CN110849002A - 一种室外防冻型太阳能热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种室外防冻型太阳能热水器，包括控制装置、加热装置和供电电源，控制装置分别与供电电源和加热装置电性连接，供电电源包括风能发电电源和光伏发电电源，风能发电电源、光伏发电电源分别通过控制装置与加热装置电性连接，控制装置用于协调控制风能发电电源和光伏发电电源向加热装置供电；靠近太阳能热水器的出水管道进水端设有出水控制阀，当其开启时，太阳能热水器中的水排出；控制出水控制阀关闭，出水管道中的存留水排出。本发明通过风能发电和光伏发电所产生的电能给加热装置进行供电，充分利用新型能源，同时关闭出水阀门时使出水管道与大气连通，管路中的存留水自动排出，避免因室外温度过低产生管路上冻影响后期使用。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能热水器技术领域，具体涉及一种室外防冻型太阳能热水器，适合于具有寒冷冬季的北方地区农村、或户外应用的太阳能热水器。
背景技术
针对北方农村地区夜晚寒冷，并且连续阴天情况下，出现太阳能热水器冻裂情况。冬天的时候正是最需要热水的时候，但此时的天气比较寒冷，虽然热水器内的水很热，却因为出水管道被冻住，热水根本下不来，需要采取烤暖等方法实现热水器可用。使用后农民还需要将太阳能热水器内的水全部放空，不然等到天气转暖的时候，将会面临着水管爆裂的现状，因此北方地区的农村，太阳能热水器冬天大部分处于停用状态。
太阳能热水器目前在国内农村已经被广泛使用，这些太阳能热水器的用户都会面临一个非常大的困扰，冬季气温低，夜间气温达到零下之后，位于室外的太阳能热水器的出水管道存留的水就会结冰，导致太阳能热水器的进出水管破裂，这既影响了用户的日常生活，维修起来也不方便，且价格不菲；对于太阳能热水器的上水管道通过为连接室内的自来水，或通过泵直接注入热水器中，当停止注入时，只需关闭阀门，上水管路中的水会自动回流下来，不会存在上水管道中的水被冻住的问题。有些用户采用特殊管材缠绕伴热带，当太阳能热水器出水管冻住后，采用电加热的方式融化管内冰块，但此方法既浪费用户时间，又浪费电能，给生活带来了经济损失和不便。
发明内容
本发明的目的在于解决上述背景技术中存在的不足，不但避免太阳能热水器出现管路上冻结冰问题，还加入了光伏、风电等清洁能源。太本发明提供了一种同时具有电能热水器和太阳能热水器功能的室外防冻型太阳能热水器。在太阳能和风能不能满足太阳能热水器需要时，自动启动市政电网电能加热，可以始终保证太阳能热水器内水温恒定，24小时提供热水。
采用如下技术方案：
一种室外防冻型太阳能热水器，包括控制装置、加热装置和供电电源，所述控制装置分别与所述的供电电源和加热装置电性连接，所述供电电源包括风能发电电源和光伏发电电源，所述的风能发电电源、光伏发电电源分别通过所述控制装置与所述的加热装置电性连接，所述控制装置用于协调控制所述风能发电电源和光伏发电电源向所述加热装置供电；靠近所述太阳能热水器的出水管道进水端设有出水控制阀，所述出水管道设置于室内；控制所述出水控制阀开启，所述太阳能热水器中的水由所述出水管道排出；控制所述出水控制阀关闭，所述出水管道通过所述出水控制阀与大气连通，所述出水管道中的存留水排出。
所述出水管道的下端出水口位置连接有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门与洗漱管路或淋浴管路连接，所述第二阀门与上水管路连接。
所述供电电源还包括与所述控制装置电性连接的市政电网。
