自动补水的太阳能热水器地面水箱系统

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自动补水的太阳能热水器地面水箱系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及到一种太阳能热水器装置。\n背景技术\n[0002] 太阳能是一种取之不尽，用之不竭的自然再生能源，，是所有人都能够分享到的洁净能源。当前，人类对太阳能的利用，已经取得了显著进展，特别是在太阳能热水器领域，应用非常普及。太阳能热水器包括玻璃真空集热管和保温水箱，通常都安装在屋顶上，玻璃真空集热管直接连接在保温水箱上，保温水箱通过管道连通到用户室内的热水龙头上。由于屋顶安装条件的局限及屋顶空间资源的限制，使得屋顶保温水箱的容积不够大，影响了玻璃真空集热管的集热效率，当阳光充足时，使得太阳能热水器不能充分利用太阳能，造成资源浪费，同时，屋顶保温水箱内有限的热水还不能满足大户多人使用的要求。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是要充分利用太阳能资源，设计一种自动补水的太阳能热水器地面水箱系统，配合屋顶水箱储热，使太阳能热水器具有足够的容积来吸纳玻璃真空集热管交换的热量，以提高玻璃真空集热管的集热效率，同时，储备的热水能满足大户多人使用的要求。\n[0004] 本发明的一种自动补水的太阳能热水器地面水箱系统，其特征是地面水箱系统主要由地面水箱（8）、气罐（11）、气泵（12）、循环泵（23）、循环管a（26）、循环管b（27）、电磁换向阀（3）、电动补水阀（15）和电动闸阀（22）组成，其中，地面水箱（8）的顶部有接口a（5）连接到电磁换向阀（3）的中心接口，电磁换向阀（3）的左侧接口有放空管（2）接出，电磁换向阀（3）的右侧接口连接到气管（6），气管（6）连接到气罐（11）顶部的接口b（9）；地面水箱（8）的下部有接口d（16）和接口f（21），接口d（16）通过电动补水阀（15）连接到自来水管（14），接口f（21）通过电动闸阀（22）连接到循环泵（23）的进水口，循环泵（23）的出水口连接到循环管a（26）；地面水箱（8）的中部有接口g（24）通过止回阀（25）连接到循环管b（27）；气罐（11）的中下部位有接口c（13）连接到气泵（12）的排气口；地面水箱系统配合太阳能热水器的屋顶水箱（1）进行储热，地面水箱系统的循环管a（26）连接到屋顶水箱（1）低位的接口h（29），地面水箱系统的循环管b（27）连接到屋顶水箱（1）高位的接口j（32）。\n[0005] 本发明中，地面水箱系统中有控制器（37），控制器（37）上有地面水箱（8）的高水位信号输入端、地面水箱（8）的低水位信号输入端、屋顶水箱（1）的高水位信号输入端、屋顶水箱（1）的低水位信号输入端、驱动电磁换向阀（3）的输出端、驱动电动闸阀（22）的输出端和驱动电动补水阀（15）的输出端；在地面水箱（8）的上部有水位传感器a（7），在地面水箱（8）的下部有水位传感器b（20）；在屋顶水箱（1）高位的接口j（32）上有水位传感器d（34），在屋顶水箱（1）低位的接口h（29）上有水位传感器c（31）；水位传感器a（7）、水位传感器b（20）、水位传感器c（31）和水位传感器d（34）分别通过信号线连接到控制器（37）的相应输入端上；电磁换向阀（3）、电动闸阀（22）和电动补水阀（15）的线圈分别通过导线连接到控制器（37）的相应输出端上。具体实施时，控制器（37）内的电路由逻辑电路构成。\n[0006] 本发明中，在循环管a（26）有热水供应管（28）接出；在气罐（11）的上部连接有压力控制器（10），由压力控制器（10）控制气泵（12）的运行或停止；在屋顶水箱（1）上有温控器（36），由温控器（36）控制循环泵（23）的运行或停止；在地面水箱（8）的底部有接口e（17）连接到排污阀（18）上，排污阀（18）上有排污管（19）接出。\n[0007] 上述的发明中，所述的地面水箱（8）安装部位包括室外的地面上、地下层、技术层、用户所在楼层的阳台或露台上，地面水箱（8）为承压水箱，使用时，地面水箱（8）的工作压力应满足用户热水龙头的使用要求并且等于或小于屋顶水箱（1）的水压，以防止地面水箱（8）的水通过屋顶水箱（1）的呼吸管（35）排出。\n[0008] 上述发明中，电磁换向阀（3）和电动补水阀（15）选用常闭式的电动阀门，电动闸阀（22）选用常开式的电动阀门。