专利名称：一种太阳能制热水装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热水器领域，具体是一种分体式太阳能制热水装置及其工 作方法。
背景技术：
目前，人们在生活中使用的太阳能热水器，主要有iH^几安装式、集中式和 分体式等。其原理都是通过太阳能集热器吸收太阳光能，利用水的热交换循环或 导热介质间接换热形式3f[诸水箱内的低温水加热供人们生活^j^ 。但由于住宅楼 的建筑结构及各种热水器自身结构问题，在使用中都存在一定的实际问题。例如， ^几式由于它的型号和失m不统一，it^在住宅楼顶摆放凌乱，影响市容， 又在不同程度上破坏4娄顶的防水层面，对于建筑物的安全、防雷、抗震性都存在
一定的隐患。^^几太阳能热水器热水输出管线长，使用时需放掉大量冷7jc，造 成水资源、热能的浪费；另外置于室外的储热水箱在冬季夜晚热损量大。以往分 体式太阳能制热水装置，无论是承压^^ii是非承压式，是水直接换热还是介质导 热，在热交换过程中换热循环管路的热能损失非常大，造成太阳能制热水装置制 热效率低，尤其在冬季环境温度较低的情况下制热效率会更低；在冬季，汽馏、 冻堵产生^J封暴管，防冻伴热带^^不当和质量问题易燃》缺火。
发明内容
4十对上述情况，本发明提供一种新型的分体式太阳能制热水装置及其工作方 法，以解决现有 4几安装式、集中式和分体式等太阳能热水器产品在使用中存 在的制热效率低、管3各冻堵、汽胀炸管漏水等问题。
本发明的技术方案是
一种太阳能制热水装置，该装置设有与室内水箱的进水口相连的上水管路， 在上水管路上装有上7K4空制阀；室内水箱的进水口通iiJi水管路连有循环上7jc管
路，在循环上7jO管路上装有循环管路控制阀，在循环上水管路上装有循环水泵；
室内水箱的出水口连有循环下水管路；在循环下水管路上装有止回阀；在室内水 箱上端装有止水呼吸阀；在室内水箱内装有水箱温vl传感器；在与室内水箱的出水口相连的热水出水管路上装有传感器，或者在室内水箱的水的4吏用处装有控制 开关。
所述的太阳能制热7jc装置，在循环下水管路的上端；或者，在循环上水管路 的上端；或者，在集热器水箱上端装有呼吸器。
所述的太阳能制热水装置，在循环水泵进水口端的循环上7jc管路和上水管路 之间连有排空管路，在排空管路上装有排空管路止回阀。
所述的太阳能制热水装置，在循环上水管路与循环下水管路t间连有下7JC积 7W非放管路；在下水积7M非放管路上装有逆止阀，在循环上水管路上连有积7K4非
放管路，积水排放管路与下水积7j^非放管路相通，在积7K排放管路上装有积水管 路控制阀，在积水排放管路上装有故障报警器。
所述的太阳能制热水装置，循环下水管i 各上连有热水出水管^各，热水出水管 3各上^^出7K4空制阀。
所述的太阳能制热水装置，在跨iUi7K控制阀与上水管路连接的上水旁通管
路上装有手动上水阀。
所述的太阳能制热水装置，该装置设有集热器，集热器上端有集热器水箱， 在集热器水箱两侧上端分别装有插入式进水管口和插入式出水管口，它们分别与
循环上水管路和循环下水管路相连；在装有插入式进水管口和插入式出水管口的
集热器水箱下面装有真空集热管，真空集热管里面装有^4换热管，^4换热管 上有喇。八口密封管头，喇叭口密封管头的一端为换热管管口、喇叭口密封管头的
另一端连有底部封堵的换热管体，金属换热管在喇口八口密封管头的位置通过密封 环与水箱连4妄口相连。
所述的太阳能制热水装置，控制开关与该装置的智能控制仫逸过控制线相连 或者通it^线it控^[言号形^目连。
一种太阳能制热水装置的工作方法，该装置通过各种控制阀控制，实现太阳 能制热水装置中，在室内水箱里的低温水与太阳能集热器吸收太阳光能产生的高
温7^通过循环管路进行循环换热，以及循环换热后循环管路中的7JC依靠自然落差 排空^7v室内水箱的过程中室内水箱无压力状态，热水时室内水箱带压力状
态，两种压力状态自动转换。
所述的太阳能制热水装置的工作方法，该装置中在系统非换热循环状态和非
热7JO)犬态时，室内7jC箱分别通过各种控制阀切断与带压的上水管路和上次换 热循环后已被排空的循环上水管路、循环下7jC管路的连通，所以在系统循环换热及循环、换热管路排空时只需由控制系统指挥自动开启系统控制阀中的循环管路 控制阀，上水管路上关闭的上水控制阀切断上水管路，上水管路中的带压水或带
