CN104848565A - 具有防过热功能的太阳能热水器 - Google Patents

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陈九法
田权
李亚楠
饶义本
安玉磊
曹政
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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

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Abstract

本发明提出一种具有防过热功能的太阳能热水器，包括水箱（5），在所述水箱（5）内设置有测量水温的温度传感器（6）；在所述水箱（5）内设有若干换热管（1），所述换热管（1）贯穿所述水箱（5）；在换热管内（1）形成空气流通通道；在所述换热管（1）两端的水箱（5）端盖上连接有总管（2），在所述总管（2）内设置有当温度传感器（6）测得的水温温度超过温度传感器内设定的第一设定温度时，用于实现换热管（1）的通风以及当温度传感器（6）测得的水温温度低于第一设定温度时关闭换热管通风的电动阀门（3）。本发明通过在水箱内设置换热管，可以在太阳能过于充足时，自动的将热量散失，控制水箱内的水温恒定。

Description

具有防过热功能的太阳能热水器
技术领域
本发明涉及太阳能热水器技术领域，是一种具有防止水箱过热的太阳能热水器。
背景技术
近年来，太阳能热水器技术发展速度非常快，太阳能热水器逐渐成为日常电器设备之一，为众多的家庭和单位接受和使用。目前太阳能热水器一般包括蓄水箱、集热器、管路、阀门和支架等组件。目前，一般都是太阳能集热器接受太阳能，将热量传给水箱。加热水箱里的水。但是在实际使用过程中，在夏季，由于阳光充足，热水温度往往很高，有时热水温度高达70℃，甚至更高，且水会在水箱里不断沸腾。这就造成在开水龙头使用热水时，一旦不注意，就会被热水烫伤，老人和小孩尤其容易被烫伤。而一般情况下，人们所需的热水温度在40℃—50℃。在调节水温的过程中，水不断被放出，存在浪费水的现象，不利于节水。同时，在阳光充足时，水箱不在吸收太阳能集热器的热量，使太阳能集热器长时间处于高温状态，会减少太阳能集热器的使用寿命。
因此，为了保证人员用热水的安全性和节约用水，延长太阳能集热器的使用寿命，太阳能热水器能够提供恒定的水温的水，对人们的生活很有意义。
发明内容
技术问题：本发明是针对一般家用太阳能热水器水箱热水温度过高，提出的一种具有防过热功能的太阳能热水器，通过设定水箱内热水的温度，来控制总管上电动阀门的开启和关闭，风机的启停，从而控制换热管内空气的换热强度，防止水箱内的水过热。
技术方案：具有防过热功能的太阳能热水器，包括水箱5，在所述水箱5内设置有测量水温的温度传感器6；在所述水箱5内设有若干换热管1；所述换热管1贯穿水箱5，并在换热管内1形成空气流通通道；
在所述换热管1两端的水箱5端盖上连接有总管2，在所述总管2内设置有当温度传感器6测得的水温温度超过所述温度传感器6内设定的第一设定温度时，用于实现换热管1的通风以及当温度传感器6测得的水温温度低于第一设定温度时关闭换热管通风的电动阀门3。
所述换热管1沿所述水箱5的轴线倾斜安装。
所述换热管1垂直所述水箱5的轴线安装。
所述第一设定温度在所述太阳能热水器内热水连续不使用的情况下为20—30℃；在所述太阳能热水器内热水正常使用情况下为30-70℃。
在所述总管2进风侧设有与所述总管2相连接的风管，在所述风管末端安装有用于强制空气散热的风机4；
所述风机4的启动与关闭如下：当温度传感器6测得的水温温度超过所述温度传感器6内的第二设定温度时风机启动，进行强制空气散热；当温度传感器6测得的水温温度低于第二设定温度时风机关闭。
所述第二设定温度在所述太阳能热水器内热水连续不使用的情况下为70—80℃；在所述太阳能热水器内热水在正常使用情况下比所述第一设定温度高10-20℃。
还包括控制器7，所述控制器7分别与所述温度传感器6、电动阀门3连接；所述控制器7根据水箱温度与预设温度的比较结果控制电动阀门3的开启或关闭。
所述换热管1为内螺纹管。
所述总管2与所述水箱5连接处设置有防止空气渗入的密封圈9，在所述总管2的外表面设有保温层。
所述总管2的管口设置有用于防尘和防水的过滤网和防水网。