\n[0009] 上述的发明使用时，屋顶水箱（1）和地面水箱（8）上的水位传感器a（7）、水位传感器b（20）、水位传感器c（31）、水位传感器d（34）将水位信息传送到控制器（37）的信号输入电路中，控制器（37）内的控制电路通过逻辑运算，然后由输出端使电磁换向阀（3）、电动补水阀（15）、电动闸阀（22）打开或关闭，进行补水操作或停止补水。当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）都处于高水位时，控制器（37）使电动补水阀（15）关闭，停止补水；当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）由高水位下降后仍处于低水位以上时，控制器（37）使电动补水阀（15）保持关闭状态；当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的水同时处于低水位以下时，控制器（37）使电动补水阀（15）打开，自来水进入到地面水箱（8）中，使地面水箱（8）的上部及气罐（11）内的空气压缩，然后通过循环管a（26）对屋顶水箱（1）进行补水操作；当补水操作使屋顶水箱（1）的水已达到高水位而地面水箱（8）的水尚未达到高水位时，控制器（37）使电动闸阀（22）关闭停止向屋顶水箱（1）补水，保持电动补水阀（15）打开继续向地面水箱（8）补水，直至使地面水箱（8）的水达到高水位后，关闭电动补水阀（15）停止补水；地面水箱（8）的补水操作完成后，控制器（37）使电动闸阀（22）打开，以便循环管a（26）畅通；平时，电磁换向阀（3）的左侧关闭而右侧打开，使地面水箱（8）的上部空间与气罐（11）导通并与放空管（2）关闭，在对地面水箱（8）的补水操作过程中，如地面水箱（8）内的压力已达到屋顶水箱（1）的水压而补水尚未到位时，控制器（37）使电磁换向阀（3）进行换向操作，使地面水箱（8）的上部空间与气罐（11）关闭并与放空管（2）导通，地面水箱（8）上部的压缩空气通过放空管（2）释放，使地面水箱（8）的补水顺利，直至地面水箱（8）的水达到高水位，当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的水都补充水满足后，控制器（37）使电动补水阀（15）关闭停止补水的同时，使电磁换向阀（3）恢复到平时的左侧关闭而右侧打开的状态，使地面水箱（8）的上部空间与气罐（11）导通并与放空管（2）关闭，保持地面水箱（8）上部及气罐（11）的压缩空气的压力为等于或小于屋顶水箱（1）的水压。具体实施时，在控制器（37）上增加设置定时补水或手动补水功能，以便在人们不使用热水的时间段里把屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的水补足。屋顶水箱（1）内的水补充足后，经太阳能加热，除作为生活用水提供用户使用外，还作为移热载体应用，把屋顶太阳能热水器吸收的太阳能热量通过循环热交换方式转移到地面水箱（8）中，把地面水箱（8）中的水加热，作为生活用热水提供给用户使用。具体实施时，把屋顶水箱（1）上的温控器（36）的上限温度设置为65℃左右，下限温度设置为55℃左右，由温控器（36）控制循环泵（23）运行和停止，当太阳能热水器吸收太阳能使屋顶水箱（1）内的水温上升到温控器（36）的上限温度时，循环泵（23）运行，把地面水箱（8）的冷水通过循环管a（26）压入屋顶水箱（1）中，使屋顶水箱（1）内的热水通过循环管b（27）进入到地面水箱（8）中，在地面水箱（8）与屋顶水箱（1）之间进行冷、热水交换，交换后，当屋顶水箱（1）内的水温下降到温控器（36）的下限温度时，循环泵（23）停止，待屋顶水箱（1）内的水温再次上升到温控器（36）的上限温度时，循环泵（23）再次运行，周而复始，使地面水箱（8）内的水逐步成为热水。屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的热水通过从循环管a（26）接出的热水供应管（28）提供给用户使用，由于地面水箱（8）的压力等于或小于屋顶水箱（1）的水压，当用户使用热水时，首先由屋顶水箱（1）提供，待屋顶水箱（1）的热水用完后，再由地面水箱（8）提供热水，地面水箱（8）内的热水被逐渐消耗后，地面水箱（8）的工作压力会逐渐降低，这时压力控制器（10）会启动气泵（12）向气罐（11）内送入压缩空气，使地面水箱（8）保持设定的工作压力。\n[0010] 通常，太阳能热水器安装在建筑物的屋顶上，太阳能热水器的真空玻璃管集热器直接连接在屋顶水箱上，由于屋顶水箱的容积有限，当阳光充沛时，屋顶水箱内的水温很容易达到80℃以上，屋顶水箱内的水在80℃以上时，真空玻璃管集热器吸收太阳能的能力将大大降低，屋顶水箱内的水温上升很慢，当屋顶水箱内的水温上升到真空玻璃管集热器的管壁温度而到达平衡点时，太阳能热水器将不能吸收太阳能。