压自来水无法ii^室内7jc箱；室内水箱在jH^盾环4吳热及换热管^4非空过程中处于 常压状态；或者，在热水使用时也只需由控制系统指挥自动开启上7jc控制阀，
循环上水管路上关闭的循环管路控制阀切断循环上7jC管路；循环下7JC管路上止回
阀切断循环下水管^4皮逆止的管路段，带压水或带压自来水只能通iti水管路进
入室内水箱，而不能iiA循环上水管路和循环下水管路；此过程中室内水箱处于 承压状态。
本发明的有益效果是
1、 本发明是由太阳能集热器、承压室内水箱、换热循环管路、循环水泵和各 种控制、传感部件以及智能控制系统组成的新型分体式太阳能制热水装置，可以 使每户太阳能集热器在建筑上实现统一集中布置，解决了现有产品在使用中存在 的摆放凌乱、影响市容、破坏楼顶的防水层面等一系列问题，实现太阳能与建筑 一体化。
2、 本发明换热循环及循环管路排空时，室内水箱及循环系统处于常压循环状 态；热水使用时，室内水箱处于承压状态。由于釆用了系统循环换热时室内水箱 无压力和使用热水时，室内水箱带压力两种状态自动转换的设计，使循环换热后 循环管路中的水靠自然落差流入室内水箱，让换热循环管路得以排空；在使用热 水时，.带压水(自来水)经上水管路注入室内水箱，将室内水箱中的热水通过出 水口经热水出水管路顶出混水阀，让用户在使用热水时，就象^^]承压贝±水式电 热7jc器一才羊方^更、#it、 #。
3、 本发明由于采用了循环管^#空设计，解决了以往分体式太阳能制热水装 置在采用水直接循环换热形式时，换热后的循环管路中水变冷的热能损库C^采用 换热介质间接换热形式时，在换热过程中的热能损耗问题，大大提高了太阳能制 热水效率。
4、 本发明因为采用了循环管^4非空设计，循环管路在系统换热时，热能损耗 非常少，循环管路可以适度加长，使5&水箱可以相对的远离太阳能集热器而放置 于室内，解决了以往太阳能热水器贮水箱离用水存、远，在4M热水时，需放掉大 量凉水的问题。
5、 本发明(图3、图4)中因为多增加了排空管路设计，^吏循环下水管^各和 循环上水管路中的7j^妾近同等的ii^^ii室内水箱，使室内水箱的常压状态与承
6压状态切换过程中产生的膨胀7^#放在循环下水管路和循环上水管路中，在热水
4t^)时得到更加方便、快捷的排放；同时排空管路的设计^^是高了循环管^#空 ，减少了本发明系统中需延时开启、关闭的控制阀延时时间，即节能又不能 因为循环4灸热和循环管^#空时间过长影响热水的正常^^]。
6、 本发明因为采用了循环管路排空设计，循环换热后循环管路中无存水，故
此不会产生管路冻堵现象。解决了过去为防止管路冻堵而力n设伴热带it^的能源 损耗以及伴热带^JI]不当起火燃烧的^隐患问题。
7、 本发明中室内水箱的常压状态与承压状态切换过程中产生的膨胀7j^非放设
计循环换热和循环管鴻浙空后，虽然集热器水箱和室内水箱中的水仍保持换热 循环前的注满水量，但循环下水管路和循环上水管路中会有换热循环前室内水箱 的承压状态切换为换热循环后常压状态过程中产生的少量膨胀水，热水使用时打
开混水阀转至热7JC端，由于循环管路中的膨胀水水位高于室内水箱顶端的出水口 位置，虽然传感器动作，但指挥系统指令上7K4空制阀开启时间^^时，循环管路
中的水比室内水箱的出水口下端的热水出水管中的水先流出混水阀，当循环管3各
中的水位约降至室内水箱的出水口位置左右，即放出膨胀水的水量后，上7M空制 阀延时开启结束，开通上水管路，上水管路中的带压水或带压自来水顶进室内水
箱，经室内水箱的出水口将热水通过热水出水管路顶出混水阀；避免了循环管路
中因为膨胀7jC蓄积的现象而不能实现循环管路正常排空问题的发生。
8、 本发明采用了下水积7j^非放管路和积水排放管路及管路上故障报警器(一
般可为水流传感器)设计(如图4所示)循环下水管路上的止回阀损坏时，在
^^]热水时，上水管路中的带压水或带压自来水顶进室内水箱，经室内7jC箱的出
水口将热水通过热水出水管路，-~^份水经混水阀流出；"""4p份水经循环下水管
路和循环下水管路上损坏的止回阔、下7JC积7j^非放管路、积7^#放管^#放出去； 而当上水管路与循环上水管^^间的控制阀，如循环管路控制阀或排空止回阀损 坏时，在使用热水或室内水箱上水时，上水管路中的带压7jC或带压自来水-"^份
