專利名稱：一種一次循環太陽能熱水器的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱水器，具體地說涉及一種一次循環太陽能熱水器。
背景技術：
廣泛利用風能、太陽能等可再生資源是建設節約型社會的重要內容，太陽能熱水器就是利用太陽能的一種重要方式。
請參看圖1，該圖示出現有技術下通用的一次循環承壓太陽能熱水器的管路結構示意圖。該太陽能熱水器包括水箱101，水箱101中具有直接儲水的內膽102，內膽102下部通過出水管107連接集熱器104進水口，該集熱器104出水口通過回水管108連接內膽102。所述出水管107靠近所述水箱101的出口處還安裝有水泵103；集熱器104中安裝有溫度傳感器105。同時，所述回水管108管路的最高端安裝有排氣閥106。所述內膽102的上部還具有使用水出水管109，內膽102上部存儲的熱水可以通過該使用水出水管109流出；內膽102底部安裝有進水管110，該進水管110用于連接外部水源。此外，該太陽能熱水器還具有控制器等控制元件，以及若干檢測元件。
圖1所示的太陽能熱水器的工作過程如下當檢測到內膽102的水溫低于某個預定溫度，或者內膽102的水溫與集熱器104的水溫相差若干溫度時，控制器控制水泵103工作，水泵103將內膽102底部的水抽入集熱器104，集熱器104中已經經過太陽能加熱的熱水則經過回水管108流入內膽102的上部，這樣內膽102上部就會增加經過加熱的熱水。當集熱器104的管路中的水被未加熱的水替換后，其溫度降低；當降低到某個預定溫度時，水泵103停止工作，此時集熱器104利用太陽能對其管路中水加熱。上述循環不斷進行，就可以在水箱101中不斷獲得熱水供使用。
上述太陽能熱水器存在的主要問題是冬季時管路容易凍堵。由于太陽能熱水器的集熱器104一般位于室外，在溫度低于零度，并且熱水器沒有處于工作狀態時，暴露在室外的管路(包括出水管、回水管以及集熱器的管路等)中的水會由于溫度過低而結冰，造成凍堵，給用戶使用造成不便。
在現有技術下，針對凍堵問題采用了若干解決方法。
現有技術下的一種解決方案是使太陽能熱水器始終處于通電狀態，當集熱器感測到水溫低于4℃時，使水泵103工作，進行強制循環，使內膽中的水充滿集熱器和管路。由于熱水器的內膽處于室內，并且水箱中有保溫層，所以內膽的水溫一般較高。這樣就可以使熱水器管路中始終為溫度較高的水，上述方法可以保證管路中的水不會結冰造成凍堵。
現有技術下的另一種解決方案是在水管中加裝電伴加熱帶，當檢測到管路中水溫過低可能造成凍堵時，啟動該電伴加熱帶對管路加熱以避免管路凍堵。
上述解決方案的缺點在于，必須使熱水器處于通電狀態，一旦斷電就無法實現防凍堵效果。
除凍堵問題外，現有技術的上述一次循環承壓太陽能熱水器還存在熱水循環回路與用水循環回路沒有完全隔絕，影響對內膽儲水的加熱效果，同時，用水時，進入的冷水可能流入出水管，造成管路凍堵。
發明內容
針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在于，提供一種無需通電就可以防止管路凍堵的一次循環太陽能熱水器。
本發明提供的一次循環太陽能熱水器，包括內膽、集熱器，內膽下部通過出水管連接集熱器進水口，集熱器出水口通過回水管連接內膽上部，所述出水管管路上安裝有水泵，內膽下部連接有進水管，該進水管連接外部水源，內膽上部具有用于取水的使用水出水管，所述集熱器的位置高于所述內膽，在所述水泵與內膽之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥，該第一電磁閥通電時導通，失電時關閉；所述進水管安裝有第二電磁閥，該第二電磁閥通電時關閉，失電時導通。
優選地，所述回水管安裝有第一排氣閥，該排氣閥的位置高于所述回水管的最高位置。
優選地，所述集熱器安裝為管路傾斜，并且進水口高于出水口。
優選地，在所述回水管上安裝有向內膽方向導通的單向閥。
優選地，所述單向閥為金屬片單向閥或者正向導通壓力小于等于0.001Mpa的其它單向閥。
優選地，所述內膽頂部安裝有第二排氣閥。
優選地，所述集熱器安裝有檢測集熱器管路水溫第一溫度傳感器；所述內膽安裝有檢測內膽水溫的第二溫度傳感器。
優選地，所述進水管在與第二電磁閥相比，距離內膽較遠的管路上安裝有安全閥。
