專利名稱：一種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中具有直接儲水的內(nèi)膽102，水箱下部通過出水管107連接集熱器104進水口，該集熱器104出水口通過回水管108連接水箱101。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，所述回水管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，水箱101上部存儲的熱水可以通過該管流出；水箱101底部具有進冷水的進水管110，該進水管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，以及若干檢測元件。
圖1所示的太陽能熱水器的工作過程如下當(dāng)檢測到內(nèi)膽102的水溫低于某個預(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，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)過回水管流入內(nèi)膽102的上部，這樣內(nèi)膽102上部就會增加經(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)降低到某個預(yù)定溫度時，水泵103停止工作，此時集熱器104利用太陽能對其管路中水加熱。上述循環(huán)不斷進行，就可以在水箱101中不斷獲得熱水供使用。
現(xiàn)有技術(shù)下的上述太陽能熱水器存在一些問題。
首先，在實際安裝和使用中，由于太陽能熱水器的集熱器安裝在室外，水箱安裝在室內(nèi)，因此，循環(huán)管路往往很長，造成安裝占據(jù)的空間過大，消耗管材多。
其次，現(xiàn)有技術(shù)的太陽能熱水器還存在管路損耗大的問題。這是由于，現(xiàn)有技術(shù)下，內(nèi)膽的水通過出水管到集熱器，以及通過回水管從集熱器到內(nèi)膽，都是依次循環(huán)流動，水在管路中要滯留較長時間，因此會通過管路與外部發(fā)生較多的熱交換，造成大量熱量散失。在冬季產(chǎn)生的影響尤其顯著。
上述太陽能熱水器存在的另一個問題是冬季時管路容易凍堵。由于太陽能熱水器的集熱器一般位于室外，在溫度低于零度，并且熱水器沒有處于工作狀態(tài)時，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，針對上述管路損耗以及凍堵問題采取了若干措施。
對于管路過長造成熱量損失大的問題，現(xiàn)有技術(shù)下使用絕熱性能好的管道材料，或者在管道外加裝絕熱層，以降低熱量損失。上述解決方案造成成本增加，如果采用加裝絕熱層的方式，還會進一步增加安裝困難。
在現(xiàn)有技術(shù)下，針對凍堵問題也采用了若干解決方法。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)集熱器感測到水溫低于4℃時，使水泵103工作，進行強制循環(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結(jié)冰造成凍堵。另一種解決方案是在水管中加裝電伴加熱帶，當(dāng)檢測到管路中水溫過低可能造成凍堵時，啟動該電伴加熱帶對管路加熱以避免管路凍堵。上述解決方案的缺點在于，增加了太陽能熱水器的能耗，降低了其節(jié)能效果；同時，必須使熱水器處于通電狀態(tài)，一旦斷電就無法實現(xiàn)防凍堵效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種能夠減少太陽能熱水器的管路熱量損耗，并且無需通電就可以防止管路凍堵的太陽能熱水器。
本發(fā)明提供的太陽能熱水器，太陽能熱水器，包括內(nèi)膽、集熱器，所述集熱器的位置高于內(nèi)膽的位置，內(nèi)膽頂部通過連接管連接集熱器進水口，該連接管接近內(nèi)膽的管路通過三通閥與出水管連接，該出水管連接至內(nèi)膽的底部，所述三通閥的第一閥門位于所述出水管管路上，所述三通閥的第二閥門位于出水管與內(nèi)膽之間的連接管管路上；所述出水管接近內(nèi)膽底部的管路上裝有水泵，該水泵將內(nèi)膽底部的水抽向集熱器；所述三通閥通電時，其第一閥門導(dǎo)通，第二閥門關(guān)閉；所述三通閥斷電時，其第一閥門關(guān)閉，第二閥門導(dǎo)通；該太陽能熱水器的加熱過程為，在所述三通閥得電狀態(tài)下，所述水泵啟動運轉(zhuǎn)，將內(nèi)膽中的水抽向集熱器，當(dāng)所述集熱器路中水溫達(dá)到預(yù)定值時，所述三通閥失電，并且水泵已經(jīng)停止運轉(zhuǎn)，集熱器管路中的水依靠重力流回所述內(nèi)膽。
