CN111595036B - 一种智能化太阳能热水器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能化太阳能热水器系统，包括：太阳能集热管、水箱、热水输送管和保温桶，保温桶内设有横向固定隔板和可转动活动模板，保温桶内固定隔板的上部区域被活动模板分割为第一热水腔、第二热水腔，固定隔板的下部区域被活动模板分割为第一冷水腔、第二冷水腔。本发明对保温桶进行了巧妙的设计，利用隔板来分隔冷水和热水，通过八个阀门之间的配合，实现注入冷水改变冷水腔容积以驱动活动模板发生转动进而使热水从热水腔中流出，由于活动模板的压迫，使流出的热水具有水压，符合使用需要；同时由于冷水注入其中一个冷水腔，而另一个冷水腔中的冷水被挤出，被推入热水器的水箱内，完成了对热水器水箱的补水。

Description

一种智能化太阳能热水器系统
技术领域
本发明涉及一种智能化太阳能热水器系统，属于节能减排技术应用领域。
背景技术
目前，太阳能热水器是我国大力提倡普及的热水器设备。相比其他热水器，太阳能热水器不但节省常规能源，没有任何污染物或废弃物产生，可以高效产出热水，而且运行费用几乎为零，长期使用经济效益好，使用寿命也很长，切实响应了我国建设能源节约型、环境友好型社会的号召。太阳能热水器有众多优点，尽管如此，它也有一些技术上的不足之处限制其发展。
为了更好地利用能源，太阳能热水器一般设置于楼顶，其热水输送管道需要从顶楼延伸到室内。在使用过程中，大量管道内所存的冷水会直接排放掉，造成水资源的浪费；而热水流经漫长的管道时，又造成热损失过大而致水温变低；使用完毕后，滞留在管道内的热水无法被利用，再次产生浪费；并且在冬天时，裸露于户外的管道容易被冻裂。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷，提供一种智能化太阳能热水器系统及其控制方法，不会造成管道内冷水和热水的浪费。
为了实现本发明目的，本发明提供的智能化太阳能热水器系统，包括：太阳能集热管、水箱和由上至下设置的热水输送管，其特征在于：
所述热水输送管的上端设置有两位三通电磁阀，所述两位三通电磁阀具有位于上游端的进水口、位于下游端的出水口和与大气相通的进气口；
所述智能化太阳能热水器系统还包括内设有横向固定隔板和可转动活动模板的保温桶，所述保温桶内固定隔板的上部区域被活动模板分割为第一热水腔、第二热水腔，所述保温桶内固定隔板的下部区域被活动模板分割为第一冷水腔、第二冷水腔；通过增加第一冷水腔或第二冷水腔的容积驱动所述活动模板转动进而使热水从第二热水腔或第一热水腔流出；
所述热水输送管分成两路，第一路经第一热水进水阀连接第一热水腔，第二路经第二热水进水阀连接第二热水腔；
所述第一热水腔、第二热水腔分别连接设有第一热水出水阀的第一热水出水管、设有第二热水出水阀的第二热水出水管；
第一冷水腔连接设有第一冷水进水阀的第一冷水进水管和设有第一冷水出水阀的第一冷水出水管；
第二冷水腔分别连接设有第二冷水进水阀的第二冷水进水管和设有第二冷水出水阀的第二冷水出水管；
所述第一冷水进水管和第二冷水进水管接市政自来水；
所述第一冷水出水管和第二冷水出水管接水箱；
所述智能化太阳能热水器系统还包括控制器，用于控制所述两位三通电磁阀、第一热水进水阀、第二热水进水阀、第一热水出水阀、第二热水出水阀、第一冷水进水阀、第二冷水进水阀、第一冷水出水阀和第二冷水出水阀。
本发明增设保温桶用来存储热水，供用户使用。通常状态下热水管内无水，通过热水管上端两位三通电磁阀状态的切换，实现水箱对保温桶的间歇性注水，并且在水箱放水完毕后，热水管上端与大气相通，管内热水在重力作用下流入保温桶，有效利用了管内的热水，避免了热水浪费。由于常态下热水管内无水，因此也解决了热水长时间滞留于管内而带来了能源浪费，以及冬天热水管容易被冻裂的问题。
本发明对保温桶进行了巧妙的设计，利用隔板来分隔冷水和热水，通过八个阀门之间的配合，实现注入冷水改变冷水腔容积以驱动活动模板发生转动进而使热水从热水腔中流出，由于活动模板的压迫，使流出的热水具有水压，符合使用需要；同时由于冷水注入其中一个冷水腔，而另一个冷水腔中的冷水被挤出，被推入热水器的水箱内，完成了对热水器水箱的补水。
作为优选，保温桶内设置有加热管。在光照条件不佳或保温桶内水温过低时，通过加热管加热保温桶内的水，提高了本太阳能热水器在阴雨天或冬天时的适用性。在光照条件不理想时，热水器水箱内的水也能达到一定温度（例如25℃），该部分的水流入保温桶内做进一步加热，即可满足较高水温（例如40℃）的使用需求，有效利用了能源，降低了能耗。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1是本发明智能化太阳能热水器系统结构示意图。
