CN104034053B - 太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能热水器，包括有水箱和集热器，所述集热器包括有多根下端封闭的真空玻璃集热管、固定真空玻璃集热管的支架、与低温水连通的一进水主管、与保温水箱连通的一出水主管，所述真空玻璃集热管为并联结构，每个真空玻璃集热管通过导流管与进水主管连接，每个真空玻璃集热管通过连接管与出水主管连通；所述水箱分别通过外联管道和内联管道与集热器连通，所述外联管道靠近集热器侧与自来水进水口连通，所述水箱分别通过取暖外管道和取暖内管道与取暖器连接。本发明控制方式丰富、有效提升安全性能。

Description

太阳能热水器

技术领域

本发明属于太阳能热水器领域，尤其涉及一种太阳能热水器。

背景技术

水循环分体承压式家用太阳能热水器，集热器安装在室外，电加热器储热水箱均安装在室内，由二根管道通过智能控制器构成采热循环体系，又通过与自来水管网及用户热水管网连接形成用水和补水体系。由于太阳能是一个随季节不段变化，而且每天源源不断输入到集热器中。从而在一年中整个热水系统每天工作在10－60℃以至出现10－80℃以上现象，以及不同地区的水质在高温下对产品的影响，这就对太阳能热水系统运行安全提出了较高的要求。

目前市场上该类控制器，只解决采热储存及防冻等常见功能。忽视了以上所述的高温差、高温及水质原因对系统的破坏，可造成集热器、循环管道、密封圈、循环泵等器件的损坏，同时这种破坏造成的泄漏会给双职工家庭带来水满金山现象，造成不必要的物质损失。

现有的分体式太阳能热水器，包括太阳能集热器和水箱，所述太阳能集热器将加热后的水通入水箱内进行保温，所述水箱的出水管上，安装泄压阀、呼吸阀和水流开关；所述太阳能集热器和水箱上安装了温度传感器。

发明内容

为了克服已有太阳能热水器控制方式的控制方式单一、存在安全隐患的不足，本发明提供了一种控制方式丰富、有效提升安全性能的太阳能热水器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种太阳能热水器，包括有水箱和集热器，所述水箱上安装电加热器，所述集热器包括有多根下端封闭的真空玻璃集热管、固定真空玻璃集热管的支架、与低温水连通的一进水主管、与保温水箱连通的一出水主管，所述真空玻璃集热管为并联结构，每个真空玻璃集热管通过导流管与进水主管连接，每个真空玻璃集热管通过连接管与出水主管连通；所述支架上设有若干螺纹管座，所述真空玻璃集热管密封安装在所述螺纹管座上；所述螺纹管座底部开有供导流管、连接管贯通的通孔，所述导流管的端口采用波纹结构；所述导流管末端连接有阻尼端盖，所述阻尼端盖上开有若干出水孔，所述出水孔边缘一体成型有挡片，所述出水孔与各自挡片配合形成扇形旋转喷流的阻尼通道，所述阻尼通道为二个以上；所述水箱分别通过外联管道和内联管道与集热器连通，所述外联管道靠近集热器侧与自来水进水口连通，所述水箱分别通过取暖外管道和取暖内管道与取暖器连接，所述水箱上安装热水出水口，所述水箱上安装水箱温度传感器，所述太阳能集热器上安装集热器温度传感器，所述取暖器上安装供暖末端温度传感器，所述外联管道上安装第一循环泵和压力开关，所述取暖外管道上安装第二循环泵，所述外联管道靠近太阳能集热器侧安装外联管道温度传感器，所述热水出水口安装水流开关，所述自来水进水口安装进水常闭电磁阀，所述水箱温度传感器、集热器温度传感器、供暖末端温度传感器、外联管道温度传感器、第一循环泵、压力开关、第二循环泵、水流开关和进水常闭电磁阀均与智能控制器连接；所述智能控制器包括：水流安全控制模块，用于当水流开关打开时控制进水常闭电磁阀启动，当水流开关停止工作，延时30秒关闭所述进水常闭电磁阀；失压保护模块，用于当检测到失压时，控制进水常闭电磁阀关闭，关断电加热器的电源开关和关断第二循环泵。

