專利名稱：非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能熱水器，特別是一種非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器。
背景技術：
目前，公知的非承壓太陽能熱水器是由集熱器、非承壓水箱、輔助電加熱器、進出水管 及用戶端水龍頭等組成。集熱器與非承壓水箱形成一個整體，通常放在屋面上。
這種太陽能熱水器的制熱原理是通過真空玻璃管吸收太陽熱量并加熱管內(nèi)冷水，利用 熱水上升冷水下降的對流作用，使管內(nèi)被加熱的水與水箱內(nèi)的冷水不斷循環(huán)進而使水箱內(nèi)的 熱水達到一定的溫度。用戶用水時通過進出水管直接從屋面非承壓水箱取水。當陰、雨、雪 等無日照天氣時，則用輔助電加熱器將水箱內(nèi)冷水加熱供用戶使用。這種類型的太陽能熱水 器制造工藝比較簡單，生產(chǎn)成本較低，在目前廣為使用。
但是這種太陽能熱水器存在四個方面的問題(1)浪費水資源、熱損耗高。由于水箱放 置在屋面，與用戶端存在高差。水箱與用戶水龍頭之間須用水管連接，限于技術因素，水管 保溫效果一般較差，熱水很容易冷卻。用戶在用水時須先將水管內(nèi)已冷卻的水放空，才能得
到想用的熱水。以與屋頂相隔三層的用戶為例，用戶端與水箱間的管長約為18m，則每次放 空的水量為3.2kg，假定每戶每天使用次數(shù)按10次計算，則浪費水資源32kg。由于太陽能熱 水器最不利工況是冬季，制熱量少而使用量大，因此，熱能的損耗就更可惜。(2)適用范圍 不廣。正是由于存在浪費水資源，熱損耗高等問題， 一般太陽能熱水器用戶與頂部的距離不 宜超過四層，否則浪費大，難以取得良好的使用效果。目前非承壓太陽能熱水器一般只用在 多層、高層住宅上部的少數(shù)用戶。(3)用熱水須延時。放空出水管內(nèi)冷水需要一定時間。仍 以相隔三層的用戶為例，每次放空冷水需要的時間約為45秒鐘。這種延時，給使用帶來不便。 (4)電輔助加熱耗時長、耗電能多。由于陰、雨、雪天氣無法制取熱水，用戶哪怕只需用少 量熱水，也必須通過電輔助加熱器將整個水箱的水加熱到所需溫度。通常太陽能水箱容量大， 會導致加熱時間長，耗電大。以三口之家常選用的150升水箱容量、電加熱功率為2.5KW的 太陽能熱水器為例，如果將水箱內(nèi)的水提升4(TC計算，需耗電7度，耗時2.8小時。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種克服非承壓太陽能熱水器存在浪費水資源、熱損耗高,適用 范圍不廣,用水須延時,輔助電加熱耗時長、能耗高等缺點的非承壓分離組合式水箱太陽能熱水
器o
本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是由太陽能集熱器3、室外水箱2和室內(nèi) 水箱23組成，太陽能集熱器3與室外水箱2為一體式結構，室內(nèi)水箱23與室外水箱2均為 非承壓式水箱，室內(nèi)水箱23放置在比室外水箱2低的室內(nèi)且容量較小，兩者通過帶有進氣管 11的熱水聯(lián)系管14、冷水管22聯(lián)系，形成一個分離組合式水箱，室內(nèi)水箱23的熱水出水管 17安裝有自動水泵16并接至冷熱水龍頭18或淋浴龍頭19。本實用新型實現(xiàn)目的時，還有這樣一些結構特征
1、 室外水箱2上部設有通氣孔20,下部、側面分別接熱水聯(lián)系管14和安裝有電磁閥21 的冷水管22，同時內(nèi)部安裝溫度液位傳感器1，溫度液位傳感器1和電磁閥21分別通過信號 傳輸線4、 6與安裝在室內(nèi)的電控儀8相連。
2、 室內(nèi)水箱23上部接熱水聯(lián)系管14，兩側面分別接安裝有自動水泵16的熱水出水管 17和安裝有電磁閥25的冷水管22，內(nèi)部還安裝輔助電加熱器15和溫度液位傳感器24，輔 助電加熱器15、電磁閥25和溫度液位傳感器24分別通過信號傳輸線7、 9、 10與電控儀8 相連。
3、 熱水聯(lián)系管14上部安裝有龜磁閥12并設有三通接頭13，三通接頭13側面接吸氣孔 高于室外水箱2位置的進氣管11，電磁閥12通過信號傳輸線5與安裝在室內(nèi)的電控儀8相 連。
本實用新型的有益效果是
1. 熱水聯(lián)系管14在電磁閥12關閉的狀態(tài)下熱水全部進入室內(nèi)水箱，管內(nèi)并不存水，不 會存在熱水管熱能損耗和浪費水資源問題。