顶进室内水箱，K分水经循环上水管路通过积7M非放管^4非放出去；上7W空制
阀损坏时，系^/f盾环4奐热、排空程序结束前，带压水或带压自来水通itJl水管路 i^室内水箱^ii^循环上水管路和循环下水管路，当系统循环换热、排空程序 结束时，这部分水^t过积7j^非放管^4非放出去；积水管^4空制阀损坏时，系统 循环换热时，循环换热水会经循环上水管路通过积7]<#放管5^非放出去；因此下
水积7j^非放管路和积7J^非放管路的设计i^了因系统各种控制阀件的损坏而it^的循环下水管路或循环上水管路中充满水不能实现正常排空，致使冬季循环管路 冻堵问题的发生；在该装置系统积水排放管路上装有故障报警器，当系统某个控
制阀件的损坏产生不正常水流通过时及时报警,使损坏的控制阀件尽快得以维护； 并且太阳能集热器如果产生高温膨胀气体和微量的高温膨胀水都能通过已排空的
循环管路、下水积7^#放管路和积7^#放管路顺畅的#^文和排出，改变了过去太
阳能集热器只能通过呼吸阀呼吸的历史，避免了太阳能集热器在4^季呼p及阀因汽
馏冻堵而产生^l封暴管、刻旦等事故的发生。
9、 本发明采用真空集热管吸收太阳光能，焖晒其中金属换热管中的水，使其
升温来与集热器水箱中的^j显水进行热交换，完成集热器制热水过程。由于真空
集热管中无水，所以不存在以往采用真空集热管直"^f诸7JC进行热交换，而出现的
因为冷热差大、结冻、汽胀等情况下产生爆管漏水现象，集热器制热运行更^ 可靠。
10、 本发明中的插入式进水管口和插入式出水管口由于都从集热器水箱上端 插入集热器水箱内一段长度(5-20mm),因jHi^循环管路排空后集热器水箱内仍 保持原来的水量，同时产生的虹吸现象使集热器水箱上端的水^4^工吸出来，为 特殊寒冷情况下，其中的水结水膨胀预留了^空间。
11、 系纟A^盾环换热时，出7W空制阀关闭热水不能^^1,避免循环换热时，集 热器中高温水直接通过循环下水管路经热水出水管路流出混水阀烫伤人。
12、 本发明中室内水箱按承压贮水式电热水器标准设计，M电热水器的基 本功能，当在天气影响下太阳能制热水温度不够时，可随时采用电辅助加热以保 证热水的连续使用。同时本发明中室内水箱也^|^￡^卸压功能。
图1、图2为;^发明结构示意l-室内水箱；2-止7]c呼吸阀；3-上水管路；4-上 J^空制阀；5-手动上水阀；6-循环上水管路；7-循环管路控制阀；8循环水泵；9一空制开关；10-传感器；11-三 通管件；12-集热器；13-循环下水管路；14-止回阀；20-集热器水箱；21-呼吸器； 22-插入式进水管口； 23-插入式出水管口； 24-集热器水箱温度传感器；25-真空集 热管；26-出7K4空制阀；27-7jc箱温度传感器；28-智育^空制仪；29-阀组连接板体； 30-电加热器；31-混水阀；32-热水出水管路；33-金属换热管；34-进水口； 35-出 水口； 46-地漏。
图3为本发明另一实施例结构示意图；l-室内水箱；2-止水呼吸阀；3-上水管路；4-上水控制阀；5-手动上水阀；6-循环上水管路；74盾环管^备控制阀；8-循环水泵；94空制开关；lO-传感器；11-三 通管件；12-集热器；13-循环下水管路；14-止回阀；15-排空管路；16-排空管路 止回阀；20-集热器水箱；21-呼吸器；22-插入式进水管口； 23-插入式出7Jc管口；
24- 集热器水箱温度传感器；25-真空集热管；26-出水控制阀；27-水箱温度传感器； 28-智肯W空制仪；29-阀组连接板体；30-电加热器；31-混水阀；32-热水出水管路； 33-4r属换热管；34-进水口； 35-出水口； 46-地漏。
图4为本发明另一实施例结构示意l-室内水箱；2-止水呼吸阀；3-上水管路；4-上7X4空制阀；5-手动上水阀；6-循环上水管路；7-循环管^4空制阀；84盾环水泵；94空制开关；lO-传感器；11-三 通管件；12-集热器；13-循环下7jc管路；14-止回阀；15-排空管路；16-排空管路 止回阀；17-积7W非放管路；18-积水管^4空制阀；19-故P章报警器；20-集热器水箱； 21-呼吸器；22-插入式i^7K管口； 23-插入式出水管口； 24-集热器水箱温度传感器；
