专利名称：一种可切换压力的室内水箱组合配套装置以及工作方法
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中可切 4秘力的室内水箱组合酉己套装置以及工作方法。
背景技术：
目前，人们在生活中使用的太阳能热水器，主要有^M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将储水箱内的低温7K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^fM中都存在一定的实际问题。例如，
^4几式由于它的型号和Mi各不统一，造成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。整体机太阳能热水器热水输出管线长，使用时需放掉大量冷水，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，无论是承压式还是非承压式，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、 冻堵产生汽月封暴管，防冻伴热带^^]不当和质量问题易燃^^火。
发明内容
针对上述情况，本发明4是供一种在分体式太阳能制热水装置可切换压力的室 内水箱组合配套装置以及工作方法，以解决规省^4几安装式、集中式和分体式 等太阳能热水器产品在^ffi中存在的制热效率低、管路冻堵、汽胀炸管漏水等问 题。
本发明的技术方案是
一种可切换压力的室内水箱组合配套装置，该装置i殳有室内水箱，以及与室
内水箱的进水口相连的上水管路，在上7]C管路上装有上7K4空制阀；室内水箱分别 连有循环上水管路和循环下水管路，在循环上水管路上装有循环管路控制阀，在循环上7^f路上装有循环水泵；在循环下水管路上装有止回阀；室内水箱的出水 口连有热水出水管路，在室内水箱的上端装有止水呼吸阀；在室内水箱内装有水 箱温度传感器。
所述的可切4組力的室内水箱组合配套装置，在循环上水管^各与循环下水管 路之间连有下水积7j^非放管路；在下水积7J^非放管路上装有逆止阀，在循环上水
管路上连有积水排放管路，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7K4非放管路上装有故障报警器。
所述的可切换压力的室内水箱组合s己套装置，在循环水泵进水口端的循环上 水管路和跨过循环管路控制阀的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。
所述的可切换压力的室内水箱组合配套装置，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使用处装有控制开关。
所述的可切4組力的室内水箱组合配^^置,在室内水箱内设有保温隔断壁， 在保温隔断壁上设有连通管路。
所述的可切换压力的室内水箱组合配套装置，与室内水箱连接的循环上水管
路和循环下水管路上端连有太阳能集热器，在集热器上端设有集热器水箱；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。
所述的可切才M力的室内水箱组合配套装置，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7jc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金属换热管，^4换热管上有喇叭口密封管头，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，金属换热管在喇叭口密封管头的位置通过密封环与水箱连接口相连。
一种可切换压力的室内水箱组合配套装置的工作方法，该装置应用于太阳能 制热水装置中，作为太阳能制热水装置的一部分，与室内水箱连接的循环上水管 路和循环下水管路上端连有太阳能集热器，通过各种控制阀控制，实现太阳能制
热7K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换热过程中，以及循环换热后循环管路中的水依靠自然落
差排空^u7v室内水箱的过程中室内水箱无压力状态，排空结束后室内水箱自动切换为带压力状态；或者，排空结束后室内水箱仍为常压状态，当^M热水时室内 水箱再自动切换为带压力状态。
所述的可切换压力的室内水箱组合配套装置的工作方法，该装置中，在系统 非换热循环状态时，室内水箱分别通过^4f控制阀切断与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循环管^4空制阀，关闭上水管路上的上水 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^室内水箱； 室内水箱在jtl^盾环换热及换热管路排空过程中处于常压状态；在循环换热及换热 管路排空结束后，由控制系统指挥关闭循环上水管路上的循环管路控制阀，切断
循环上水管路，再自动开启上7^控制阀，循环下水管路上止回阀切断循环下7jC管
44皮逆止的管^^:,带压水或带压自来水只能通itJi水管路i^v室内水箱，而不 能进入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；
