一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱水器，特指一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置，用于“用前無(wú)效熱水”的加熱利用。所述的節(jié)水裝置，安裝于太陽(yáng)能熱水器的熱水管路中，熱水管路中的出水和冷水管路的出水經(jīng)冷熱水混合球形閥混合后從噴頭中噴出，其包括溫度控制閥門(mén)、加熱保溫裝置、蓄電池和太陽(yáng)能電池板，加熱保溫裝置與蓄電池連接；太陽(yáng)能電池板和蓄電池連接；溫度控制閥門(mén)能夠根據(jù)加熱保溫裝置給出的溫度信號(hào)控制蓄電池對(duì)加熱保溫裝置加熱或停止加熱。該裝置可以應(yīng)用到所有存在“用前有效熱水浪費(fèi)”現(xiàn)象的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)裝置中，主要是家庭用，辦公樓，寫(xiě)字樓及賓館等；同時(shí)該裝置稍做改裝后也可以應(yīng)用到電熱水器裝置中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱水器，特指一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置和方法，用于“用前無(wú)效熱水”的加熱利用。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能熱水器節(jié)省能源，使得其快速地被推廣使用，但它節(jié)能的同時(shí)也存在大量浪費(fèi)清潔水的情況；浪費(fèi)掉的水來(lái)自太陽(yáng)能熱水器與出水口之間相連的熱水管道內(nèi)蓄存的冷水，稱(chēng)之為“無(wú)效熱水”，這部分無(wú)效熱水大多被浪費(fèi)掉；據(jù)測(cè)算，如果熱水器水箱距出水口的管長(zhǎng)為5米，則夏天每次使用前要排掉3至4升無(wú)效熱水；冬天每次使用前則要浪費(fèi)7至8升無(wú)效熱水。另?yè)?jù)能源評(píng)估機(jī)構(gòu)測(cè)算，全國(guó)每年從家庭熱水器中浪費(fèi)的“無(wú)效熱水量”高達(dá)100多萬(wàn)噸。
[0003]為解決熱水器浪費(fèi)無(wú)效熱水的問(wèn)題，一些廠(chǎng)商推出太陽(yáng)能熱水管排空閥、熱水管循環(huán)裝置等產(chǎn)品來(lái)消除或減少太陽(yáng)能熱水器的“無(wú)效熱水”，達(dá)到節(jié)水的目的；但這些產(chǎn)品存在成本高、易損壞、安全指標(biāo)低、靈活性及環(huán)境友好性差及不易系統(tǒng)化等缺點(diǎn)，所以沒(méi)有被廣泛推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:
所述的節(jié)水裝置，安裝于太陽(yáng)能熱水器的熱水管路中，熱水管路中的出水和冷水管路的出水經(jīng)冷熱水混合球形閥混合后從噴頭中噴出，其包括溫度控制閥門(mén)、加熱保溫裝置、蓄電池和太陽(yáng)能電池板，加熱保溫裝置與蓄電池連接；太陽(yáng)能電池板和蓄電池連接；溫度控制閥門(mén)能夠根據(jù)加熱保溫裝置給出的溫度信號(hào)控制蓄電池對(duì)加熱保溫裝置加熱或停止加熱。
[0006]進(jìn)一步地，所述加熱保溫裝置安裝在熱水管路的閥門(mén)和溫度控制閥門(mén)之間；加熱保溫裝置與溫度控制閥門(mén)之間的管路上安裝有濾清器。
[0007]所述節(jié)水裝置的安裝距離控制在熱水管路下游，距離冷熱水混合球形閥5-lOcm，盡可能減少散熱原因產(chǎn)生的冷水量。
[0008]所述的加熱保溫裝置包括外殼、保溫層、設(shè)有伴熱帶的加熱肋板和溫度傳感器；夕卜殼采用隔熱斷橋鋁，其保溫性能極佳，傳熱系數(shù)小，對(duì)整體的保溫性能顯著，其形狀則為一倒圓臺(tái)型，上大下小，此形狀能有利于的液體的保溫，保溫層位于外殼內(nèi)部，布置為3cm厚的保溫材料塑聚苯乙烯泡沫板，對(duì)內(nèi)部?jī)?chǔ)存水進(jìn)一步保溫隔熱；加熱肋板則沿加熱保溫裝置軸心呈周向均勻分布，上下共分3層，每層間隔20-40mm，主要加熱源為電伴熱帶，其與肋板組成一體，加熱區(qū)為肋板靠近圓心部位，且肋板為扇形形狀，分布和形狀有利于對(duì)中心液體的加熱，達(dá)到減少熱量損失的效果，溫度傳感器布置于加熱保溫裝置中心位置，獲取即時(shí)水溫，且其信號(hào)端口與溫度控制閥門(mén)信號(hào)端口相連，通過(guò)對(duì)溫度信號(hào)的即時(shí)反饋，作出加熱或保溫的指示，即蓄電池對(duì)負(fù)載加熱肋板是否功能的控制，起到加熱保溫的效果。
