專利名稱：一種一次循環(huán)太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱水器，具體地說涉及一種一次循環(huán)太陽能熱水器。
背景技術(shù)：
廣泛利用風(fēng)能、太陽能等可再生資源是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的重要內(nèi)容，太陽能熱水器就是利用太陽能的一種重要方式。
請(qǐng)參看圖1，該圖示出現(xiàn)有技術(shù)下通用的一次循環(huán)承壓太陽能熱水器的管路結(jié)構(gòu)示意圖。該太陽能熱水器包括水箱101，水箱101中具有直接儲(chǔ)水的內(nèi)膽102，內(nèi)膽102下部通過出水管107連接集熱器104進(jìn)水口，該集熱器104出水口通過回水管108連接內(nèi)膽102。所述出水管107靠近所述水箱101的出口處還安裝有水泵103；集熱器104中安裝有溫度傳感器105。同時(shí)，所述回水管108管路的最高端安裝有排氣閥106。所述內(nèi)膽102的上部還具有使用水出水管109，內(nèi)膽102上部存儲(chǔ)的熱水可以通過該使用水出水管109流出；內(nèi)膽102底部安裝有進(jìn)水管110，該進(jìn)水管110用于連接外部水源。此外，該太陽能熱水器還具有控制器等控制元件，以及若干檢測(cè)元件。
圖1所示的太陽能熱水器的工作過程如下當(dāng)檢測(cè)到內(nèi)膽102的水溫低于某個(gè)預(yù)定溫度，或者內(nèi)膽102的水溫與集熱器104的水溫相差若干溫度時(shí)，控制器控制水泵103工作，水泵103將內(nèi)膽102底部的水抽入集熱器104，集熱器104中已經(jīng)經(jīng)過太陽能加熱的熱水則經(jīng)過回水管108流入內(nèi)膽102的上部，這樣內(nèi)膽102上部就會(huì)增加經(jīng)過加熱的熱水。當(dāng)集熱器104的管路中的水被未加熱的水替換后，其溫度降低；當(dāng)降低到某個(gè)預(yù)定溫度時(shí)，水泵103停止工作，此時(shí)集熱器104利用太陽能對(duì)其管路中水加熱。上述循環(huán)不斷進(jìn)行，就可以在水箱101中不斷獲得熱水供使用。
上述太陽能熱水器存在的主要問題是冬季時(shí)管路容易凍堵。由于太陽能熱水器的集熱器104一般位于室外，在溫度低于零度，并且熱水器沒有處于工作狀態(tài)時(shí)，暴露在室外的管路(包括出水管、回水管以及集熱器的管路等)中的水會(huì)由于溫度過低而結(jié)冰，造成凍堵，給用戶使用造成不便。
在現(xiàn)有技術(shù)下，針對(duì)凍堵問題采用了若干解決方法。
現(xiàn)有技術(shù)下的一種解決方案是使太陽能熱水器始終處于通電狀態(tài)，當(dāng)集熱器感測(cè)到水溫低于4℃時(shí)，使水泵103工作，進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，使內(nèi)膽中的水充滿集熱器和管路。由于熱水器的內(nèi)膽處于室內(nèi)，并且水箱中有保溫層，所以內(nèi)膽的水溫一般較高。這樣就可以使熱水器管路中始終為溫度較高的水，上述方法可以保證管路中的水不會(huì)結(jié)冰造成凍堵。
現(xiàn)有技術(shù)下的另一種解決方案是在水管中加裝電伴加熱帶，當(dāng)檢測(cè)到管路中水溫過低可能造成凍堵時(shí)，啟動(dòng)該電伴加熱帶對(duì)管路加熱以避免管路凍堵。
上述解決方案的缺點(diǎn)在于，必須使熱水器處于通電狀態(tài)，一旦斷電就無法實(shí)現(xiàn)防凍堵效果。
除凍堵問題外，現(xiàn)有技術(shù)的上述一次循環(huán)承壓太陽能熱水器還存在熱水循環(huán)回路與用水循環(huán)回路沒有完全隔絕，影響對(duì)內(nèi)膽儲(chǔ)水的加熱效果，同時(shí)，用水時(shí)，進(jìn)入的冷水可能流入出水管，造成管路凍堵。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種無需通電就可以防止管路凍堵的一次循環(huán)太陽能熱水器。
本發(fā)明提供的一次循環(huán)太陽能熱水器，包括內(nèi)膽、集熱器，內(nèi)膽下部通過出水管連接集熱器進(jìn)水口，集熱器出水口通過回水管連接內(nèi)膽上部，所述出水管管路上安裝有水泵，內(nèi)膽下部連接有進(jìn)水管，該進(jìn)水管連接外部水源，內(nèi)膽上部具有用于取水的使用水出水管，所述集熱器的位置高于所述內(nèi)膽，在所述水泵與內(nèi)膽之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥，該第一電磁閥通電時(shí)導(dǎo)通，失電時(shí)關(guān)閉；所述進(jìn)水管安裝有第二電磁閥，該第二電磁閥通電時(shí)關(guān)閉，失電時(shí)導(dǎo)通。