图2是本发明智能化太阳能热水器系统的热水出水管示意图。
图中标号示意如下：
1-太阳能集热管，2-水箱，3-热输送水管，4-保温桶，41-固定隔板；42-活动模板；5-两位三通电磁阀，61-第一热水进水阀，62-第二热水进水阀，71-第一热水出水阀，72-第二热水出水阀，73-第一热水出水管，74-第二热水出水管；81-第一冷水进水阀，82-第二冷水进水阀，83-第一冷水进水管，84-第二冷水进水管，91-第一冷水出水阀，92-第二冷水出水阀，93-第一冷水出水管，94-第二冷水出水管，10-支架，11-厨房供水管，12-浴室供水管，A-第一热水腔，B-第二热水腔，C-第一冷水腔，D-第二冷水腔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明实施例智能化太阳能热水器系统，主要包括：太阳能集热管1、水箱2、由上至下设置的热水输送管3和位于室内的保温桶4。本例中，太阳能集热管1和水箱2通过支架10固定于楼顶。太阳能集热管采用真空集热管，具有较好的集热效率。热水输送管3外包裹有保温层，降低热能损耗。
如图1所示，热水输送管3的上端设置有两位三通电磁阀5，两位三通电磁阀5具有位于上游端的进水口、位于下游端的出水口和与大气相通的进气口。两位三通电磁阀5具有两个状态位：
第一状态位时，两位三通电磁阀5的进水口与出水口导通，进气口封闭。此时，水箱2通过热水输送管3向保温桶4注水。
第二状态位时，两位三通电磁阀5的进水口封闭，进气口与出水口导通。此时，水箱2停止放水，热水输送管3内残留的热水在重力作用下流入保温桶4内。并且确保常态下热水输送管3内无水。
本实施例的保温桶4内设有横向固定隔板41和可转动活动模板42。如图1所示，固定隔板41的上部区域被活动模板42分割为第一热水腔A、第二热水腔B，固定隔板41的下部区域被活动模板42分割为第一冷水腔C、第二冷水腔D。通过增加第一冷水腔C或第二冷水腔D的容积驱动所述活动模板42转动进而使热水从第二热水腔B或第一热水腔A流出。
本实施例保温桶4设置有四个入水口和四个出水口，并且分别通过阀门开控制管道的开闭，来实现功能。管路和阀门的具体设置如下：
热水输送管3分成两路，第一路经第一热水进水阀61连接第一热水腔A，第二路经第二热水进水阀62连接第二热水腔B。水箱2内的水通过热水输送管3流入第一热水腔A或第二热水腔B。
第一热水腔A、第二热水腔B分别连接设有第一热水出水阀71的第一热水出水管73、设有第二热水出水阀72的第二热水出水管74。如图2所示，第一热水出水管73和第二热水出水管74汇流后分别连接厨房供水管11和浴室供水管12。第一热水腔A、第二热水腔B用于接收水箱2的热水进行储存并为用户提供热水。本例中，保温桶4的第一热水腔A和第二热水腔B内设置有电加热器。在光照条件不佳或保温桶内水温过低时，通过加热管加热保温桶内的水，提高了本太阳能热水器在阴雨天或冬天时的适用性。
第一冷水腔C连接设有第一冷水进水阀81的第一冷水进水管83和设有第一冷水出水阀91的第一冷水出水管93。第一冷水进水管83和第二冷水进水管84接市政自来水。第二冷水腔D分别连接设有第二冷水进水阀82的第二冷水进水管84和设有第二冷水出水阀93的第二冷水出水管94。第一冷水出水管93和第二冷水出水管94接水箱2。通过打开冷水进水阀实现对冷水腔的注水，从而改变冷水腔的容积，以驱动活动模板42转动。活动模板42转动，一方面将热水腔内的热水排出，供用户使用；另一方面将受挤压冷水腔内的冷水通过管道压入水箱2内，实现对水箱2的补水。
智能化太阳能热水器系统还包括一控制器，用于控制上述的两位三通电磁阀5、第一热水进水阀61、第二热水进水阀62、第一热水出水阀71、第二热水出水阀72、第一冷水进水阀81、第二冷水进水阀82、第一冷水出水阀91和第二冷水出水阀93，以实现功能。
本实施例中，活动模板42在一定角度范围内进行转动，通过位置传感器来检测活动模板42的转动角度。当活动模板42转动到极限位置时，改变阀门的开闭状态，实现保温桶4的连续供水。位置传感器和控制器相连接。
本实施例智能化太阳能热水器系统的控制方法如下：
用户用水时，热水器在模式Ⅰ和模式Ⅱ之间切换，切换的条件是活动模板42转动至极限位置，活动模板42的极限位置通过位置传感器进行检测.