[0009]所述的太陽(yáng)能電池板為小功率太陽(yáng)能板，輸出功率小于10瓦，工作電流為110mA，以高強(qiáng)度抗變形的PCB板作為滴膠板底板材料，用多晶硅或單晶硅太陽(yáng)能電池片為發(fā)電源，在使用過(guò)程中不能與強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)接觸，使用過(guò)程中避免硬物刮傷表面。
[0010]當(dāng)管路中的水使用完之后，存在于管路，加熱保溫裝置內(nèi)部的水就更新為太陽(yáng)能熱水管內(nèi)的熱水，溫度一般高達(dá)90°c，遠(yuǎn)高于加熱保溫裝置設(shè)定的加熱溫度，所以一般情況下加熱保溫裝置內(nèi)部的伴熱帶都處于保溫狀態(tài)，該工況需要的電功率很低，小功率太陽(yáng)能電池板完全可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
[0011]所述的蓄電池，應(yīng)與太陽(yáng)能電池板所配套，其工作電壓應(yīng)小于太陽(yáng)能電池板工作電壓20%，才能正常工作，并在與太陽(yáng)能電池板連接時(shí)加入光伏控制器，其可以控制太陽(yáng)能電池板的輸出電壓，可以保護(hù)蓄電池不被過(guò)充，同時(shí)，晚上太陽(yáng)能電池板不發(fā)電時(shí)，可防止蓄電池的電倒流；通過(guò)接線(xiàn)線(xiàn)路與負(fù)載加熱肋板電伴熱帶相連接，起到提供負(fù)載電能的效果。
[0012]加熱保溫裝置為本發(fā)明的創(chuàng)新之處，其工作參數(shù)和尺寸結(jié)構(gòu)優(yōu)化如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置，安裝于太陽(yáng)能熱水器的熱水管路中，熱水管路中的出水和冷水管路的出水經(jīng)冷熱水混合球形閥混合后從噴頭中噴出，其特征在于:所述節(jié)水裝置包括溫度控制閥門(mén)、加熱保溫裝置、蓄電池和太陽(yáng)能電池板，加熱保溫裝置與蓄電池連接；太陽(yáng)能電池板和蓄電池連接；溫度控制閥門(mén)與蓄電池連接，溫度控制閥門(mén)能夠根據(jù)加熱保溫裝置給出的溫度信號(hào)控制蓄電池對(duì)加熱保溫裝置加熱或停止加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置其特征在于:所述加熱保溫裝置安裝在熱水管路的閥門(mén)和溫度控制閥門(mén)之間；加熱保溫裝置與溫度控制閥門(mén)之間的管路上安裝有濾清器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置其特征在于:所述節(jié)水裝置的安裝距離控制在熱水管路下游，距離冷熱水混合球形閥5-lOcm，盡可能減少散熱原因產(chǎn)生的冷水量。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置其特征在于:所述的加熱保溫裝置包括外殼、保溫層、設(shè)有伴熱帶的加熱肋板和溫度傳感器；外殼采用隔熱斷橋鋁，其保溫性能極佳，傳熱系數(shù)小，對(duì)整體的保溫性能顯著，其形狀則為一倒圓臺(tái)型，上大下小，此形狀能有利于的液體的保溫，保溫層位于外殼內(nèi)部，布置為3cm厚的保溫材料塑聚苯乙烯泡沫板，對(duì)內(nèi)部?jī)?chǔ)存水進(jìn)一步保溫隔熱；加熱肋板則沿加熱保溫裝置軸心呈周向均勻分布，上下共分3層，每層間隔20-40mm，主要加熱源為電伴熱帶，其與肋板組成一體，加熱區(qū)為肋板靠近圓心部位，且肋板為扇形形狀，分布和形狀有利于對(duì)中心液體的加熱，達(dá)到減少熱量損失的效果，溫度傳感器布置于加熱保溫裝置中心位置，獲取即時(shí)水溫，且其信號(hào)端口與溫度控制閥門(mén)信號(hào)端口相連，通過(guò)對(duì)溫度信號(hào)的即時(shí)反饋，作出加熱或保溫的指示，即蓄電池對(duì)加熱肋板是否功能的控制，起到加熱保溫的效果。