或者，在循环换热及换热管路排空结束后，由控制系统指挥关闭循环上水管 路上的循环管路控制阀，切断循环上水管^各，上水管路上的上水控制阀仍然处于关闭状态，切断上水管路，在热水使用时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水管^各；循环下水管^各上止回 阀切断循环下水管^4皮逆止的管路段，带压7K或带压自来tK只能通iih水管路进 入室内水箱，而不能ii^v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、 本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置，是由7 义压室内7K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一种新型分体 式太阳能制热水装置中可切换压力的室内水箱组合配套装置，可以使每户的分体 式太阳能制热水装置中的太阳能集热器在建筑上实现统一集中布置,储热水線即 是室内水箱)放置室内，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、 本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置中，在太阳能制热水系统换热 循环及循环管路排空时，室内水箱处于常压循环状态；热水使用时，室内水箱处 于承压状态。由于采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，让换热循环管鴻4寻以排空；在〗M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^各顶出混水阀， 让用户在4吏用热水时，就象〗錢7lc压贮水式电热水器一冲羊方^更、#it、安全。
3、 本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置中，由于实现了循环管路棑空， 解决了以往分体式太阳能制热7K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^^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、 本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置中，因为实现了循环管游、排空， 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，使贝i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
7K点远，在^吏用热水时，需》文掉大量凉水的问题。
5、 本发明可切4胆力的室内水箱组合配套装置中，由于在室内水箱内采用了 保温隔断壁以及穿过保温隔断壁的连通管路的设计，使本装置在能够完成系统换
热循环、循环管路排空等功能程序的同时，在4M热7K时避免了低温自来水顶进
水箱，热水停止使用后冷热水混合使室内水箱中的水M降温问题，保证了通过 保温隔断壁而隔断出的室内水箱内的高温箱中的水不能直接被低温自来水混合降 温，从而在使用热水时能够有较高温度的热水。
6、 本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置中，因为多增加了排空管路设 计，使循环下水管路和循环上水管路中的水同时^ii室内水箱，提高了循环管路 排空ii^，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 不能因为循环换热和循环管路排空时间过长影响热水的正常使用。
7、 本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置中，循环管路实现了排空，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 路冻堵而加设伴热带造成的能源损耗以及伴热带使用不当起火燃烧的安全隐患问 题。
8、 本发明可切4組力的室内水箱组合配套装置应用时，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^&可为水流传感器)设计循环换 热和循环管路排空后，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，膨胀水量过多时可以通过下水积7^#放管路和积7^#放管^#出系统，可避免循环管路中因为膨胀水蓄积 的现象而不能实现循环管路正常排空问题的发生；另外，当循环下水管路上的止 回阀损坏时，在上水控制阀处在开启状态时，带压水经循环下水管^各和循环下水
管路上损坏的止回阀、下水积 K4非放管路、积 K4非放管5g4非放出去；而当上水管 路与循环上水管路之间的控制阀，如循环管路控制阀或排空止回阀损坏时，在上 水控制阀处在开启状态时，上水管路中的带压水或带压自来7jdp份顶进室内水 箱，"P份水经循环上水管路通过积7M非放管^4非放出去；上7M空制阀损坏时， 系统循环换热、排空程序结束前，带压水或带压自来水通iiJi水管路ii^室内水 箱也ii7v循环上水管路和循环下7jc管路，当系统循环换热、排空程序结束时，这 部分水^1过积7^#放管^#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^#放出去；因此下水积 K4非放管
路和积7j^非放管路的设计，避免了因系统各种控制阀件的损坏或膨胀7jC量过多而 造成的循环下7JC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U;在该装置系统积7j^非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#^丈和排出，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冬季呼吸 阀因汽馏冻堵而产生汽"鈔暴管、刻旦等事故的发生。