所述太阳能热水器中还设有用于采集太阳能热水器内部水温的温度采集装置，所述温度采集装置与所述控制装置电性连接；当所述温度采集装置所采集到的水温低于所述控制装置所设定的温度时，所述控制装置控制加热装置为所述太阳能热水器加热；当所述温度采集装置所采集到的水温高于所述控制装置所设定的温度时，所述控制装置控制所述加热装置停止向所述太阳能热水器加热。
所述控制装置优先控制所述供电电源向所述加热装置供电的顺序是：风能发电电源、光伏发电电源和市政电网进行供电。
所述出水控制阀为三通手动控制阀或与所述控制装置电性连接的三通电动控制阀，其上设有一空气进口、一水进口和一水出口，所述水进口和水出口分别与所述太阳能热水器的排水口及所述出水管道的进水口端连接，所述空气进口与大气连通。
所述出水控制阀包括排水控制阀和排空管路，所述排水控制阀设置于所述出水管道的进水口端，所述排空管路与所述出水管道相连通，所述排空管路的管路出口高出所述太阳能热水器中的水面高度。
所述加热装置为缠绕于所述太阳能热水器水箱外侧的加热带，或为插入所述太阳能热水器水箱内的电加热器。
本发明技术方案具有如下优点：
A.本发明所提供的室外防冻型太阳能热水器，通过风能发电和光伏发电所产生的电能给太阳能热水器中的加热装置进行供电，同时还在太阳能热水器的出水管道进水端设置了出水控制阀门，在停止太阳能热水器使用时，只需将出水控制阀门关闭，此时出水管道中的存留水会通过出水控制阀门与外界大气连通，从而使管路中的存留水及时排出，避免因室外温度过低产生管路上冻影响后期使用的问题。
B.本发明在太阳能热水器上配置有风能发电电源、光伏发电电源和市政电网电源，通过控制装置优化对加热装置的供电方式，采用优选采用风能发电电源和光伏发电电源，对于没有接入市政电网的偏远地区，解决其用电需求。若存在具有连续阴天气候的区域，则可以通过自动切换至风能发电方式供电，保证太阳能热水器24小时不冻，如果接入市政电网时，还可保证太阳能热水器24小时恒温，本发明充分利用了风能，太阳能加热热水，同时如果接入市政电网还可以实现电热水器功能，有效的将太阳能热水器和电加热热水器高效的结合，又有防冻出水管道设计，从而实现了清洁能源高效转化，实用性非常可观。
C.本发明通过在太阳能热水器中设置温度采集装置，电源来自风力发电，光伏发电，市政电网中的一种或几种互补组合供电，接入温度采集装置，温度采集装置采集太阳能热水器内的热水温度，根据设置温度控制加热器工作，热水温度低于设置温度时，启动加热器加热热水，热水温度超过设置温度时停止加热，并且直接通过控制装置将新能源发电直接用于加热设备，降低能源转换造成浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所示的第一种实施方式的室外防冻型太阳能热水器简图；
图2为本发明所示的第二种实施方式的室外防冻型太阳能热水器简图。
附图标记说明：
1-控制装置
2-加热装置
3-供电电源
31-风能发电电源，32-光伏发电电源，33-市政电网
4-太阳能热水器
41-出水管道
5-出水控制阀
51-空气进口，52-水进口，53-水出口
5A-排水控制阀，5B-排空管路
6-温度采集装置；7-第一阀门；8-第二阀门；9-室内。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种室外防冻型太阳能热水器，包括控制装置1、加热装置2和供电电源3，控制装置1分别与供电电源3和加热装置2电性连接，供电电源包括风能发电电源31和光伏发电电源32，风能发电电源31、光伏发电电源32分别通过控制装置1与加热装置2电性连接，控制装置1用于协调控制风能发电电源31和光伏发电电源32向加热装置2供电；靠近太阳能热水器4的出水管道41进水端设有出水控制阀5；控制出水控制阀5开启，太阳能热水器4中的水由出水管道41排出；控制出水控制阀5关闭，出水管道41通过出水控制阀5与大气连通，出水管道41中的存留水排出，避免了太阳能热水器的出水管道因存留水而产生爆管的问题。本发明通过风能发电和光伏发电所产生的电能给太阳能热水器中的加热装置进行供电，通过控制装置自动切换供电方式，适合于偏远的市政电网难以到达地区的热水供应。本发明所采用的加热装置2为缠绕于太阳能热水器水箱外侧的加热带，或为插入太阳能热水器水箱内的电加热器，实现对水箱内部水的直接或热传导加热，加热装置2可以从市场上购得，这里不再赘述。