優(yōu)選地，所述集熱器安裝為其管路處于傾斜狀態(tài)，并且集熱器進水口位于最低位置。
優(yōu)選地，所述連接管的管路上安裝有第一排氣閥，該第一排氣閥的位置高于連接管的最高位置。
優(yōu)選地，所述內(nèi)膽的頂部安裝有第二排氣閥。
優(yōu)選地，所述出水管的管路上安裝有第一單向閥，該第一單向閥使出水管管路向上導(dǎo)通。
優(yōu)選地，所述水泵啟動運轉(zhuǎn)，是在檢測到集熱器管路溫度高于預(yù)訂數(shù)值時開始，并且運轉(zhuǎn)預(yù)定時間后即終止。
優(yōu)選地，所述三通閥的第二閥門到內(nèi)膽頂部的連接管管路上，安裝有第二單向閥，該第二單向閥使管路向內(nèi)膽方向?qū)?，并且該第二單向閥以其管路垂直于或接近垂直于水平方向安裝。
優(yōu)選地，所述第二單向閥采用金屬片單向閥或者正向?qū)▔毫π∮诘扔?.001Mpa的單向閥。
優(yōu)選地，所述內(nèi)膽的底部具有連接外部水源的進水管，上部具有使用水出水管，所述進水管靠近內(nèi)膽底部的管路上安裝有電磁閥，該電磁閥得電關(guān)閉，失電導(dǎo)通；對內(nèi)膽中的水加熱時，該電磁閥處于得電狀態(tài)；從使用水出水管出水時，該電磁閥處于失電狀態(tài)。
本發(fā)明提供的太陽能熱水器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下述優(yōu)點。
1、本發(fā)明減少了管路長度，從而達(dá)到節(jié)約材料和空間，并降低安裝難度等目的。
本發(fā)明的太陽能熱水器采用一個連接管連接內(nèi)膽和集熱器，并采用三通閥的不同狀態(tài)以及水泵的啟、停，使該連接管既可以在水泵的壓力下，向集熱器出水，又可以依靠重力，向內(nèi)膽回水，達(dá)到一管兩用效果，使本太陽能熱水器的管路長度僅為現(xiàn)有技術(shù)的二分之一。由于管路長度減少，節(jié)約了材料和空間，并使該太陽能熱水器安裝難度降低。
2、本發(fā)明降低了太陽能熱水器的管路熱量損耗。
現(xiàn)有技術(shù)下，待加熱水在太陽能熱水器的集熱器到內(nèi)膽的管路上要滯流很長時間，造成較大的管路損耗。尤其是冬季，現(xiàn)有技術(shù)下，水箱中的水由于位于室內(nèi)，溫度較外部環(huán)境溫度高，當(dāng)通過出水管出水時，會在外部環(huán)境的影響下使溫度降低，集熱器只能對溫度相對較低的水進行加熱，影響加熱效果。本發(fā)明中，水箱出水是在短時間通過水泵提供的壓力從連接管出水，由于水不在管路中長時間留存，因此熱損耗小。回水時，同樣是在瞬間完成，不會在管路滯留，因此，本發(fā)明的太陽能熱水器的管路熱量損耗很小。
3、本發(fā)明避免了管路凍堵。
由于現(xiàn)有技術(shù)下，即使太陽能熱水器不處于使用狀態(tài)，管路中也會存水，造成冬季管路凍堵。而本發(fā)明太陽能熱水器不使用時，管路中的水自然放空，使冬季管路凍堵不會發(fā)生。
以下根據(jù)上述技術(shù)方案，提供本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，以詳細(xì)說明本發(fā)明的較佳實現(xiàn)方式和原理。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的太陽能熱水器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
請參看圖2，為本發(fā)明實施例結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例是在圖1所述的現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進行若干改進獲得的。圖2中與圖1相同的部分使用圖1的標(biāo)號示出。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安裝在水箱101中的內(nèi)膽102、集熱器104，以及其他附屬部件。
