專利名稱：太陽能臥式水箱全天候熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能定溫放水，光伏水泵強(qiáng)制循環(huán)，電熱管輔助加熱的低位水箱 全天候熱水器，利用水位閥控制太陽能熱水器補(bǔ)水，尤其是利用外水壓實(shí)現(xiàn)定溫放水。在水 箱滿時自動停止供水，之后利用太陽能光伏電池提供再循環(huán)的能量，提高水溫。水箱低位放置，使用時熱水沒有攙混，熱水100%得到利用，陰雨天氣利用電加熱輔助加熱，實(shí)現(xiàn)全天候熱水器功能。
技術(shù)背景目前，公知的太陽能熱水器主要為高位水箱(立式)的自然循環(huán)系統(tǒng)，幾十年沒有根本 性的突破，包括真空管熱水器仍沿用其原理和布局結(jié)構(gòu)。自然循環(huán)系統(tǒng)熱水器其結(jié)構(gòu)簡單但體積笨大。特別是高位立式水箱帶來的麻煩1、水箱位置在系統(tǒng)的最高處，重心太高，極不安全，水箱不能低置或分離；2、影響建筑美觀；3、占用較大的屋頂面積；4、熱水使用需冷 水補(bǔ)入，出現(xiàn)摻混，熱水利用率低；5、以及集熱器工作溫度在〉6(TC的高溫區(qū)，結(jié)垢嚴(yán)重， 系統(tǒng)使用壽命短；以上弊端嚴(yán)重的限制了自然循環(huán)太陽能熱水器在各種建筑上更廣泛的應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供的太陽能臥式水箱全天候熱水器，其優(yōu)點(diǎn)是1、水箱臥放在系統(tǒng)的最低重心處，極其安全，水箱低置并且能與集熱器分離；2、系統(tǒng)與建筑完美結(jié)合，3、占用較小 的屋頂面積；4、熱水使用不需冷水補(bǔ)入，沒有摻混；熱水利用率100%; 5、系統(tǒng)工作溫度低 《55t:沒有結(jié)垢，使用壽命延長；以上性能使得太陽能臥式水箱全天候熱水器得以在各種建 筑上更廣泛的應(yīng)用。該太陽能熱水器系統(tǒng)在功能極大改善的情況下，仍然只利用太陽能不需額外市電實(shí)現(xiàn)控 制，符合環(huán)保節(jié)能原則。技術(shù)方案本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是完全利用太陽能量制造熱水和自動控 制。利用水位閥控制打開和關(guān)閉進(jìn)水。水位閥通過節(jié)流器連接集熱板上集管的一端， 一旦集 熱板水滿，水位閥浮杯浮起內(nèi)即關(guān)閉進(jìn)水。在太陽能的作用下，集熱板水溫上升，當(dāng)達(dá)到(55 。C-T0)節(jié)溫器設(shè)定溫度(不限于此溫度)時，節(jié)溫器自動打開，熱水利用重力流入水箱，水 位閥內(nèi)的水位下降，當(dāng)下降到底部時浮杯落下，水位閥自動打開，冷水通過補(bǔ)水管進(jìn)入集熱 器的下集管將熱水?dāng)D出，由于節(jié)溫器與節(jié)流器的口徑相差很大，被擠出的熱水大量進(jìn)入水箱, 其中極小部分進(jìn)入水位闔空腔，當(dāng)水位閥空腔水位上升到高位置時浮杯浮器起，水位閥自動 關(guān)閉進(jìn)水；若節(jié)溫器還在開啟狀態(tài)，但進(jìn)水已被關(guān)閉，水位;銜空腔內(nèi)的又水通過節(jié)流器回流 到上集管，此時水位闊內(nèi)的水位又再次下降，當(dāng)下降到底部時，水位閥又自動打開，冷水又 通過補(bǔ)水管進(jìn)入集熱器的下集管將熱水繼續(xù)擠出，周而復(fù)始，直到板內(nèi)55t熱水全部擠出， 冷水到達(dá)節(jié)溫器，節(jié)溫器接觸到冷水自動關(guān)閉。此時冷水只能通過節(jié)流器進(jìn)入水位閥，閥內(nèi) 水位上升，如前所敘當(dāng)水位上升到高位置時，水位閥自動關(guān)閉進(jìn)水，水位暫時穩(wěn)定。太陽能 集熱器回到初始狀態(tài)；在太陽能的作用下如此不斷工作，獲的定溫的熱水進(jìn)入水箱儲存?zhèn)溆谩?