25- 真空集热管；26-出水控制阀；27-水箱温度传感器；28-智能控制仪；29-阀组 连接板体；30-电加热器；31-混水阀；32-热水出水管路；33-金属换热管；34-进 水口； 35-出水口； 41-下水积7^#放管路；42-i^ih阀；46-地漏。
图5为本发明中金属换热管结构示意33-金属换热管；36-喇叭口密封管头；37-换热管体；384奐热管管口。 图6为本发明中集热器水箱与真空集热管、金属换热管连接剖面图； 20-集热器水箱；25-真空集热管；33-金属换热管；38-换热管管口； 39-密封 环；40-水箱连接口。
图1—图4中A表示本发明系统中膨月^7踏放区。 M实施方式
如图1—图4所示，本-发明结构主要由集热器12、室内水箱l、循环上水管 路6、循环下水管路13、循环水泵8和各种控制阀等部分构成。循环上水管路6 与集热器12插入式ii7K管口 22连接,室内7jc箱l通过循环下水管3各13与集热器 12插入式出水管口 23连接。其具体结构如下
如图1、图2、图3、图4所示，该装置i殳有与室内水箱1的进水口 34相连 的上水管路3 ，在上水管路3上装有上水控制阀4 (一般可为电磁阀)；室内水箱 1的进水口 34通iti水管路3连有循环上水管路6,在循环上水管路6上装有循 环管路控制阀7 (—般可为电磁阀)；在循环上水管路6上装有循环水泵8;室内水箱1的出水口 35连有热水出7jc管路32，热水出水管路32上装有出7W空制阀26 (一般可为电磁阀)；热水出水管路32上装有传感器10;或者，在室内水箱1 的7jc的^J ]处装有控制开关9 (一般可为接近开关式传感器)与智能控制仪28通 过控制线相连或通过无线遥控信号形W目连控制；热水出水管路32和上水管路3 之间装有混水阀31;热水出水管路32上的三通管件11连有循环下水管路13,在 循环下水管3各13上装有止回阀14，在跨iiJi7jc控制阀4 (一4￡为电石兹阀)与上水 管路3连接的上水旁通管路上装有手动上水阀5;在室内水箱1上端装有止7jc呼 吸阀2,在室内水箱1内装有水箱温度传感器27和电加热器30;在室内水箱1 下面管路上的各功能阀件水控制阀4、出水控制阀26、水流传感器IO、循环管 ^-t空制阀7等连接处有一阀组连接板体29。
在循环下 K管路13的上端装有呼吸器21;或者，在循环上水管路6的上端， 或者，在集热器水箱20上端装有呼吸器21;该装置i殳有集热器12，集热器12 设有集热器水箱20,在集热器水箱20内装有集热器水箱温度传感器24;在集热 器水箱20两侧顶端分别装有插入式ii7K管口 22和插入式出水管口 23,插入式进 水管口 22和4翁入式出水管口 23都从集热器水箱20顶端插入7K箱内胆里侧一,&巨 离(一般可为5-20mm)，它们分别与循环上7Jof路6和循环下水管路13相连； 如图5-图6所示，在集热器水箱20下面装有一排真空集热管25，真空集热管25 里面装有金属换热管33,金属换热管33上有喇叭口密封管头36，喇叭口密封管 头36的一端为换热管管口 38,喇叭口密封管头36的另一端连有底部封堵的换热 管体37,金属换热管33在喇叭口密封管头36的位置通过密封环39与水箱连接 口 40相连；
如图3、图4所示，在循环水泵8进水口端的循环上水管路6和上7jc管路3 之间连有排空管路15;在排空管路15上装有排空管路止回阀16;
如图4所示，在循环上水管路6与循环下水管路13之间连有下水积7]^非放 管路41 ，下水积7j^非放管路41上装有逆止阀42，在循环上水管路6上连有积水 排放管路17，积7jc4非放管路17与下水积7W非放管路41相通，在积7J^非放管路17 上装有积水管路控制阀18 (—般可为电磁阀)；在积水排放管路17上装有故障 报警器19 (一般可为水流传感器)，积7^#放管路17与地漏46相通；
如图1、图2、图3、图4所示，本发明中，智能控制仪28通过电控全^各分 别与上水控制阀4、循环管路控制阀7、循环水泵8、控制开关9、传感器IO、集 热器水箱温度传感器24、出水控制阀26、水箱温度传感器27、电加热器30的电控线相接；
如图4所示，本发明中，智能控制仪28通过电控线路分别又与积水管路控制 阀18、故障报警器19的电控线相接；