2. 由于不會存在熱水管熱能損耗和浪費水資源問題，也因此本實用新型可以廣泛應用于 多層住宅和小高層住宅的所有樓層，適用范圍廣。
3. 冷熱水龍頭18或淋浴龍頭19直接取用室內(nèi)水箱23的熱水，可以達到即開即用熱水 的效果，幾乎沒有延時的現(xiàn)象。
4. 室內(nèi)水箱23容量較室外水箱2容量小，在需要電輔助加熱器15工作時，只須加熱室 內(nèi)水箱23內(nèi)的水即可，因此輔助電加熱耗時短、耗電能少。假定室外水箱容量為150升，而 室內(nèi)水箱容量為50升，則在加熱相同溫升的情況下，僅須l/3的時間和電能即可。
5. 室外水箱2設有溫度液位傳感器1和電磁閥21及電控儀8，可以控制室外水箱2的 冷水進水模式和進水量，減少冷水混合量提高熱水的一次性利用率。
6. 室內(nèi)水箱23設有溫度液位傳感器24、電磁閥25、輔助電加熱器15及電控儀8，在 室外水箱2的熱水水溫偏低的情況下(例如熱水45'C以下、15'C以上)，可以充分利用室外 水箱2的熱水的基礎溫度結合輔助電加熱器15加熱獲得合適的熱水。在室外水箱2的熱水水 溫偏高的情況下(例如熱水65'C以上)，可以控制室內(nèi)水箱23的冷水進水模式和進水量，加 大冷水混合量防止室內(nèi)水箱23的熱水溫度過高。通過有效控制，室內(nèi)水箱23的熱水可以保 持在合適的溫度范圍內(nèi)以保證用戶用熱水的舒適性和安全性。


圖1為本實用新型非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器的結構示意圖。 圖2為本實用新型非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器的電控原理圖。
具體實施方式

結合圖l、圖2，下面具體描述本實用新型的工作原理以及工作過程 本實用新型由太陽能集熱器3、室外水箱2和室內(nèi)水箱23組成。太陽能集熱器3與室外水箱2為一體式結構。室內(nèi)水箱23與室外水箱.2均為非承壓式水箱，室內(nèi)水箱23放置在比 室外水箱2低的室內(nèi)且容量較小，兩者通過帶有進氣管11的熱水聯(lián)系管14、冷水管22聯(lián)系， 形成一個分離組合式水箱。室內(nèi)水箱23的熱水出水管17安裝有自動水泵16并接至冷熱水龍 頭18或淋浴龍頭19。室外水箱2上部有通氣孔20與大氣相連，下部、側面分別接熱水聯(lián)系 管14和安裝有電磁閥21的冷水管22，同時內(nèi)部安裝溫度液位傳感器1。溫度液位傳感器1 和電磁閥21分別通過信號傳輸線4、 6與安裝在室內(nèi)的電控儀8相連。室內(nèi)水箱23有進氣管 ll與大氣相連，上部接熱水聯(lián)系管14，兩側面分別接安裝有自動水泵16的熱水出水管17和 安裝有電磁閥25的冷水管22，內(nèi)部還安裝電輔助加熱器15和溫度液位傳感器24。電輔助加 熱器15、電磁閥25和溫度液位傳感器24分別通過信號傳輸線7、 9、 10與電控儀8相連。 熱水聯(lián)系管14上部安裝有電磁閥12并設有三通接頭13，三通接頭13側面接吸氣孔高于室 外水箱2位置的進氣管11。電磁閥12通過信號傳輸線5與安裝在室內(nèi)的電控儀8相連。
1、室外水箱2制取熱水的工作原理和冷、熱水的進出流程-由于室外水箱2與太陽能集熱器3是一個整體，在有日照條件下，太陽能集熱器3獲得熱量 使冷水加熱，利用熱水上升、冷水下降的原理不斷地自然循環(huán)，使得室外水箱2內(nèi)的水不斷 升溫，進而制備到一定溫度的熱水。
其冷水進水流程是1)溫度液位傳感器l領!l:液位=1/15額定室外水箱容量，通過信號 傳輸線4將液位信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將打開信號通過信號傳輸線6傳 遞給電磁閥21，打開電磁闊21，冷水進入室外水箱2。溫度液位傳感器l測液位=1/2額 定室外水箱容量，通過信號傳輸線4將液位信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關 閉信號通過信號傳輸線6傳遞給電磁閥21，關閉電磁閥21，冷水停止進入室外水箱2。 2)溫度液位傳感器l測溫度〉8(TC，通過信號傳輸線4將溫度信號傳遞給電控儀8。電控 儀8通過判斷，將打開信號通過信號傳輸線6傳遞給電磁閥21，打開電磁闊21，冷水進入室 外水箱2。溫度液位傳感器l測液位=額定室外水箱容量或溫度<45°〇，通過信號傳輸線4 將液位或溫度信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線6傳遞 給電磁閥21，關閉電磁闊21，冷水停止進入室外水箱2。