出水管道41延伸至室内，在出水管道41的下端出水口位置还设有第一阀门和第二阀门，其中第一阀门与室内的用水管道连接，比如，洗手盆、淋浴装置等需要热水的地方。第二阀门专门与自来水管路或其它供水设备出水管连接，主要实现为热水器供水功能。
当然，供电电源3还可以与市政电网相连接，如图2所示，通过控制装置控制供电电源3向加热装置2进行供电的顺序是：风能发电电源31、光伏发电电源32和市政电网33进行供电。通过控制装置优化对加热装置的供电方式，优选采用风能发电电源和光伏发电电源，对于没有接入市政电网的偏远地区，解决其用电需求。若存在具有连续阴天气候的区域，则可以通过自动切换至风能发电方式供电，保证太阳能热水器24小时不冻，如果接入市政电网时，还可保证太阳能热水器24小时恒温，本发明充分利用了风能、太阳能加热热水，同时如果接入市政电网还可以实现电热水器功能，有效的将太阳能热水器和电加热热水器高效的结合，又有防冻出水管道设计，从而实现了清洁能源高效转化，实用性非常可观。
为了实现对太阳能热水器4中水温的控制，本发明还设有用于采集太阳能热水器4内部水温的温度采集装置6，温度采集装置6可以采用温度传感器，其为现有技术，可以在市场上购得，这里不再赘述。温度采集装置6与控制装置1电性连接；当温度采集装置6所采集到的水温低于控制装置1所设定的温度时，控制装置1控制加热装置2为太阳能热水器4加热；当温度采集装置6所采集到的水温高于控制装置1所设定的温度时，控制装置1控制加热装置2停止向太阳能热水器4加热，实现对太阳能热水器的智能化控制。
本发明中的出水控制阀5可以为三通手动控制阀或与控制装置电性连接的三通电动控制阀，其上设有一空气进口51、一水进口52和一水出口53，水进口52和水出口53分别与太阳能热水器4的排水口及出水管道41的进水口端连接，空气进口51与大气连通。
当然还可以采用如图2所示的出水控制阀5结构。出水控制阀5包括排水控制阀5A和排空管路5B，排水控制阀5A设置于出水管道41的进水口端，排空管路5B与出水管道41相连通，排空管路5B的管路出口高出太阳能热水器4中的水面高度。只需控制排水控制阀5A开启即可实现出水管道的出水，当关闭排水控制阀时，排空管路5B会与外界大气连通，进而使存留在排管管路和出水管道中的水排出，避免了管路上冻的问题。
本发明通过在太阳能热水器中设置温度采集装置，电源来自风力发电，光伏发电，市政电网中的一种或几种互补组合供电，接入温度采集装置，温度采集装置采集太阳能热水器内的热水温度，根据设置温度控制加热器工作，热水温度低于设置温度时，启动加热器加热热水，热水温度超过设置温度时停止加热，并且直接通过控制装置将新能源发电直接用于加热设备，降低能源转换造成浪费。这里的控制装置可以采用单片机控制器，通过程序控制加热器进行自动启停控制。
如图2所示，当需要对太阳能热水器进行上水时，打开第二阀门8和排水控制阀5A，关闭第一阀门7，可以通过回流泵或自来水等供水方式实现对太阳能热水器的自动上水；当供水完成后，只需关闭排水控制阀5A和第二阀门8，打开第一阀门7，出水管道41中的水即可从第一阀门7所连接的管道中排空，不会造成出水管道41中存留水，避免了管路上冻的问题。
当需要洗澡时，打开排水控制阀5A和第一阀门7即可，当然通过打开第二阀门8并控制其第二阀门开关大小，来控制凉水的用量，达到合适的洗澡温度。