9、本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置应用时，采用真空集热管p及收
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低温水进 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4^诸水进行热交换，而出现的因为冷热差大、结冻、汽月长等情况
下产生爆管漏7jO见象，集热器制热运行更安全可靠。
10、本发明可切换压力的室内水箱组合配套装置应用时，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》化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也^i工吸出来，为特殊寒冷情况下，其中的水结冰膨胀预留 了安全空间。
11、本发明可切^^力的室内水箱组合配套装置中，室内水箱按承压贮水式电热水器标准i殳计，M电热水器的M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4M。同时，本发明中室内 水箱也^|^￡^卸压功能。
图1为;^发明结构示意l-室内7K箱；2-止水呼吸阀；3-上7K管路；4-上水控制阀；5-保温隔断壁；6-循环上水管路；7-循环管路控制阀；8-循环水泵；11-下7K管口； 13-循环下7J^管路； 14-止回阀；26-连通管路；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3各；34-进水口； 35-出水口； 46-地漏。
图2为;^发明实施v应用例结构示意l-室内水箱；2-止水呼吸阀；3-上水管路；4-上水控制阀；5-保温隔断壁；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-下 水管口； 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；17-积7W非放管路；18-积水管^4空制阀；19-故障报警器；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-连通管路；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7W非放管路；42-iilih阀；46-地漏。
图3为本发明实施应用例中集热器真空集热管中金属真换热管结构示意33-金属换热管；36-喇叭口密封管头；37-换热管体；384灸热管管口。
图4为本发明实施应用例中集热器水箱与真空集热管、^^换热管连接剖面
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4妄口。
图2中，A表示本发明系统中膨胀7K4放区；图1、图2中，G表示室内水 箱1内的高温水箱，D表示室内水箱1内的j氐温水箱。
具体实施例方式
本发明可切才樣力的室内水箱组合配套装置结构主要由室内水箱1、循环上 水管路6、循环下7K管路13、循环水泵8和各种控制阀等部分构成，室内水箱l分别连有循环上水管路6和循环下水管路13,室内水箱1与循环上水管路6和循 环下水管路13的连接可分别单独在室内水箱1上设有连接口 ，也可利用室内水箱 的出水口和进水口分别作为循环上水管^各6和循环下水管3各13的连接口 ，或者也 可利用室内水箱的出水口和ii^口分别作为循环下水管路13和循环上 K管路6 的连4妻口。其具体结构如下
如图1、图2所示，该装置设有与室内水箱1的进水口 34相连的上水管^各3， 进水口 34连有循环上水管路6，循环上水管路6与上7K管路3相通，在上水管3各 3上装有上水控制阀4 (一般可为电磁阀)；在循环上水管路6上装有循环管路控 制阀7 (—4殳可为电石兹阀)；在循环上水管^各6上^^循环水泵8;室内水箱1 的出水口 35连有热水出水管路32，热水出水管路32上装有传感器10;或者，在 室内水箱1的水的使用处装有控制开关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式相连控制；热水出水管路32 和上水管路3之间装有混水阀31;在室内水箱1内设有下水管口 11，下水管口 11连有循环下水管路13,在循环下水管路13上装有止回岡14，在室内水箱1内 设有保温隔断壁5;保温隔断壁5将室内水箱1内隔断为高温7jc箱G和低温水箱 D,穿过保温隔断壁5在保温隔断壁5上设有连通管路26,可利用多个保温隔断 壁5和连通管路26让室内水箱内可设有多级高、低温水箱。在室内水箱1上端装 有止水呼吸阀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7W空制阀4、水流传感器IO、循环管^4空制阀 7等连接处有一阀组连4妄板体29。
如图2所示，在循环下水管路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;该装置设有集热器 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进水管口 22和插入式出水管口 23,插入式进水管口 22和插入式出水管口 23都从集热器水箱20顶端插入水箱内 胆里侧一^^巨离(一般可为5-20mm),它们分别与循环上水管路6和循环下水 管路13相连；如图3、图4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。八口密封管头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,^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2所示，在循环水泵8进水口端的循环上水管^各6和跨过循环管^4空制 阀7的上水管路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;在循环上7K管路6与循环下7K管路13之间连有下7K积7M非放管路41，下水 积7M非放管路41上装有逆止阀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7W非放管路41相通,在积水排放管路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7K4非放管路17与地漏46相通；
