水箱顺次串联且储热水箱与集热器串联，采用定温置换换热技术和微功耗远程保温送热技术，集热器与储热水箱之间的安装间距达数十米；储热水箱在外壳和内胆之间嵌接一个四阀组合体，四阀组合体分别是主切换阀、辅切换阀、水位控制阀和出水加压阀，四阀组合体与储热水箱的相应接口连接后系统具有自来水入口、自来水出口、用热口和通气口；其中主切换阀是一种带面板旋钮的机械阀，具有四个接口分别是A接口、B接口、C接口和D接口，通过面板的旋钮转动至少有三种通道状态；其中辅切换阀也是一种带面板旋钮的机械阀，具有四个接口分别是a接口、b接口、c接口和d接口，通过面板的旋钮转动有四种通道状态；其中四阀组合体之间的管道连接是，自来水入口管道分两路，一路连接到水位控制阀入口，水位控制阀出口连接到主切换阀A接口，主切换阀B接口连接到自来水出口，主切换阀D接口连接到热水出口，主切换阀C接口连接到出水加压阀的吸水口，出水加压阀的出水口连接到用热水口，自来水入口另一路连接到辅切换阀a接口，辅切换阀b接口连接到出水加压阀的入水口，辅切换阀d接口连接到透气口，辅切换阀c接口连接到通气口；其中所述的主切换阀的三种通道状态，状态一A接口与B接口连通，C接口与D接口连通，状态二只有A接口与D接口连通，状态三只有B接口与C接口连通；其中所述的辅切换阀的四种通道状态，状态一a接口与b接口连通，c接口与d接口连通，状态二只有a接口与b接口连通，状态三四口都不通，状态四只有d接口与b接口连通。

2.根据权利要求1所述的一种新分体太阳能热水器系统，其特征是所述的储热水箱是一个三层结构，分别是外壳、保温层、内胆，至少具有热水入口、热水出口、透气口和辅助接口；其中主切换阀和辅切换阀的切换旋钮均安置在储热水箱外壳面板上；或四阀组合体通过管道连接独立存在于储热水箱体以外。

3.根据权利要求1所述的一种新分体太阳能热水器系统，其特征是所述的传送水箱是一个三层结构，分别是外壳、保温层、内胆，至少具有进口、出口、气压口、充气口和辅助接口，气压口连接一个气压传感器，充气口连接一个充气泵，出口串接一个电磁阀，气压传感器信号线缆、充气泵的控制线缆和电磁阀的控制线缆全部连接到控制器的相应端口，气压传感器、充气泵和电磁阀嵌接在外壳与内胆之间的位置，控制器镶嵌在传送水箱的外壳面板上；或气压传感器、充气泵、电磁阀和控制器独立存在于传送水箱体外。

4.根据权利要求1所述的一种新分体太阳能热水器系统，其特征是所述的温控装置包含一个温感器和一个水路开关，为具有管路排空功能还包含一个与水路开关并联的压控单向阀，温感器一定安置在集热器出口附近，水路开关串接在系统的自来水出口与传送水箱进口之间的水路中；水路开关的打开或关闭受制于温感器，到达预定温度温感器控制水路开关打开水路畅通，反之没有达到预定温度温感器控制水路开关关闭水路截止；水路开关的入口有水压时，与之并联的压控单向阀截止，水路开关的入口水压消失，与之并联的压控单向阀导通水路畅通。

5.根据权利要求4所述的一种新分体太阳能热水器系统，其特征是所述的温感器采用金属感温材料与水路开关合二为一构成一机械的整体部件温控阀串接在集热器出口处；或温感器采用温控开关，水路开关采用电磁阀，温控开关的线缆与电磁阀线缆串接构成温控装置；或温感器采用温度传感器，水路开关采用电磁阀，温度传感器的线缆与电磁阀的线缆全部连接到控制器相应端口上，三者构成一个温控装置。

6.根据权利要求1所述的一种新分体太阳能热水器系统，其特征是所述的辅切换阀具有转动检测功能时，还具有一个转动检测开关，开关线缆连接到控制器的相应端口。

7. 根据权利要求1所述的一种新分体太阳能热水器系统，其特征是所述的出水加压阀是一个内部为文氏流道的机械阀，具有三个接口分别是入水口、吸水口和出水口，高压水从出水加压阀的入水口流入，在吸水口处产生低于大气的负压而形成类似水泵抽水的动力，从吸水口吸入的水与从入水口流入的水在阀体内混合后，从出水口流出。

8.根据权利要求1所述的一种新分体太阳能热水器系统，其特征是所述的水位控制阀，包括一个水路开关和一个水位检测装置，水路开关的打开或关闭完全受制于水位检测装置，储热水箱水满则控制水路开关关闭水路截止，水位不满则水路开关打开水路畅通；水路开关串接在自来水入口到传送水箱进口之间的水路中，水位检测装置安置在储热水箱的内胆中；或水路开关和水位检测装置合二为一采用机械结构的阀，具有一个入口、一个出口和一个机械水位检测装置；或水路开关采用电磁阀，水位检测装置采用水位传感器，电磁阀的控制线缆和传感器的信号线缆全部连接到控制器相应端口上构成水位控制阀；或水路开关采用电磁阀，水位检测装置采用水位开关，水位开关的线缆和电磁阀的线缆串行连接构成水位控制阀。