專利名稱：全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能熱水器領(lǐng)域的管道排空防凍裝置及控制方法，尤其是一種全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
目前，市場上的家用太陽能熱水器使用率已越來越高，在某些省市，政府還以文件的形式強制推廣，特別是在沿海省市農(nóng)村城鎮(zhèn)的普及率已達(dá)到相當(dāng)高的水平。盡管如此，這種清潔環(huán)保的節(jié)能型太陽能熱水器在冬天絕大多數(shù)都處于閑置和無法使用的窘境，家用太陽能熱水器冬季防凍技術(shù)成為一種行業(yè)技術(shù)瓶頸，多年來無法突破。采用管道伴熱帶加熱防凍是目前利用最多的，但也是故障最多最不安全的一種防凍方式，每年因電加熱引起的火災(zāi)事故舉不勝舉，投訴不斷，給廠家和用戶都帶來極大的損失和安全隱患。好多廠家也在不斷研發(fā)一種高效節(jié)能安全的防凍方法和技術(shù)，但都無果而終，種種負(fù)面因素，嚴(yán)重影響 了家用太陽能熱水器的普及推廣和利用。管道防凍排空技術(shù)多年以來一直被國內(nèi)行業(yè)公認(rèn)為是一種高效節(jié)能、安全方便的防凍技術(shù)，但也因技術(shù)瓶頸無法突破，始終未得到很好的推廣。在申請日為2009年I月21日、申請?zhí)枮?00920004226. 3的《一種防凍墻太陽能熱水器》(授權(quán)公告號CN201348390Y)專利文獻(xiàn)中，介紹了一種防凍型的管道排空太陽能熱水器；申請日為2010年12月30日、申請?zhí)枮?01020690484. 4的《太陽能熱水器電磁閥排空裝置》(授權(quán)公告號CN201954795U)專利文獻(xiàn)中，介紹了一種電磁閥排空裝置；申請日為2006年5月3日、申請?zhí)枮?00620024320. I的《防凍堵太陽能熱水器及其自動控制裝置》(授權(quán)公告號CN2890759Y)專利文獻(xiàn)中也介紹了一種排空型太陽能熱水器裝置。以上這些技術(shù)，有的采用電動球閥控制，有的采用電磁閥控制，有的自動控制有的手動控制，但均存在著閥體使用壽命短、不耐磨損、不耐高溫、密封性差、系統(tǒng)設(shè)計不合理的弊端，這是導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能推廣的根源；以上還有一個致命的技術(shù)瓶頸，那就是無法突破用水管道出現(xiàn)的“U”型彎，在用水管道從排空狀態(tài)轉(zhuǎn)為用水狀態(tài)后，因用水龍頭前端“U”型彎的存在，里面的水在排空時滯留在“U”型彎的底部，形成氣堵，致使從水箱經(jīng)管道下行的水無法流出，整個系統(tǒng)癱瘓。且整個系統(tǒng)控制步驟繁瑣，根本無法適應(yīng)市場需求，是阻礙自動排空技術(shù)發(fā)展的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