優(yōu)選地，所述回水管安裝有第一排氣閥，該排氣閥的位置高于所述回水管的最高位置。
優(yōu)選地，所述集熱器安裝為管路傾斜，并且進(jìn)水口高于出水口。
優(yōu)選地，在所述回水管上安裝有向內(nèi)膽方向?qū)ǖ膯蜗蜷y。
優(yōu)選地，所述單向閥為金屬片單向閥或者正向?qū)▔毫π∮诘扔?.001Mpa的其它單向閥。
優(yōu)選地，所述內(nèi)膽頂部安裝有第二排氣閥。
優(yōu)選地，所述集熱器安裝有檢測(cè)集熱器管路水溫第一溫度傳感器；所述內(nèi)膽安裝有檢測(cè)內(nèi)膽水溫的第二溫度傳感器。
優(yōu)選地，所述進(jìn)水管在與第二電磁閥相比，距離內(nèi)膽較遠(yuǎn)的管路上安裝有安全閥。
優(yōu)選地，所述水泵與所述集熱器之間的出水管管路上，安裝有與下水道口相連接的閘閥。
優(yōu)選地，所述集熱器為平板集熱器或熱管型集熱器。
本發(fā)明提供的一次循環(huán)太陽能熱水器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠利用重力實(shí)現(xiàn)對(duì)管路中的儲(chǔ)水的自動(dòng)排空，從而實(shí)現(xiàn)防凍堵。
本發(fā)明的基本技術(shù)方案在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，使集熱器的安裝位置高于內(nèi)膽的位置，該種安裝方式使集熱器中的水可以在重力的作用下自動(dòng)回流到內(nèi)膽，避免出現(xiàn)管路凍堵。該技術(shù)方案還在出水管安裝第一電磁閥，在進(jìn)水管安裝第二電磁閥，通過對(duì)上述電磁閥的控制，形成加熱循環(huán)和用水循環(huán)兩種各自獨(dú)立的循環(huán)方式，使兩種工作循環(huán)各自獨(dú)立。當(dāng)用水時(shí)，進(jìn)入內(nèi)膽的冷水不會(huì)流入出水管，從而避免管路進(jìn)水引起凍堵。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，進(jìn)一步采取了若干措施，以便管路中的儲(chǔ)水依靠重力排出。包括將集熱器安裝為傾斜狀態(tài)以便其管路中的水排出；在回水管管路上安裝排氣閥，以便回水管中的水回流，以及在出水管安裝閘閥，以便排空出水管管路中的存水等。
通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述改進(jìn)，本發(fā)明提供的太陽能熱水器具有如下優(yōu)點(diǎn)1、該太陽能熱水器可以消除現(xiàn)有技術(shù)為防凍堵消耗的能量。
由于該太陽能熱水器防凍堵的原理是利用重力將管路中的水排空，無需耗能。因此，本太陽能熱水器徹底消除了現(xiàn)有技術(shù)下采用電伴加熱帶加熱或者強(qiáng)制循環(huán)等防凍堵方式的耗能，具有良好的節(jié)能效果。
2、本發(fā)明提供的太陽能熱水器無需始終處于通電狀態(tài)就可達(dá)到防凍堵效果。
現(xiàn)有技術(shù)下的防凍堵方式都需要消耗電能，因此，為了實(shí)現(xiàn)防凍堵需要太陽能熱水器始終處于通電狀態(tài)，如果停電或線路故障則防凍堵措施失效。本發(fā)明提供的太陽能熱水器無需耗能，并且在斷電狀態(tài)下，管路中的水通過重力作用流入內(nèi)膽或者通過閘閥流入下水道口，從而在不通電的情況下，達(dá)到防凍堵效果。本發(fā)明中，在不通電的情況下，第一電磁閥關(guān)斷，第二電磁閥導(dǎo)通，使取用熱水時(shí)，外部水源的水可以進(jìn)入內(nèi)膽，而不會(huì)流入出水管，從而避免產(chǎn)生凍堵。
以下根據(jù)上述技術(shù)方案，提供本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，以詳細(xì)說明本發(fā)明的較佳實(shí)現(xiàn)方式和原理。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的一次循環(huán)太陽能熱水器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參看圖2，為本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。該實(shí)施例是在圖1所述的現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行若干改進(jìn)獲得的。圖2中與圖1相同的部分使用圖1的標(biāo)號(hào)示出。以下結(jié)合圖2說明該太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)。