所述集熱器104的作用在于利用太陽能加熱流入其管路中的水。該集熱器104安裝在比所述內(nèi)膽102高的位置上。與現(xiàn)有技術(shù)的集熱器不同，該集熱器104僅有一個管路出口(在此稱為進水口)，該管路出口同時作為出水口和進水口(在此統(tǒng)一稱為進水口)。該集熱器104傾斜安裝，使該進水口位于集熱器管路的最低位置。
所述集熱器104安裝有溫度傳感器105，該溫度傳感器105安裝在管壁上，用于檢測集熱器104管路中的水溫。
所述內(nèi)膽102安裝在水箱101中。所述水箱101包括最外部的外殼，內(nèi)部直接儲水的內(nèi)膽102，以及兩者之間的保溫層。對于本發(fā)明而言，僅涉及直接儲水的內(nèi)膽102。該內(nèi)膽102的頂部通過連接管207連接所述集熱器104進水口，該連接管207接近內(nèi)膽102的管路上通過三通閥201與出水管208連接。所述出水管208從內(nèi)膽102外部連接至內(nèi)膽102的底部。所述三通閥201的第一閥門2011位于所述出水管208管路上，第二閥門2012位于出水管208與內(nèi)膽102之間的連接管207管路上。所述三通閥201通電時，其第一閥門2011導(dǎo)通，第二閥門2012關(guān)閉；所述三通閥201斷電時，其第一閥門2011關(guān)閉，第二閥門2012導(dǎo)通。
所述出水管208接近內(nèi)膽102底部的管路上裝有水泵202，該水泵202的作用在于將內(nèi)膽102底部的水抽到集熱器104，為此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況選擇揚程足夠的水泵型號。
所述出水管208在水泵202與三通閥201的第一閥門2011之間的管路上還安裝有第一單向閥203，該第一單向閥203使出水管208管路中的水在水泵202的壓力下向上導(dǎo)通，而該第一單向閥203上部的水不可能回流。
所述三通閥201的第二閥門2012到內(nèi)膽102頂部的連接管管路上，安裝有第二單向閥2012，該第二單向閥2012使管路向內(nèi)膽方向?qū)?，并且該?dǎo)通依靠管路中水的自身重量實現(xiàn)。為此，需要滿足下述條件首先，該第二單向閥2012采用金屬片單向閥或者正向?qū)▔毫π∮诘扔?.001Mpa的單向閥，以便管路中的水能夠僅憑自身重量既可通過該單向閥。其次，該第二單向閥2012的安裝方向應(yīng)當(dāng)使其管路中的水可以以其自身重量順暢通過該第二單向閥204，為此，安裝方向以其管路垂直于或接近垂直于水平方向安裝為佳，當(dāng)然其他能夠達(dá)到上述目的的安裝角度亦可。該第二單向閥204的作用在于，避免內(nèi)膽102中的水逆流。
所述連接管207的管路上安裝有第一排氣閥106，該第一排氣閥106所在位置高于連接管的最高位置。該第一排氣閥106的作用在于，將連接管207中可能存在的空氣排出，避免其影響管路中水的流動；另一方面，該第一排氣閥106使連接管207連通大氣壓，使連接管207中的水能夠順利下泄。為避免管路中的水通過該第一排氣閥106溢出，該第一排氣閥106位置必須高于連接管207的最高位置。
所述內(nèi)膽102的上部連接有第二排氣閥205，該第二排氣閥205的作用是將內(nèi)膽102中的空氣排出，以免影響儲水。該第二排氣閥205在水的浮力下會關(guān)閉出口，因此內(nèi)膽102中的水不會從該第二排氣閥205外溢。
所述內(nèi)膽102的下部具有進水管110，該進水管110與外部水源連接，用于向內(nèi)膽102供水。
所述內(nèi)膽102的上部具有使用水出水管109，該使用水出水管109供內(nèi)膽102輸出使用水供用戶使用。由于是從內(nèi)膽102的上部輸出使用水，而被加熱的水是放置于上部，因此，該使用水出水管能夠使用戶利用內(nèi)膽102中的已經(jīng)被加熱的部分水，使用戶無需等待所有的水都被加熱。
所述進水管110的管路上安裝有電磁閥206，該電磁閥206在得電時關(guān)閉，斷電時導(dǎo)通。該電磁閥206的作用在于根據(jù)需要控制進水管206是否進水。