優選地，所述水泵與所述集熱器之間的出水管管路上，安裝有與下水道口相連接的閘閥。
優選地，所述集熱器為平板集熱器或熱管型集熱器。
本發明提供的一次循環太陽能熱水器，與現有技術相比，能夠利用重力實現對管路中的儲水的自動排空，從而實現防凍堵。
本發明的基本技術方案在現有技術的基礎上，使集熱器的安裝位置高于內膽的位置，該種安裝方式使集熱器中的水可以在重力的作用下自動回流到內膽，避免出現管路凍堵。該技術方案還在出水管安裝第一電磁閥，在進水管安裝第二電磁閥，通過對上述電磁閥的控制，形成加熱循環和用水循環兩種各自獨立的循環方式，使兩種工作循環各自獨立。當用水時，進入內膽的冷水不會流入出水管，從而避免管路進水引起凍堵。
在本發明的優選實施方案中，進一步采取了若干措施，以便管路中的儲水依靠重力排出。包括將集熱器安裝為傾斜狀態以便其管路中的水排出；在回水管管路上安裝排氣閥，以便回水管中的水回流，以及在出水管安裝閘閥，以便排空出水管管路中的存水等。
通過對現有技術的上述改進，本發明提供的太陽能熱水器具有如下優點1、該太陽能熱水器可以消除現有技術為防凍堵消耗的能量。
由于該太陽能熱水器防凍堵的原理是利用重力將管路中的水排空，無需耗能。因此，本太陽能熱水器徹底消除了現有技術下采用電伴加熱帶加熱或者強制循環等防凍堵方式的耗能，具有良好的節能效果。
2、本發明提供的太陽能熱水器無需始終處于通電狀態就可達到防凍堵效果。
現有技術下的防凍堵方式都需要消耗電能，因此，為了實現防凍堵需要太陽能熱水器始終處于通電狀態，如果停電或線路故障則防凍堵措施失效。本發明提供的太陽能熱水器無需耗能，并且在斷電狀態下，管路中的水通過重力作用流入內膽或者通過閘閥流入下水道口，從而在不通電的情況下，達到防凍堵效果。本發明中，在不通電的情況下，第一電磁閥關斷，第二電磁閥導通，使取用熱水時，外部水源的水可以進入內膽，而不會流入出水管，從而避免產生凍堵。
以下根據上述技術方案，提供本發明的優選實施方案，以詳細說明本發明的較佳實現方式和原理。
圖1是現有技術的一次循環太陽能熱水器結構示意圖；圖2是本發明第一實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
請參看圖2，為本發明第一實施例結構示意圖。該實施例是在圖1所述的現有技術基礎上進行若干改進獲得的。圖2中與圖1相同的部分使用圖1的標號示出。以下結合圖2說明該太陽能熱水器的結構。
該太陽能熱水器主要部件包括內膽102、集熱器104，以及其他附屬部件，其中，所述集熱器104與內膽102的面積配比要求集熱器104盡可能保證當天就可以洗浴。內膽102是水箱101的最內層的儲水部分，該水箱101還包括位于最外部的外殼，以及外殼和內膽之間的保溫層。所述集熱器104可以采用平板型集熱器和熱管型集熱器。
上述內膽102與集熱器104的連接方式如下所述。內膽102的下部通過出水管107連接集熱器104進水口，該集熱器104的出水口通過回水管108連接內膽102上部。在安裝位置上，集熱器104高于水箱101(現有技術下，集熱器與水箱的安裝位置沒有此種要求)。同時，集熱器104應當傾斜安裝，使其進水口高于出水口，保證集熱器104的管路中的水能夠在重力的作用下，從進水口一端流向出水口一端。此外，所述內膽102下部具有用于向內膽102注入冷水的進水管110，以及位于內膽102上部用于取用熱水的使用水出水管109。所述集熱器104還安裝有用于檢測集熱器104管路水溫的第一溫度傳感器105。
靠近所述內膽102的出口處的所述出水管107的管路安裝有水泵103，該水泵103可以提供一定的壓力，使該太陽能熱水器的水可以在內膽102和集熱器104之間的管路上循環。為使內膽102的水能夠被抽到集熱器104，以實現熱交換，水泵103應當具有足夠的揚程，例如選擇揚程為7米以上的水泵。
在水泵103與內膽102之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥201，該第一電磁閥201在通電時，處于導通狀態；在失電時，該第一電磁閥201處于關斷狀態。