該太陽能熱水器主要部件包括內(nèi)膽102、集熱器104，以及其他附屬部件，其中，所述集熱器104與內(nèi)膽102的面積配比要求集熱器104盡可能保證當(dāng)天就可以洗浴。內(nèi)膽102是水箱101的最內(nèi)層的儲(chǔ)水部分，該水箱101還包括位于最外部的外殼，以及外殼和內(nèi)膽之間的保溫層。所述集熱器104可以采用平板型集熱器和熱管型集熱器。
上述內(nèi)膽102與集熱器104的連接方式如下所述。內(nèi)膽102的下部通過出水管107連接集熱器104進(jìn)水口，該集熱器104的出水口通過回水管108連接內(nèi)膽102上部。在安裝位置上，集熱器104高于水箱101(現(xiàn)有技術(shù)下，集熱器與水箱的安裝位置沒有此種要求)。同時(shí)，集熱器104應(yīng)當(dāng)傾斜安裝，使其進(jìn)水口高于出水口，保證集熱器104的管路中的水能夠在重力的作用下，從進(jìn)水口一端流向出水口一端。此外，所述內(nèi)膽102下部具有用于向內(nèi)膽102注入冷水的進(jìn)水管110，以及位于內(nèi)膽102上部用于取用熱水的使用水出水管109。所述集熱器104還安裝有用于檢測(cè)集熱器104管路水溫的第一溫度傳感器105。
靠近所述內(nèi)膽102的出口處的所述出水管107的管路安裝有水泵103，該水泵103可以提供一定的壓力，使該太陽能熱水器的水可以在內(nèi)膽102和集熱器104之間的管路上循環(huán)。為使內(nèi)膽102的水能夠被抽到集熱器104，以實(shí)現(xiàn)熱交換，水泵103應(yīng)當(dāng)具有足夠的揚(yáng)程，例如選擇揚(yáng)程為7米以上的水泵。
在水泵103與內(nèi)膽102之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥201，該第一電磁閥201在通電時(shí)，處于導(dǎo)通狀態(tài)；在失電時(shí)，該第一電磁閥201處于關(guān)斷狀態(tài)。
在水泵103與集熱器104之間的出水管路的較低的位置上，安裝有連接下水道口的閘閥206，該閘閥206可用手動(dòng)方式打開和閉合。用戶可使用該閘閥206將管路中的水排空。例如，每次停止循環(huán)時(shí)，在斷電狀態(tài)下進(jìn)行手動(dòng)排空。同時(shí)，該閘閥206也可用于檢查系統(tǒng)中部件存在問題。如第一電磁閥201與第二電磁閥204始終處于常開狀態(tài)，或排氣閥存在故障等等所述集熱器104安裝有用于檢測(cè)集熱器104管路水溫的溫度傳感器105。
所述集熱器104到內(nèi)膽102之間的回水管108的管路上安裝有第一排氣閥106，該第一排氣閥106安裝位置高于回水管108管路的最高位置。該第一排氣閥106用于排出回水管108管路中的空氣，以及使回水管108中的回水與大氣相通，以利集熱器104中的水流入內(nèi)膽102，以及防止管路抽癟。該第一排氣閥106必須安裝在較高位置以避免回水管108管路中的水從該第一排氣閥106漏出。
所述回水管108管路上接近內(nèi)膽102處，安裝有單向閥202，該單向閥202的作用在于避免管路中的水反向流動(dòng)。為了確保單向閥202在導(dǎo)通方向上易于打開，尤其是保證管路中的水憑借自身重量產(chǎn)生的壓力就能使該單向閥202導(dǎo)通，該單向閥202應(yīng)當(dāng)選擇導(dǎo)通壓力足夠小的單向閥，例如導(dǎo)通壓力小于0.001Mpa的單向閥。
所述內(nèi)膽102的頂部安裝有第二排氣閥203，該第二排氣閥203的作用在于排出內(nèi)膽102中的空氣，并使內(nèi)膽102中的儲(chǔ)水與大氣相通。
所述內(nèi)膽102還安裝有第二溫度傳感器207，該第二溫度傳感器207用于檢測(cè)內(nèi)膽102的水溫。
