一种新型水循环即热式太阳能热水器系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种不需或需少量电能等外界动力自驱动的新型水循环即热式太阳能热水器系统，该系统不仅适用家用太阳能热水器，也同时适用于酒店宾馆等场所的大型太阳能热水器。本实用新型同现有技术相比，将第二水管与第一水管分开单独设置，通过三通阀的调节可形成一个封闭的回路，增加了不消耗电能或少量消耗电能的叶轮，驱动封闭回路中的热水循环流动，可随时为用户提供热水，不仅避免了现有太阳能热水器用之前要放凉水的过程，节约了水资源，还实现了太阳能的充分利用，保证全年尤其是冬季太阳能热水器的正常使用。
【专利说明】
-种新型水循环即热式太阳能热水器系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，属于太阳能利用领域。
【背景技术】
[0002]如今，太阳能热水器已走进千家万户，为人们提供生活热水。但使用时，从水龙头中放出来的先是连接水龙头与热水器储水箱的管道中的冷水，这些凉水放完后，才能放出储水桶的热水，这就是人们经常说的太阳能热水器的“一盆冷水”问题。由于热水器与室内控制阀的连接管道一般没有保温，所以用水阀关闭后，管道中的水停止流动，水的热量会很快散失，温度快速下降，通常十几分钟后管道中的温度就跟环境温度一样了，且环境温度越低，管道中水的温度下降的越快，再次用水时，仍需放出管道中的冷水才会有热水放出。这样造成了水资源的极大浪费。用于多个房间的大型太阳能热水器，所用连接管道更长，其中蓄存的水量更大，由此引起的水资源浪费更严重。
[0003]太阳能热水器的使用具有明显的季节性，夏秋季制热水效果较好，而冬季时，由于气温较低，连接太阳能热水器与室内阀门的管道极易被冻结，导致太阳能热水器无法使用，用户常常需另外购置热水器来保障冬季的热水使用，增加了额外的费用支出。
[0004]现有技术中解决上述问题的方法主要有以下几种。一是采用保温材料包裹管道，有一定的效果但保温作用并不好，管道中水的热量仍然流失很快;二是采用电伴热带包覆整个室外管道，给电伴热带通电来实现管道保温，消耗电能。这种两种方法均为被动保温，并且随着时间的延长，上述保温材料均会产生不同程度的老化，损耗电能，保温效果不佳。
[0005]三是结合以上两种方法的同时采用管道循环的方法，就是在太阳能热水器中设置循环水管，水管其间加装循环栗，使得管道中的水与储水桶中的水进行循环从而达到保温效果，该方法可以用于酒店等大规模用水的场所，由于热水需求量比较大，循环栗消耗电能的相对成本还可接受，但仍以单纯消耗电能驱动循环的工作方式并不环保;该方法尤其不适用于家用太阳能热水器，因为家用太阳能热水器使用热水量相对较少，不能形成使用热水的规模化，采用电能驱动循环栗带动热水循环的方法性价比不高，也不具有推广应用的普遍性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于解决现有技术上的不足，提供一种不需或需少量电能等外界动力自驱动的新型水循环即热式太阳能热水器系统，该系统不仅适用家用太阳能热水器，也同时适用于酒店宾馆等场所的大型太阳能热水器。
[0007]本发明的技术方案和运行原理如下:
[0008]—种新型水循环即热式太阳能热水器系统包括储水桶、集热管束、基管、第一水管、三通阀、热水出水管、冷水进水管、第二水管、副集热管、副储水桶、加热管、排量活塞、第一连杆、曲柄、冷却管、动力活塞、第二连杆、连接管、叶轮、辅助电加热器。第一水管、第二水管与储水桶可组成一个循环回路，在用户不用水时，储水桶中的热水在叶轮带动下在回路中循环流动，用户使用热水时打开三通阀就可放出热水。
[0009]工作时，集热管束吸收太阳的辐射热，制取热水存在储水桶中。调节装置的三通阀，可实现用户放热水、给太阳能热水器上水、使第一水管、第二水管与储水桶组成连通回路。副集热管吸收太阳能后制取热水并存在副储水桶中，副储水桶中的热水为加热管、排量活塞、第一连杆、曲柄、连接管、冷却管、动力活塞、第二连杆组成的驱动装置提供驱动力，驱动叶轮旋转，驱使储水桶中的热水在回路中流动，以随时为用户提供热水。
[0010]本发明同现有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步:将第二水管与第一水管分开单独设置，通过三通阀的调节可形成一个封闭的回路，增加了不消耗电能或少量消耗电能的叶轮，驱动封闭回路中的热水循环流动，可随时为用户提供热水，不仅避免了现有太阳能热水器用之前要放凉水的过程，节约了水资源，还实现了太阳能的充分利用，保证全年尤其是冬季太阳能热水器的正常使用。与纯电动水栗驱使水流动相比，运行费用更低。可见，本发明提出的不需或需较少外界动力的新型水循环即热式太阳能热水器系统具有显著的实质性特点和有益效果。