本专利通过设置在水箱中的温度传感器来检测水箱中的水温，当水箱内的温度达到设定值时，电动阀门开启，使换热管与外界空气连通。通过换热管内的气体循环进行散热，从而防止太阳能热水器的水箱过热。在自然气流散热效果不明显的情况下，通过开启风机，进行强制散热，达到防止水箱过热的功能。
附图说明
图1为本发明具有防过热功能太阳能热水器的示意图。
图2为本发明具有防过热功能太阳能热水器水平总管与水箱连接处剖面图。
图3为本发明具有防过热功能太阳能热水器另一具体实施例的示意图。
图4为本发明具有防过热功能太阳能热水器的控制框图。
图中：换热管1，总管2，电动阀门3，风机4，水箱5，温度传感器6，控制器7，过滤网和防水网8，密封圈9，螺钉孔10。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施方式对本发明作进一步阐述。
一种具有防过热功能太阳能热水器，包括换热管1、总管2、电动阀门3、风机4、水箱5、置于水箱5中的温度传感器6、控制器7。在温度传感器6内设有预设温度；换热管1贯穿水箱5，两端焊接于水箱内，在换热管内1形成有空气流通通道。换热管1为内螺纹管。在换热管1两端的水箱5端盖上通过螺钉固定有总管2，在总管2外设置有密封圈9，防止空气渗入；此时位于水箱5端盖的的总管管口，应做成”帽”状，防止灰尘和水进入换热管1，堵塞换热管，影响其换热效果。在总管2进风侧设有与总管2相连接的风管，在风管末端安装有用于强制空气散热的风机4。在本发明中总管2的外表面设有保温层，同时，在总管2的管口设置有防灰和防水水的过滤网和防水网。在总管2以及其外设置的密封圈9上开设有螺钉孔10，通过螺钉穿过螺钉孔10与水箱5端盖进行连接。总管2构成了所有换热管1的进风以及出风总通道。在总管2内设置有电动阀门3，温度传感器6与电动阀门3连接有控制器7。
本发明具体工作过程如下：
温度传感器6检测到水箱内的水温，在其内设置有第一设定温度和第二设定温度。温度传感器6将检测到的水箱内的水温与其内的预设温度进行比较。当水箱5内的水达到第一设定温度T1时，将结果传到控制器7，控制器7开始计时，若10min后水箱内水温仍大于T1，控制器7控制电动阀门3开启，换热管1与外界空气连通，外界冷空气通过进风口流入换热管1内的空气流通通道，并通过热传递吸收水箱5中热水温度，通过换热管1出风口流出，达到降低水箱5中热水温度的目的；当太阳能十分充足，水箱内的水温继续上升。当水箱内的水达到第二设定温度T2时，此时单纯依靠空气的自然作用已经不能满足水箱内水的热量散失了，这时温度传感器6检测到温度后，将结果传给控制器7，控制器7开始计时，若10min后水箱内水温仍大于T2，开启风机4，将空气强制吹入，使空气从换热管1进风口进入，从换热管1出风口排出，形成强制循环散热，保持水箱内水温恒定。
在本发明中，具体的太阳能热水器工作分两种情况：
（1）当太阳能热水器内热水连续不使用的情况下，因为水箱内的热水还是在太阳能热水器的作用下不断加热，基于防止太阳能集热器长期处于高温运行状态，设定第一设定温度为20—30℃，此时电电动阀门3开启，热水器处于不停自动散热状态，尽量减少开启风机4的情况。但若太阳能充足，水箱内热水温度不断上升，达到了第二设定温度为70—80℃，此时开启风机4进行强制散热；
（2）当太阳能热水器内热水在正常使用情况下，第一设定温度为30-70℃，第二设定温度比第一设定温度高10-20℃。
当水箱内的水低于第二设定温度T2时，温度传感器6检测到温度后，传给控制器7，控制器7开始计时，10min后水箱内水温仍低于T2，此时关闭风机4，空气强制对流结束，使其进行空气自然散热。当水箱内的水温低于第一设定温度T1时，温度传感器6检测到温度后，传给控制器7，控制器7开始计时，10min后水箱内水温仍低于T1，此时控制器7控制电动阀门3关闭，阻断空气的自然循环，太阳能热水器进入正常工作状态。
在本发明中，换热管1安装在水箱5中，其安装的方式为平行水箱5轴线安装。但本发明并不止于此，安装于水箱5内的换热管1，可以沿着水平5轴线倾斜安装，也可以与水箱轴线垂直进行安装。同时，本发明中换热管与水箱的连接，也可以有多种方式，不局限于本发明的焊接。
本发明不仅能够防止水箱内的水过热，而且也能避免太阳能集热器长时间处于高温状态，影响其使用寿命，也能保证水箱内水温的恒定，保证了用户使用的安全性和可靠性。同时，由于换热管可以进行自然对流散失水箱内的热量，也减少了风机的开启时间，可以节省能耗和保证风机的使用寿命。