在使用熱水時，沒有冷水補(bǔ)入，當(dāng)然就沒有摻混現(xiàn)象，所以熱水可得到130%利用。以上功能 的實(shí)現(xiàn)還帶來了另一個好處就是不論天氣如何，只要有太陽能就能得到的55t:的熱水，決 定熱水的數(shù)量多少只與天氣好壞(太陽能輻射功率)有關(guān)?？朔俗匀谎h(huán)系統(tǒng)，天氣不好 就只能得到一捅無法沐浴的如< 40°C的水。水位閥的存在保證了水箱內(nèi)水不會溢出，當(dāng)然水箱排氣管必須高于水位閥。所以盡管水 箱低置但不承壓；在本系統(tǒng)中，集熱板進(jìn)水時有一定水壓(就是自來水的壓力)，由于水位閥 的存在，解決了通常定溫放水集熱板必須承壓的難題。原理是利用一個瀉壓孔即節(jié)流器與水 位閥連接，在水位閥打開進(jìn)水時，冷水一面向集熱板補(bǔ)水將熱水?dāng)D出， 一面通過瀉壓孔將水 注入水位閥空腔內(nèi)(泄壓效果)，使水位閥浮杯緩慢浮起并關(guān)閉進(jìn)水(集熱器不承壓)；在水 位閥浮杯落下后，啟動進(jìn)水閥又進(jìn)行補(bǔ)水。這樣不斷間歇的補(bǔ)水，直到冷水到達(dá)節(jié)溫器，節(jié) 溫器接觸到冷水自動關(guān)閉。此時浮球閥空腔內(nèi)的水不能流出，水位暫時穩(wěn)定，形成的水壓僅 是比集熱板高一點(diǎn)(20 30厘米)，就此實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)定溫放水但集熱板不承壓。在本系統(tǒng)中， 無論外水壓如何變化不會影響系統(tǒng)的工作。一旦水箱熱水補(bǔ)滿，隨時間其溫度必然不斷下降。此時利用太陽能光伏電池及控制器通 過傳感器和水泵實(shí)現(xiàn)水箱內(nèi)的水再次循環(huán)水泵將水箱內(nèi)低位的水抽出，進(jìn)入集熱器加熱， 再回到水箱的高位實(shí)現(xiàn)循環(huán)加熱升溫；其中傳感器的設(shè)定溫度(Tl)必須大于等于節(jié)溫器的 開啟溫度(T0)。只要T1^T0，強(qiáng)制循環(huán)再次加溫就自動開始進(jìn)行。解決了不使用水時，水箱 水溫度不斷下降的問題。本系統(tǒng)利用電熱管可實(shí)現(xiàn)輔助加熱，將電熱管安置在集熱器下集管的空腔內(nèi)進(jìn)行加熱， 熱水浮到上集管，水溫達(dá)到節(jié)溫器的開啟溫度時，節(jié)溫器打開通過水位閥將熱水?dāng)D入水箱， 其工作原理與太陽能做功一樣，只是能源的性質(zhì)不同。有益效果本實(shí)用新型的有益效果是，將依靠市電控制的定溫放水系統(tǒng)發(fā)展為在不用市電控制的系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無源(不用市電)完全利用太陽能量制造熱水和強(qiáng)制循環(huán)加熱；與自然循環(huán)熱水 器相比其優(yōu)點(diǎn)是l、水箱位置在系統(tǒng)的最低處極其安全、水箱低置并且能分離；2、系統(tǒng)與 建筑可完美結(jié)合；3、占用較小的屋頂面積；4、熱水使用不需冷水補(bǔ)入，沒有摻混，熱水利 用率100%; 5、系統(tǒng)工作溫度低《55'C沒有結(jié)垢，使用壽命延長；本專利各種新功能的實(shí)現(xiàn)，全面克服了自然循環(huán)熱水器的各種弊端，使得太陽能臥式水箱全天候熱水器可在各種建筑上 得到更廣泛的應(yīng)用。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一歩說明。圖l是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)布局圖圖中l(wèi).熱水管，2.節(jié)溫器，3.傳感器，4.上集管，5.集熱器，e.光伏電池控制器， 7.水泵控制線，8.節(jié)流器，9.水位閥，IO.進(jìn)冷水管，ll.水箱排氣管，12.補(bǔ)冷水管，13.水 箱，14.熱水漂浮軟管，15.出熱水管，16.單向閥，17. 2次循環(huán)管，18.水泵，19.下集管， 20.電熱管。