模式Ⅰ：打开第一冷水进水阀81、第二冷水出水阀92、第一热水出水阀71和第二热水进水阀62，关闭第一冷水出水阀91、第二冷水进水阀82、第一热水进水阀61和第二热水出水阀72；自来水通过第一冷水进水管83进入第一冷水腔C使其容积变大，驱动活动模板42逆时针转动，第一热水腔A和第二冷水腔D被活动模板42挤压而容积变小，使第一热水腔A中的热水经第一热水出水管73流出供用户使用，同时第二冷水腔D内的冷水经第二冷水出水管94流入水箱2，实现用户用水的同时进行热水器的补水。
模式Ⅱ：打开第二冷水进水阀82、第一冷水出水阀91、第二热水出水阀72和第一热水进水阀61，关闭第二冷水出水阀92、第一冷水进水阀81、第二热水进水阀62和第一热水出水阀71；自来水通过第二冷水进水管84进入第二冷水腔D使其容积变大，驱动活动模板42顺时针转动，第二热水腔B和第一冷水腔C被活动模板42挤压而容积变小，使第二热水腔B中的热水经第二热水出水管74流出供用户使用，同时第一冷水腔C内的冷水经第一冷水出水管93流入水箱2，实现用户用水的同时进行热水器的补水。
太阳能热水器处于模式Ⅰ时，控制两位三通电磁阀5动作，使其进水口与出水口导通，水箱2内的热水通过热输送水管3和第二热水进水阀62对第二热水腔B补充热水；太阳能热水器处于模式Ⅱ时，控制两位三通电磁阀5动作，使其进水口与出水口导通，水箱2内的热水通过热输送水管3和第一热水进水阀61对第二热水腔A补充热水。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能化太阳能热水器系统，包括：太阳能集热管（1）、水箱（2）和由上至下设置的热水输送管（3），其特征在于：
所述热水输送管（3）的上端设置有两位三通电磁阀（5），所述两位三通电磁阀（5）具有位于上游端的进水口、位于下游端的出水口和与大气相通的进气口；
所述智能化太阳能热水器系统还包括内设有横向固定隔板（41）和可转动活动模板（42）的保温桶（4），所述保温桶（4）内固定隔板（41）的上部区域被活动模板（42）分割为第一热水腔（A）、第二热水腔（B），所述保温桶（4）内固定隔板（41）的下部区域被活动模板（42）分割为第一冷水腔（C）、第二冷水腔（D）；通过增加第一冷水腔（C）或第二冷水腔（D）的容积驱动所述活动模板（42）转动进而使热水从第二热水腔（B）或第一热水腔（A）流出；
所述热水输送管（3）分成两路，第一路经第一热水进水阀（61）连接第一热水腔（A），第二路经第二热水进水阀（62）连接第二热水腔（B）；
所述第一热水腔（A）、第二热水腔（B）分别连接设有第一热水出水阀（71）的第一热水出水管（73）、设有第二热水出水阀（72）的第二热水出水管（74）；
第一冷水腔（C）连接设有第一冷水进水阀（81）的第一冷水进水管（83）和设有第一冷水出水阀（91）的第一冷水出水管（93）；
第二冷水腔（D）分别连接设有第二冷水进水阀（82）的第二冷水进水管（84）和设有第二冷水出水阀（93）的第二冷水出水管（94）；
所述第一冷水进水管（83）和第二冷水进水管（84）接市政自来水；
所述第一冷水出水管（93）和第二冷水出水管（94）接水箱（2）；
所述智能化太阳能热水器系统还包括控制器，用于控制所述两位三通电磁阀（5）、第一热水进水阀（61）、第二热水进水阀（62）、第一热水出水阀（71）、第二热水出水阀（72）、第一冷水进水阀（81）、第二冷水进水阀（82）、第一冷水出水阀（91）和第二冷水出水阀（93）。