电热带安装在所述外联管道和内联管道在室外部分处的管壁上，所述电加热器和电热带的电源开关与所述智能控制器连接，所述智能控制器还包括：温度控制模块，用于采集水箱温度传感器T1、集热器温度传感器T2、供暖末端温度传感器T4和外联管道温度传感器T3，当T2-T1>7℃时，第一循环泵循环预设时间，停设定时间后才能再次启动；当T1<20℃时，自动启动电加热器进行加热，达到T1>＝30℃时，电加热器停止加热；当T1>85℃时，第一循环泵循环设定时间，第二循环泵循环工作至T1<80℃时停止；当T3<1℃时，第一循环泵和电热带同时开启，T3>＝10℃，停止第一循环泵和电热带。

所述热水出水口处还安装泄压阀和呼吸阀。

所述真空玻璃集热管端面与螺纹管座之间设有垫片，真空玻璃集热管外壁和螺纹管座侧面沿集热管方向依次设有过渡圈、密封圈和压紧螺圈，所述密封圈为梯形硅胶密封圈。

本发明的有益效果主要表现在：控制方式丰富、有效提升安全性能；将液体导入全玻璃真空太阳能集热管深部，通过液体流动带出真空管内残留污垢，导流管的端口采用波纹结构，波纹段可弯曲，简便了全玻璃真空太阳能集热管的安装、维护，使波纹导流管与全玻璃真空太阳能集热管内壁最佳吻合，保障在使用安装时不造成对全玻璃真空太阳能集热管损伤；采用多路扇形旋转喷流方式，使其让注入全玻璃真空太阳能集热管内液体与管内原有液体在高温差下形成高速均匀混合变化，管壁得到均匀冷却，满足真空玻璃集热管的冷却收缩率，确保真空玻璃集热管不受损坏，提高了太阳能热水器的使用寿命，降低了使用成本；旋转喷流方式易于清除真空玻璃集热管内的沉淀物；导流管将低温水尽快向真空玻璃集热管底部输送，从而加快热流传输和对管内污垢清理；在真空玻璃集热管端面与螺纹管座之间设有垫片，避免真空管在腔体受压时因微量位移造成泄漏；真空玻璃集热管外壁和螺纹管座侧面沿集热管方向依次设有过渡圈、密封圈和压紧螺圈，所述密封圈为梯形硅胶密封圈，其作用当受外力挤压时密封圈两侧向圆弧形外膨胀，使其外壁与螺纹管座内壁及其自身内壁与全玻璃真空太阳能集热管外壁紧密柔性吻合，保障全玻璃真空太阳能集热管在受压时不泄漏，同时，在全玻璃真空太阳能集热管受压连接处发生微量位移时起到阻尼作用，保障了全玻璃真空太阳能集热管在突发性高压差变化时不会损坏全玻璃真空太阳能集热管及管口；在真空玻璃集热管的封闭端安装有可调整承压底座，其作用固定全玻璃真空太阳能集热管，在集热器承压工作状态时，保障全玻璃真空太阳能集热管腔内承压时不会因挤压变化造成脱落或损坏；一但全玻璃真空玻璃集热管破损，可将压紧螺圈打开安装上封闭金属片，旋紧压紧螺圈即可保障集热器使用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2是真空玻璃集热管与支架连接示意图；