在水泵103與集熱器104之間的出水管路的較低的位置上，安裝有連接下水道口的閘閥206，該閘閥206可用手動方式打開和閉合。用戶可使用該閘閥206將管路中的水排空。例如，每次停止循環時，在斷電狀態下進行手動排空。同時，該閘閥206也可用于檢查系統中部件存在問題。如第一電磁閥201與第二電磁閥204始終處于常開狀態，或排氣閥存在故障等等所述集熱器104安裝有用于檢測集熱器104管路水溫的溫度傳感器105。
所述集熱器104到內膽102之間的回水管108的管路上安裝有第一排氣閥106，該第一排氣閥106安裝位置高于回水管108管路的最高位置。該第一排氣閥106用于排出回水管108管路中的空氣，以及使回水管108中的回水與大氣相通，以利集熱器104中的水流入內膽102，以及防止管路抽癟。該第一排氣閥106必須安裝在較高位置以避免回水管108管路中的水從該第一排氣閥106漏出。
所述回水管108管路上接近內膽102處，安裝有單向閥202，該單向閥202的作用在于避免管路中的水反向流動。為了確保單向閥202在導通方向上易于打開，尤其是保證管路中的水憑借自身重量產生的壓力就能使該單向閥202導通，該單向閥202應當選擇導通壓力足夠小的單向閥，例如導通壓力小于0.001Mpa的單向閥。
所述內膽102的頂部安裝有第二排氣閥203，該第二排氣閥203的作用在于排出內膽102中的空氣，并使內膽102中的儲水與大氣相通。
所述內膽102還安裝有第二溫度傳感器207，該第二溫度傳感器207用于檢測內膽102的水溫。
所述進水管110的管路上接近內膽102的位置，安裝有第二電磁閥204，該第二電磁閥204在得電時關閉，在失電時導通。在與所述第二電磁閥204相比，距離內膽102較遠的進水管110管路上，安裝有安全閥205，該安全閥205的作用在于使內膽102的壓力達到一定值時(如0.7Mpa)進行泄壓，該安全閥205同時具有單向止回作用，防止進水倒流。該安全閥205還具有過濾網，可以過濾進入內膽102的水中的雜質，避免雜質卡住第二電磁閥204，造成第二電磁閥204誤動作。
該太陽能熱水器還具有電腦控制板(圖未示)等電器控制元件以及除上述溫度檢測元件外的各種檢測元件、電氣線路等裝置，上述裝置并非本發明的發明點，并且在現有技術下，本領域技術人員能夠以多種方式實現，因此在此不加敘述。以下說明工作原理時，同樣對有關控制元件、檢測元件的工作原理不予介紹。
以下結合上述對太陽能熱水器的結構介紹，說明該太陽能熱水器的工作過程。
加熱狀態時，該太陽能熱水器通電。此時，所述第一電磁閥201得電，處于導通狀態，第二電磁閥204得電，處于關閉狀態，閘閥206關閉。當通過第一溫度傳感器105以及第二溫度傳感器207檢測到集熱器104的管路溫度高于內膽102的水溫達到規定值時，或者檢測到集熱器104的溫度高于某一定值時，電腦控制板控制水泵工作。水泵103運轉，將內膽102底部的冷水抽至集熱器104中加熱。經過集熱器104管路中的水獲得熱量，并隨著水的循環，通過所述回水管108經過所述單向閥202進入所述內膽102的上層。當集熱器104的管路溫度降低達到某一規定值或者水泵103運轉延時一定時間后，集熱器104管路溫度下降，不再適合加熱，水泵103停止循環，集熱器104中的水由于重力作用回流至內膽102上部。電腦控制板繼續根據溫度傳感器的檢測值，適時啟動水泵103的工作。經過水泵103以上述程序多次的啟停運轉，內膽102底部的冷水逐漸經過加熱進入內膽102的上部，在內膽102的上部形成熱水層，一定時間的循環后，內膽102中的水將全部被加熱達到所需溫度。上述加熱過程可以稱之為加熱循環，當使用者用水時，需要將該太陽能熱水器斷電，或者通過專用操作鍵的控制，使第一電磁閥201和第二電磁閥204處于斷電狀態。此時，第一電磁閥201關閉，內膽102底部的水無法通過出水管107出水；第二電磁閥204打開。用戶從使用水出水管109取用熱水，同時，外部水源的水通過進水管110經電磁閥204流入內膽102，使內膽102的儲水保持定量，同時，進入的冷水將內膽102中的熱水層不斷向上抬升，并從使用水出水管109流出，這樣，內膽102中存儲的熱水可以全部得到使用。上述用水過程稱之為用水循環。