2.根据权利要求1所述的智能化太阳能热水器系统，其特征在于：所述两位三通电磁阀（5）具有两个状态位：第一状态位时，两位三通电磁阀（5）的进水口与出水口导通，进气口封闭；第二状态位时，两位三通电磁阀（5）的进水口封闭，进气口与出水口导通。
3.根据权利要求1所述的智能化太阳能热水器系统，其特征在于：所述第一热水出水管（73）和第二热水出水管（74）汇流后分别连接厨房供水管（11）和浴室供水管（12）。
4.根据权利要求1所述的智能化太阳能热水器系统，其特征在于：所述热水输送管（3）外包裹有保温层，所述太阳能集热管（1）为真空集热管；所述太阳能集热管（1）和水箱（2）通过支架（10）固定于楼顶。
5.根据权利要求1所述的智能化太阳能热水器系统，其特征在于：所述保温桶（4）位于室内；所述保温桶（4）的第一热水腔（A）和第二热水腔（B）内设置有电加热器。
6.根据权利要求1所述的智能化太阳能热水器系统，其特征在于：所述保温桶（4）设置有用于检测活动模板（42）转动角度的位置传感器。
7.权利要求1所述智能化太阳能热水器系统的控制方法，其特征在于：用户用水时，热水器在模式Ⅰ和模式Ⅱ之间切换，
模式Ⅰ：打开第一冷水进水阀（81）、第二冷水出水阀（92）、第一热水出水阀（71）和第二热水进水阀（62），关闭第一冷水出水阀（91）、第二冷水进水阀（82）、第一热水进水阀（61）和第二热水出水阀（72）；自来水通过第一冷水进水管（83）进入第一冷水腔（C）使其容积变大，驱动活动模板（42）逆时针转动，第一热水腔（A）和第二冷水腔（D）被活动模板（42）挤压而容积变小，使第一热水腔（A）中的热水经第一热水出水管（73）流出供用户使用，同时第二冷水腔（D）内的冷水经第二冷水出水管（94）流入水箱（2），实现用户用水的同时进行热水器的补水；
模式Ⅱ：打开第二冷水进水阀（82）、第一冷水出水阀（91）、第二热水出水阀（72）和第一热水进水阀（61），关闭第二冷水出水阀（92）、第一冷水进水阀（81）、第二热水进水阀（62）和第一热水出水阀（71）；自来水通过第二冷水进水管（84）进入第二冷水腔（D）使其容积变大，驱动活动模板（42）顺时针转动，第二热水腔（B）和第一冷水腔（C）被活动模板（42）挤压而容积变小，使第二热水腔（B）中的热水经第二热水出水管（74）流出供用户使用，同时第一冷水腔（C）内的冷水经第一冷水出水管（93）流入水箱（2），实现用户用水的同时进行热水器的补水。
8.根据权利要求7所述智能化太阳能热水器系统的控制方法，其特征在于：太阳能热水器处于模式Ⅰ时，控制两位三通电磁阀（5）动作，使其进水口与出水口导通，水箱（2）内的热水通过热输送水管（3）和第二热水进水阀（62）对第二热水腔（B）补充热水；太阳能热水器处于模式Ⅱ时，控制两位三通电磁阀（5）动作，使其进水口与出水口导通，水箱（2）内的热水通过热输送水管（3）和第一热水进水阀（61）对第二热水腔（A）补充热水。
9.根据权利要求7所述智能化太阳能热水器系统的控制方法，其特征在于：当活动模板（42）转动至极限位置时，进行模式Ⅰ和模式Ⅱ之间切换。
10.根据权利要求7所述智能化太阳能热水器系统的控制方法，其特征在于：通过位置传感器检测活动模板（42）的转动角度。
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