CN1837711B - 分体式太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种分体式太阳能热水器，包括由玻璃真空管组成的集热器、水箱、在集热器及水箱之间形成循环系统的集热器进水管与集热器出水管、设置在水箱上进冷水的水箱进水管和出热水的水箱出水管、保持集热器内与大气相通的排气孔、设置于集热器上的联集箱、设置于集热器进水管的常闭式电磁阀与水泵、以及控制上述循环系统的电脑控制板，集热器出水管上设置有仅供热水从集热器流向水箱的单向阀。由于采用玻璃真空管，因此成本显著降低，另外，在水箱与集热器之间的进水管上设置电磁阀和水泵，通过电脑板控制电磁阀和水泵工作，实现分体式太阳能热水器集热器与水箱之间的能量转换，因此大大提高了集热效率。

Description

分体式太阳能热水器

技术领域

本发明涉及一种热水器，尤其涉及一种太阳能热水器。

背景技术

随着对能源需要的日益增加，越来越多的自然能源，即风能、水能、太阳能等被逐渐应用于人们的生活，利用太阳能的例子更多，如太阳能电池，太阳能热水器等。比较常见的太阳能热水器为一体式太阳能热水器，即太阳能热水器的水箱与集热器制造为一体，由于一体式太阳能热水器有通气孔、闸阀和溢流管，进出水管为一根管，洗浴时，必须关闭闸阀，利用水箱中已有的水进行洗浴，因此，在洗浴时是不能给水箱补充水，这就给人们带来不便；而且一体式太阳能热水器的集热器为非承压集热，由于水箱中盛满水，体积较大，因而不能很好的与建筑相结合，甚至在安装时可能破坏坡屋顶的结构。尤其在恶劣的天气环境下，集热器极有可能被冻裂而致使大量自来水通过房顶流出，因而多数城市及小区禁止安装一体式太阳能热水器，这大大影响到对太阳能的利用。

为了方便使用及提高对太阳能的利用，又出现了分体式太阳能热水器，一般的分体式太阳能热水器采用热管式真空管太阳能集热器、U型管玻璃金属真空管太阳能集热器、或者平板型太阳能集热器，上述集热器由于可以承受一定的压力，所以热水器水箱和集热器可以设计成分离的，从而克服了一体式太阳能热水器不方便安装到建筑物上和恶劣气候下被冻裂的缺点。但是，由于热管式真空管太阳能集热器、U型管玻璃金属真空管太阳能集热器或平板型太阳能集热器的成本高，致使此类太阳能热水器的价格昂贵，不适合普通工薪阶层的需要，同样不适合推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种集热效果好、成本低的分体式太阳能热水器

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：分体式太阳能热水器，包括集热器、水箱、在集热器及水箱之间形成循环系统的集热器进水管与集热器出水管、设置在水箱上进冷水的水箱进水管和出热水的水箱出水管、保持集热器内与大气相通的排气孔、设置于集热器上的联集箱、设置于集热器进水管的常闭式电磁阀与水泵、以及控制上述循环系统的电脑控制板，集热器出水管上设置有仅供热水从集热器流向水箱的单向阀。

