專利名稱：一種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種全新的分體式太陽能熱水器系統(tǒng)的架構(gòu)、連接方式、換熱方式和以及系統(tǒng)組成，屬于太陽能熱利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
太陽能熱水器的利用越來越受到人們的重視，與其它產(chǎn)品的發(fā)展規(guī)律不同，太陽能熱水器目前是農(nóng)村的使用普及率遠遠高于城市，難道是城市居民的環(huán)保意識或節(jié)能意識沒有跟上形勢。實際情況肯定不是這樣，關(guān)鍵的問題一定是出在產(chǎn)品上。一體式非承壓太陽能熱水器，即安裝在屋頂?shù)奶柲軣崴髟谵r(nóng)村得到十足的發(fā)展，一方面農(nóng)村沒有安裝的問題，二方面此產(chǎn)品的市場價格比較合適，再加上國家的正常補貼。但此規(guī)格的太陽能熱水器，進入城市遇到了安裝的困惑，無法適應(yīng)城市市場。而目前針對城市 市場開發(fā)的分體太陽能熱水器，存在熱效率低、成本高、使用熱水不方便的現(xiàn)象，銷售價格高，極大影響城市的推廣。熱效率低、成本高的根本原因是由于系統(tǒng)采用自然循環(huán)換熱、二次間接換熱。目前這種架構(gòu)就是降低成本，也存在由于集熱器與儲熱水箱的相對間距非常有限，使得出熱水點和使用熱水點的距離偏長，基本上城市陽臺分體太陽能熱水器的集熱器安裝在南面，而用熱水點往往在房屋的北面廚房和浴室，在使用熱水過程中，管道浪費熱水現(xiàn)象嚴(yán)重。高價低效極大影響城市用戶的使用積極性。為了延長儲熱水箱與集熱器之間的距離，市場普遍采用増加電控循環(huán)泵，増加電耗、噪音、成本，但無法根本解決問題。有沒有采用比較經(jīng)濟的手段或新的架構(gòu)，在降低整個系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)上，采用零功耗提聞分體太陽能熱水器的換熱效率、提聞熱水品質(zhì)、極大延長集熱器與儲熱水箱的距離。實現(xiàn)用熱水點就是系統(tǒng)的出熱水點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決其技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，一種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括儲熱水箱、集熱器、多功能切換閥、溫壓控制裝置、水位控制裝置和各部件之間的連接管道；系統(tǒng)中的管道包括上水管路和下水管路，溫壓控制裝置和水位控制裝置都串接在上水管路中，多功能切換閥其中的兩接ロ連接在上水管路，另兩接ロ連接在下水管路；各部件通過上水管路和下水管路構(gòu)成ー個環(huán)形連接；溫壓控制裝置依據(jù)檢測集熱器出口處的溫度是否達到預(yù)定溫度來控制上水管路中水的流動和停止，水位控制裝置依據(jù)檢測儲熱水箱中的水是否滿來控制上水管路是關(guān)閉還是導(dǎo)通；儲熱水箱與集熱器是兩個獨立體，通過管道串行連接，兩者之間采用循環(huán)置換換熱方法；多功能切換閥可以獨立存在也可以鑲嵌在儲熱水箱的保溫層中與水箱構(gòu)成一體，多功能切換閥的轉(zhuǎn)動旋鈕安裝在面板上。其中的多功能切換閥，具有四個接ロ，分別是A、B、C、D接ロ，閥體內(nèi)置一個文氏管和相應(yīng)的導(dǎo)通孔，閥芯上有導(dǎo)水槽，通過閥體面板上的旋鈕的轉(zhuǎn)動不同的角度，帶動導(dǎo)水槽閥芯轉(zhuǎn)動，形成各個導(dǎo)通孔之間的連接和中斷，從而使四個接ロ A、B、C、D之間形成多種通斷關(guān)系，引起各水路之間的通斷，構(gòu)成系統(tǒng)的多種工作狀態(tài)；文氏管為ー個相向的雙喇叭管狀通道分三段，兩喇叭的相向?qū)硬课粸楹眍i段，大角度喇叭為收縮段，小角度喇叭為擴壓段；A接ロ連通收縮段，狀態(tài)一，A、B、D三接ロ以文氏管式連通，B接ロ連通擴壓段，D接ロ連通喉頸段；狀態(tài)ニ，A、C、D三接ロ文氏管式連通，C接ロ連通擴壓段，D接ロ連通喉頸段；狀態(tài)三，A、B、C三接ロ以文氏式管式連通，B接ロ連通喉頸段，C連通擴壓段；狀態(tài)四，A與D連通。