智能控制4义28通过接收各信号指挥相应的电控部件动作,循环换热;si盾环换 热后循环管路中的7M非空^^室内水箱1中^，智f^空制仪28又接收各信号指 挥相应的电控部件动作，切断循环管路，完成太阳能制热水过程。〗錢热水时， 开通上水管路3，带压水(自来水)ii7v室内水箱1中，将其中热水顶出混水阀 31,关闭混水阀31,上水控制阀4自动关闭切断上水管路3完成使用热水过程。 在本发明(图4)中该装置运行过程可实现自动故障报警，保证^^更#。
的智能控制程序。
该发明装置通过^W空制系统接收传感组件发出的信号，指#^控制阀、循环 水泵等部件动作，使本发明装置中室内水箱中的低温水与集热器吸收太阳光能后
产生的高温水进行循环换热，经过数次循环4奐热使室内水箱中的水温度升高，完 成太阳能制热水过程。并且由于采用了系统循环换热时，室内水箱无压力和^J ) 热水时，室内水箱带压力两种状态自动转换的设计，使循环换热后循环管路中的 水靠自然落差流入室内水箱，让换热循环管路得以排空；在4M热水时，带压水 (自来水)经上水管路注入室内水箱，将室内水箱中的热水经出水口顶出混水阀， 让用户在佳月热水时，就象^^)承压贮水式电热水器一样方便、#it、安全。同 时，太阳能集热器如产生高温膨胀气体能通过排空的循环管路和排空管路，经积 7^#放管路顺畅的#^文，改变了过去太阳能集热器只能通过呼吸阀呼吸的历史。
系统安装完毕时，本发明的工作过程是
一、室内水箱上水才莫式
1、 开启智能控制仪28电源，系统自动启动室内水箱上7M莫式(智能控制仪 28每次断电后再启动时者P^^^亍oH^莫式)上水管路3上的上水控制阀4开启并 延时( 一般延时3—5 W中后关闭)，带压水(自来水)经上水管路3和上水控制 阀4 ii/v室内水箱1,将混水阀31旋至热7jO离开启，室内水箱1注满7^混水阀31 出水后关闭混水阀31，上水控制阀4开启的，延时结束，上水控制阀4自动关闭。
2、 将混水阀31旋至热水端开启无水或有水又断流时，按智f^空制仪28上的 上7K键，上水控制阀4开启并延时( 一般延时3—5分钟后关闭)，带压水(自来 水)经上水管路3和上7j^空制阀4ii7v室内7jc箱1，室内7jc箱l注满7^后混水阀31出水，关闭混水阀31,上水控制阀4开启的，延时结束，上7jC控制阀4自动关 闭。
3、 将混水阀31兹至热水端开启，打开手动上水阀5将室内水箱1上满水后 混水阀31出水，关闭混水阀31，关闭手动上水阀5。
4、 在上水和^f吏用热水上水时，上水控制阀4开启，图1、图2、图3、图4 中，循环上7^管路6上关闭的循环管路控制阀7切断上水管路3与循环上水管路 6的连通；循环下水管路13上止回阀14切断止回阀14上端的循环下7K管路13 被逆止的管路段；而在(图3、图4)中，在循环水泵8进水口端的循环上水管路 6上和上7jc管路3之间连有排空管路15;在排空管路15上的排空管路止回阀16 切断止回阀16右侧上端与其连接的循环上水管路6被逆止的管路段；
致使图1、图2、图3、图4中，该发明装置系统中在上水和使用热水上水时， 带压水或带压自来7K只能通itJi7K管路i^室内水箱，而不能ii7v循环上水管路 和循环下水管路；
二、换热循环、热水^^]模式
1、自动温差换热、循环、排空才莫式当集热器12上的真空集热管25吸收太 阳光能，将其中金属换热管33中的水进行綱晒加热，产生热水与集热器水箱20 内的低温水进行重力式冷热交换，使其温度上升，当升至与室内水箱1中的 K温 温差设定值时，智能控制仪28接受集热器水箱温度传感器24和水箱温度传感器 27发出的信号指挥系统各组件动作，自动启动温差循环换热程序(如手动强制循 环时按智能控制仪28上循环键)循环管路控制阀7开启、上水管路3上关闭 的上水控制阀4切断上水管路3 ，上水管路3中的带压水或带压自来水无法ii7v 室内水箱；循环水泵8起动，出7M空制阀26关闭；室内水箱1通itJi端的止水呼 吸阀2吸气，室内水箱1中的水通iih次循环后已被排空的循环上水管路6 ii/v 集热器水箱20内，将集热器水箱20中高温水顶出，经上次循环后已被排空的循 环下水管路13经止回阀14通过室内水箱1的出水口 35it^室内水箱1中；当集 热器水箱20与室内水箱1中的水经过循环换热后温差降到设定值时，或者到预设 