图3是真空玻璃集热管与进水主管、出水主管连接示意图；

图4是图3的仰视图；

图5是阻尼端盖示意图；

图6是可调整承压底座示意图；

图7是真空玻璃集热管结构示意图；

图8是太阳能热水器控制部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1-8，一种太阳能热水器，包括有水箱和集热器，所述包括有多根下端封闭的真空玻璃集热管1、固定真空玻璃集热管的支架2、与低温水连通的一进水主管3、与保温水箱连通的一出水主管4，所述真空玻璃集热管为并联结构，每个真空玻璃集热管通过导流管5与进水主管连接，每个真空玻璃集热管通过连接管与出水主管连通；所述支架上设有若干螺纹管座6，所述真空玻璃集热管密封安装在所述螺纹管座上；所述螺纹管座底部开有供导流管、连接管贯通的通孔7，所述导流管的端口采用波纹结构8；所述导流管末端连接有阻尼端盖9，所述阻尼端盖上开有若干出水孔10，所述出水孔边缘一体成型有挡片11，所述出水孔与各自挡片配合形成扇形旋转喷流的阻尼通道，所述阻尼通道为二个以上。所述导流管为金属管。所述真空玻璃集热管端面与螺纹管座之间设有垫片12，真空玻璃集热管外壁和螺纹管座侧面沿集热管方向依次设有过渡圈13、密封圈14和压紧螺圈15，所述密封圈为梯形硅胶密封圈。所述支架为全金属框架，正面装有低铁钢化白玻，背面装有不锈钢镜面板和引流口。所述真空玻璃集热管的封闭端安装有可调整承压底座16，所述框架上开有承压底座的定位槽。所述可调整承压底座由定位圈17、承压托架18和锁紧螺圈19组成。

所述水箱分别通过外联管道和内联管道与太阳能集热器连通，所述外联管道靠近太阳能集热器侧与自来水进水口连通，所述水箱分别通过取暖外管道和取暖内管道与取暖器连接，所述水箱上安装热水出水口，所述水箱上安装水箱温度传感器T1，所述太阳能集热器上安装集热器温度传感器T2，所述取暖器上安装供暖末端温度传感器T4，所述外联管道上安装第一循环泵P1和压力开关PK，所述取暖外管道上安装第二循环泵P2，所述外联管道靠近太阳能集热器侧安装外联管道温度传感器T3，所述热水出水口安装水流开关LL，所述自来水进水口安装进水常闭电磁阀DC，所述水箱温度传感器T1、集热器温度传感器T2、供暖末端温度传感器T4、外联管道温度传感器T3、第一循环泵P1、压力开关PK、第二循环泵P2、水流开关LL和进水常闭电磁阀DC均与智能控制器连接；

所述智能控制器包括：水流安全控制模块，用于当水流开关打开时控制进水常闭电磁阀启动，当水流开关停止工作，延时30秒关闭所述进水常闭电磁阀；失压保护模块，用于当检测到失压时，控制进水常闭电磁阀关闭，关断电加热器的电源开关和关断第二循环泵。

进一步，所述水箱上安装电加热器H1，电热带H2安装在所述外联管道和内联管道在室外部分处的管壁上，所述电加热器H1和电热带H2的电源开关与所述智能控制器连接，所所述智能控制器还包括：温度控制模块，用于采集水箱温度传感器T1、集热器温度传感器T2、供暖末端温度传感器T4和外联管道温度传感器T3，当T2-T1>7℃时，第一循环泵循环预设时间，停设定时间后才能再次启动；当T1<20℃时，自动启动电加热器进行加热，达到T1>＝30℃时，电加热器停止加热；当T1>85℃时，第一循环泵循环设定时间，第二循环泵循环工作至T1<80℃时停止；当T3<1℃时，第一循环泵和电热带同时开启，T3>＝10℃,停止第一循环泵和电热带。

更进一步，所述热水出水口处安装泄压阀L1和呼吸阀L2。

再进一步，所述外联管道和自来水进水管上分别安装止回阀W1、W2。

本实施例中，水箱温度传感器T1，用于采集水箱温度，并将水箱温度值传入控制器的芯片读取；集热器温度传感器T2，用于采集集热器的温度，并将集热器温度值传入控制器的芯片读取；外联管道温度传感器T3，用于采集外联管道的水温，并将外联管道温度值传入控制器的芯片读取；供暖末端温度传感器T4，用于采集供暖期末端的温度值，并将供暖末端的温度值传入控制器的芯片读取；