优选的，所述水箱上设置有检测水箱内水温的第一温度传感器，集热器上设置有检测集热器内水温的第二温度传感器。

优选的，上述电脑控制板根据上述第一、第二温度传感器检测的温度差开启或关闭电磁阀、水泵。

优选的，所述第一温度传感器为带有感温探头的温度传感器，上述感温探头深入水箱中。

优选的，所述水箱进水管与水箱出水管之中的一个管道上设置有水流传感器，上述电脑控制板根据水流传感器检测的信号关闭电磁阀与水泵。

优选的，上述水箱出水管上连接有将水箱中放出的热水与冷水进行混合的混合阀。

优选的，上述水箱内还设置有辅助电加热水箱中水的电加热管。

优选的，所述排气孔设置于联集箱、集热器进水管、集热器出水管中的至少一个上，且排气孔的位置高于联集箱的上表面。

优选的，上述集热器与水箱分开设置于建筑物的室内与室外。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明太阳能热水器在水箱与集热器之间的进水管上设置电磁阀和水泵，通过电脑板控制电磁阀和水泵工作，在水箱与集热器的出水管之间设置单向阀，利用电脑板控制的电磁阀、水泵、水流传感器、温度传感器，实现分体式太阳能热水器集热器与水箱之间的能量转换，因此在使用(或者洗浴)时，同样可以给水箱补充水，而且还有利于提高集热效果；将现有技术中与玻璃真空管插接配合的水箱改为小容积的联集箱，从而实现水箱与集热器分离，集热器的重量和体积大大减小，可以很方便地将集热器设置在房顶或建筑外墙上，而水箱设置在远离集热器的室内；联集箱、集热器进水管或者集热器出水管上设置有排气孔，因此集热器可以采用非承压玻璃真空管，有利于降低成本。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1为本发明太阳能热水器的整体结构示意图。

图2为本发明太阳能热水器的控制系统的工作流程图。

图3为本发明可电辅助加热太阳能热水器的电路原理图。

具体实施方式

请参照图1所示，本发明太阳能热水器100包括水箱5、向水箱5注入冷水的水箱进水管1、自水箱5流出热水的水箱出水管2、集热器10、集热器10与水箱5进行冷、热水循环的循环系统(未标号)、以及设置在水箱5一侧的电脑控制板13。

所述水箱5的内胆开有至少4个孔，分别为连接进水管1进行冷水注入的进水口、连接出水管2以供热水流出的出水口、连接集热器进水管3的冷水循环口和连接集热器出水管4的热水循环口。所述水箱5的外壁设置有可感知水箱5内水温的第一温度传感器14，所述第一温度传感器14将测得的水箱5内水温的信号传送到电脑控制板13。优选的，所述第一温度传感器14可以采用带有感温探头的传感器，传感器的插接头插在电脑控制板13上，而探头则深入到水箱5中与水箱5内的水接触。

所述水箱进水管1上设置有闸阀8，在水箱进水管1与水箱5之间还设置有水流传感器12，在闸阀8打开时，水流传感器12感测是否有冷水进入水箱5。所述水箱出水管2上设置有混合阀11，冷热水经过混合阀11后进行混合并通过水箱出水管2的出口流出。

上述循环系统包括自水箱5将冷水注入集热器10中的集热器进水管3、从集热器10中将热水注入水箱5的集热器出水管4，上述集热器进水管3为冷水循环管，其上连接有电磁阀6和水泵7，电磁阀6一端与水箱5相连，另一端与水泵7的一端相连，水泵7的另一端与集热器10相连；上述集热器出水管4为热水循环管，其上连接有保证热水只能由集热器10流入水箱5而不反向流动的单向阀15。上述电磁阀6为常闭式电磁阀，其是否开启由上述电脑控制板13控制，在集热时，电磁阀6受电脑控制板13控制开启，上述电磁阀6与水泵7为本发明太阳能热水器100的必要元件，采用常闭式电磁阀6可以保证本发明太阳能热水器100即使在停电时也可时使用(或者洗浴)。

所述集热器10是非承压的集热器，包括框架、并排置于框架上的多支全玻璃真空管、联集箱16、密封圈、保温棉、设置在联集箱16上并可插入真空管的圆孔，所述玻璃真空管的一端封闭，另一端开口并插入联集箱16的圆孔中，由密封圈进行防漏水密封。所述集热器10的联集箱16侧壁上还设置有第二温度传感器17，第二所述温度传感器可以感测到集热器10中的水温，并将测得的信号传给电脑控制板13。