其熱水的出水流程是1)溫度液位傳感器24觀!) 45。C《溫度《65。C，且液位=4/5 額定室內(nèi)水箱容量，且溫度液位傳感器l領!h溫度》15'C，通過信號傳輸線IO、 4將相關信 號傳遞給電控儀8。電控儀8通過綜合判斷，將打開信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁閥12, 打開電磁閥12，熱水流出室外水箱2進入室內(nèi)水箱23。溫度液位傳感器l觀!l:水位降1/5 額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線4將液位信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將 關閉信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁闊12，關閉電磁閥12，熱水停止流出室外水箱2。
2)溫度液位傳感器24領U:液位<1/5額定室內(nèi)水箱容量，且溫度液位傳感器l測溫 度》15'C，通過信號傳輸線IO、 4將相關信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過綜合判斷，將 打開信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁閥12，打開電磁閥12，熱水流出室外水箱2進入室內(nèi) 水箱23。溫度液位傳感器1觀"水位降4 / 5額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線4將液位信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁閥12， 關閉電磁闊12，熱水停止流出室外水箱2。
2、 用戶端冷熱水龍頭18或淋浴龍頭19的熱水供應流程
當用戶打開冷熱水龍頭18或淋浴龍頭19時，由于室內(nèi)水箱23與用戶端同處一層，距 離近，而室內(nèi)水箱23始終存有適宜溫度的熱水，可以做到用戶端即開即有熱水。而自動水泵 16的作用在于增壓。由于室內(nèi)水箱23與用戶端冷熱水龍頭18或淋浴龍頭19存在高差，因 而產(chǎn)生水流并帶動自動水泵16啟動。隨著自動水泵16的啟動，熱水出水管17內(nèi)壓力增高， 使得冷熱水龍頭18或淋浴龍頭19兩側的壓差減少使之可以更容易調(diào)節(jié)水溫并使用戶擁有合 適溫度的洗澡或洗滌用熱水。
3、 熱水聯(lián)系管14的工作原理
當電磁閥12接到電控儀8發(fā)出打開闊門的信號，閥門打開，熱水從室外水箱2流向室內(nèi) 水箱23;當電磁閥12接到電控儀8發(fā)出關閉閥門的信號，閥門關閉。熱水聯(lián)系管14由于接 有與大氣相通的進氣管11 ，管內(nèi)的熱水會利用自重快速流向室內(nèi)水箱23，管內(nèi)不會存有熱水， 因而避免了熱水管熱能損耗和浪費水資源問題。同時熱水聯(lián)系管14與室內(nèi)水箱23相連也起 到通氣孔的作用，使室內(nèi)水箱23在用戶用熱水時不會由于水位的下降產(chǎn)生負壓而造成不出熱 水的現(xiàn)象。
4、 室內(nèi)水箱23的適宜溫度熱水的獲取原理和流程
室內(nèi)水箱23的熱水通過以下途徑獲得一、正常日照條件下通過室外水箱2獲得熱水(例 如45。C以上的熱水)。二、非正常日照條件下通過獲取室外水箱2的低溫熱水(例如45。C以 下、15'C以上的熱水)結合輔助電加熱器15加熱獲得。三、極端天氣下(例如多日陰、雨、 雪天氣導致室外水箱2的水溫低于15°C)，通過室內(nèi)自來水在室內(nèi)水箱23直接用電輔助加熱 器15加熱獲得熱水。
室內(nèi)水箱23適宜的熱水溫度控制取決于室內(nèi)水箱23的容量、熱水基準溫度設定、電控 儀8對電磁閥12、 25和電輔助加熱器15的動作設定。 熱水的獲取流程是