如图l、图2所示，本发明中，智能控制仪28通过电控线路分别与上水控制 阀4、循环管路控制阀7、循环水泵8、集热器水箱温度传感器24、水箱温度传感 器27、电加热器30的电控线相接；
如图2所示，本发明中，智肯U空制仪28通过电控线路分别又与控制开关9、 传感器IO、积水管路控制阀18、故障报警器19的电控线相接；
智能控制仪28通过接收各信号指挥相应的电控部件动作，循环换热及循环换 热后循环管路中的7K4非空;;产u^室内水箱1中^,智能控制仪28又接收各信号指 挥相应的电控部件动作，切断循环管^各，完成太阳能制热水过程。4吏用热水时， 带压水(自来水)进入室内水箱1中将其中热水顶出混水阀31。在本发明中该装 置运行过程可实现自动故障报警，保证^^]更安全。
的智能控制禾1^。
该发明装置通过其控制系统接收传感组件发出的信号，指挥各控制阀、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f^ 产生的高温水进行循环换热，经过数次循环换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，室内水箱无压力和室内 水箱带压力使用热水的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^^I热水时，带压水(自 来水)将室内水箱中的热水经出水口顶出混水阀，让用户在4M热水时，就象使 用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，经积水排放管路顺畅的释放，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7j^莫式
开启智能控制仪28电源，系统自动ii^室内水箱上7jOf莫式(智能控制仪28 每次断电后再启动时都会^^于jtl^莫式)
方案一，上水管路3上的上7^空制阀4为常开阀时(一般为常开电磁阀)
1 、带压水或带压自来7JC经上水管路3和上7M空制阀4 ii7v室内水箱1,将混 水阀31 ^走至热水端开启，室内水箱1注满水，混水阀31出 K后关闭混水阀31。
2、图1、图2中，循环上水管路6上关闭的循环管路控制阀7 (—4殳为常闭 电磁阀)切断室内水箱1和上7jof路3与循环上水管路6的连通；循环下水管路
2)中，在循环水泵8进水口端的循环上水管路6和if争过循环管路控制阀7的上水 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切断排空管 路止回阀16右侧上端与其连接的循环上7jc管路6被逆止的管路段；
致使图1、图2中，该发明装置系统中在上7jc和非换热循环状态时，带压水 或带压自来水通iUi水管路进入室内水箱1,而不能ii7v循环上水管路6和循环 下^^管路13;
方案二，上7jc管路3上的上水控制阀4为常闭阀时(一般为常闭电磁闹)， 如图2所示
1、在系统上水时，将混水阀31旋至热水端开启，上水管路3上的上水控制阀 4开启并延时( 一般延时3—10分钟后关闭)，带压水或带压自来水经上水管路3 和上水控制阀4进入室内水箱1，室内水箱1注满水混水阀31出7K后关闭混水阀 31，上水控制阀4开启延时结束，上水控制阔4自动关闭。
2、循环上7K管路6上关闭的循环管路控制阀7 (—般为常闭电磁阀)切断室 内水箱1和上水管^各3与循环上水管路6的连通；循环下水管^各13上止回阀14 切断止回阀14上端的循环下水管路13被逆止的管路段；而在(图2)中，在循 环水泵8进水口端的循环上水管路6和跨过循环管路控制阀7的上水管路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切断排空管路止回阀16 右侧上端与其连接的循环上水管路6被逆止的管路段；致使该发明装置中，水箱
在上水时，带压水或带压自来水通iUL7jC管路^室内水箱，而不能i^7v循环上
水管路6和循环下水管路13中；3、将混水阀31旋至热水端开启无水或有水又断流时，按智能控制仪28上的 上水键，上7jc控制阀4开启并延时(一4谈时3—10分钟后关闭)，带压水(自 来水)经上水管路3和上水-控制阀4进入室内水箱1,室内水箱1注满水后混7jc 阀31出水，关闭混水阀31，上7W空制阀4开启延时结束，上水控制阀4自动关 闭。
二、换热循环、热水4M才莫式 如图2所示
1、自动温差换热、循环、排空模式当集热器12上的真空集热管25吸收太 阳光能，将其中金属换热管33中的水进行燜晒加热，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，4吏其温度上升，当升至与室内水箱1中的水温 温差i殳定值时，智能控制4义28接受集热器水箱温vl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)