的循环换热结束时间时，智能控制仪28发出信号，指挥系统各组件自动动作(手 动再按智能控制仪28上循环键)，循环水泵8停止，此时循环下水管路13水依 靠自然落差经止回阀14通过室内水箱1的出水口 35 ^ii室内水箱1中；循环上 水管路6中的水也依靠自然落差经循环水泵8、循环管^4空制阀7、通iih水管^各 3 ii^室内水箱1中，室内水箱1又通itJi端的止水呼吸阀2将循环换热过程中吸进的气糾非出；循环上水管路6、循环下水管路13中的水排空后，循环管路控 制阀7关闭，出7K4空制阀26重新自动开启；集热器7K箱20和室内7jc箱1中的水 仍保持换热循环前的注满水量；室内水箱1在jtW盾环换热及换热管^4非空过程中 处于常压状态；系统按上述情况动作，依;饭复自动完成换热循环和换热循环后 循环管路排空过程，将室内水箱1中7jc升温，完成太阳能制热水过程；
热7MM过程打开混水阀31转至热7Ki离，室内水箱1的热水出水管^各32 和循环下水管^各13中的7jc靠自然落差流出混水阀31,热水出水管^各32上的传感 器10动作发出信号，智能控制仪28接受传感器10发出的信号延时打开上7M空制 阀4;或者，控制开关9(一般可为接近开关式传感器)发出有线信号或无线遥控 信号，智能控制仪28接受信号延时打开上水控制阀4，此时带压水或带压自来水 通iUi水管路3顶进室内水箱1，经室内水箱1的出水口 35将热水通过热水出水 管路32顶出混水阀31;停止使用热水，关闭混水阀31,传感器10动作，或控制 开关9 (一般可为接近开关式传感器)动作,智能控制仪28接受信号指挥上7W空 制岡4关闭，切断上水管路3，完威/f吏用热水过程，此过程中室内水箱l处于承 压状态；
循环管路控制阀7与上水控制阀4有互锁功能，即使在系统循环4灸热开启循 环管^各控制阀7时，上水控制阀4不能被开启；而在使用热水上 W空制阀4开启 时，循环管路控制阀7不能净皮开启；
膨月^7jc的排》i:和解决方法
在系统循环4灸热排空后，虽然集热器水箱20和室内水箱1中的水仍保持换热 循环前的注满水量，但将循环换热前承压状态的室内水箱1切换为换热循环后常 压状态的室内水箱1，在此过程中会产生的少量膨胀水(图l一图4中A表示本 发明系统中膨胀7jC^放区)，如不当即排放会蓄积在循环管路中，使室内水箱1 上端的循环管路中的水不能实现彻底排空；
解决方法:循环下水管路13上选用小于循环上水管路6的过^if径的止回阀 14;或者，在循环下水管路上安装aii控制阀，循环上水管路6、循环下水管路 13中的7j^非空时，让循环上水管路6中的水比循环下7JOf路i3中的水先排入室
内水箱1,致使室内水箱1因为承压状态与常压状态的切换而产生的膨月^7K只被
存在循环下水管路13中，热7J^錢时打开混水阀31转至热7m,由于循环下水 管路13中的膨胀水7jq立高于室内水箱1顶端的出水口 35位置，虽然传感器10 动作，但指挥系统指令上7W空制阅4开启时间净狄时，循环下7jc管路l3中的水比
13室内水箱1的出水口 35下端的热水出水管路32中的水先流出混水阀31，当循环 下水管路13中的水位约降至室内水箱的出水口 35位置左右，即放出膨月^7K的水 量后，上水控制阀4延时开启结束，开通上水管路3，上7jc管路3中的带压水或 带压自来水顶进室内水箱1中，经室内水箱的出水口 35将热7JC通过热水出水管路 32顶出混水阀31;停止4錢热水，关闭混水阀31,智育^空制仪接受信号指挥上 水控制阀4关闭，切断上水管路3，完成使用热水过程；由于在此过程中，在循 环下水管路13中高水位的7W寻以优先排放，保证了循环管路中无膨胀水蓄积，实 JJW盾环管路正常排空；