1) 溫度液位傳感器24測45。C《溫度《65r，且液位<4 / 5額定室內(nèi)水箱容量，且溫 度液位傳感器l領ij:溫度^15'C，通過信號傳輸線IO、 4將相關信號傳遞給電控儀8。電控 儀8通過綜合判斷，將打開信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁閥12，打開電磁閥12，熱水進 入室內(nèi)水箱23。溫度液位傳感器1領ij:水位降1 / 5額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線4 將液位信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁 閥12，關閉電磁閥12，熱水停止進入室內(nèi)水箱23。
2) 溫度液位傳感器24領U:液位<1/5額定室內(nèi)水箱容量，且溫度液位傳感器1領U:溫 度》15'C，通過信號傳輸線IO、 4將相關信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過綜合判斷，將 打開信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁闊12，打開電磁閥12，熱水進入室內(nèi)水箱23。溫度 液位傳感器1須lj:水位降4/5額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線4將液位信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線5傳遞給電磁閥12，關閉電磁闊12， 熱水停止進入室內(nèi)水箱23。
3) 溫度液位傳感器24領U:溫度〈45。C，且液位=額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線 10將相關信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過綜合判斷，將打開信號通過信號傳輸線7傳遞 給輔助電加熱器15，輔助電加熱器15開始加熱。溫度液位傳感器24測溫度^45"，通過 信號傳輸線10將溫度信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線 7傳遞給輔助電加熱器15，輔助電加熱器15停止加熱。
4) 溫度液位傳感器24測溫度<45匸，且液位<4/5額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸 線10將相關信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過綜合判斷，將打開信號通過信號傳輸線7傳 遞給輔助電加熱器15，輔助電加熱器15開始加熱。溫度液位傳感器24測溫度^45"C，通 過信號傳輸線10將溫度信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸 線7傳遞給輔助電加熱器15，輔助電加熱器15停止加熱。
5) 溫度液位傳感器24測溫度〉65"C，通過信號傳輸線10將溫度信號傳遞給電控儀8。 電控儀8通過判斷，將打開信號通過信號傳輸線9傳遞給電磁閥25，打開電磁閥12,冷水進 入室內(nèi)水箱23。溫度液位傳感器24測液位=額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線10將液 位信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線9傳遞給電磁閥25， 關閉電磁閥25，冷水停止進入室內(nèi)水箱23。
6) 溫度液位傳感器24領!)液位<4/5額定室內(nèi)水箱容量，且溫度液位傳感器1領!l:溫 度〈15'C，通過信號傳輸線IO、 4將相關信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過綜合判斷，將打 開信號通過信號傳輸線9傳遞給電磁閥25，打開電磁閥25，冷水進入室內(nèi)水箱23。溫度液 位傳感器24測液位=額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線10將液位信號傳遞給電控儀8。 電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線9傳遞給電磁閥25，關閉電磁閥25，冷水停 止進入室內(nèi)水箱23。