多功能切換閥也可以采用普通的四接ロ切換閥與外置的文氏管、水路開關(guān)連接，構(gòu)成一個整體來實現(xiàn)多功能切換閥的所有狀態(tài)。其中的水位控制裝置，包含一個串聯(lián)在水路中的水路開關(guān)和一個安裝在儲熱水箱內(nèi)或外的水位檢測機構(gòu)，水位檢測機構(gòu)與水路開關(guān)可以是ー個整體，也可以分體，無論是一體或是分體，兩者是關(guān)聯(lián)配合來完成相應(yīng)地動作，依據(jù)檢測儲熱水箱中的水位滿或不滿來決定水路開關(guān)是關(guān)閉中斷水路還是打開連通水路；該裝置可采用機械的水位控制閥、或水位開關(guān)和電磁閥組合、或水位傳感器和電磁閥及控制器的組合。采用機械的水位控制閥吋，控制閥有兩個水路接口和ー個水位檢測機構(gòu)，水路接ロ串接入水路中，水位檢測機構(gòu)通過一個機械的部件與串接在水路中的閥體進行有機連接，水位檢測機構(gòu)放置在儲熱水箱中根 據(jù)水位高低變化，該機構(gòu)也有相應(yīng)的變化，但只有在滿水位時才會牽動串接在水路中的閥體關(guān)閉水路；也可以根據(jù)水箱中的水位高低，引起的水壓變化來作為水位檢測機構(gòu),此時的水位檢測機構(gòu)就化簡為需一個接ロ連接在儲熱水箱中就可以，當(dāng)然采用直接水位檢測或轉(zhuǎn)化成水壓檢測，閥體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是不同的。采用水位開關(guān)和電磁閥組合，電磁閥作為水路開關(guān)串接在水路中，水位開關(guān)中類似水位浮球放置在水箱中，水位開關(guān)的兩根連接線與水路中的電磁閥的兩根線進行連接，在水箱中的水位沒有滿的時候，電磁閥的兩端是連通的，即水路連通，在水箱中的水位滿的時候，引起水位開關(guān)的兩根線的通斷發(fā)送變化，從而引起電磁閥的中斷，水路不通。采用水位傳感器和電磁閥及控制器的組合，水位傳感器安裝在儲熱水箱中，電磁閥串接在水路中,控制器獨立存在,水位傳感器和電磁閥的連接線全部連接到控制器相應(yīng)的端ロ，控制器不停接收來自水位傳感器的水位數(shù)據(jù)，如果沒有滿，則控制電磁閥兩端連通，水路連通，如果滿，則控制電磁閥兩端中斷，水路不通。總之，水位控制裝置，完成的功能就是如果儲熱水箱中的水不滿，關(guān)聯(lián)的水路連通；如果儲熱水箱中的水已經(jīng)滿，關(guān)聯(lián)的水路不通。其中的溫壓控制裝置，串接在上水管路中，至少有ー個入水口和出水ロ，該裝置包含水路開關(guān)、溫感器、壓感器，一方面能根據(jù)溫感器處的溫度是達到預(yù)定溫度或沒有達到預(yù)定溫度自動控制關(guān)聯(lián)水路開關(guān)的連通或中斷，另ー方面能根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)是上水加熱或防凍排空狀態(tài)的壓カ變化自動控制關(guān)聯(lián)水路開關(guān)的中斷或連通；該裝置采用機械結(jié)構(gòu)可以是ー個單體綜合閥，也可以用ー個溫度控制閥與自恢復(fù)壓感單向閥的相向并行連接的組合；或采用溫空開關(guān)和電磁閥的組合，或采用溫度傳感器、電磁閥和控制器的組合。采用機械機構(gòu)時，該裝置串聯(lián)接入在集熱器的出水ロ與儲熱水箱的入水ロ之間，裝置的入水ロ在集熱器端，如果溫壓控制裝置的入水ロ水溫達到預(yù)定值或入水ロ失去水壓，則溫壓控制裝置的入水ロ與出水ロ連通，一旦溫壓控制裝置的入水ロ水溫低于預(yù)定值或入水ロ有水壓，則溫壓控制裝置的入水ロ與出水口中斷。