為突破太陽能熱水器冬季管道凍堵造成癱瘓的技術(shù)瓶頸，將管道排空這一節(jié)能安全技術(shù)應(yīng)用于太陽能熱水器領(lǐng)域，實現(xiàn)自動排空防凍，本技術(shù)方案針對系統(tǒng)長壽命、高可靠性、操作簡單等方面展開研究，采用均不是普通電磁閥或電動球閥的具有良好密封性能的旋轉(zhuǎn)式陶瓷閥芯電動排空閥、電動排水閥、電動上水閥，通過儀表單片機程序控制，交替延時3秒鐘以上，其中用水時，電動排空閥打開、然后室內(nèi)電動排水閥最低延時10秒鐘以上關(guān)閉，此時間還可以根據(jù)樓層高低或管道長短進(jìn)行人工設(shè)定，且當(dāng)電動排水閥的前端出現(xiàn)“U”型彎時，電動排水閥應(yīng)裝在“U”型彎的上端，且低于最低用水點。此種控制裝置和方法不僅增大了水的流量，延長了系統(tǒng)壽命，而且從根本上解決了 “U”型彎對系統(tǒng)造成的影響，實現(xiàn)了自動控制，達(dá)到了使用方便、高可靠性的目的。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法由家用太陽能熱水器水箱、用水管道、控制儀表、電動排空閥、電動排水閥、電動上水閥、傳感器、用水龍頭和淋浴噴頭等組成，電動排空閥安裝在室外太陽能熱水器水箱的底部，水箱上還安裝有檢測水溫水位的傳感器，通過信號線與室內(nèi)控制儀表連接，在用水管道的最底端安裝有電動上水閥和電動排水閥，室內(nèi)電動排水閥通過三通管件與電動上水閥并列安裝或安裝在電動上水閥的上端且低于用水龍頭和淋浴噴頭的最低位置；整個系統(tǒng)利用控制儀表內(nèi)設(shè)的單片機控制程序，采用以下控制方法實現(xiàn)系統(tǒng)的自動用水和自動排空、自動上水等程序在室內(nèi)裝有單片機的控制儀表上使用撥動開關(guān)控制冬、夏兩種使用模式，在夏季模式下，不具有排空功能，太陽能熱水器處于待用狀態(tài)，室外電動排空閥為常開狀態(tài)，室內(nèi) 電動排水閥為常閉狀態(tài)，電動上水閥為常閉狀態(tài)，且無論在上水或用水時室外電動排空閥和室內(nèi)電動排水閥均不受控制；在冬季模式下，太陽能熱水器處于排空狀態(tài)，平時不用時室外電動排空閥為常閉排空狀態(tài)，室內(nèi)電動排水閥為常開狀態(tài)，電動上水閥為常閉狀態(tài)；在冬季模式下還包含以下控制方案A、當(dāng)有人用水時，手動按一下用水鍵，啟動以下程序儀表用水指示點亮，首先室外電動排空閥打開、然后室內(nèi)電動排水閥延時10秒鐘左右關(guān)閉，水流從水箱經(jīng)管道至用水龍頭或淋浴噴頭流出；B、用水結(jié)束后，手動按一下排空鍵，啟動以下程序儀表排空指示點亮，首先室外水箱電動排空閥關(guān)閉，然后延時3秒鐘以上室內(nèi)電動排水閥打開，用水管道內(nèi)水流從室內(nèi)電動排水閥排出，用水管道即可排空防凍，若忘記排空則延時20分鐘自動排空；C、當(dāng)水箱水位通過傳感器檢測低于設(shè)定水位時，熱水器執(zhí)行自動上水程序，上水指示點亮，首先室內(nèi)電動排水閥關(guān)閉，然后延時3秒鐘以上室外電動排空閥打開，然后延時3秒鐘以上室內(nèi)電動上水閥打開開始上水；D、控制儀表通過傳感器感知熱水器達(dá)到設(shè)定水位時，自動上水結(jié)束，電動上水閥關(guān)閉，控制儀表執(zhí)行排空防凍程序，此時上水指示熄滅，延時20分鐘排空指示點亮，進(jìn)行自動排空，首先室外電動排空閥關(guān)閉，延時3秒鐘以上室內(nèi)電動排水閥打開，水流從電動排水閥排出，排空結(jié)束，若20分鐘內(nèi)再次用水或上水則以最后關(guān)閉時間為準(zhǔn)依次順延20分鐘執(zhí)行排空程序，當(dāng)用水時無論如何不執(zhí)行上水程序，以避免用戶正在用水時啟動上水，若在上水時不執(zhí)行用水程序，上水結(jié)束時，也可在20分鐘內(nèi)手動執(zhí)行排空程序，即執(zhí)行第B項程序;當(dāng)電動排水閥的前端出現(xiàn)“U”型彎時，電動排水閥應(yīng)裝在“U”型彎的上端，且低于最低用水