所述進(jìn)水管110的管路上接近內(nèi)膽102的位置，安裝有第二電磁閥204，該第二電磁閥204在得電時(shí)關(guān)閉，在失電時(shí)導(dǎo)通。在與所述第二電磁閥204相比，距離內(nèi)膽102較遠(yuǎn)的進(jìn)水管110管路上，安裝有安全閥205，該安全閥205的作用在于使內(nèi)膽102的壓力達(dá)到一定值時(shí)(如0.7Mpa)進(jìn)行泄壓，該安全閥205同時(shí)具有單向止回作用，防止進(jìn)水倒流。該安全閥205還具有過濾網(wǎng)，可以過濾進(jìn)入內(nèi)膽102的水中的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)卡住第二電磁閥204，造成第二電磁閥204誤動(dòng)作。
該太陽能熱水器還具有電腦控制板(圖未示)等電器控制元件以及除上述溫度檢測(cè)元件外的各種檢測(cè)元件、電氣線路等裝置，上述裝置并非本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，并且在現(xiàn)有技術(shù)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠以多種方式實(shí)現(xiàn)，因此在此不加敘述。以下說明工作原理時(shí)，同樣對(duì)有關(guān)控制元件、檢測(cè)元件的工作原理不予介紹。
以下結(jié)合上述對(duì)太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)介紹，說明該太陽能熱水器的工作過程。
加熱狀態(tài)時(shí)，該太陽能熱水器通電。此時(shí)，所述第一電磁閥201得電，處于導(dǎo)通狀態(tài)，第二電磁閥204得電，處于關(guān)閉狀態(tài)，閘閥206關(guān)閉。當(dāng)通過第一溫度傳感器105以及第二溫度傳感器207檢測(cè)到集熱器104的管路溫度高于內(nèi)膽102的水溫達(dá)到規(guī)定值時(shí)，或者檢測(cè)到集熱器104的溫度高于某一定值時(shí)，電腦控制板控制水泵工作。水泵103運(yùn)轉(zhuǎn)，將內(nèi)膽102底部的冷水抽至集熱器104中加熱。經(jīng)過集熱器104管路中的水獲得熱量，并隨著水的循環(huán)，通過所述回水管108經(jīng)過所述單向閥202進(jìn)入所述內(nèi)膽102的上層。當(dāng)集熱器104的管路溫度降低達(dá)到某一規(guī)定值或者水泵103運(yùn)轉(zhuǎn)延時(shí)一定時(shí)間后，集熱器104管路溫度下降，不再適合加熱，水泵103停止循環(huán)，集熱器104中的水由于重力作用回流至內(nèi)膽102上部。電腦控制板繼續(xù)根據(jù)溫度傳感器的檢測(cè)值，適時(shí)啟動(dòng)水泵103的工作。經(jīng)過水泵103以上述程序多次的啟停運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)膽102底部的冷水逐漸經(jīng)過加熱進(jìn)入內(nèi)膽102的上部，在內(nèi)膽102的上部形成熱水層，一定時(shí)間的循環(huán)后，內(nèi)膽102中的水將全部被加熱達(dá)到所需溫度。上述加熱過程可以稱之為加熱循環(huán)，當(dāng)使用者用水時(shí)，需要將該太陽能熱水器斷電，或者通過專用操作鍵的控制，使第一電磁閥201和第二電磁閥204處于斷電狀態(tài)。此時(shí)，第一電磁閥201關(guān)閉，內(nèi)膽102底部的水無法通過出水管107出水；第二電磁閥204打開。用戶從使用水出水管109取用熱水，同時(shí)，外部水源的水通過進(jìn)水管110經(jīng)電磁閥204流入內(nèi)膽102，使內(nèi)膽102的儲(chǔ)水保持定量，同時(shí)，進(jìn)入的冷水將內(nèi)膽102中的熱水層不斷向上抬升，并從使用水出水管109流出，這樣，內(nèi)膽102中存儲(chǔ)的熱水可以全部得到使用。上述用水過程稱之為用水循環(huán)。
當(dāng)該太陽能熱水器處于停用狀態(tài)時(shí)，集熱器104管路中的水在重力的作用下，經(jīng)過回水管108流入內(nèi)膽102，使該管路中無存水，從而避免管路凍堵。由于所述單向閥202的正向?qū)ㄍ瑯有枰欢ǖ膶?dǎo)通壓力，盡管選擇了導(dǎo)通壓力較小的單向閥，但是，如果單向閥202的管路水平安裝，則該單向閥202有可能在管路中的縱向管路的水都已排空后，使管路水壓較小，無法導(dǎo)通。但是由于水平安裝的管路位置位于室內(nèi)，因此不會(huì)造成凍堵。對(duì)于出水管107中的存水，可以打開閘閥206放水，使該管路中的水進(jìn)入下水道，通過上述方式，使各個(gè)管路中都沒有存水，從而使管路不會(huì)凍堵。