采用溫控開關(guān)和電磁閥組合時，溫控開關(guān)安裝在集熱器出水ロ，電磁閥串接在上水水路中，溫控開關(guān)的兩根連接線與電磁閥的兩根連接線串聯(lián)；集熱器出水ロ的溫度達到預(yù)定溫度，溫控開關(guān)的兩根連接線連通，與溫控開關(guān)的線串聯(lián)的電磁閥兩水路端ロ連通，上水水路流動；集熱器出水ロ的水溫沒有達到預(yù)定溫度，溫控開關(guān)的兩根線斷開，與此線纜串聯(lián)的電磁閥兩水路端口中斷，上水管路停止流動。采用溫度傳感器、電磁閥和控制器的組合時，溫度傳感器放置在集熱器出水ロ處，電磁閥串接在上水管路中，控制器獨立存在，溫度傳感器的信號線纜、電磁閥的線纜全部連接到控制器的相應(yīng)端口上，控制器不停采集溫度傳感器的數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度傳感器的數(shù)據(jù)，進行判定是否達到預(yù)定溫度，達到預(yù)定溫度，控制電磁閥兩接ロ連通，沒有達到預(yù)定溫度，控制電磁閥兩接ロ關(guān)閉?？傊?，溫壓控制裝置主要依據(jù)集熱器出ロ處的溫度來控制上水管路的流動和停止，依據(jù)上水管路中的水壓的消失和存在來控制上水管路的管道是否通過儲熱水箱中的透氣ロ與大氣連通。其中的上水管路，根據(jù)管路中水流的溫度分成三段，多功能切換閥A接口前面的部分是低溫段上水管，多功能切換閥B接ロ到集熱器入水ロ之間的管道是中溫段上水管，集熱器出水ロ到儲熱水箱的進水口之間的管道是高溫段上水管；水位控制裝置和溫壓控制裝置串接在上水管路中；其中下水管路是儲熱水箱出水ロ到多功能切換閥的D接ロ，C接ロ到熱水用水點。
其中的儲熱水箱，包括三層結(jié)構(gòu)，分別是外殼、保溫層、內(nèi)膽，至少具有一個進水ロ、ー個出水ロ、透氣口和輔助接ロ。其中的集熱器，可以采用承壓集熱器或非承壓集熱器，至少具有ー個入水口和出水口 ；可以采用平板集熱器或真空管帶聯(lián)箱的集熱器。本發(fā)明的工作原理描述，轉(zhuǎn)動多功能切換閥面板的旋鈕至狀態(tài)一，即A、B、D三接ロ文氏管式連通，A接ロ連通文氏管的收縮段，D接ロ連通文氏管的喉頸段，B接ロ連通文氏管的擴壓段。此狀態(tài)，系統(tǒng)處于上水加熱換熱儲熱過程。在儲熱水箱中未滿水和溫壓控制裝置連通的情況下，低溫度的自來水通過低溫段上水管流入A接ロ，流動的水流由于文氏管的作用，在D接ロ處會產(chǎn)生低于大氣壓的負(fù)壓，從而引起吸水力，強大的吸力把儲熱水箱中的熱水吸出，和從A接ロ流入的自來水充分混合，形成ー個中溫水，從B接ロ流出，進入中溫段上水管，從集熱器的入口流入，把在集熱器已經(jīng)加熱到預(yù)定溫度的水全部置換進入高溫段上水管和儲熱水箱中儲藏，中溫水被集熱器出ロ處串接的溫壓控制裝置截留水流停止流動，中溫水滯留在集熱器中；集熱器不斷吸收太陽能，把集熱器中的中溫水水溫上升，當(dāng)水溫達到溫壓控制裝置的預(yù)定溫度的熱水時，溫壓控制裝置的兩端相通，水流又一次重新流動，新進入的中溫水置換掉集熱器中的高溫?zé)崴迅邷責(zé)崴ㄟ^管道送入到儲熱水箱中儲藏，而新到達的中溫水，由于水溫沒有到達預(yù)定值，重新使得溫壓控制裝置兩端中斷流動，如此往復(fù)直到儲熱水箱的水滿，水位控制裝置中斷上水管路為止。從系統(tǒng)狀態(tài)ー的工作過程及原理我們可以了解到，本發(fā)明的換熱方式是ー種全新的換熱方法，即不同于目前市場已經(jīng)使用的自然循環(huán)換熱或強制循環(huán)換熱，也不同于本專利人已經(jīng)提出的置換換熱。所謂自然循環(huán)換熱，就是依賴水本身溫度高低帶來的水密度的大小，形成熱水向上，冷水向下的換熱方式，熱水在上部，冷水在下部；所謂置換換熱就是依賴自來水本身的能量，用新進入的冷水置換掉在集熱器中已經(jīng)加熱到預(yù)定溫度的熱水，自身滯留在集熱器中等待下一次的冷水置換。本發(fā)明的換熱它是ー種利用依賴自來水的能量先從儲熱水箱中循環(huán)出部分相對低溫的熱水，與冷的自來水混合成中溫水，再用中溫水置換掉集熱器中已經(jīng)加熱到預(yù)定溫度的熱水，熱水進入高溫段上水管或儲熱水箱中儲藏，中溫水滯留在集熱器中等待下一次的循環(huán)置換。因此這是一種循環(huán)置換換熱方式。