专利名称：节水四功能紧凑型太阳热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热利用领域，是一种能实现阀门开、热水来，节水、排污、抗冻、按需可调安装角的新一代紧凑型平板太阳热水器。
背景技术：
已有的自然循环紧凑式家用太阳热水器，一般由高位保温循环水箱，平板太阳能集热器(或者真空管集热器)，浮球补给水箱和支架系统，四大部分组合而成。平板集热器通过冷水下循环管和热水上循环管与高位保温循环水箱相连接，并形成一个封闭的温差对流循环热交换回路。高位保温循环水箱通过浮球补给水箱与自来水冷水上水管相连，确保水箱水位恒定；水箱热水则通过热水下水管直通室内的热水用水点。这种系统的好处是自动化程度高。利用温差对流循环的物理现象，就可以把辐照到集热器上的太阳热能自动转 换为热水，并源源不断的汇集到高位保温循环水箱内储存；用户需要用热水时只需要打开热水龙头，就可以得到热水。保温循环水箱内的热水流出后，通过由浮球阀控制水箱水位(容量)的补给水箱，同步得到相应数量冷水的补充。这种结构紧凑的太阳能热水器从上个世纪七十年代后期在我国推出后，三十多年来被最大规模的推广应用，这一方面说明该系统原创结构设计的可靠性和合理性。另一方面经千百万人次的广泛应用后，人们发现这种系统也确实存在若干需要进一步改进和完善的地方。首先，管道不能自动延时排空；随着楼层的增高，低层用户每次开阀取用热水时，都得将热水管道中积存的大量散热洁净余水排弃后才能得到热水，无形中造成大量水资源的排弃浪费。其次，系统排污困难，在使用一段时间之后，平板集热器内不可避免地积存下泥沙和污垢，不仅影响系统热交换，而且还严重影响水质的清洁与卫生；要想对板芯做一次清洁排污，必须请专人上屋顶，用专用工具才能完成。第三，平板集热器不耐霜冻，北方地区犹为突出。第四，系统出厂时一定终身的安装角，不仅不能根据安装地的客观条件，更不能按一年四季日照高度的变化，对集热器安装角作任何必要的调整；以提高系统采集阳光的效率，等等。再加上我国“圆卧水箱加平板”型太阳热水器，长期以来采用手工作坊式生产的薄金属凹槽加苯板传统结构的低端平板集热器，在排污、抗冻、保温、防漏、热转换效率，以及外观质量等方面长期缺乏技术进步，相应存在的一系列性能问题，也是几十年未得到合理解决，致使平板太阳能在国内外市场丧失竞争力。进入新世纪后，加上金属大涨价，我国传统平板集热器在真空管的强势竞争下，最终被挤出了主流市场。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种能将冷、热水管道余水无源自动延时排空，实现阀门开、热水来——节水，集热器、冷水管道室内操控排污，排空抗冻，集热器安装角按需简易可调的新一代紧凑型平板太阳热水系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是利用专利产品放气止水阀(专利号ZL2004201 04530. 2);和多功能平板集热器边框型材(专利号ZL200420104531. 7)的技术特性，配合上(直流)双稳态电磁阀、逆止阀、手控阀等管阀配件进行集成创新；开发出ー种具备节水、排污、抗冻、简易可调集热器安装角四项基本功能的新一代紧凑型平板太阳热水器。