方案一，上水管路3上的上水控制阀4为常开阀(一般为常开电磁阀)时 温差循环换热程序启动，上7jc拴制阀4关闭，切断上水管路3，上水管路3中的 带压7^或带压自来水无法进入室内水箱；循环管路控制阀7开启，循环水泵8起 动，室内水箱1内低温水箱D中的7j^皮抽出，同时高温水箱G中的水通过穿过保 温隔断壁5伸到高温水箱G底部的连通管^各26被pAA低温水箱D中，同时室内 水箱1通过上端的止水呼吸阀2吸进空气；同时积水管^4空制阀18关闭，切断积 W非放管路17,下水积7^#放管路41上的逆止阀42左侧的下水积7^#放管路41 路段被逆止阀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； 从室内水箱1内低温水箱D中被抽出的水通itJi次循环后已被排空的循环上水管 路6时，不能iiA积7M非放管路17和也不能通过下7JC积7X4非放管路41直接ii7v 循环下7JC管路13;只能进入集热器水箱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7K管路13经止回阀14,通过室内水箱1的下水 管口 11先^^室内水箱1内高温水箱G中，再通过穿过保温隔断壁5伸到高温 水箱G底部的连通管路26吸入低温水箱D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i殳定值时，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)。如图1、图2所示，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的下水管口 11 ^ii室内水箱1中；循环上水管^各6 中的水也依靠自然落差经循环水泵8、循环管路控制阀7、通itJi7jc管路3进入室
^M非出；循环上水管路6、循环下水管路13中的水悱空后，循环管路控制阀7关 闭，积水管路控制阀18和上7M空制阀4重新自动开启；
或者，如图2所示，循环水泵8停止，循环管路控制阀7关闭，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的下水管口 11流进室内水 箱l中；循环上水管路6中的水也依靠自然落差经循环水泵8、排空管路15、排 空管路止回阀16、通itJi水管路3ii/v室内水箱1中，室内水箱1又通iih端的 止水呼吸阀2将循环换热过程中吸进的气^#出；循环上水管^各6、循环下水管 路13中的7j^悱空后，积7jc管路控制阀18和上水控制阀4重新自动开启；连接带 压自来7K上水管路3开通，室内水箱1由循环换热及换热管路排空过程中的常压 状态切换为承压状态；除了循环管路有微量的膨胀水外，集热器水箱20和室内水
箱1中的7K^^上仍保持换热循环前的注满7JC量，系统按上述情况动作，依次反
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中水升温， 完成太阳能制热水过程；
方案二，上水管路3上的上7j^空制阀4为常闭阀时
温差循环换热程序启动，循环管路控制阀7开启，循环水泵8起动，上7K管 路3上关闭的上水控制阀4切断上水管路3，上7jc管路3中的带压水或带压自来 水无法ii/^室内水箱；室内水箱1内^i显水箱D中的7J^皮抽出，同时高温水箱G 中的水通过穿过保温隔断壁5伸到高温水箱G底部的连通管路26被口A/v低温水 箱D中，同时室内水箱1通过上端的止水呼吸阀2吸进空气；同时积水管^4空制 阀18关闭，切断积水排放管路17,下水积7^#放管路41上的逆止阀42左侧的 下水积7j^非放管路41路段被逆止阀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；使从室内水箱1内低温水箱D中被抽出的水通iUi次循 环后已被排空的循环上7K管路6时，不能ii/v积7J^非放管路17和也不能通过下水 积水排放管路41直接ii/v循环下水管路13;只能进入集热器水箱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的下水管口 11 ^Tv室内水箱1内高温水箱G中，再通过穿过保温隔断壁5伸到高温水箱G底部的连通管路26级^vf氐温水箱D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上循环鍵)。如图l、图2所示，循环水泵8停止，此时循环下水 管路13 7jc依靠自然落差经止回阀14通过室内水箱1的下水管口 11 ^it室内7jc箱 1中；循环上7jc管路6中的水也依靠自然落差经循环水泵8、循环管^#制阀7、 通itJi7jc管^各3 ii7v室内水箱1中，室内水箱1又通iiJi端的止水呼吸阀2将循 环换热过程中吸进的气傳4非出；循环上水管路6、循环下水管^各13中的7jc排空后， 循环管路控制阀7关闭，积水管^备控制阀18自动开启；或者，如图2所示，循环 水泵8停止，循环管路控制阀7关闭，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的下水管口 11谅uii室内水箱1中；循环上水管^各6中的 水也依靠自然落差经循环水泵8、排空管路15、排空管路止回阀16、通itJi水管 路3 i4^v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^#出；循环上水管路6、循环下水管路13中的7K4非空后，积水管路 控制阀18自动开启，上7W空制阀4仍处于关闭状态，切断室内水箱1与带压自来 7jc上水管路3的连通，室内7K箱1由循环换热及换热管^4非空过程中的仍为常压 状态，集热器水箱20和室内水箱1中的水14^上仍保持换热循环前的注满水量， 系统按上述情况动作，依;U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l中水升温，完成太阳能制热水过程； 2、热水朋过程