在這種換熱方式中，因為每次都是用中溫水去置換掉在集熱器中已經(jīng)升到預(yù)定溫度的熱水，集熱器是把中溫水加熱到預(yù)定溫度的熱水，而不是直接把冷水加熱到預(yù)定溫度的熱水，這樣就大幅度降低集熱器每次加熱送定溫?zé)崴臅r間，也就是說這種換熱方式，熱水在高溫段上水管中停留的時間被大幅度縮短，同時也縮短中溫水在中溫段上水管中的停留時間。我們了解如果熱水只是快速流過管道后，雖然在流過管道吋，熱量也會有所消耗，但如此的消耗人們是可以接受的，或者說沒有影響大局。由于本系統(tǒng)中的絕大部分的管路基本上都安裝在室內(nèi)，如果再對水管做一點保溫處理，本發(fā)明的優(yōu)點，就充分得以體現(xiàn)，在沒有加任何外加能源的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)集熱器與儲熱水箱的長距離，如果水位控制裝置和溫壓控制裝置都采用機械結(jié)構(gòu)，則本發(fā)明在零功耗的狀態(tài)下完全實現(xiàn)集熱器與儲熱水箱之間的水平距離達到數(shù)十米遠。對于分體太陽能熱水器，集熱器安裝在房屋的南面，而儲熱水箱安裝在熱水用水點的房屋北面的廚房和浴房就成為現(xiàn)實。對于分體太陽能熱水器這是ー種非常大的突破，將對安裝分體太陽能熱水器的普及應(yīng)用有非常大的便利。由此可知，采用循環(huán)置換換熱的優(yōu)點是，一方面可以對儲熱水箱中，相對低溫一點的熱水重新加熱，使水箱的水溫溫度更加穩(wěn)定；另一方面，大幅度減少熱水在水管中的滯留 時間，使得從集熱器到儲熱水箱的距離可以大大的延長。轉(zhuǎn)動多功能切換閥的面板旋鈕到狀態(tài)ニ，A、C、D三接ロ文氏管式連通，即A接ロ連通收縮段，C接ロ連通擴壓段，D接ロ連通喉頸段；此狀態(tài)系統(tǒng)處于用熱水，自來水通過水管流入A接ロ，在D接ロ處產(chǎn)生負(fù)壓，儲熱水箱的定溫?zé)崴晃隓接ロ，與A接ロ流入的自來水混合成為中溫?zé)崴畯腃接ロ流出。由于儲熱水箱中的熱水是定溫?zé)崴?，通過多功能切換閥的混合，在相對穩(wěn)定的水壓下，冷水與熱水的比例是固定的。這樣從C接ロ流出的水溫就可以是ー個合適溫度的熱水，而且由于有高壓冷水的混入，流出的合適溫度熱水也有一個合適的出水壓力，此時多功能切換閥類似ー個出水加壓閥。當(dāng)然如果要求更高的出水溫度或更高的出水壓力，本發(fā)明并不排斥在下水管路中串接ー個電控水泵，或通過ー個加壓裝置對儲熱水箱中的水進行加壓送出。轉(zhuǎn)動多功能切換閥的面板旋鈕到狀態(tài)三，A、B、C三接ロ以文氏式管式連通，即A接ロ連通收縮段，B接ロ連通喉頸段，C連通擴壓段。此狀態(tài)系統(tǒng)處于吸水排空，分體太陽能熱水器由于集熱器和部分連接管道安裝在室外，就必須考慮集熱器和相連接管道的冬季防凍問題。本發(fā)明采用吸水排空方法，工作過程是這樣的，當(dāng)面板旋鈕轉(zhuǎn)到狀態(tài)三吋，A接ロ流入的自來水，使得在B接ロ處產(chǎn)生負(fù)壓，B接ロ從原先狀態(tài)的正向壓カ變成負(fù)壓，與B接ロ相連接的管道中的壓カ也從正壓變成負(fù)壓，溫壓控制裝置中的入口壓カ小于出口壓カ，溫壓控制裝置的入口和出ロ相連通，由于溫壓控制裝置的出ロ通過高溫段上水管與儲熱水箱的進水口相連接，而儲熱水箱通過透氣ロ與大氣連通。由此B接ロ通過負(fù)壓吸力把與B接ロ連通的管道中的水全部吸空，從而完成防凍。轉(zhuǎn)動多功能切換閥的面板旋鈕到狀態(tài)四，A、D兩接ロ相連通。此狀態(tài)系統(tǒng)處于應(yīng)急供水狀態(tài)，本狀態(tài)考慮的是，連續(xù)多日沒有太陽，或水箱中的熱水量少不夠用，或短時間需要用多的熱水，集熱器來不及提供足夠的熱水。在這些情況下，轉(zhuǎn)動面板旋鈕到狀態(tài)四，從A接ロ流入的自來水，沒有通過集熱器，通過D接ロ直接流入到儲熱水箱中，水箱中冷水加入后，直接用儲熱水箱的輔助接ロ安裝的電加熱器給水箱內(nèi)的水加熱，也就是說此時，分體太陽能熱水器被當(dāng)作電熱水器來使用。