其特征在于置于屋顶的太阳热水器，通过ー根从用户卫生间直达水箱入水ロ的冷水上水管，及一根从水箱热水出ロ直达用户卫生间的热水下水管与用户互连互通；冷水上水管室内端头分别与手控冷水总阀和手控冷水掺水阀(同时具有排污排空阀功能)相连接；保温循环水箱热水出水ロ分别安装有放气止水阀和热水下水管；热水下水管室内端头先接一支正向逆止阀后，再与手控冷水掺水阀(同时具有排污排空阀功能)和淋浴莲蓬头相连相通。在保温循环水箱的冷水进水口(也是下循环管的出ロ )处，顺序安装(直流)双稳态电磁阀和三通接头①，随后在三通接头①的中ロ处与下循环管相连；并在该下循环管上接上一段柔性软管后，与集热器下集管的下循环入口连通；在三通接头①上再安装三通接头②，并在三通接头②的上ロ安装放气止水阀，下ロ与冷水上水管相连相通。冷水上水管通过三通接头③连接一个反向逆止阀及一段柔性软管后，与集热器下集管的排污排空ロ相连接。集热器热水上循环管通过一段柔性软管与水箱上循环入口相连接。本发明是这样工作的打开冷水总阀，让自来水沿冷水上水管，经保温循环水箱的冷水进水ロ，注入到保温循环水箱内；当水箱装满冷水后，多余的水会由热水下水管溢流到室内，此时，应及时关闭冷水总阀；系统随即自动进入到集收太阳辐射能，自然循环加热水箱存水的储热过程。若干时间后，当水箱中的冷水已被集热器加热到可以使用温度后，只要再慢慢打开冷水总阀继续向水箱内注入冷水，几秒钟后热水就会沿热水下水管送到卫生间内。沐浴快结束时，只需提前若干秒关闭冷水总阀，待热水下水管中的余水流尽，系统就又自动进入到下一个集收太阳辐射能，加热水箱存水的温差循环集热状态。系统运行一段时间后，为了保持内部管道的清洁卫生，用户只需在关闭冷水总阀的前提下，打开手控冷水掺水阀(同时具有排污排空阀功能)，就可将集热器板芯内的污垢，逆向由冷水上水管经淋浴莲蓬头排出。冬季来临，在可能出现霜冻结冰的日子，用户首先通过直流电源开关关闭安装在水箱冷水进水口处的双稳态电磁阀，以及自来水冷水总阀；然后，打开手控冷水掺水阀(同时具有排污排空阀功能)，就可将集热器板芯和冷水管中的全部管道余水，以及保温循环水箱中集热器上循环管入口以上的水箱存水(约占水箱总容量的1/5左右)全部通过冷水上水管并经淋浴莲蓬头排出，从而实现系统排污和排空抗冻的双重目的。用多功能平板集热器边框型材(专利号ZL200420104531. 7)专利产品制造的新型平板集热器，不仅密封、保温、防热损和渗漏性能更好，而且在平板集热器背部下方向，可以非常方便的安装上一套可收放，井能简易调整集热器支撑高度的脚架；通过调整脚架不同的支撑高度，可使集热器根据冬、夏不同季节的太阳高度角调整集热器正对太阳的安装角，从而大大提闻了系统的集热效率。本发明的有益效果是，在原有圆卧水箱加平板型太阳热水器的基础上，通过引进专利产品放气止水阀(专利号ZL200420104530. 2)，和多功能平板集热器边框型材(专利号ZL200420104531. 7)，对集热器整体结构和管道给排水系统进行集成创新改造后，使其新系统在保留原有系统优良品质的同时，攻克了三十多年来一直未能有效解决的无源自动延时排空管道余水，实现阀门开，热水来，减少管道余水资源的排弃浪费，解决系统难排污，不抗冻，更不能按需调整集热器安装角等四大难题；并简化了系统的结构，提高了系统的采热和集热效率，为中国太阳能热利用产品的技术进步作出了有益的贡献。
