[发明专利]一种串联置换定温防冻太阳能热水器系统

说明书

技术领域

本发明涉及到一种不用任何其它非水介质，而实现的零功耗防冻和高速度换热的分体太阳能热水器。

背景技术

随着人们环保低碳意识的不断提高，越来越多的家庭使用太阳能热水器。由于太阳能热水器的集热器部分都需要安装在室外，在冬季气温低与0度的时候就有一个非常突出需要解决的问题，就是太阳能热水器的上下水管在室外显露的部分，甚至整个集热器都需要采取防冻措施，否则轻者上下水管冻住无法使用太阳能热水器，重者水管冻裂报废，集热器损坏。对于分体太阳能热水器目前普遍采用的防冻技术是采用防冻液介质进行防冻和换热，或采用水箱中的热水循环到集热器保温防冻法，或采用电加热的加温防冻法。

首先来看采用防冻液防冻的缺点：第一防冻液是一种有毒有腐蚀性容易挥发的液体，而水箱中的热水是用于人体洗澡、洗手、甚至洗菜有可能直接进入体内，这种潜在安全隐患始终存在，因此防冻液防冻绝不是一种安全可靠的方法；第二采用防冻液介质作为换热的介质，由于采用自然循环间接换热，降低换热效率；第三防冻液在使用一段时间以后需要补液或换液，增加后期维护成本；第四防冻液在防冻的同时降低防冻液温度，会造成白天需要更多额外的阳光来补充。因此采用防冻液防冻和换热更多是由于分体太阳能热水器目前系统架构的无奈之举，绝不是一个万全之策。

其次，再来看保温防冻方法或加温防冻法，这两种方法一则存在用电安全的问题，二则都需要消化额外的电能，也不是一种值得大力推广的方法。

有没有一种更好的系统连接架构、换热办法和防冻办法，使得整个太阳能热水器系统不采用除水以外的介质，零功耗来实现分体太阳能热水器的防冻，而且能加快太阳能热水器的换热速度。

发明内容

本发明就是为解决以上的问题而提出的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：系统包括非承压存储式保温水箱、承压集热器、呼吸阀、限压温控阀、水位控制阀、水路切换阀、出水加压阀以及连接各部分的管道组成；保温水箱与集热器采用串行连接，即水箱内胆与集热器之间只有一根逻辑连接管道，呼吸阀安装在集热器的热水出口处，然后再连接限压温控阀；自来水通过水位控制阀和水路切换阀以后首先进入到集热器，在集热器中被加热到预定温度后才允许被新进入的冷水置换进入非承压存储式保温水箱中储藏；水位控制阀、水路切换阀和出水加压阀通过相应的水管连接可以内嵌在水箱的保温层中与水箱构成一个整体，也可以外置在水箱体外。无论是内嵌在水箱体中还是外置在水箱体，水位控制阀、水路切换阀和出水加压阀与水箱之间以及各阀体之间的连接方式不变。

本发明所述的水位控制阀有两个接口，进水口和出水口，进水口接水箱的自来水入口，出水口与水路切换阀的C接口连接。该水位控制阀的功能是依赖水箱中的水位来决定该阀的关闭或开启，即如果水箱中的水位满，则水位控制阀关闭，进水口和出水口不通；反之，如果水箱中的水位不满则进水口与出水口相连通。

本发明所述的水路切换阀有四个接口，分别是A接口、B接口、C接口、D接口；A接口与存储式保温水箱内胆的出水口连接在一起，B接口为水箱的自来水出口，C接口与水位控制阀的出水口连接在一起，D接口与出水加压阀的吸水口连接在一起。该水路切换阀的功能是通过阀体内的转动装置，进行换档，不同的档位，四个接口之间的连通关系是不一样，该阀的转动档位面板可以安装在水箱的面板上，方便操作。根据本发明的要求该水路切换阀至少有以下三个档位，正常工作档位：A接口与D接口连通，C接口与B接口连通；防冻工作档位：B接口与D接口连通，C接口关闭，A接口关闭；应急工作档位：C接口与A接口连通，B接口关闭，D接口关闭。

本发明所述的出水加压阀有三个接口，分别是流入口、流出口和吸水口，流入口通过水管与水箱的自来水入口连接在一起，流出口与水箱的出水口在一起，吸水口与水路切换阀的D口连接在一起。该阀的功能是通过自来水从该阀的流入口流入，在流出口流出时，水流会在该阀的吸水口处产生吸水的压力，与吸水口连接的管道中的水会被该阀吸入并在该阀的流出口一起流出。从而也间接加大了水箱的热水出水压力。当然如果希望更高的出水温度或更大的出水压力，该阀可以用一个电控泵来代替。

本发明所述的呼吸阀具有一个连接口和通气口，连接口通过一个三通管串接在集热器的热水出口处，三通管的另一侧接限压温控阀的温阀入水口。该阀连接在三通管的中间接口，此阀的功能是依据管中液体的压力，液体的压强大于大气压强时，连接口封闭与通气口不通，相当于管中没有安装此阀；但管道中的液体压强小于大气压强时，连接口打开，与通气口连通，此部位与大气连通，也就是说通过此阀与大气连通。