上述控制程序可以通过控制装置对第一阀门、第二阀门和排水控制阀进行自动控制，当检测到太阳能热水器的水位低至一定高度时，自动启动补水功能，当达到所设定的补水高度时，通过控制各个阀门自动停止对太阳能热水器进行上水，智能化程度更高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种室外防冻型太阳能热水器，包括控制装置(1)、加热装置(2)和供电电源(3)，所述控制装置(1)分别与所述的供电电源(3)和加热装置(2)电性连接，其特征在于，所述供电电源(3)包括风能发电电源(31)和光伏发电电源(32)，所述的风能发电电源(31)、光伏发电电源(32)分别通过所述控制装置(1)与所述的加热装置(2)电性连接，所述控制装置(1)用于协调控制所述风能发电电源(31)和光伏发电电源(32)向所述加热装置(2)供电；靠近所述太阳能热水器(4)的出水管道(41)进水端设有出水控制阀(5)，出水管道(41)设置于室内(9)；控制所述出水控制阀(5)开启，所述太阳能热水器(4)中的水由所述出水管道(41)排出；控制所述出水控制阀(5)关闭，所述出水管道(41)通过所述出水控制阀(5)与大气连通，所述出水管道(41)中的存留水排出。
2.根据权利要求1所述的室外防冻型太阳能热水器，其特征在于，所述出水管道(41)的下端出水口位置连接有第一阀门(7)和第二阀门(8)，所述第一阀门(7)与洗漱管路或淋浴管路连接，所述第二阀门(8)与上水管路连接。
3.根据权利要求2所述的室外防冻型太阳能热水器，其特征在于，所述供电电源(3)还包括与所述控制装置(1)电性连接的市政电网(33)。
4.根据权利要求1-3任一所述的室外防冻型太阳能热水器，其特征在于，所述太阳能热水器(4)中还设有用于采集太阳能热水器(4)内部水温的温度采集装置(6)，所述温度采集装置(6)与所述控制装置(1)电性连接；当所述温度采集装置(6)所采集到的水温低于所述控制装置(1)所设定的温度时，所述控制装置(1)控制加热装置(2)为所述太阳能热水器(4)加热；当所述温度采集装置(6)所采集到的水温高于所述控制装置(1)所设定的温度时，所述控制装置(1)控制所述加热装置(2)停止向所述太阳能热水器(4)加热。
5.根据权利要求4所述的室外防冻型太阳能热水器，其特征在于，所述控制装置(1)优先控制所述供电电源(3)向所述加热装置(2)供电的是：风能发电电源(31)、光伏发电电源(32)和市政电网(33)一种或几种互补供电。
6.根据权利要求4所述的室外防冻型太阳能热水器，其特征在于，所述出水控制阀(5)为三通手动控制阀或与所述控制装置电性连接的三通电动控制阀，其上设有一空气进口(51)、一水进口(52)和一水出口(53)，所述水进口(52)和水出口(53)分别与所述太阳能热水器(4)的排水口及所述出水管道(41)的进水口端连接，所述空气进口(51)与大气连通。
7.根据权利要求4所述的室外防冻型太阳能热水器，其特征在于，所述出水控制阀(5)包括排水控制阀(5A)和排空管路(5B)，所述排水控制阀(5A)设置于所述出水管道(41)的进水口端，所述排空管路(5B)与所述出水管道(41)相连通，所述排空管路(5B)的管路出口高出所述太阳能热水器(4)中的水面高度。
8.根据权利要求1所述的室外防冻型太阳能热水器，其特征在于，所述加热装置(2)为缠绕于所述太阳能热水器水箱外侧的加热带，或为插入所述太阳能热水器水箱内的电加热器。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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