因此，屋顶水箱内的水温在65℃以下时，太阳能热水器吸收太阳能的效率很高，本发明采取在地面设置水箱的措施，通过循环方式把屋顶水箱内的热能移入到地面水箱中，使屋顶水箱内的水温保持在55～\n65℃之间，能使太阳能热水器充分吸收太阳能的热量，通过屋顶水箱内的热水载体作用，源源不断的把太阳能热水器吸收的热量交换到地面水箱中。60℃左右的水温是安全水温，不会造成烫伤事故，55～65℃的热水足以满足人们生活使用的要求。\n[0011] 本发明的有益效果是：设计的一种自动补水的太阳能热水器地面水箱系统，配合屋顶水箱储热，采用自动补水方式，使得使用更方便和可靠，与通常的不设地面水箱的太阳能热水器相比，本发明实现了更充分利用太阳能资源，使太阳能热水器制备更充足的热水来满足大户多人使用的要求，并且适合宾馆饭店和生产单位使用。\n附图说明\n[0012] 附图是本发明的一种太阳能热水器的地面水箱系统的结构图。\n[0013] 图中：1.屋顶水箱，2.放空管，3.电磁换向阀，5.接口a，6.气管，7.水位传感器a，8.地面水箱，9.接口b，10. 压力控制器，11.气罐，12.气泵，13.接口c，14.自来水管，\n15.电动补水阀，16.接口d，17.接口e，18.排污阀，19.排污管，20.水位传感器b，21.接口f，22.电动闸阀，23.循环泵，24.接口g，25.止回阀，26.循环管a，27.循环管b，28.热水供应管，29.接口h，30.三通接头a，31.水位传感器c，32.接口j，33.三通接头b，34.水位传感器d，35.呼吸管，36.温控器，37.控制器。\n具体实施方式\n[0014] 附图所示的实施例中，自动补水的太阳能热水器地面水箱系统主要由地面水箱（8）、气罐（11）、气泵（12）、循环泵（23）、循环管a（26）、循环管b（27）、电磁换向阀（3）、电动补水阀（15）和电动闸阀（22）组成，其中，地面水箱（8）的顶部有接口a（5）连接到电磁换向阀（3）的中心接口，电磁换向阀（3）的左侧接口有放空管（2）接出，电磁换向阀（3）的右侧接口连接到气管（6），气管（6）连接到气罐（11）顶部的接口b（9）；地面水箱（8）的下部有接口d（16）和接口f（21），接口d（16）通过电动补水阀（15）连接到自来水管（14），接口f（21）通过电动闸阀（22）连接到循环泵（23）的进水口，循环泵（23）的出水口连接到循环管a（26）；地面水箱（8）的中部有接口g（24）通过止回阀（25）连接到循环管b（27）；\n气罐（11）的中下部位有接口c（13）连接到气泵（12）的排气口；地面水箱系统配合太阳能热水器的屋顶水箱（1）进行储热，地面水箱系统的循环管a（26）连接到屋顶水箱（1）低位的接口h（29），地面水箱系统的循环管b（27）连接到屋顶水箱（1）高位的接口j（32）；地面水箱系统中有控制器（37），控制器（37）内的电路由逻辑电路构成，控制器（37）上有地面水箱（8）的高水位信号输入端、地面水箱（8）的低水位信号输入端、屋顶水箱（1）的高水位信号输入端、屋顶水箱（1）的低水位信号输入端、驱动电磁换向阀（3）的输出端、驱动电动闸阀（22）的输出端和驱动电动补水阀（15）的输出端；在地面水箱（8）的上部有水位传感器a（7），在地面水箱（8）的下部有水位传感器b（20）；在屋顶水箱（1）高位的接口j（32）上有水位传感器d（34），在屋顶水箱（1）低位的接口h（29）上有水位传感器c（31）；水位传感器a（7）、水位传感器b（20）、水位传感器c（31）和水位传感器d（34）分别通过信号线连接到控制器（37）的相应输入端上；电磁换向阀（3）、电动闸阀（22）和电动补水阀（15）的线圈分别通过导线连接到控制器（37）的相应输出端上；在循环管a（26）有热水供应管（28）接出；在气罐（11）的上部连接有压力控制器（10），由压力控制器（10）控制气泵（12）的运行或停止；在屋顶水箱（1）上有温控器（36），由温控器（36）控制循环泵（23）的运行或停止；在地面水箱（8）的底部有接口e（17）连接到排污阀（18）上，排污阀（18）上有排污管（19）接出。本实施例中，地面水箱（8）安装在用户所在楼层的露台上，地面水箱（8）为承压水箱，地面水箱（8）的工作压力等于或小于屋顶水箱（1）的水压；电磁换向阀（3）和电动补水阀（15）选用常闭式的电动阀门，电动闸阀（22）选用常开式的电动阀门。