以下结合附图和实施例对本发明作进ー步说明图I为本发明系统结构示意图图2为本发明室内管道连接图图3为本发明的系统侧视示意图图中1为保温循环水箱，2为塑钢边框平板太阳能集热器，3为放气止水阀，4为(直流)双稳态电磁阀，5为逆止阀，6为自来水冷水总阀(同时具有冷水上水阀、热水放水阀双重功能)，7为手控冷水掺水阀(同时具有排污排空阀功能)，8为淋浴莲蓬头，9为保温水箱脚架，10为集热器可收放可调高度脚架，11为柔性软质水管，12为冷水下循环管，13为热水上循环管，14为冷水进水口(也是下循环管出ロ)，15为水箱上循环入口，16为冷水上水管，17为热水出水ロ(同时具有放气口和溢流ロ功能)，18为热水下水管，19为集热器下循环入ロ，20为集热器排污排空ロ。本发明结构不仅限于附图所示。
具体实施方式
參照附
图1，在保温循环水箱(I)的冷水进水口(14)处顺序安装(直流)双稳态电磁阀(4)、冷水下循环管(12)(并过一段柔性软质水管(11)后与集热器下循环入口(19)相连)、放气止水阀(3)、以及冷水上水管(16)。此外，在冷水上水管(16)靠近集热器排污排空ロ(20) —侧，通过ー个三通接头安装一支反向逆止阀(5)和一段柔性软质水管(11)后，与集热器的排污排空ロ(20)相连通。在保温循环水箱⑴的热水出水ロ(17) —侧顺序安装放气止水阀(3)和热水下水管(18)。热水下水管(18)从水箱热水出水ロ(17)起，一直通到用户卫生间内。在热水下水管(18)室内终端处，只需安装一支防止调温冷水倒灌入热水管的逆止阀(5)和处于常开状态下的淋浴莲蓬头(8)，不再安装其他管阀配件(用户室内有两个以上的热水用水点除外)。參照附图2，从用户室内自来水水管上分头引出的太阳能专用冷水管，先安装ー个手控冷水总阀(6)(该阀同时也起到冷水上水阀和热水放水阀的作用)，并通过一个三通接头将冷水一分为ニ 一股通过系统的冷水上水管(16)直至保温循环水箱；另一股由手控冷水掺水阀(同时具有排污排空阀功能)(7)控制，用于掺混由热水下水管(18)送来的水箱热水，以调整沐浴用水温度。上述手控冷水掺水阀(同时具有排污排空阀功能)(7)身兼ニ职ー是淋浴时作为调节沐浴水温的冷水掺水阀使用，ニ是当系统需要排污、排空抗冻吋，在关闭手控冷水总阀(6)后，它就能起到排污和排空阀的作用。在本系统中冷水上水管(16)也是身兼ニ职一是向太阳热水器保温水箱补充供水的冷水上水管。例如需要使用保温水箱中的热水时，只要打开冷水总阀(同时具有热水放水阀功能)(6)，利用该管将自来水强制压入到保温循环水箱(I)内，即可将水箱上部的热水顶出，等待若干秒后热水就会经热水下水管(18)直接被送到卫生间内。用户在用完热水之前，提前数十秒关闭冷水总阀(同时具有热水放水阀功能M6)，此时，安装在水箱热水出水ロ三通接头上的放气止水阀(3)，随着入箱冷水流的停止，立即感知到水压的变化，随即将空气导入到热水下水管(18)内，使热水下水管(18)中的管道余水，在若干秒内自动全部排空。下一次用户再使用热水时，因为热水下水管(18)内已经没有管道余水了，故可实现阀门开，热水来。ニ是作为系统集热器和冷水管共用的逆向排污、排空管。系统需要排污或排空吋，只要在先关闭(直流)双稳态电磁阀⑷和冷水总阀(6)的前提下，打开手控排污排空阀(同时具有冷水掺水阀功能)(7)，由于在冷、热水管的最高处分别安装了两支放气止水阀(3)，当冷水上水管(16)失去水压后，空气流就会从放气止水阀(3)进入到冷水上水管道(16)内，若干秒内，系统集热器板芯及冷水管内的所有管道余水，都将通过冷水上水管(16)逆向经手控排污排空阀(同时具有冷水掺水阀功能)(7)和淋浴莲蓬头(8)，全部排除到系统之外，达到平板热水器排污和排空抗冻的目的。 