本發(fā)明的有益效果是，一種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，包括儲熱水箱、集熱器、多功能切換閥、溫壓控制裝置、水位控制裝置和各部件之間的連接管道，各部件之間全部串形連接，系統(tǒng)只通過ー個単一機械式的面板旋鈕操作實現(xiàn)上水加熱換熱儲熱、供定溫?zé)崴?、冬季防凍、?yīng)急供熱水四種工作狀態(tài)；系統(tǒng)采用一種全新的循環(huán)置換換熱，制熱速度快、換熱效率高，在零功耗情況下，使集熱器與儲熱水箱之間的距離可以達到目前分體太陽能熱水器相對應(yīng)距離的數(shù)十倍；采用單一的水介質(zhì)，直接換熱，極大降低系統(tǒng)的成本。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步的說明。
圖I是本發(fā)明系統(tǒng)連接示意圖。圖2是本發(fā)明多功能切換閥內(nèi)嵌在儲熱水箱中的系統(tǒng)連接示意圖。圖中101.儲熱水箱，102.集熱器，103.多功能切換閥，104.溫壓控制裝置，105.水位控制裝置，201.水箱進水口，202.水箱出水ロ，203.透氣ロ，204.輔助接ロ，205.外殼，206.保溫層，207.水箱內(nèi)膽，210.集熱器入水ロ，211.集熱器出水ロ，212.溫壓控制入口，213.溫壓控制出口，220.水位控制入口，221.水位控制出口，222.水位檢測機構(gòu)，301.中溫段上水管，302.高溫段上水管，303.低溫段上水管，304.系統(tǒng)出水管。
具體實施例方式圖I中，溫壓控制裝置(104)和水位控制裝置(105)都擬采用機械結(jié)構(gòu)時的連接示意圖。低溫段上水管(303)連接到多功能切換閥(103)的A接ロ，多功能切換閥(103)的B接ロ連接到水位控制裝置(105)的水位控制入口(220)，水位控制出ロ(221)通過中溫段上水管(301)連接到集熱器(102)的集熱器入水ロ(210)，集熱器出水ロ(211)連接到溫壓控制裝置(104)的溫壓控制入口(212)，溫壓控制出ロ(213)通過高溫段上水管(302)連接到儲熱水箱(101)的水箱進水口(201)，水箱出水ロ(202)連接到多功能切換閥(103)的D接ロ，多功能切換閥(103)的C接ロ連接系統(tǒng)出水管(304)到熱水應(yīng)用點。水位檢測機構(gòu)(222)采用水位高低檢測的，圖中采用虛線連接表示，該機構(gòu)安裝在儲熱水箱(101)的內(nèi)膽中，如果采用水壓大小來檢測的，則直接連接到水箱的一個底部出水接口上。儲熱水箱
(101)非承壓，需要一個透氣ロ(203)，為更加對儲熱水箱(101)的水溫進行保溫，該透氣ロ(203)也可以安裝ー個能自動進出氣的閥門，實現(xiàn)水箱內(nèi)氣壓高時放氣、水箱內(nèi)氣壓低時進氣，實現(xiàn)更好鎖溫。圖中水箱的輔助接ロ(204)只畫了一個作為示意，但并不表示本發(fā)明的儲熱水箱(101)只能有一個輔助接ロ( 204)，實際情況儲熱水箱(101)的輔助接ロ往往有多個，如電輔助加熱接ロ、溢流ロ、水位表接ロ、水溫表接ロ等，本發(fā)明不排斥儲熱水箱(101)的輔助接ロ(204)的數(shù)量。圖示中，主要部件的功能描述，儲熱水箱(101)、集熱器(102)在太陽能熱水器行業(yè)中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，功能已經(jīng)被廣泛認(rèn)知，不再描述。本發(fā)明中的多功能切換閥(103)主要的作用是通過面板旋鈕的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)四個接ロ之間的連通和中斷，從而實現(xiàn)與四個接ロ連接的管路之間的不同連接關(guān)系，實現(xiàn)系統(tǒng)不同的工作狀態(tài)以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換。水位控制裝置(105)的主要作用是時刻檢測儲熱水箱(101)內(nèi)膽中的水位，儲熱水箱(101)水滿，則中斷與水位控制裝置(105)相串接的水路，儲熱水箱(101)不滿，則相應(yīng)水路始終連通；簡單的說，就是儲熱水箱(101)不滿，上水加熱換熱儲熱工作一直進行，水滿系統(tǒng)則停止這樣的エ作。