點；電動排空閥、電動排水閥、電動上水閥之間的交替延時控制時間為3秒鐘以上，其中用水時，電動排空閥打開、然后室內(nèi)電動排水閥最低延時10秒鐘以上關(guān)閉，此時間還可以根據(jù)樓層高低或管道長短進(jìn)行人工設(shè)定；電動排空閥、電動排水閥、電動上水閥均不是普通電磁閥或電動球閥，而是具有良好密封性能的旋轉(zhuǎn)式陶瓷閥芯的電動閥；本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過三個可旋轉(zhuǎn)的陶瓷芯電動閥的自動延時控制，杜絕了管道“U”型彎對太陽能熱水器管道排空防凍系統(tǒng)的影響，實現(xiàn)了自動排空防凍，能夠使整個系統(tǒng)在使用中運行可靠、安全、使用方便，普遍提高冬季家用太陽能熱水器的利用率，對太陽能熱水器的大面積推廣利用具有重要意義。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法的系統(tǒng)中I、傳感器，2、控制儀表，3、電動排水閥，4、用水管道，5、水箱，6、用水龍頭，7、淋浴噴頭，8、電動上水閥，9、電動排空閥。
圖2是單片機控制儀表的控制程序框圖。
具體實施例方式全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法由家用太陽能熱水器水箱5、用水管道4、控制儀表2、電動排空閥9、電動排水閥3、電動上水閥8、傳感器I、用水龍頭6和淋浴噴頭7等組成。電動排空閥9安裝在室外太陽能熱水器水箱5的底部，水箱5上還安裝有檢測水溫水位的傳感器1，均通過信號線與室內(nèi)單片機控制儀表2連接；在用水管道4的最底端安裝有電動上水閥8和電動排水閥3，通過信號線與室內(nèi)控制儀表2連接；室內(nèi)電動排水閥3通過三通管件與電動上水閥8并列安裝或安裝在電動上水閥8的上端且低于用水龍頭6和淋浴噴頭7的最低位置；整個系統(tǒng)利用控制儀表內(nèi)設(shè)的單片機控制程序，采用以下控制方法實現(xiàn)系統(tǒng)的自動用水和自動排空、自動上水等程序在室內(nèi)控制儀表2上使用撥動開關(guān)控制冬、夏兩種使用模式。在夏季模式下，不具有排空功能，太陽能熱水器處于待用狀態(tài)，室外電動排空閥9為常開狀態(tài)，室內(nèi)電動排水閥3為常閉狀態(tài)，電動上水閥8為常閉狀態(tài),且無論在上水或用水時室外電動排空閥9和室內(nèi)電動排水閥3均不受控制；在冬季模式下，太陽能熱水器處于排空狀態(tài)，平時不用時室外電動排空閥9為常閉排空狀態(tài),室內(nèi)電動排水閥3為常開狀態(tài)，電動上水閥8為常閉狀態(tài)；在冬季模式下通過以下控制方案實現(xiàn)自動排空、用水、上水A、當(dāng)有人用水時，手動按一下用水鍵，啟動以下程序儀表用水指示點亮，首先室外電動排空閥9打開、然后室內(nèi)電動排水閥3延時10秒鐘左右關(guān)閉，水流從水箱5經(jīng)管道4至用水龍頭6或淋浴噴頭7流出；B、用水結(jié)束后，手動按一下排空鍵，啟動以下程序儀表排空指示點亮，首先室外水箱電動排空閥9關(guān)閉，然后延時3秒鐘以上室內(nèi)電動排水閥3打開，用水管道4內(nèi)水流從室內(nèi)電動排水閥3排出，用水管道4即可排空防凍，若忘記排空則延時20分鐘自動排空；C、當(dāng)水箱水位通過傳感器I檢測低于設(shè)定水位時，熱水器執(zhí)行自動上水程序，上水指示點亮，首先室內(nèi)電動排水閥3關(guān)閉，然后延時3秒鐘以上室外電動排空閥9打開，然后延時3秒鐘以上室內(nèi)電動上水閥8打開開始上水；