該太陽能熱水器還具有電腦控制板或其他類型的電器控制器件(圖未示)以及檢測元件、電氣線路等裝置，上述裝置并非本發(fā)明的發(fā)明點，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現(xiàn)，因此在此不加敘述。以下說明工作原理時，同樣對有關(guān)控制元件、檢測元件的工作原理不予介紹。
結(jié)合上述對該太陽能熱水器的部件及其功能的介紹，以下說明該太陽能熱水器的工作過程。
該太陽能熱水器的內(nèi)膽102中的存水始終為基本存滿。在處于集熱狀態(tài)時，最初集熱器104的管路中并無存水，當(dāng)溫度傳感器105檢測到集熱器104的溫度高于預(yù)訂溫度(或者比內(nèi)膽102的溫度高預(yù)定溫度時)，水泵202運轉(zhuǎn)，從內(nèi)膽102的底部抽取冷水，通過第一單向閥203由出水管208向集熱器104供水。此時，三通閥201在電腦控制板控制下得電，第一閥門2011導(dǎo)通，第二閥門2012關(guān)閉。因此，水泵202能夠?qū)⑺苯映槿爰療崞?04中。該水泵202持續(xù)運轉(zhuǎn)固定時間后停止，由于第一單向閥203的反向截至作用以及三通閥201的第二閥門2012的截至作用，集熱器104管路中的存水不會回流，而是在集熱器管路中留存。經(jīng)過若干時間的集熱，當(dāng)溫度傳感器105檢測到集熱器104管路中的存水溫度達(dá)到預(yù)定溫度時，電腦控制板控制三通閥201失電，三通閥201失電以后，其第一閥門2011關(guān)閉，第二閥門2012導(dǎo)通，由于集熱器104安裝在相對內(nèi)膽102的高位，以及集熱器104傾斜安裝并且進水口處于最低位置，因此，集熱器104管路中的水在重力作用下，由所述連接管207經(jīng)過所述第二閥門2012以及單向閥204流入所述內(nèi)膽102的頂部。由于所述連接管207安裝有第一排氣閥106，所以連接管207與大氣連通，可以確保連接管207中的水順利回流。實際控制中可以設(shè)置預(yù)定時間供集熱器104作為管路排空的時間，時間達(dá)到后，判斷集熱器104管路排空，然后，使三通閥201得電，以及啟動水泵202運轉(zhuǎn)，重復(fù)上述過程。通過上述不斷的集熱、排空，最終將使內(nèi)膽102中的水被逐漸加熱，并且是從內(nèi)膽102的下部抽取的冷水，加熱后注入內(nèi)膽102的上部，使內(nèi)膽102的上部逐漸形成不斷擴展的熱水層，而用戶使用時，首先從內(nèi)膽102的上部取水，只要內(nèi)膽102中只有部分熱水，使用者就可以優(yōu)先使用這些熱水。
當(dāng)使用內(nèi)膽102的熱水時，可以將該太陽能熱水器斷電或者在控制板上選擇使用狀態(tài)，使所有部件斷電。此時，三通閥201處于第一閥門2011關(guān)閉，第二閥門2012導(dǎo)通的狀態(tài)，使集熱器104以及連接管207管路中的水流回內(nèi)膽102。同時，水泵202失電停止運轉(zhuǎn)，電磁閥206失電處于導(dǎo)通狀態(tài)，外部水源的水可以流入內(nèi)膽102。當(dāng)使用者從內(nèi)膽102的上部的使用水出水管109取水時，外部水源也會同時從下部的進水管110流入等量的水，使內(nèi)膽102中的水始終保持滿充狀態(tài)。
當(dāng)該太陽能熱水器不使用時，由于斷電，所述三通閥201將處于第二閥門2012導(dǎo)通，第一閥門2011關(guān)斷的狀態(tài)，管路中的水將全部下瀉到內(nèi)膽102中，因此，管路不會產(chǎn)生凍堵。
從以上介紹可以看出，該太陽能熱水器運用三通閥201的不同狀態(tài)，結(jié)合水泵202的啟停，使連接管207即向集熱器104供水，又通過該管路回水到內(nèi)膽102上部，使同一管路起到兩種作用，將管路減少為現(xiàn)有技術(shù)的二分之一。同時，由于三通閥201在斷電狀態(tài)時，集熱器104管路中的水將回流到內(nèi)膽102，因此，可以起到防凍堵的作用。