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置其特征在于:所述的太陽(yáng)能電池板為小功率太陽(yáng)能板，輸出功率小于10瓦，工作電流為110mA，以高強(qiáng)度抗變形的PCB板作為滴膠板底板材料，用多晶硅或單晶硅太陽(yáng)能電池片為發(fā)電源，在使用過(guò)程中不能與強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)接觸，使用過(guò)程中避免硬物刮傷表面。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水裝置其特征在于:所述的蓄電池，與太陽(yáng)能電池板所配套，其工作電壓應(yīng)小于太陽(yáng)能電池板工作電壓20%，并在與太陽(yáng)能電池板連接時(shí)加入光伏控制器，其可以控制太陽(yáng)能電池板的輸出電壓，可以保護(hù)蓄電池不被過(guò)充，同時(shí)，晚上太陽(yáng)能電池板不發(fā)電時(shí)，可防止蓄電池的電倒流；通過(guò)接線(xiàn)線(xiàn)路與負(fù)載加熱肋板的電伴熱帶相連接，起到提供負(fù)載電能的效果。
7.一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水方法，其特征在于包括如下步驟: (1)第一次使用前應(yīng)首先調(diào)節(jié)溫度控制閥工作的溫度； (2)當(dāng)太陽(yáng)能熱水器不工作時(shí)，設(shè)定如下:當(dāng)加熱保溫裝置內(nèi)的水溫由溫度傳感器獲取信號(hào)并且測(cè)得高于設(shè)定的溫度控制閥工作的溫度2°時(shí)，溫度控制閥接受信號(hào)并且傳遞信號(hào)停止蓄電池對(duì)加熱肋板的供能，起到加熱保溫裝置的待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定的溫度控制閥工作的溫度2°時(shí)，此時(shí)溫度傳感器接受到溫度信號(hào)，傳送給蓄電池，蓄電池則開(kāi)始向設(shè)有伴熱帶的加熱肋板提供電能，加熱保溫裝置開(kāi)始工作，如此對(duì)加熱保溫裝置內(nèi)的水起到一個(gè)維持恒定溫度的作用；(3)當(dāng)需使用太陽(yáng)能熱水器時(shí)，打開(kāi)閥門(mén)，初始階段，太陽(yáng)能熱水器加熱好熱水后，由于熱水至噴頭間有冷水端的存在，此時(shí)先把熱冷水混合球形閥設(shè)置成純熱水端口，此時(shí)出的水則為加熱保溫裝置里的熱水和加熱保溫裝置到太陽(yáng)能熱水器之間水管的冷水；隨著用前無(wú)效冷水和保溫?zé)崴旌鲜褂猛旰?，流出的即為太?yáng)能熱水器加熱的熱水，此時(shí)水溫高，則可以調(diào)節(jié)熱冷水混合球形閥至一個(gè)用戶(hù)滿(mǎn)意的溫度；工作時(shí)，除了初始階段加熱保溫裝置進(jìn)行工作，大部分時(shí)間由于太陽(yáng)能熱水器加熱的水的水溫遠(yuǎn)高于溫度控制閥設(shè)定的溫度，所以加熱保溫裝置處于待機(jī)保溫狀態(tài)； (4)關(guān)閉后，加熱保溫裝置則繼續(xù)循環(huán)工作，保溫?zé)崴?br> 8.如權(quán)利要求7所述的一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水方法，其特征在于:所述溫度控制閥工作的溫度應(yīng)保證，在初始階段加熱保溫裝置里的熱水和加熱保溫裝置到太陽(yáng)能熱水器之間水管的冷水混合后的水溫達(dá)到適宜人體溫度的水溫。
9.如權(quán)利要求8所述的一種基于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可控水溫的節(jié)水方法，其特征在于:所述適宜人體溫度的水溫為35° -45°。`
【文檔編號(hào)】F24J2/40GK103868258SQ201410079979
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】邵壯, 何志霞, 陶希成, 陳馭航, 鐘汶君 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)