[0011]【附图说明】:
[0012]图1为本发明的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统的结构原理示意图；
[0013]图2为本发明的另一种能为多个用户提供热水的新型水循环即热式太阳能热水器系统的结构原理示意图；
[0014]其中，储水桶1、集热管束2、基管3、第一水管4、三通阀5、热水出水管6、冷水进水管
7、第二水管8、副集热管9、副储水桶10、加热管11、排量活塞12、第一连杆13、曲柄14、冷却管15、动力活塞16、第二连杆17、连接管18、叶轮19、辅助电加热器20、热水出水管6-1、上水阀21、热水出水阀22。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的最佳实施方式做详细说明。
[0016]实施例1:如图1所示，一种新型水循环即热式太阳能热水器系统包括储水桶1、集热管束2、基管3、第一水管4、三通阀5、热水出水管6、冷水进水管7、第二水管8、副集热管9、副储水桶10、加热管11、排量活塞12、第一连杆13、曲柄14、冷却管15、动力活塞16、第二连杆17、连接管18、叶轮19、辅助电加热器20;储水桶I连接集热管束2，集热管束2连接基管3，储水桶I连接第一水管4和第二水管8，第一水管4连接第二水管8，第二水管8连接三通阀5，三通阀5连接热水出水管6和冷水进水管7;副集热管9与副储水桶10连接，辅助电加热器20置于副储水桶10内；加热管11左侧三分之二部分置于副储水桶10中，右侧三分之一部分露于副储水桶10外部;加热管11中设置排量活塞12，排量活塞12将加热管11隔成密闭的左侧腔和右侧腔;冷却管15中设置动力活塞16，动力活塞16将冷却管15左侧间隔成密闭左侧腔;加热管11的右侧腔通过连接管18与冷却管15的左侧腔连接;排量活塞12通过第一连杆13与曲柄14连接，动力活塞16通过第二连杆17与曲柄14连接，曲柄14与叶轮19连接，叶轮19在第一水管4中。其中，加热管11和冷却管15的密闭腔中气体为空气。
[0017]该热水器系统运行时，集热管束2吸收太阳的辐射热，制取热水存在储水桶I中。通过调节装置中的三通阀5，可使第一水管4与热水出水管6、第一水管4与第二水管8、第二水管8与冷水进水管7分别连通，并分别实现如下三个功能:用户放热水;使第一水管4、第二水管8与储水桶I组成回路;给太阳能热水器上水。用户放热水时，调节装置中的三通阀5，使第一水管4与热水出水管6连通，直接有热水放出。关闭三通阀5，使第一水管4、第二水管8与储水桶I组成回路，此时，副集热管9吸收太阳能的辐射热制取热水并存储于副储水桶10中，副储水桶10中的热水将热量传给加热管11，加热管11左侧腔的空气受热膨胀，推动排量活塞12向右移动，推动第一连杆13带动曲柄14转动；同时，排量活塞12右侧腔的空气被压缩后沿连接管18向冷却管15流动，推动动力活塞16向右移动，推动第二连杆17带动曲柄14转动;冷却管15中动力活塞16向右移动过程中，冷却管15的左侧腔体积增加，在冷却管15外侧空气的冷却下，冷却管15左侧腔中的温度下降，空气收缩，动力活塞16向左移动，再将空气沿连接管18压回加热管11的右侧腔，从而推动排量活塞12向左移动，如此往复，曲柄14驱动叶轮19旋转，驱使储水桶I中的热水在回路中循环流动。给太阳能热水器上水时，调节三通阀使得第二水管8与冷水进水管7连通，冷水进入热水器实现上水功能。
[0018]实施例2:如图2所示，一种为多个用户提供热水的新型水循环即热式太阳能热水器系统，其结构与实施例1的区别在于去掉了三通阀5、热水出水管6，增加了热水出水管6-1、上水阀21、热水出水阀22;连接方式不同于实施例1的是第一水管4通过管道连接热水出水阀22，热水出水阀22连接热水出水管6-1，第二水管8连接上水阀21，上水阀21连接冷水进水管7。其中，热水出水阀22和热水出水管6-1可根据实际使用需要设置其数量。
[0019]该实施例可以为多个用户/房间提供热水，该热水器运行与实施例1基本一致，区别在于:用户放热水时，打开一个/多个热水出水阀22，热水就从对应的热水出水管6-1流出；上水时，打开上水阀21，冷水由冷水进水管7进入热水器实现上水功能。该实施例的技术方案可以替代现有酒店宾馆等场所使用的电能驱动循环栗推动管道热水循环的技术方案，在具有相同循环效果的同时明显的降低了电能消耗，技术上具有显著的实质性特点，因此，适用于酒店宾馆等场所的大型太阳能热水器。