參照附图3，本发明的外观虽与传统圆卧水箱加平板太阳热水器相似，但内在结构已有很大不同，两者之间的不同之处还在于第一，本系统已经省略了浮球补给水箱。第二，本系统能不消耗任何能源，可将冷、热水管道内余水自动延时排空，从而实现了 阀门开热水来，集热器、冷水管室内操控可排污、抗冻。第三，本系统选用多功能平板集热器边框型材(专利号ZL200420104531. 7)专利技术生产制造的塑钢边框新型平板集热器(2)与薄金属凹槽加苯板传统结构的平板集热器相比，无论从集热器的密封性、保温性、防漏性、耐候性、热损系数、太阳能热转换效率，以及制造方法、安装エ艺、外观与内在质量的性价比等各方面，均有很大的不同和提高。例如传统的単位面积平板集热器日产45°C以上热水量一般仅为30-60L/m2，而新产品可达80-120L/m2，产水量系传统产品的一倍以上。第四，本系统选用的新型塑钢边框，因设计上已事先配有全尺寸的四周锁固滑道和专用卡扣，因而可以很方便地安装可收放、可调高度的金属脚架(10)。而且，在本系统安装过程中我们已在系统的冷水下循环管(12)、热水上循环管(13)，以及集热器排污ロ(20)与冷水上水管(16)之间，各预先安装了一段柔性软质水管(11)，为以后调整平板集热器正对太阳入射的安装角创造了条件。而以上几点，均为传统圆卧水箱加平板太阳热水器，三十多年来一直未能完全系统攻克的技术难题。
权利要求1.一种节水四功能紧凑型太阳热水器，由保温循环水箱(I)、塑钢边框平板集热器(2)、放气止水阀(3)、双稳态电磁阀⑷、逆止阀(5)、手控阀(6、7)、保温水箱脚架(9)，集热器可收放可调高度脚架(10)，柔性软质水管(11)、冷水下循环管(12)、热水上循环管(13)、冷水上水管(16)、热水下水管(18)组合成，其特征在于置于屋顶的太阳热水器，通过ー根冷水上水管(16)，及一根热水下水管(18)与用户直接相连互通；冷水上水管(16)室内端头与手控冷水总阀(6)和手控冷水掺水阀(7)相连接；热水出水ロ(17)处安装有放气止水阀⑶和热水下水管(18);热水下水管(18)室内端头连接逆止阀(5)后与手控冷水掺水阀(7)和淋浴莲蓬头(8)相连。
2.根据权利要求I所述的ー种节水四功能紧凑型太阳热水器，其特征在于冷水进水口(14)处安装有双稳态电磁阀(4)，然后顺序与下循环管(12)(含有一段柔性软管)、放气止水阀(3)和冷水上水管(16)相连相通。
3.根据权利要求I所述的ー种节水四功能紧凑型太阳热水器，其特征在于冷水上水管(16)通过逆止阀(5)及柔性软管(11)与集热器排污排空ロ(20)相连接。
4.根据权利要求I所述的ー种节水四功能紧凑型太阳热水器，其特征在于上循环管(13)上连接有一段柔性软管(11)。
5.根据权利要求I所述的ー种节水四功能紧凑型太阳热水器，其特征在于集热器可收放可调高度脚架(10)安装在平板集热器(2)的下方。
专利摘要本实用新型涉及一种节水四功能平板太阳热水器，由保温循环水箱，“塑钢边框”平板集热器，“放气止水阀”，双稳态电磁阀、逆止阀、手控阀等集成创新组合而成；能将冷、热水管道余水无源自动延时排空，实现“阀门开、热水来”，节水，集热器、冷水管道室内操控排污，排空抗冻；集热器安装角按需简易可调的新一代紧凑型平板太阳热水系统。
文档编号F24J2/46GK202442537SQ20122006409
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者涂济民 申请人:涂济民