溫壓控制裝置(104)的主要有三大作用，作用一沒有達到預(yù)定溫度的水不允許進入儲熱水箱(101)儲藏，只有達到預(yù)定溫度的水才允許進入儲熱水箱(101)中儲藏，起到對系統(tǒng)的熱水進行定溫，是置換換熱的開關(guān)；作用ニ當(dāng)溫壓控制裝置(104)的溫壓控制入口(212)相連管道的水失去壓カ時，溫壓控制裝置(104)的溫壓控制入口(212)和溫壓控制出口(213)相連通，是吸カ排空的通大氣的開關(guān)；作用三當(dāng)溫壓控制裝置(104)的溫壓控制入口(212)側(cè)，由于各種在非正常情況下，導(dǎo)致使管道壓カ増大到非正常壓カ范圍，溫壓控制裝置(104)的溫壓控制入口(212)和溫壓控制出ロ(213)連通泄壓，是系統(tǒng)的泄壓開關(guān)。工作原理描述，工作狀態(tài)一，轉(zhuǎn)動多功能切換閥(103)的面板旋鈕，使得A、B、D三接ロ文氏管式連通，在儲熱水箱(101)中水沒有滿情況下，自來水通過A接ロ流入，在D接ロ吸入儲熱水箱(101)中的熱水，在多功能切換閥(103)中混合成中溫水，流入到水位控制裝置(105)后，進入中溫段上水管(301)，流入到集熱器(102)的集熱器入口(210)，進入集熱器(102)，到達集熱器出口(211)和溫壓控制裝置(104)的溫壓控制入口(212)，帶壓的 中溫水的溫度沒有達到溫壓控制裝置(104)的預(yù)定溫度，中溫水到此不再流動，等待集熱器
(102)吸收太陽能升溫，當(dāng)集熱器(102)內(nèi)部的水溫達到溫壓控制裝置(104)的預(yù)定溫度，在自來水的壓カ下，水流重新開始流動，中溫水進入到集熱器(102)中，把已經(jīng)加熱到預(yù)定溫度的水，置換進入高溫段上水管(302)和儲熱水箱(101)中儲藏，新進入的中溫水滯留在集熱器(102)中，等待下一次的循環(huán)置換，直到儲熱水箱(101)中的水滿，引起水位控制裝置(105)中斷水路為止。以上就是ー個完整循環(huán)置換換熱的全過程，每一次的換熱，都從儲熱水箱(101)中循環(huán)出部分已經(jīng)加熱在水箱中儲藏的相對低溫?zé)崴?，和新流入的冷自來水混合后變成中溫水，然后用混合后的中溫水去置換掉在集熱器(102)中已經(jīng)被加熱到預(yù)定溫度的熱水。此換熱方法的優(yōu)點是，由于每次集熱器(102)需要升溫的溫度減小，置換的速度加快，使得熱水在管中駐留時間縮短，從而使得相應(yīng)的管道可以被極大的延長。一次循環(huán)置換換熱過程，就是系統(tǒng)一個完整的上冷水、混熱水預(yù)加溫、集熱器吸收太陽能繼續(xù)加熱到預(yù)定溫度、換熱、定溫送熱水、儲藏?zé)崴ぷ鬟^程。圖中為細實箭頭線所示。轉(zhuǎn)動多功能切換閥(103)的面板旋鈕，到狀態(tài)ニ，A、C、D三接ロ文氏管式連通，A接ロ流入的自來水帶動從D接ロ的熱水，混合后從C接ロ流出，進入用熱水的管道使用。一方面使從C接ロ出來的混合熱水具有壓カ，另ー方面定溫的高熱水，通過混入的自來水成為一種合適使用的熱水。當(dāng)然為了增加水溫，在C接ロ管路中可以串接一臺電控水泵來增加水的壓力，或通過給儲熱水箱(101)增加出水壓カ來實現(xiàn)。系統(tǒng)處于用熱水。轉(zhuǎn)動多功能切換閥(103 )的面板旋鈕，到狀態(tài)三，A、B、C三接ロ文氏管式連通，B接ロ的負(fù)壓，使得溫壓控制裝置(104)的溫壓控制入口(212)和溫壓控制出ロ(213)相連通，與B接ロ相連接的管路通過儲熱水箱(101)的透氣ロ(203)與大氣連通，由此把與B接ロ相連接的管路全部吸カ排空。系統(tǒng)處于防凍中。見圖示中的虛帶箭頭線。轉(zhuǎn)動多功能切換閥(103)的面板旋鈕，到狀態(tài)四，A、D兩接ロ連通，從A接ロ流入的自來水直接流入到D接ロ的儲熱水箱(101)中，然后利用儲熱水箱(101)的電輔助加熱裝置進行應(yīng)急加熱供應(yīng)熱水。