[0020]实施例3:该实施例设计和工作原理与实施例1或2—致，区别在于将加热管11左侧三分之二部分置于储水桶I中，同时在储水桶I中设置辅助电加热器20，去掉副集热管9、副储水桶10，这样加热管11中的热量也可直接由储水桶I中的热水提供，进一步降低了该套系统的产品成本。该实施例3的运行与实施例1或2基本一致。
[0021]实施例1、2、3中的辅助电加热器20在阴天、雨雪天等光照不足的气象条件下工作，加热水以驱动上述循环动作。上述实施例中，加热管11外侧可加翅片增强吸热效果，冷却管15外侧可加翅片辅助冷却散热;集热管束2也可采用集热板;储水桶I可与集热管束或集热板分开的箱/桶体代替。
【主权项】
1.一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，包括储水桶(I)、集热管束(2)、基管(3)，其特征在于还包括第一水管(4)、三通阀(5 )、热水出水管(6)、冷水进水管(7)、第二水管(8)、副集热管(9)、副储水桶(10)、加热管(11)、排量活塞(12)、第一连杆(13)、曲柄(14)、冷却管(15)、动力活塞(16)、第二连杆(17)、连接管(18)、叶轮(19)、辅助电加热器(20);储水桶(I)连接集热管束(2)，集热管束(2)连接基管(3)，储水桶(I)连接第一水管(4)和第二水管(8)，第一水管(4)连接第二水管(8)，第二水管(8)连接三通阀(5)，三通阀(5)连接热水出水管(6)和冷水进水管(7);副集热管(9)与副储水桶(10)连接，辅助电加热器(20)置于副储水桶(10)内；加热管(II)左侧三分之二部分置于副储水桶(10)中，右侧三分之一部分露于副储水桶(10)外部;加热管(11)中设置排量活塞(12)，排量活塞(12)将加热管(11)隔成密闭的左侧腔和右侧腔;冷却管(15)中设置动力活塞(16)，动力活塞(16)将冷却管(15)左侧间隔成密闭左侧腔;加热管(11)的右侧腔通过连接管(18)与冷却管(15)的左侧腔连接;排量活塞(12)通过第一连杆(13)与曲柄(14)连接，动力活塞(16)通过第二连杆(17)与曲柄(14)连接，曲柄(14)与叶轮(19)连接，叶轮(19)在第一水管(4)中。2.根据权利要求1所述的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，其特征在于，去掉三通阀(5)、热水出水管(6)，增加热水出水管(6-1)、上水阀(21)、热水出水阀(22);第一水管(4)通过管道连接热水出水阀(22 )，热水出水阀(22)连接热水出水管(6-1)，第二水管(8)连接上水阀(21)，上水阀(21)连接冷水进水管(7)。3.根据权利要求2所述的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，其特征在于，热水出水阀(22)和热水出水管(6-1)可根据实际使用需要设置其数量。4.根据权利要求1或2所述的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，其特征在于，去掉副集热管(9)、副储水桶(10);加热管(11)左侧三分之二部分置于储水桶(I)中，同时在储水桶(I)中设置辅助电加热器(20)。5.根据权利要求1或2所述的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，其特征在于，辅助电加热器(20)在光照不足的气象条件下工作。6.根据权利要求4所述的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，其特征在于，辅助电加热器(20)在光照不足的气象条件下工作。7.根据权利要求1或2所述的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，其特征在于，加热管(11)和/或冷却管(15)的外侧安装翅片。8.根据权利要求1或2所述的一种新型水循环即热式太阳能热水器系统，其特征在于，储水桶(I)可用与集热管束(2)分开的箱/桶体代替。
【文档编号】F24J2/24GK205481870SQ201620264810
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】赵海波, 苗家乐, 葛紫超, 张珂钗, 杨卫平
【申请人】烟台大学