D、控制儀表2通過傳感器I感知熱水器達(dá)到設(shè)定水位時，自動上水結(jié)束，電動上水閥8關(guān)閉，控制儀表2執(zhí)行排空防凍程序，此時上水指示熄滅，延時20分鐘排空指示點亮，進(jìn)行自動排空，首先室外電動排空閥9關(guān)閉，延時3秒鐘以上室內(nèi)電動排水閥3打開，水流從電動排水閥3排出，排空結(jié)束，若20分鐘內(nèi)再次用水或上水則以最后關(guān)閉時間為準(zhǔn)依次順延20分鐘執(zhí)行排空程序，當(dāng)用水時無論如何不執(zhí)行上水程序，以避免用戶正在用水時啟動上水，若在上水時不執(zhí)行用水程序，上水結(jié)束時，也可在20分鐘內(nèi)手動執(zhí)行排空程序，即執(zhí)行第B項程序；在系統(tǒng)中，電動排空閥9、電動排水閥3、電動上水閥8，交替延時控制時間為3秒鐘以上，其中用水時，電動排空閥9打開、然后室內(nèi)電動排水閥3最低延時10秒鐘以上關(guān)閉，此時間還可以根據(jù)樓層高低或管道長短進(jìn)行人工設(shè)定，且當(dāng)電動排水閥3的前端出現(xiàn)“U”型彎時，電動排水閥3應(yīng)裝在“U”型彎的上端，且低于最低用水點。 電動排空閥9、電動排水閥3、電動上水閥8均不是普通電磁閥或電動球閥，而是具有良好密封性能的旋轉(zhuǎn)式陶瓷閥芯的電動閥。此種控制裝置和方法不僅增大了出水點的流量，延長了系統(tǒng)壽命，而且從根本上解決了“U”型彎對系統(tǒng)造成的影響，解決了一直困擾管道排空防凍的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了自動控制，達(dá)到了使用方便、高可靠性的目的。
權(quán)利要求
1.全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法，其特征在干由家用太陽能熱水器水箱(5)、用水管道(4)、控制儀表(2)、電動排空閥(9)、電動排水閥(3)、電動上水閥(8)、傳感器(I)、用水龍頭(6)和淋浴噴頭(7)等組成，電動排空閥(9)安裝在室外太陽能熱水器水箱(5)的底部，水箱(5)上還安裝有檢測水溫水位的傳感器(I)，均通過信號線與室內(nèi)控制儀表(2)連接，在用水管道(4)的最底端安裝有電動上水閥(8)和電動排水閥(3)，通過信號線與室內(nèi)控制儀表(2)連接，室內(nèi)電動排水閥(3)通過三通管件與電動上水閥(8)并列安裝或安裝在電動上水閥(8)的上端且低于用水龍頭(6)和淋浴噴頭(7)的最低位置； 其特征還包含以下控制方法 在室內(nèi)裝有單片機的控制儀表(2)上使用撥動開關(guān)控制冬、夏兩種使用模式，在夏季模式下，不具有排空功能，太陽能熱水器處于待用狀態(tài)，室外電動排空閥(9)為常開狀態(tài)，室內(nèi)電動排水閥(3)為常閉狀態(tài)，電動上水閥(8)為常閉狀態(tài),且無論在上水或用水時室外電動排空閥(9)和室內(nèi)電動排水閥(3)均不受控制；在冬季模式下，太陽能熱水器處于排空狀態(tài)，平時不用時室外電動排空閥(9)為常閉排空狀態(tài)，室內(nèi)電動排水閥(3)為常開狀態(tài)，電動上水閥(8)為常閉狀態(tài)；在冬季模式下還包含以下控制方案 