出水水流开关LL，用于控制水箱出水管的关断和打开，是一种常开开关，采用4分内外丝/DN15，将水流动信号传入控制器的芯片读取；压力开关PK，安装在外联管道内，用于监测外联管道的压力，常闭型开关，并将系统压力值传入控制器的芯片读取；

在所述水箱内安装电加热器H1，型号为220V 3KW；所述外联管道内安装集热器循环泵P1；220V 500W；供暖外管道内安装供暖循环泵P2，220V 500W；电热带H2220V 1000W集热器与水箱循环管道在室外部分处的管壁上；自来水进水管内安装电磁阀V1，12V 0.5A，常闭型开关，用于控制自来水是否进入太阳能集热器；采用继电器将各路输出电压传输到各工作界面。

本实施例的温度控制过程为：

T2-T1>7℃时，P1循环25分钟，停半小时后才能再次启动；通过循环泵采用温差定时方式采热。循环泵选用间隔工作方式保障家用循环泵在高温下长期工作不受损；

T1<20℃时，自动启动电加热器，达到T1>＝30℃时停止加热，保障冬季水循环防冻所需热能；

T1>85℃时，P1循环25分钟，P2循环工作至T1<80℃时停止。防止系统工作在较高温度所带来的损坏；

T3<1℃时，P1和H2同时开启，T3>＝10℃,停止P1和H2，保障冬季(含－40℃)循环管道不被冻结。

本实施例的电加热器控制过程为：

按红色按钮，开启恒温电加热器(红色发光二极管亮)，按黑色按钮选择工作状态。(当检测到用户用水时自动关闭电加热器输出。)

状态1：“水箱”二极管亮，T1<50℃时，启动电加热器，T1>＝55℃时停止电加热器。

状态2：“集热1”二极管亮，T1<55℃时，启动电加热器，T1>＝60℃时停止电加热器。

状态3：“集热2”二极管亮，T1<60℃时，启动电加热器，T1>＝65℃时停止电加热器。

按黄色按钮，开启供暧功能(黄色发光二极管亮)，按黑色按钮选择工作状态。

状态1：“水箱”二极管亮，T4<30℃时启动P2，T4>＝48℃时停止P2。

状态2：“集热1”二极管亮，T4<35℃时启动P2，T4>＝48℃时停止P2。

状态3：“集热2”二极管亮，T4<40℃时启动P2，T4>＝48℃时停止P2。

本实施例的手动控制过程为：

按绿色键1次，黄色二极管亮，加压启动电磁阀30秒。当停水或系统泄漏维修后，需对系统加压后才能工作，主要防范因泄漏对用户产生的损害。

按绿色键2次，红色二极管亮，强制启动解冻加热带至T3>＝10℃。当T3没配置，或故障时运行25分钟后自动停止。保障冬季(含－40℃)循环管道因停电等因素造成冻结后起到解冻作用。

按绿色键3次，绿色二极管亮，P1工作10分钟。调和集热器与储热水箱中的水温。

本实施例的安全控制过程如下：

LL水流开关打开，电磁阀启动，LL水流开关停止工作，系统延时30秒关闭电磁阀。当系统检测到失压时关闭电磁阀。保障系统工作在管网压力状态，同时系统泄漏，保障不发生水满金山现象。

当压力开关检测到失压时，停止电加热器和自动集热循环供暖循环,电热带仍正常工作。防止因电加水箱缺水造成电加热器烧坏及循环泵将水箱水通过泄漏处流失。保障防冻功能正常工作。