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(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和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能熱水器，包括內(nèi)膽、集熱器，其特征在于，所述集熱器的位置高于內(nèi)膽的位置，內(nèi)膽頂部通過連接管連接集熱器進水口，該連接管接近內(nèi)膽的管路通過三通閥與出水管連接，該出水管連接至內(nèi)膽的底部，所述三通閥的第一閥門位于所述出水管管路上，所述三通閥的第二閥門位于出水管與內(nèi)膽之間的連接管管路上；所述出水管接近內(nèi)膽底部的管路上裝有水泵，該水泵將內(nèi)膽底部的水抽向集熱器；所述三通閥通電時，其第一閥門導(dǎo)通，第二閥門關(guān)閉；所述三通閥斷電時，其第一閥門關(guān)閉，第二閥門導(dǎo)通；該太陽能熱水器的加熱過程為，在所述三通閥得電狀態(tài)下，所述水泵啟動運轉(zhuǎn)，將內(nèi)膽中的水抽向集熱器，當(dāng)所述集熱器路中水溫達(dá)到預(yù)定值時，所述三通閥失電，并且水泵已經(jīng)停止運轉(zhuǎn)，集熱器管路中的水依靠重力流回所述內(nèi)膽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述集熱器安裝為其管路處于傾斜狀態(tài)，并且集熱器進水口位于最低位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述連接管的管路上安裝有第一排氣閥，該第一排氣閥的位置高于連接管的最高位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述內(nèi)膽的頂部安裝有第二排氣閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述出水管的管路上安裝有第一單向閥，該第一單向閥使出水管管路向上導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述水泵啟動運轉(zhuǎn)，是在檢測到集熱器管路溫度高于預(yù)訂數(shù)值時開始，并且運轉(zhuǎn)預(yù)定時間后即終止。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述三通閥的第二閥門到內(nèi)膽頂部的連接管管路上，安裝有第二單向閥，該第二單向閥使管路向內(nèi)膽方向?qū)?，并且該第二單向閥以其管路垂直于或接近垂直于水平方向安裝。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述第二單向閥采用金屬片單向閥或者正向?qū)▔毫π∮诘扔?.001Mpa的單向閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱水器，其特征在于，所述內(nèi)膽的底部具有連接外部水源的進水管，上部具有使用水出水管，所述進水管靠近內(nèi)膽底部的管路上安裝有電磁閥，該電磁閥得電關(guān)閉，失電導(dǎo)通；對內(nèi)膽中的水加熱時，該電磁閥處于得電狀態(tài)；從使用水出水管出水時，該電磁閥處于失電狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種太陽能熱水器，包括內(nèi)膽，集熱器的位置高于內(nèi)膽的集熱器，內(nèi)膽頂部通過連接管連接集熱器進水口，該連接管接近內(nèi)膽的管路通過三通閥與連接至內(nèi)膽的底部的出水管連接，所述三通閥的第一閥門位于出水管管路上，第二閥門位于出水管與內(nèi)膽之間的連接管管路上；出水管接近內(nèi)膽底部的管路上裝有水泵，該水泵將內(nèi)膽底部的水抽向集熱器；三通閥通電時第一閥門導(dǎo)通，第二閥門關(guān)閉；三通閥斷電時，第一閥門關(guān)閉，第二閥門導(dǎo)通；加熱時，所述三通閥得電狀態(tài)下，水泵啟動運轉(zhuǎn)，將內(nèi)膽中的水抽向集熱器，當(dāng)所述集熱器路中水溫達(dá)到預(yù)定值時，三通閥失電，水泵停止運轉(zhuǎn)，集熱器管路中的水依靠重力流回所述內(nèi)膽。
文檔編號F24J2/00GK101089508SQ200610087580
公開日2007年12月19日 申請日期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, 李偉, 楊盛梅, 南少波 申請人:海爾集團公司, 青島經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司