如图3、 4所示，该装置中，当集热器水箱20与室内水箱1中的水经过循环 换热后温差降到设定值时，或者到预设的循环换热结束时间时，智能控制仪28 发出信号，指挥系统各组件自动动作(或采用手动强制循环时可再按智能控制仪 28上循环键)循环4灸热结束，循环水泵8停止，此时循环下水管路13中的7jc依 靠自然落差经止回阀14通过室内水箱的出水口 35 ^ii室内7jc箱1中，循环上水 管路6中的水也依靠自然落差经排空管路15、排空管路止回阀16、上水管路3、 通过室内水箱进水口 34^ii室内水箱1中；循环换热和循环管^4非空后，虽然集 热器水箱20和室内7jc箱l中的水仍保持换热循环前的注满水量,但循环下水管路 13和循环上水管^各6中会有循环换热前室内水箱1的承压状态切换为循环换热后 常压状态过程中产生的少量膨胀水；热水^f吏用时打开混水阀31转至热水端，由于 循环下水管路B、循环上水管路6中存有膨胀水，所以水位高于室内水箱1顶端 的出水口 35位置，打开混水阀31，传感器10或控制开关9虽然动作，但指挥系 统指令上水控制阀4开启时间被延时，循环下7K管路13和循环上水管路6中的水 比室内水箱的出水口 35下端的热水出水管路32中的水先流出混水阀31，当循环 下水管路13、循环上水管路6中的水位约降至室内水箱的出水口 35位置左右， 即放出膨胀水的7jc量后，上7W空制阀4延时开启程序结束，上水控制阀4开启， 开通上水管路3，上水管路3中的带压水或带压自来水顶进室内水箱1中，经室 内7jc箱的出水口 35将热水通过热水出水管路32顶出混水阀31;保证了循环管路 中无膨胀水蓄积，实现循环管路正常排空；
如图4所示，在该装置系统循环换热时积水管路控制阀18关闭，切断积水排 放管路17,下水积7jcf非放管路41上的逆止阀42左侧的下水积7^#放管路41路 段被#阀42单向逆止，切断循环上水管路6至循环下水管路13方向的连通； 循环上水管路6中的7jc不能ii^积7K4非放管路17和也不能通过下水积7K4非放管路13;只能通过太阳能集热器水箱20才能ii7v循环下水管路 13,在该装置系统循环换热和循环管路排空后，积水管^4空制阀18开启，开通积 tM非放管路17，出7W空制阀26开启。
循环下水管路13上的止回阀14损坏时，在使用热水时，上水管路3中的带 压水或带压自来水顶进室内水箱1,经室内水箱的出水口 35将热7K通过热水出水 管路32， -"#份水经混水阀31流出；-~#份水经循环下水管路13和循环下水管 路上损坏的止回阀14、下水积7^#放管路41、 #阀42、积7W非放管路17排放 出去；而当上水管路3与循环上水管路6之间的控制阀，如循环管^-t空制阀7或 排空管路止回阀16损坏时，在使用热水或室内水箱1上水时，上水管路3中的带 压水或带压自来7j^"4p份顶进室内水箱1中，""^M分水经循环上水管路6通过积 7M非放管路17排放出去；上7]<4空制阀4损坏时，系Mi盾环换热、排空程序结束前 带压水或带压自来水通iUi水管路3 ii7v室内水箱1 ^tit^循环上水管路6和循 环下水管路13,当系乡W盾环换热、排空程序结束时，这部分水^t过积7K4非放管 路17排放出去；积水管^4空制阀18损坏时，系统循环换热时，循环换热水会经 循环上水管路6通过积7J^非放管路17排放出去；
因此，下水积7^#放管路41和积7jc4非放管路17的设计航了因系统各种控 制阀件的损坏而造成的循环下水管路13、循环上水管路6中充满水不能实现正常 排空，致使冬季循环管路冻堵问题的发生；并且，太阳能集热器12如果产生高温 膨胀气体和微量的高温膨胀水通过已排空的循环下7jc管路13、下水积7M非放管路
41、循环上水管路6和积7M非放管路17顺畅的释放和排出，改变了过去太阳能集 热器12只能通过呼吸阀呼吸的历史，避免了太阳能集热器在冬季呼吸阀因汽馏冻 堵而产生m封暴管、雞等事故的发生。
在该装置系统积水排放管路17上装有故障报警器19,当系统某个控制阀件 的损坏产生不正常水^it过时及时报警，使损坏的控制阀件尽快得以维护。
权利要求
1、一种太阳能制热水装置，其特征在于该装置设有与室内水箱的进水口相连的上水管路(3)，在上水管路(3)上装有上水控制阀(4)；室内水箱的进水口通过上水管路(3)连有循环上水管路(6)，在循环上水管路(6)上装有循环管路控制阀(7)，在循环上水管路(6)上装有循环水泵(8)；室内水箱的出水口连有循环下水管路(13)；在循环下水管路(13)上装有止回阀(14)；在室内水箱上端装有止水呼吸阀(2)；在室内水箱内装有水箱温度传感器(27)；在与室内水箱的出水口相连的热水出水管路上装有传感器(10)，或者在室内水箱的水的使用处装有控制开关(9)。
2、 按照权利要求1所述的太阳能制热水装置，其特;fei于在循环下水管3各 (13)的上端；或者，在循环上水管路(6)的上端；或者，在集热器水箱上端装有呼吸器(21)。