T1故障时，停止自动电加热器，和自动集热循环。防止不断加热对系统的影响及循环泵长时间工作出现故障。

T2故障时，停止自动集热循环。防止循环泵长时间工作出现故障。

T3故障时，停止自动管道保温。防止电带损坏及对管道造成损坏

T4故障时，停止自动供暖。防止循环泵长时间工作出现故障及室内温度过高。

当检测到显示器与强电盒联接有故障“EE”时停止所有输出。保障系统电器设备不受损坏。

泄压阀：保障系统工作在一定压力范围内，防止超压对系统造成的破坏。

呼吸阀：防止系统在高温差变化及高落差使用时产生的负压对系统及储热水箱造成破坏(水箱等吸瘪)。

W1止回阀：保障采热时循环通道厂开，当用户洗漱时关闭通道，保障用户最大热能利用，及热水用量为储热水箱加储热集热器中的总量。

W2止回阀：用户洗漱时厂开通道，当系统工作在循环状态时关闭通道，保障电磁阀不受高温水对其破坏。

Claims (4)

1.一种太阳能热水器，其特征在于：包括有水箱和集热器，所述水箱上安装电加热器，所述集热器包括有多根下端封闭的真空玻璃集热管、固定真空玻璃集热管的支架、与低温水连通的一进水主管、与保温水箱连通的一出水主管，所述真空玻璃集热管为并联结构，每个真空玻璃集热管通过导流管与进水主管连接，每个真空玻璃集热管通过连接管与出水主管连通；所述支架上设有若干螺纹管座，所述真空玻璃集热管密封安装在所述螺纹管座上；所述螺纹管座底部开有供导流管、连接管贯通的通孔，所述导流管的端口采用波纹结构；所述导流管末端连接有阻尼端盖，所述阻尼端盖上开有若干出水孔，所述出水孔边缘一体成型有挡片，所述出水孔与各自挡片配合形成扇形旋转喷流的阻尼通道，所述阻尼通道为二个以上；

所述水箱分别通过外联管道和内联管道与集热器连通，所述外联管道靠近集热器侧与自来水进水口连通，所述水箱分别通过取暖外管道和取暖内管道与取暖器连接，所述水箱上安装热水出水口，所述水箱上安装水箱温度传感器，所述太阳能集热器上安装集热器温度传感器，所述取暖器上安装供暖末端温度传感器，所述外联管道上安装第一循环泵和压力开关，所述取暖外管道上安装第二循环泵，所述外联管道靠近储热太阳能集热器侧安装外联管道温度传感器，所述热水出水口安装水流开关，所述自来水进水口安装进水常闭电磁阀，所述水箱温度传感器、集热器温度传感器、供暖末端温度传感器、外联管道温度传感器、第一循环泵、压力开关、第二循环泵、水流开关和进水常闭电磁阀均与智能控制器连接；所述智能控制器包括：水流安全控制模块，用于当水流开关打开时控制进水常闭电磁阀启动，当水流开关停止工作，延时30秒关闭所述进水常闭电磁阀；失压保护模块，用于当检测到失压时，控制进水常闭电磁阀关闭，关断电加热器的电源开关和关断第二循环泵。

2.如权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：电热带安装在所述外联管道和内联管道在室外部分处的管壁上，所述电加热器和电热带的电源开关与所述智能控制器连接，所述智能控制器还包括：温度控制模块，用于采集水箱温度传感器T1、集热器温度传感器T2、供暖末端温度传感器T4和外联管道温度传感器T3，当T2-T1>7℃时，第一循环泵循环预设时间，停设定时间后才能再次启动；当T1<20℃时，自动启动电加热器进行加热，达到T1>＝30℃时，电加热器停止加热；当T1>85℃时，第一循环泵循环设定时间，第二循环泵循环工作至T1<80℃时停止；当T3<1℃时，第一循环泵和电热带同时开启，T3>＝10℃，停止第一循环泵和电热带。

3.如权利要求1或2所述的太阳能热水器，其特征在于：所述热水出水口处还安装泄压阀和呼吸阀。

4.如权利要求3所述的太阳能热水器，其特征在于：所述真空玻璃集热管端面与螺纹管座之间设有垫片，真空玻璃集热管外壁和螺纹管座侧面沿集热管方向依次设有过渡圈、密封圈和压紧螺圈，所述密封圈为梯形硅胶密封圈。