A、當(dāng)有人用水吋，手動按ー下用水鍵，啟動以下程序儀表用水指示點亮，首先室外電動排空閥(9)打開、然后室內(nèi)電動排水閥(3)延時10秒鐘左右關(guān)閉，水流從水箱(5)經(jīng)管道⑷至用水龍頭(6)或淋浴噴頭(7)流出； B、用水結(jié)束后，手動按一下排空鍵，啟動以下程序僅表排空指不點売，首先室外水箱電動排空閥(9)關(guān)閉，然后延時3秒鐘以上室內(nèi)電動排水閥(3)打開，用水管道(4)內(nèi)水流從室內(nèi)電動排水閥(3)排出，用水管道(4)即可排空防凍，若忘記排空則延時20分鐘自動排空； C、當(dāng)水箱水位通過傳感器(I)檢測低于設(shè)定水位時，熱水器執(zhí)行自動上水程序，上水指示點亮，首先室內(nèi)電動排水閥(3)關(guān)閉，然后延時3秒鐘以上室外電動排空閥(9)打開，然后延時3秒鐘以上室內(nèi)電動上水閥(8)打開開始上水； D、控制儀表(2)通過傳感器(I)感知熱水器達(dá)到設(shè)定水位吋，自動上水結(jié)束，電動上水閥⑶關(guān)閉，控制儀表⑵執(zhí)行排空防凍程序，此時上水指示熄滅，延時20分鐘排空指示點亮，進(jìn)行自動排空，首先室外電動排空閥(9)關(guān)閉，延時3秒鐘以上室內(nèi)電動排水閥(3)打開，水流從電動排水閥(3)排出，排空結(jié)束，若20分鐘內(nèi)再次用水或上水則以最后關(guān)閉時間為準(zhǔn)依次順延20分鐘執(zhí)行排空程序，當(dāng)用水時無論如何不執(zhí)行上水程序，以避免用戶正在用水時啟動上水，若在上水時不執(zhí)行用水程序，上水結(jié)束時，也可在20分鐘內(nèi)手動執(zhí)行排空程序，即執(zhí)行第B項程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法，其特征在于當(dāng)電動排水閥⑶的前端出現(xiàn)“U”型彎時，電動排水閥⑶應(yīng)裝在“U”型彎的上端，且低于最低用水點。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法，其特征在干電動排空閥(9)、電動排水閥(3)、電動上水閥⑶之間的交替延時控制時間為3秒鐘以上，其中用水吋，電動排空閥(9)打開、然后室內(nèi)電動排水閥⑶最低延時10秒鐘以上關(guān)閉，此時間還可以根據(jù)樓層高低或管道長短進(jìn)行人工設(shè)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法，其特征在干電動排空閥(9) 、電動排水閥(3)、電動上水閥(8)均不是普通電磁閥或電動球閥，而是具有良好密封性能的旋轉(zhuǎn)式陶瓷閥芯的電動閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種太陽能熱水器領(lǐng)域的管道排空防凍裝置及控制方法，尤其是一種全自動管道排空防凍系統(tǒng)及控制方法。本技術(shù)方案由熱水器水箱、用水管道、控制儀表、電動排空閥、電動排水閥、電動上水閥、傳感器、用水龍頭和淋浴噴頭等組成，通過單片機程序控制，交替延時3秒鐘以上開關(guān)，其中用水時，室內(nèi)電動排水閥最低延時10秒鐘以上關(guān)閉，此中控制方法可當(dāng)電動排水閥的前端出現(xiàn)“U”型彎時，順利排出管道中的空氣，從根本上解決了管道“U”型彎對系統(tǒng)造成的影響，突破了一直困擾管道排空防凍的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了自動控制，達(dá)到了使用方便、高可靠性的目的。
文檔編號F24J2/46GK102967066SQ201210415180
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者李光全 申請人:江蘇曉紅太陽能科技有限公司, 李光全, 袁洪斌