3、 按照权利要求1所述的太阳能制热水装置，其特44于在循环水泵(8) 进水口端的循环上水管路(6)和上水管路(3)之间连有排空管路(15)，在排 空管路(15)上装有排空管路止回阀(16)。
4、 按照权利要求1所述的太阳能制热水装置，其特征在于在循环上水管3各 (6)与循环下水管路(13 )之间连有下水积7j^非放管路(41);在下水积7M非放管路(41)上装有鞋阀(42)，在循环上水管路(6)上连有积7J^非放管路(17), 积水排放管路(17)与下水积7j^非放管路(41)相通，在积水排放管路(17)上 装有积水管路控制岡(18),在积水排放管路(17)上装有故障报警器(19)。
5、 按照权利要求1所述的太阳能制热水装置,其特征在于:循环下水管^( 13 ) 上连有热水出水管路(32)，热水出水管路(32)上装有出拟空制阀(26)。
6、 按照权利要求1所述的太阳能制热水装置，其特^^于^5争itJi7W空制 阀(4)与上水管路(3)连接的上水旁通管路上装有手动上水阀(5)。
7、 按照权利要求1所述的太阳能制热水装置，其特^^于该装置i殳有集热 器(12),集热器(12)上端有集热器水箱(20)，在集热器水箱(20)两侧上 端分别装有插入式进水管口 (22)和插入式出水管口 (23),它们分别与循环上 水管路(6)和循环下水管路(13 )相连；在装有插入式进水管口 ( 22)和插入式出水管口 (23)的集热器水箱(20)下面装有真空集热管(25),真空集热管(25) 里面装有金属换热管(33),金属换热管(33)上有喇叭口密封管头(36),喇 叭口密封管头(36)的一端为换热管管口 (38)、喇叭口密封管头(36)的另一 端连有底部封堵的换热管体(37),金属换热管(33)在喇叭口密封管头(36) 的位置通过密封环(39)与水箱连^妄口 (40)相连。
8、 按照权利要求1所述的太阳能制热水装置，其特征在于控制开关(9) 与该装置的智能控制仪(28)通过控制线相连或者通过无线遥控信号形^目连。
9、 一种太阳能制热水装置的工作方法，其特^正在于该装置通过^4f控制阀 控制，实现太阳能制热水装置中，在室内水箱里的低温水与太阳能集热器吸收太 阳光能产生的高温水通过循环管路进行循环4灸热，以及循环换热后循环管路中的 水依靠自然落差排空^7v室内水箱的过程中室内水箱无压力状态，^^]热水时室 内水箱带压力状态，两种压力状态自动转换。
10、按照权利要求9所述的太阳能制热水装置的工作方法，其特征在于该 装置中在系统非换热循环状态和非使用热7jo)大态时，室内水箱分别通过^4t控制 阀切断与带压的上水管路和上次换热循环后已被排空的循环上水管路、循环下水 管路的连通，所以在系统循环换热及循环换热管路排空时只需由控制系统指挥 自动开启系统控制阀中的循环管路控制阀，上水管路上关闭的上水控制阀切断上 水管路，上水管路中的带压7jc或带压自来水无法i^室内水箱；室内水箱在jtW盾 环换热及换热管路排空过程中处于常压状态；或者，在热水使用时也只需由控 制系统指挥自动开启上水控制阀，循环上水管^各上关闭的循环管路控制阀切断循 环上7jof路；循环下水管3各上止回阀切断循环下水管^4皮逆止的管鴻4殳，带压水 或带压自来水只能通itJi7K管路i^v室内水箱，而不能ii7v循环上水管路和循环 下水管路；此过程中室内水箱处于7laM大态。
全文摘要
本发明涉及太阳能热水器领域，是一种太阳能制热水装置及其工作方法。该装置设有与室内水箱进水口相连的上水管路，上水管路上装有上水控制阀；上水管路与循环上水管路相连，循环上水管路上装有循环管路控制阀和循环水泵；室内水箱的出水口连有循环下水管路，循环下水管路上装有止回阀，热水出水管路上装有传感器，实现分体式太阳能制热水装置中的室内水箱低温水与太阳能集热器吸收太阳光能产生的高温水进行循环换热时，室内水箱无压力和使用热水时室内水箱带压力的两种状态自动转换及循环换热后循环管路中的水排空流入室内水箱中。
文档编号F24J2/40GK101608834SQ20081014987
公开日2009年12月23日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年4月23日
发明者王克涛 申请人:王克涛