方案一，上7K管路3上的上7M空制阀4为常开阀时打开混水阀31转至热水 端，带压水或带压自来水通itJi水管路3顶进室内水箱1内低温水箱D中，#[氐 温水箱D上层较高温度的水通过保温隔断壁5上端伸到高温水箱G底部的连通管 ^各26顶进高温水箱G的底层，将高温水箱G上端的高温水经室内水箱1的出水 口 35通过热水出水管^各32顶出混水阀31; 1亭止佳月热水，关闭混水阀31,完成 使用热水过程，室内水箱1除了在系统循环换热和循环管路排空过程中为常压状 态外，其它工作过程都为承压状态；
方案二，上水管^各3上的上7j^空制阀4为常闭阀时打开混水阀31转至热水 端，室内水箱1的热水出水管路32和循环下水管路13中的水靠自然落差流出混 水阀31,热水出7jc管^各32上的传感器10 (—般可为水流开关)动作发出信号，智能控制仪28接受传感器10发出的信号打开上7W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 接受信号打开上7W空制阀4，此时带压7K或带压自来水通itJi水管路3顶进室内 水箱1内低温水箱D中，将低温水箱D上层较高温度的水通过保温隔断壁5上端 伸到高温水箱G底部的连通管^各26顶进高温水箱G的底层，将高温水箱G上端 的高温水经室内7JC箱l的出水口 35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接受信号指挥上水控制阀4关闭，切断上水管路3， 完成Jt^]热水过程，此过程中室内水箱1处于承压状态；
循环管路控制阀7与上7K控制阀4有互锁功能，即在系统循环换热开启循环 管路控制阀7时，上水控制阀4不能被开启；而在使用热水上 J^空制阀4开启时， 循环管路控制阀7不能^皮开启；
三、膨胀水的排放与积 ]M非放管路的安全、报警
在系统循环换热排空后，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7K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2中A表示本发明系 统中膨胀7j^放区)，如不当即排放会蓄积在循环管路中，使室内水箱l上端的 循环管^各中的水不能实现彻底排空；
1、膨胀水的排放
方案一，上水管路3上的上水控制阀4为常开阀时如图2所示，循环上水 管路6、循环下水管路13中的水排空结束时，上水管路3上的上 W空制阀4重新 开启，连接带压自来7Kh水管路3开通，室内水箱1由循环换热及换热管路排空 过程中的常压状态切换为承压状态，下次系统循环换热时室内水箱l再次切换为 常压状态，此过程会产生微量的膨胀水，当膨胀水蓄积过多时可通过下水积 J^非 放管路41、逆止阀42、积7j^非放管路17排放出系统外，保证循环管路中无膨胀 水蓄积，实现循环管路正常排空；
方案二，上水管路3上的上水控制阀4为常闭阀时
如图2所示，该装置循环换热和循环管路排空后，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,但循环下水管路13和循环上水管路 6中可能会存有循环换热时，使用热水后室内水箱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；当膨胀水蓄积过多时可通过下水积7^#放 管路41、逆止阀42、积7^#放管路17排放出系统外，保证循环管路中无膨胀水 蓄积，实现循环管路正常排空；
2、积7j^非放管路的安全与报警
当循环下水管^各13上的止回阀14损坏时,在上水4空制阀4处在开启状态时， 带压水经循环下水管路13和循环下7JC管路上损坏的止回阔14、下水积7j^非放管 路41、积7^#放管路17排放出去；而当上水管路3与循环上7^管路6之间的控 制阀，如循环管^4空制阀7或排空管路止回阀16损坏时，在室内水箱1承压状态 下，并上7JM空制阀4处在开启状态时，上水管路3中的带压水或带压自来水"~^ 份顶进室内水箱1, 一P份水经循环上水管路6通过积7j^非放管路l7排放出去； 上7j^空制阀4损坏时，系统循环换热、排空程序结束前，带压7jC或带压自来7jC通
itJi水管路ii/v室内水箱1也ii7v循环上水管路6和循环下水管路13 ，当系统循 环换热、排空程序结束时，这部分水^if过积7jq非放管路17排放出去；积水管路 控制阀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^卜 放管路17排放出去；室内水箱1的常压状态与承压状态切换过程中产生的膨胀水 量过多时能通过下水积7^#放管路41和积7^#放管路17排出系统；因此下水积 7M非放管路41和积7M非放管路17的设计避免了因系统各种控制阀件的损坏或膨
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12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7j^非放管路41和积7^#》文管路 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12在冬季呼吸阀因汽馏冻堵而产生汽胀爆管、刻旦等事故的 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流通过时及时报警，使损坏的控制阀件尽快得以维护。
权利要求