當該太陽能熱水器處于停用狀態時，集熱器104管路中的水在重力的作用下，經過回水管108流入內膽102，使該管路中無存水，從而避免管路凍堵。由于所述單向閥202的正向導通同樣需要一定的導通壓力，盡管選擇了導通壓力較小的單向閥，但是，如果單向閥202的管路水平安裝，則該單向閥202有可能在管路中的縱向管路的水都已排空后，使管路水壓較小，無法導通。但是由于水平安裝的管路位置位于室內，因此不會造成凍堵。對于出水管107中的存水，可以打開閘閥206放水，使該管路中的水進入下水道，通過上述方式，使各個管路中都沒有存水，從而使管路不會凍堵。
綜上所述，該實施例的原理在于，當該太陽能熱水器失電時，利用重力的作用，使該太陽能熱水器集熱器以及回水管中的水流入內膽，從而避免管路中存水造成管路的凍堵。進水管中的水則可通過閘閥手動排空以免造成凍堵。此外，本發明還通過第一電磁閥和第二電磁閥使加熱循環和用水循環相互獨立，使兩種循環相互之間避免干擾，并且使內膽中存儲的熱水能夠被充分使用。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種一次循環太陽能熱水器，包括內膽、集熱器，內膽下部通過出水管連接集熱器進水口，集熱器出水口通過回水管連接內膽上部，所述出水管管路上安裝有水泵，內膽下部連接有進水管，該進水管連接外部水源，內膽上部具有用于取水的使用水出水管，其特征在于，所述集熱器的位置高于所述內膽，在所述水泵與內膽之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥，該第一電磁閥通電時導通，失電時關閉；所述進水管安裝有第二電磁閥，該第二電磁閥通電時關閉，失電時導通。
2.根據權利要求1所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述回水管安裝有第一排氣閥，該排氣閥的位置高于所述回水管的最高位置。
3.根據權利要求1或2所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述集熱器安裝為管路傾斜，并且進水口高于出水口。
4.根據權利要求3所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，在所述回水管上安裝有向內膽方向導通的單向閥。
5.根據權利要求4所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述單向閥為金屬片單向閥或者正向導通壓力小于等于0.001Mpa的其它單向閥。
6.根據權利要求4所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述內膽頂部安裝有第二排氣閥。
7.根據權利要求1所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述集熱器安裝有檢測集熱器管路水溫第一溫度傳感器；所述內膽安裝有檢測內膽水溫的第二溫度傳感器。
8.根據權利要求1所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述進水管在與第二電磁閥相比，距離內膽較遠的管路上安裝有安全閥。
9.根據權利要求1所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述水泵與所述集熱器之間的出水管管路上，安裝有與下水道口相連接的閘閥。
10.根據權利要求1所述的一次循環太陽能熱水器，其特征在于，所述集熱器為平板集熱器或熱管型集熱器。
全文摘要
本發明公開一種一次循環太陽能熱水器，包括內膽、集熱器，內膽下部通過出水管連接集熱器進水口，集熱器出水口通過回水管連接內膽上部，所述出水管管路上安裝有水泵，內膽下部連接有進水管，該進水管連接外部水源，內膽上部具有用于取水的使用水出水管，所述集熱器的位置高于所述內膽，在所述水泵與內膽之間的出水管管路上，安裝有第一電磁閥，該第一電磁閥通電時導通，失電時關閉；所述進水管安裝有第二電磁閥，該第二電磁閥通電時關閉，失電時導通。該太陽能熱水器可以消除現有技術為防凍堵消耗的能量，無需始終處于通電狀態就可達到防凍堵效果。
文檔編號F24J2/00GK101089509SQ20061008758
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月15日 優先權日2006年6月15日
發明者葛風雷, 張玉林, 孫京巖, 姜立軍 申請人:海爾集團公司, 青島經濟技術開發區海爾熱水器有限公司