具體實(shí)施方式
在圖l中，集熱器(5)內(nèi)的上集管(4)與節(jié)溫器(2)連接，通過熱水管(1)與水箱(13) 串聯(lián)通，上集管(4)的另一端通過節(jié)流器(8)與水位閥(9)連接。水位閥(9)通過補(bǔ)冷 水管(12)連接下集管(19)、水泵(18)、及排污閥。水箱(13)下端與單向閥(16)垂直 相連，保證在有外水壓時單向閥(16)關(guān)閉，在無外水壓(水位閥(9)關(guān)閉)時打開。單向 閥(16)垂直安裝與2次循環(huán)管(17)通過水泵(18)與下賣.管(19)連:屋，在無外水壓時， 自動打開提供2次水循環(huán)通路。熱水管(15)與熱水漂浮軟管(M)連通，保證用水時不論水
箱內(nèi)水位高低均可輸出高位的熱水。水箱排氣管(11)與水箱(13)的頂端連通，排除水箱 內(nèi)部的壓力，其出口應(yīng)高于水位閥(9)。電熱管(20)插入下集管(19)內(nèi)。傳感器(3)安 置在上集管(4)的一端，感應(yīng)集熱器(5)的溫度，通過光伏電池控制器(6)決定水泵(18) 的啟動和停止，其中滿足T1〉T0 (55°C);在圖2中，集熱器(5)的下面安置水箱(3)，集熱器(5)的上集管(4)通過節(jié)流器(8) 與水位閥(9)連通，保證了集熱器(5)在任何狀態(tài)下出現(xiàn)的空氣均可通過水位閥(9)上端 氣孔排除，不會出現(xiàn)氣阻現(xiàn)象。單向閥(16)的存在，保證了補(bǔ)水時，水位閥處于關(guān)斷狀態(tài)， 冷水只能進(jìn)入下集管(19)，而不會進(jìn)入水箱(13)。水箱一旦裝滿，單向閥(16)即自動打 開，為水泵循環(huán)提供了循環(huán)通路。在水泵(18)的作用下，水箱(13)內(nèi)的水被強(qiáng)制吸入進(jìn) 入集熱器(5)再加熱，實(shí)現(xiàn)了熱交換循環(huán)。系統(tǒng)中涉及的節(jié)溫器(10)的工作原理與汽車節(jié)瘟器完全一樣，其它部件也屬公知原理 就不在贅述了。
權(quán)利要求1.一種太陽能臥式水箱全天候熱水器，集熱器(5)的下面安置水箱(3)，其特征是上集管(4)的一端通過節(jié)流器(8)與水位閥(9)連接，上集管(4)的另一端連接T0＝55℃的節(jié)溫器(2)，節(jié)溫器(2)另一端通過熱水管(1)連接水箱(13)，水箱(13)下端與單向閥(16)垂直相連，水位閥(9)通過補(bǔ)冷水管(12)連接下集管(19)、水泵(18)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能臥式水箱全天候熱水器，其特征是水箱 排氣管(11)出口高于水位閥(9),電熱管(20)插入下集管(19)內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的太陽能臥式水箱全天候熱水器，其特征是溫度二T1的傳感器(3)安置在上集管(4)的一端，在集熱器(5)的上端安置的光 伏電池控制器(6)溫度設(shè)置T1〉T0。
專利摘要太陽能臥式水箱全天候熱水器，是一種能夠在不用市電控制的前提下，將熱水器的水箱臥式安裝并可分離安裝，高效率的熱水系統(tǒng)。保溫水箱內(nèi)藏在集熱板下，重心極低，既保障了安全又保持建筑美觀。不論天氣如何只要有太陽能，如多云天氣只出現(xiàn)1小時太陽，即可獲得1小時太陽能做功制造的55℃熱水若干，極大的提高了熱水器的實(shí)用性?？朔苏婵展堋⑵桨遄匀谎h(huán)熱水器重心高，不安全，影響建筑景觀和天氣不好熱水達(dá)不到使用溫度的主要弊端。太陽能臥式水箱全天候熱水器是原理創(chuàng)新的產(chǎn)品，可在各種建筑上特別是坡屋面建筑上得到更廣泛的應(yīng)用。
文檔編號F24D17/00GK201014782SQ20072010441
公開日2008年1月30日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者羅憲安 申請人:羅憲安