圖2是本發(fā)明中的多功能切換閥(103)內(nèi)嵌在儲熱水箱(101)的保溫層中的連接示意圖，多功能切換閥(103)的面板旋鈕安裝在儲熱水箱(101)的外殼面板上。工作原理與圖I相同，因此不再做詳細描述。圖I與圖2的水位控制裝置(105)和溫壓控制裝置(104)都是采用機械結(jié)構(gòu)時的連接示意圖，對于采用與電磁閥進行組合的連接，水位控制裝置(105)和溫壓控制裝置(104)在上水管路中的具體連接位置會有不同，但連接后，工作原理是類似的，對于水位控制裝置(105)就是依據(jù)檢測儲熱水箱中的水是否滿控制上水管路對應(yīng)的電磁閥是中斷還是連通，對于溫壓控制裝置(104)就是依據(jù)檢測集熱器出口處的水溫是否達到預(yù)定溫度控制對應(yīng)的電磁閥是導(dǎo)通還是關(guān)閉。由 于工作原理類似，不再畫連接示意圖進行詳細描述，但并不意味本發(fā)明不包含這樣的架構(gòu)連接。綜上所述，一種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用一個機械的多功能切換閥、ー個溫壓控制裝置和ー個水位控制裝置，通過管道把太陽能熱水器的兩大部件儲熱水箱和集熱器進行串形連接，采用單一的水介質(zhì)，集熱器和儲熱水箱之間采用一種全新的循環(huán)置換換熱方式，系統(tǒng)制熱速度快，換熱效率高，而且可以零功耗，實現(xiàn)集熱器與水箱的距離延長數(shù)十倍，系統(tǒng)成本比常規(guī)使用防凍液的分體太陽能熱水器降低近50% ;單一面板的旋鈕實現(xiàn)系統(tǒng)的自動上水、定溫加熱、換熱、定溫送水、遠距離輸送熱水、儲藏?zé)崴厥褂脽崴?，徹底的吸空防凍，緊急情況下的應(yīng)應(yīng)急用熱水。系統(tǒng)具有無比的性價比優(yōu)勢，具有推廣使用的社會效益和經(jīng)濟效益。以上闡述了本發(fā)明的基本原理和主要特征，本發(fā)明不受實施條例的限制，在不脫離本發(fā)明的基本原理和主要特征的前提下所作出的改進和變化，都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)包括儲熱水箱、集熱器、多功能切換閥、溫壓控制裝置、水位控制裝置和各部件之間的連接管道；系統(tǒng)中的管道包括上水管路和下水管路，溫壓控制裝置和水位控制裝置都串接在上水管路中，多功能切換閥其中的兩接ロ連接在上水管路，另兩接ロ連接在下水管路；各部件通過上水管路和下水管路構(gòu)成ー個環(huán)形連接；溫壓控制裝置依據(jù)檢測集熱器出口處的溫度是否達到預(yù)定溫度來控制上水管路中水的流動和停止，水位控制裝置依據(jù)檢測儲熱水箱中的水是否滿來控制上水管路是關(guān)閉還是導(dǎo)通；儲熱水箱與集熱器是兩個獨立體，通過管道串行連接，兩者之間采用循環(huán)置換換熱方法；多功能切換閥可以獨立存在也可以鑲嵌在儲熱水箱的保溫層中與水箱構(gòu)成ー體，多功能切換閥的轉(zhuǎn)動旋鈕安裝在面板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的多功能切換閥，具有四個接ロ，分別是A、B、C、D接ロ，閥體內(nèi)置一個文氏管和相應(yīng)的導(dǎo)通孔，閥芯上有導(dǎo)水槽，通過閥體面板上的旋鈕的轉(zhuǎn)動不同的角度，帶動導(dǎo)水槽閥芯轉(zhuǎn)動，形成各個導(dǎo)通孔之間的連接和中斷，從而使四個接ロ A、B、C、D之間形成多種通斷關(guān)系，引起各水路之間的通斷，構(gòu)成系統(tǒng)的多種工作狀態(tài)；文氏管為ー個相向的雙喇叭管狀通道分三段，兩喇叭的相向?qū)硬课粸楹眍i段，大角度喇叭為收縮段，小角度喇叭為擴壓段；A接ロ連通收縮段，狀態(tài)一，A、B、D三接ロ以文氏管式連通，B接ロ連通擴壓段，D接ロ連通喉頸段；狀態(tài)ニ，A、C、D三接ロ文氏管式連通，C接ロ連通擴壓段，D接ロ連通喉頸段；狀態(tài)三，A、B、C三接ロ以文氏式管式連通，B接ロ連通喉頸段，C連通擴壓段；狀態(tài)四，A與D連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