1、一种可切换压力的室内水箱组合配套装置，其特征在于该装置设有室内水箱(1)，以及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(1)分别连有循环上水管路(6)和循环下水管路(13)，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)；在循环下水管路(13)上装有止回阀(14)；室内水箱(1)的出水口连有热水出水管路(32)，在室内水箱(1)的上端装有止水呼吸阀(2)；在室内水箱(1)内装有水箱温度传感器(27)。
2、 按照权利要求1所述的可切^^力的室内水箱组合配套装置，其特4^于 在循环上水管路(6)与循环下水管路(13 )之间连有下7jC积7K4非放管路(41); 在下水积7^#放管路(41 )上装有逆止阀(42),在循环上水管路(6)上连有积 7^#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 7M非放管路(17)上装有积水管路控制阀(18),在积7K4非放管路(17)上装有 故障l艮警器(19)。
3、 按照权利要求1所述的可切^a力的室内水箱组合配套装置，其特4錄于 在循环水泵(8)进水口端的循环上水管路(6)和跨过循环管^4空制阀(7)的上 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所述的可切4組力的室内水箱组合配套装置,其特44于 在与室内水箱(1)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^j ]处装有控制开关(9)。
5、 按照权利要求1所述的可切才組力的室内水箱组合酉己套装置,其特44于 在室内水箱(1)内设有保温隔断壁(5 ),在保温隔断壁(5 )上设有连通管路(26)。
6、 按照权利要求1所述的可切换压力的室内水箱组合配套装置,其特4^于 与室内水箱(1)连接的循环上水管路(6 )和循环下水管路(13 )上端连有太阳 能集热器(12),在集热器(12)上端设有集热器水箱(20);在循环下水管^各(13 )的上端或者在循环上水管^各(6)的上端或者在集热器水箱上端，装有呼吸器(21)。
7、 按照权利要求6所述的可切换压力的室内水箱组合配套装置，其特征在于 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4灸热管管口 (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4妄口 (40)相连。
8、 一种可切换压力的室内水箱组合配套装置的工作方法，其特4正在于该装 置应用于太阳能制热水装置中，作为太阳能制热水装置的一部分，与室内水箱(1) 连接的循环上水管路(6)和循环下水管路(13)上端连有太阳能集热器(12)，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^;显水与太阳能集热器吸收太阳光能产生的高温7K通过循环管路进行循环换热过程中，以及循 环换热后循环管路中的水依靠自然落差排空^/v室内水箱的过程中室内水箱无压 力状态，排空结束后室内水箱自动切换为带压力状态；或者，排空结束后室内水 箱仍为常压状态，当4錢热水时室内水箱再自动切换为带压力状态。
9、 按照权利要求8所述的可切换压力的室内水箱组合配套装置的工作方法， 其特征在于该装置中，在系统非换热循环状态时，室内水箱分别通过各种控制 阀切断与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^/f盾环换热及循环换热管^t非空时只需由控制系统指挥自动开启循环管路 控制阀，关闭上水管路上的上水控制阀，切断上水管路，上水管路中的带压水或 带压自来水无法ii^室内水箱；室内水箱在此循环换热及换热管^4非空过程中处 于常压状态；在循环换热及换热管路排空结束后，由控制系统指挥关闭循环上水 管路上的循环管路控制阀，切断循环上水管路，再自动开启上水控制阀，循环下 水管路上止回阀切断循环下水管鴻4皮逆止的管路段，带压水或带压自来水只能通 itJi水管路iiA室内水箱，而不能ii7v循环上水管路和循环下7^f路；此过程中 室内水箱处于承压状态；或者，在循环换热及换热管路排空结束后，由控制系统指挥关闭循环上水管 路上的循环管^"4空制阀，切断循环上水管路，上水管路上的上 K4空制阀仍然处于 关闭状态，切断上水管路，在热7JC使用时由控制系统指挥自动开启上7W空制阀，循环上水管路上关闭的循环管路控制阀切断循环上水管^各；循环下水管路上止回阀切断循环下水管路被逆止的管路段，带压水或带压自来7jC只能通itJl水管路进入室内水箱，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 承压状态。
全文摘要
本发明涉及太阳能热水器领域，是一种分体式太阳能制热水装置中可切换压力的室内水箱(即储热水箱)组合配套装置以及工作方法，解决整体机安装式、集中式和分体式等太阳能热水器在使用中存在的制热效率低、管路冻堵、汽胀炸管漏水等问题。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；室内水箱连有循环上水管路和循环下水管路，循环上水管路上装有循环管路控制阀和循环水泵；循环下水管路上装有止回阀，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F24J2/40GK101566400SQ20091013800
公开日2009年10月28日 申请日期2009年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者王克涛 申请人:王克涛