綜上所述，該實(shí)施例的原理在于，當(dāng)該太陽能熱水器失電時(shí)，利用重力的作用，使該太陽能熱水器集熱器以及回水管中的水流入內(nèi)膽，從而避免管路中存水造成管路的凍堵。進(jìn)水管中的水則可通過閘閥手動(dòng)排空以免造成凍堵。此外，本發(fā)明還通過第一電磁閥和第二電磁閥使加熱循環(huán)和用水循環(huán)相互獨(dú)立，使兩種循環(huán)相互之間避免干擾，并且使內(nèi)膽中存儲(chǔ)的熱水能夠被充分使用。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種一次循環(huán)太陽能熱水器，包括內(nèi)膽、集熱器，內(nèi)膽下部通過出水管連接集熱器進(jìn)水口，集熱器出水口通過回水管連接內(nèi)膽上部，所述出水管管路上安裝有水泵，內(nèi)膽下部連接有進(jìn)水管，該進(jìn)水管連接外部水源，內(nèi)膽上部具有用于取水的使用水出水管，其特征在于，所述集熱器的位置高于所述內(nèi)膽，在所述水泵與內(nèi)膽之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥，該第一電磁閥通電時(shí)導(dǎo)通，失電時(shí)關(guān)閉；所述進(jìn)水管安裝有第二電磁閥，該第二電磁閥通電時(shí)關(guān)閉，失電時(shí)導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述回水管安裝有第一排氣閥，該排氣閥的位置高于所述回水管的最高位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述集熱器安裝為管路傾斜，并且進(jìn)水口高于出水口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，在所述回水管上安裝有向內(nèi)膽方向?qū)ǖ膯蜗蜷y。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述單向閥為金屬片單向閥或者正向?qū)▔毫π∮诘扔?.001Mpa的其它單向閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述內(nèi)膽頂部安裝有第二排氣閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述集熱器安裝有檢測(cè)集熱器管路水溫第一溫度傳感器；所述內(nèi)膽安裝有檢測(cè)內(nèi)膽水溫的第二溫度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述進(jìn)水管在與第二電磁閥相比，距離內(nèi)膽較遠(yuǎn)的管路上安裝有安全閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述水泵與所述集熱器之間的出水管管路上，安裝有與下水道口相連接的閘閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次循環(huán)太陽能熱水器，其特征在于，所述集熱器為平板集熱器或熱管型集熱器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種一次循環(huán)太陽能熱水器，包括內(nèi)膽、集熱器，內(nèi)膽下部通過出水管連接集熱器進(jìn)水口，集熱器出水口通過回水管連接內(nèi)膽上部，所述出水管管路上安裝有水泵，內(nèi)膽下部連接有進(jìn)水管，該進(jìn)水管連接外部水源，內(nèi)膽上部具有用于取水的使用水出水管，所述集熱器的位置高于所述內(nèi)膽，在所述水泵與內(nèi)膽之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥，該第一電磁閥通電時(shí)導(dǎo)通，失電時(shí)關(guān)閉；所述進(jìn)水管安裝有第二電磁閥，該第二電磁閥通電時(shí)關(guān)閉，失電時(shí)導(dǎo)通。該太陽能熱水器可以消除現(xiàn)有技術(shù)為防凍堵消耗的能量，無需始終處于通電狀態(tài)就可達(dá)到防凍堵效果。
文檔編號(hào)F24J2/00GK101089509SQ20061008758
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者葛風(fēng)雷, 張玉林, 孫京巖, 姜立軍 申請(qǐng)人:海爾集團(tuán)公司, 青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司