\n[0015] 上述的实施例使用时，屋顶水箱（1）和地面水箱（8）上的水位传感器a（7）、水位传感器b（20）、水位传感器c（31）、水位传感器d（34）将水位信息传送到控制器（37）的信号输入电路中，控制器（37）内的控制电路通过逻辑运算，然后由输出端使电磁换向阀（3）、电动补水阀（15）、电动闸阀（22）打开或关闭，进行补水操作或停止补水。当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）都处于高水位时，控制器（37）使电动补水阀（15）关闭，停止补水；当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）由高水位下降后仍处于低水位以上时，控制器（37）使电动补水阀（15）保持关闭状态；当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的水同时处于低水位以下时，控制器（37）使电动补水阀（15）打开，自来水进入到地面水箱（8）中，使地面水箱（8）的上部及气罐（11）内的空气压缩，然后通过循环管a（26）对屋顶水箱（1）进行补水操作；当补水操作使屋顶水箱（1）的水已达到高水位而地面水箱（8）的水尚未达到高水位时，控制器（37）使电动闸阀（22）关闭停止向屋顶水箱（1）补水，保持电动补水阀（15）打开继续向地面水箱（8）补水，直至使地面水箱（8）的水达到高水位后，关闭电动补水阀（15）停止补水；地面水箱（8）的补水操作完成后，控制器（37）使电动闸阀（22）打开，以便循环管a（26）畅通；平时，电磁换向阀（3）的左侧关闭而右侧打开，使地面水箱（8）的上部空间与气罐（11）导通并与放空管（2）关闭，在对地面水箱（8）的补水操作过程中，如地面水箱（8）内的压力已达到屋顶水箱（1）的水压而补水尚未到位时，控制器（37）使电磁换向阀（3）换向打开，使地面水箱（8）的上部空间与气罐（11）关闭并与放空管（2）导通，地面水箱（8）上部的压缩空气通过放空管（2）释放，使地面水箱（8）的补水顺利，直至地面水箱（8）的水达到高水位，当屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的水都补充水满足后，控制器（37）使电动补水阀（15）关闭停止补水的同时，使电磁换向阀（3）恢复到平时的左侧关闭而右侧打开的状态，使地面水箱（8）的上部空间与气罐（11）导通并与放空管（2）关闭，保持地面水箱（8）上部及气罐（11）的压缩空气的压力为等于或小于屋顶水箱（1）的水压。在控制器（37）上设置有自动补水、定时补水和手动补水的切换开关，以便在人们不使用热水的时间段里把屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的水补足。屋顶水箱（1）内的水补充足后，经太阳能加热，除作为生活用水提供用户使用外，还作为移热载体应用，把屋顶太阳能热水器吸收的太阳能热量通过循环热交换方式转移到地面水箱（8）中，把地面水箱（8）中的水加热，作为生活用热水提供给用户使用。使用时，把屋顶水箱（1）上的温控器（36）的上限温度设置为65℃左右，下限温度设置为55℃左右，由温控器（36）控制循环泵（23）运行和停止，当太阳能热水器吸收太阳能使屋顶水箱（1）内的水温上升到温控器（36）的上限温度时，循环泵（23）运行，把地面水箱（8）的冷水通过循环管a（26）压入屋顶水箱（1）中，使屋顶水箱（1）内的热水通过循环管b（27）进入到地面水箱（8）中，在地面水箱（8）与屋顶水箱（1）之间进行冷、热水交换，交换后，当屋顶水箱（1）内的水温下降到温控器（36）的下限温度时，循环泵（23）停止，待屋顶水箱（1）内的水温再次上升到温控器（36）的上限温度时，循环泵（23）再次运行，周而复始，使地面水箱（8）内的水逐步成为热水。屋顶水箱（1）和地面水箱（8）的热水通过从循环管a（26）接出的热水供应管（28）提供给用户使用，由于地面水箱（8）的压力等于或小于屋顶水箱（1）的水压，当用户使用热水时，首先由屋顶水箱（1）提供，待屋顶水箱（1）的热水用完后，再由地面水箱（8）提供热水，地面水箱（8）内的热水被逐渐消耗后，地面水箱（8）的工作压力会逐渐降低，这时压力控制器（10）会启动气泵（12）向气罐（11）内送入压缩空气，使地面水箱（8）保持设定的工作压力。\n[0016] 上述实施例中自动补水的地面水箱系统配合屋顶水箱，通过循环方式把屋顶水箱内的热能移入到地面水箱中，屋顶水箱内的水温保持在55～65℃之间，可以大大提高太阳能热水器吸收太阳能的效率，通过屋顶水箱内的热水载体作用，源源不断的把太阳能热水器吸收的热量交换到地面水箱中。