7) 溫度液位傳感器24測溫度〈45。C，且液位<1/5額定室內(nèi)水箱容量，且溫度液位傳 感器U則溫度<151:，通過信號傳輸線IO、 4將相關信號傳遞給電控儀8。電控儀8通過綜 合判斷，將打開信號通過信號傳輸線9傳遞給電磁閥25，打開電磁閥25，冷水進入室內(nèi)水箱 23。溫度液位傳感器24領ij:液位=額定室內(nèi)水箱容量，通過信號傳輸線IO將液位信號傳遞 給電控儀8。電控儀8通過判斷，將關閉信號通過信號傳輸線9傳遞給電磁闊25，關閉電磁 閥25，冷水停止進入室內(nèi)水箱23。
通過一系列的溫度液位傳感器、電磁閥、輔助電加熱器、電控儀工作，假定室內(nèi)水箱容 積為50升、室內(nèi)水箱熱水基準溫度為45"C 65'C時，則在夏天極端溫度狀態(tài)下(例如室外水 箱內(nèi)熱水達到IO(TC)，室內(nèi)水箱可保持溫度《72'C，可以保證用戶用熱水時不被熱水燙傷。 在冬天極端溫度狀態(tài)下(例如室內(nèi)自來水管內(nèi)水溫降至O"C)，室內(nèi)水箱可保持溫度^36。C， 可以達到洗臉盆用熱水須3(TC以上的要求。如要達到淋浴器用熱水37'C至40'C的要求,假定 輔助電加熱器功率為2.5KW，則須加熱1.4分鐘至5.6分鐘。
權利要求1. 一種非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器，它是由太陽能集熱器(3)、室外水箱(2)和室內(nèi)水箱(23)組成，其特征是太陽能集熱器(3)與室外水箱(2)為一體式結構，室內(nèi)水箱(23)與室外水箱(2)均為非承壓式水箱，室內(nèi)水箱(23)放置在比室外水箱(2)低的室內(nèi)且容量較小，兩者通過帶有進氣管(11)的熱水聯(lián)系管(14)、冷水管(22)聯(lián)系，形成一個分離組合式水箱，室內(nèi)水箱(23)的熱水出水管(17)安裝有自動水泵(16)并接至冷熱水龍頭(18)或淋浴龍頭(19)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器，其特征是室外水箱(2)上部設有通氣孔(20)，下部、側面分別接熱水聯(lián)系管(14)和安裝有電磁閥(21)的冷 水管(22)，同時內(nèi)部安裝溫度液位傳感器(1)，溫度液位傳感器(1)和電磁閥(21)分 別通過信號傳輸線(4)、信號傳輸線(6)與安裝在室內(nèi)的電控儀(8)相連。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器，其特征是室內(nèi)水箱(23)上部接熱水聯(lián)系管(14)，兩側面分別接安裝有自動水泵(16)的熱水出水管(17)和安 裝有電磁閥(25)的冷水管(22)，內(nèi)部還安裝輔助電加熱器(15)和溫度液位傳感器(24),輔 助電加熱器(15)、電磁閥(25)和溫度液位傳感器(24)分別通過信號傳輸線(7)、 (9)、 (IO)與電 控儀(8)相連。
4. 根據(jù)權利要求l所述的一種非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器，其特征是熱水聯(lián)系管(14)上部裝有電磁閥(12)并設有三通接頭(13)，三通接頭(13)側面接吸氣孔高于 室外水箱(2)位置的進氣管(11)，電磁閥(12)通過信號傳輸線(5)與安裝在室內(nèi)的電控儀 (8)相連。
專利摘要本實用新型涉及一種太陽能熱水器，特別是一種非承壓分離組合式水箱太陽能熱水器。它是由太陽能集熱器3、室外水箱2和室內(nèi)水箱23組成。太陽能集熱器3與室外水箱2為一體式結構。室內(nèi)水箱23與室外水箱2均為非承壓式水箱，室內(nèi)水箱23放在比室外水箱2低的室內(nèi)且容量較小，兩者通過帶有進氣管11的熱水聯(lián)系管14、冷水管22聯(lián)系，形成一個分離組合式水箱。室內(nèi)水箱23的熱水出水管17裝有自動水泵16并接至冷熱水龍頭18或淋浴龍頭19。本實用新型無熱水管熱能損耗和浪費水資源問題，可用于多層和小高層住宅的所有樓層，使用熱水幾乎沒有延時，輔助電加熱耗時短、耗電能少，能提高熱水一次性利用率，能保證使用熱水的舒適和安全。
文檔編號F24D17/00GK201233062SQ20082008640
公開日2009年5月6日 申請日期2008年4月22日 優(yōu)先權日2008年4月22日
發(fā)明者姜傳鉷 申請人:姜傳鉷