Claims (10)

1.具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：包括水箱（5），在所述水箱（5）内设置有测量水温的温度传感器（6）；在所述水箱（5）内设有若干换热管（1），所述换热管（1）贯穿所述水箱（5）；在换热管内（1）形成空气流通通道；
在所述换热管（1）两端的水箱（5）端盖上连接有总管（2），在所述总管（2）内设置有当温度传感器（6）测得的水温温度超过所述温度传感器（6）内设定的第一设定温度时，用于实现换热管（1）的通风以及当温度传感器（6）测得的水温温度低于第一设定温度时关闭换热管通风的电动阀门（3）。
2.根据权利要求1所述的具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：所述换热管（1）沿所述水箱（5）的轴线倾斜安装。
3.根据权利要求1所述的具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：所述换热管（1）垂直所述水箱（5）的轴线安装。
4.根据权利要求1所述的具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：所述第一设定温度在所述太阳能热水器内热水连续不使用的情况下为20—30℃；在所述太阳能热水器内热水正常使用情况下为30-70℃。
5.根据权利要求1所述的具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：在所述总管（2）进风侧设有与所述总管（2）相连接的风管，在所述风管末端安装有用于强制空气散热的风机（4）；
所述风机（4）的启动与关闭如下：当温度传感器（6）测得的水温温度超过所述温度传感器（6）内的第二设定温度时风机启动，进行强制空气散热；当温度传感器（6）测得的水温温度低于第二设定温度时风机关闭。
6.根据权利要求5所述的具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：所述第二设定温度在所述太阳能热水器内热水连续不使用的情况下为70—80℃；在所述太阳能热水器内热水在正常使用情况下比所述第一设定温度高10-20℃。
7.根据权利要求1所述的具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：还包括控制器（7），所述控制器（7）分别与所述温度传感器（6）、电动阀门（3）连接；所述控制器（7）根据水箱温度与预设温度的比较结果控制电动阀门（3）的开启或关闭。
8.根据权利要求1所述的具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：所述换热管（1）为内螺纹管。
9.根据权利要求1所述具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：所述总管（2）与所述水箱（5）连接处设置有防止空气渗入的密封圈（9），在所述总管（2）的外表面设有保温层。
10.根据权利要求1所述具有防过热功能的太阳能热水器，其特征在于：所述总管（2）的管口设置有用于防尘和防水的过滤网和防水网。
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