由于在集热器10上设置了联集箱16，因此本发明太阳能热水器100可以设置为分体式热水器，上述水箱5可以与集热器10相分离，由于水箱5与集热器10相分离，因此，集热器10的重量和体积均大大减小，从而可以很方便的将集热器10设置在房顶或建筑外墙上，而水箱5设置在室内。上述联集箱16的顶端表面上还可以设置有始终与大气压相通的排气孔9，所述排气孔9的位置高于联集箱16的上表面，以保证联集箱16在贮满水之前水不会溢出。当然，所述排气孔9也可不设置于联集箱16上，而是设置在集热器进水管3或者集热器出水管4上，只要其设置的位置高于联集箱16的上表面，就可以达到同样的效果。

请参照图2所示，本发明太阳能热水器100的控制系统包括上述的电脑控制板13、水流传感器12、设置在水箱5上的第一温度传感器14、设置在集热器10上的第二温度传感器17、以及设置在集热器进水管3上的电磁阀6和水泵7。水箱进水管1上的水流传感器12可以感知水箱5内是否进水，如果进水则给电脑控制板13发出信号，以控制集热器进水管3上水泵7和电磁阀6的开启或关闭。上述第一温度传感器14可以感知水箱5中的水温，并将测得的温度信号传给电脑控制板13。上述集热器10上的第二温度传感器17对集热器10中的水温进行感测，并将测得的温度信号传给电脑控制板13。所述电脑控制板13上设置有一个功能键(未图示)和一个调节键(未图示)，当同时按下上述的功能键和调节键时，电磁阀6开启，对集热器10进行注水。

请参照图1-图3所示，本发明太阳能热水器100的工作原理如下：预先通过电脑控制板13设定水箱5内水的预定水温值，当集热器10的第二温度传感器17检测到集热器10中的水温高于水箱5中的预定水温值时，电脑控制板13控制水泵7启动，从而打开电磁阀6，将水箱5中的冷水通过集热器进水管3传入至集热器10中，同时将集热器10中的热水通过集热器出水管4传至水箱5内上部；当集热器10中的水温低于水箱5内水的预定温度值时，电脑控制板13控制水泵7停止工作，同时关闭电磁阀6，由于关闭了热水器进水管3上的电磁阀6，集热器10中的水与水箱5中的水不发生交换，而且，由于集热器出水管4上设置有单向阀15，集热器10中的水与水箱5中的水也不会通过热水器出水管4进入集热器10不发生热交换。

请参照图3所示，在初次使用本发明太阳能热水器100时，首先打开水箱进水管1上的闸阀8，此时水箱5进水，电磁阀6和水泵7处于关闭状态，水流传感器12将进水信号传给电脑控制板13，此时需要按住上述电脑控制板13上的功能键和调节键大约4秒时间，强制打开电磁阀6，使水泵7进行强制循环，对集热器10进行注水。等水箱5及集热器10中贮满水后，关闭闸阀8。通过电脑控制板13对集热器10中水温与水箱5中水温的预定温度差进行设定，电脑控制板13根据第一、第二温度传感器14、17测得的水箱5内的水温、集热器10内的水温的温度差与预定的温度差进行比较，控制集热器进水管3上的电磁阀6和水泵7的工作。优选的，水箱5内的水温与集热器10内的水温的预定温差范围设定为10℃～15℃，当然，水箱5内的预定温度范围也可以设置为其他范围。