的多功能切換閥另一種結(jié)構(gòu)是采用普通的四接ロ切換閥與外置的文氏管、水路開關(guān)連接，構(gòu)成ー個整體來實現(xiàn)多功能切換閥的所有狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的水位控制裝置，包含一個串聯(lián)在水路中的水路開關(guān)和一個安裝在儲熱水箱內(nèi)或外的水位檢測機構(gòu)，水位檢測機構(gòu)與水路開關(guān)可以是ー個整體，也可以分體，無論是一體或是分體，兩者是關(guān)聯(lián)配合來完成相應(yīng)地動作，依據(jù)檢測儲熱水箱中的水位滿或不滿來決定水路開關(guān)是關(guān)閉中斷水路還是打開連通水路；該裝置可采用機械的水位控制閥、或水位開關(guān)和電磁閥組合、或水位傳感器和電磁閥及控制器的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的溫壓控制裝置，串接在上水水路中，至少有ー個入水口和出水ロ，該裝置包含水路開關(guān)、溫感器、壓感器，一方面能根據(jù)溫感器處的溫度是達到預(yù)定溫度或沒有達到預(yù)定溫度自動控制關(guān)聯(lián)水路開關(guān)的連通或中斷，另ー方面能根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)是上水加熱或防凍排空狀態(tài)的壓カ變化自動控制關(guān)聯(lián)水路開關(guān)的中斷或連通；該裝置采用機械結(jié)構(gòu)可以是ー個單體綜合閥，也可以用ー個溫度控制閥與自恢復(fù)壓感單向閥的相向并行連接的組合；或采用溫空開關(guān)和電磁閥的組合，或采用溫度傳感器、電磁閥和控制器的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的上水管路，根據(jù)管路中水流的溫度分成三段，多功能切換閥A接口前面的部分是低溫段上水管，多功能切換閥B接ロ到集熱器入水ロ之間的管道是中溫段上水管，集熱器出水ロ到儲熱水箱的進水口之間的管道是高溫段上水管；水位控制裝置和溫壓控制裝置串接在上水管路中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的下水管路是儲熱水箱出水ロ到多功能切換閥的D接ロ，C接ロ到熱水用水點。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的儲熱水箱，包括三層結(jié)構(gòu)，分別是外殼、保溫層、內(nèi)膽，至少具有ー個進水口、ー個出水ロ、透氣口和輔助接ロ。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征是所述的集熱器，可以采用承壓集熱器或非承壓集熱器，至少具有ー個入水口和出水ロ ；可以采用平板集熱器或真空管帶聯(lián)箱的集熱器。
全文摘要
一種全新的分體太陽能熱水器系統(tǒng)，包括儲熱水箱、集熱器、多功能切換閥、溫壓控制裝置、水位控制裝置和各部件之間的連接管道，系統(tǒng)只通過一個單一機械式的面板旋鈕操作實現(xiàn)自動上水加熱換熱儲熱、供定溫?zé)崴?、冬季防凍、?yīng)急供熱水四種工作狀態(tài)；系統(tǒng)采用一種全新的循環(huán)置換換熱，采用單一的水介質(zhì)，直接換熱，極大降低系統(tǒng)的成本，制熱速度快、換熱效率高，在零功耗情況下，使集熱器與儲熱水箱之間的距離可以達到目前分體太陽能熱水器相對應(yīng)距離的數(shù)十倍。系統(tǒng)成本比常規(guī)使用防凍液的分體太陽能熱水器降低近50％；具有良好的性價比，推廣使用的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號F24J2/04GK102865673SQ20121043029
公開日2013年1月9日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者徐何燎 申請人:徐何燎