在不使用(或不洗浴)时，水箱进水管1的闸阀8关闭，水箱5上的水箱进水管1、水箱出水管2关闭，水箱5内不再进水，电脑控制板13通过水箱5和集热器10上的第一温度传感器14、第二温度传感器17检测到的水箱5、集热器10中水的温差，打开或关闭电磁阀6，如果集热器10的第二温度传感器17测得的集热器10内的水温与水箱5的第一温度传感器14测得的水箱5内的水温的温度差到了预定的温度差时(以10℃～15℃为例)，电脑控制板13按照预定的程序，启动集热器进水管3上的电磁阀6和水泵7，使水箱5和集热器10中的水进行热交换，从而水箱5中较低温度的水通过电磁阀6与水泵7被传送到集热器10中，而集热器10中较高水温的水则由集热器出水管4进入水箱5中，直到上述温差低于设定的温度差值(一般情况下该温度差值设定为4℃)时，此时水流传感器12发出电讯号给电脑控制板13，电脑控制板13则控制集热器进水管3上的电磁阀6和水泵7关闭，以使集热器10与水箱5之间不发生水的交换，也不会发生热交换。另外，由于集热器出水管4、集热器进水管3或者联集箱16上设有排气孔9，集热器10始终与大气相通，因此集热器10不承受水的压力。

需要使用(或洗浴)时，水箱进水管1上的闸阀8打开，同时混合阀11打开，此时电磁阀6与水泵7是关闭的，由于集热器出水管4上有单向阀15，集热器10与水箱5之间不发生热交换。

另外，本发明太阳能热水器100的水箱5内还可以增设有电加热管，当阴雨天气或者冬天时，还可以得用电加热管对水箱5内的水进行辅助加热，从而有利于扩大本发明太阳能热水器100的应用时间和范围。

可以理解的，本发明太阳能热水器100还可以设置声、光或者数字报警系统(未图示)，当太阳能热水器100中某一元件出现故障时(例如，当某一元件出现漏水情况时)，该报警系统可以发出声、光或者显示出故障元件的数字代号以报警，在故障消除重新注水时，需要按住上述功能键和调节键4秒后，强制开启电磁阀6、使水泵7强制循环，给水箱5和集热器10充满水。

当然，也可以电脑控制板13上设置一个注水键(未图示)以替代上述的功能键和调节键，该注水键的作用与上述功能键和调节键的作用相同，均用于本发明太阳能热水器100的初次注水或者是意外情况发生后的首次注水。上述水流传感器12同样也可以设置在水箱出水管1上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种分体式太阳能热水器，包括集热器、水箱、在集热器及水箱之间形成循环系统的集热器进水管与集热器出水管、设置在水箱上进冷水的水箱进水管和出热水的水箱出水管、保持集热器内与大气相通的排气孔，集热器出水管上设置有仅供热水从集热器流向水箱的单向阀，其特征在于：还包括设置于集热器上的联集箱、设置于集热器进水管的常闭式电磁阀与水泵、以及控制上述循环系统的电脑控制板。

2.如权利要求1所述的分体式太阳能热水器，其特征在于：所述水箱上设置有检测水箱内水温的第一温度传感器，集热器上设置有检测集热器内水温的第二温度传感器。

3.如权利要求2所述的分体式太阳能热水器，其特征在于：上述电脑控制板根据上述第一、第二温度传感器检测的温度差开启或关闭电磁阀、水泵。

4.如权利要求3所述的分体式太阳能热水器，其特征在于：所述第一温度传感器为带有感温探头的温度传感器，上述感温探头深入水箱中。

5.如权利要求1所述的分体式太阳能热水器，其特征在于：所述水箱进水管与水箱出水管之中的一个管道上设置有水流传感器，上述电脑控制板根据水流传感器检测的信号关闭电磁阀与水泵。

6.如权利要求1所述的分体式太阳能热水器，其特征在于：上述水箱出水管上连接有将水箱中放出的热水与冷水进行混合的混合阀。

7.如权利要求1-6中任一项所述的分体式太阳能热水器，其特征在于：上述水箱内还设置有辅助电加热水箱中水的电加热管。

8.如权利要求1-6中任一项所述的分体式太阳能热水器，其特征在于：所述排气孔设置于联集箱、集热器进水管、集热器出水管中的至少一个上，且排气孔的位置高于联集箱的上表面。

9.如权利要求8所述分体式太阳能热水器，其特征在于：上述集热器与水箱分开设置于建筑物的室内与室外。

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