專利名稱：一種燃氣太陽能管路余水節水控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種燃氣與太陽能組合式的熱水器裝置，特別是余水節水的自動 控制裝置。
背景技術：
目前市場上熱水器種類繁多，例如太陽能熱水器、太陽能電熱水器系統、電熱水 器、燃氣熱水器等。這些熱水器雖然各具特點，但也各有各的不足。太陽能電熱水器系統， 雖說能保證24小時供應熱水，但其能耗成本較高，還存在漏電的危險；電熱水器的成本就 更高；燃氣熱水器由于其水源是自來水管道的冷水，如果單獨使用，經濟運行費用也很高， 特別是到了冬季，要運用大量燃氣，經濟費用更高。而太陽能熱水器雖然節能、成本低，但卻 不能保證全天候供應熱水，并且使用時需要排放水管中殘存的大量冷水，特別是高層樓房 用戶，會造成大量水資源浪費，給用戶帶來經濟損失。
發明內容本實用新型的目的是提供一種燃氣太陽能管路余水節水控制裝置，其結構簡單， 可將太陽能余水管中的殘存冷水加熱，并且當太陽能熱水器中的水溫較低時可自動開啟燃 氣熱水器進行加熱，使用方便，投資少，節能節水，可保證全天候熱水供應。解決本實用新型的技術問題所采用的方案是在用戶家外墻面設置壁掛式太陽能 板，室內設置與壁掛式太陽能板連接的室內儲水箱，屋頂太陽能熱水箱的余水管連接于室 內儲水箱和燃氣熱水器之間的進水管路上，余水管及室內儲水箱與燃氣熱水器前管路上設 置有集成溫度傳感器，在室內儲水箱和燃氣熱水器的進水管路對應設置有電磁閥，各集成 溫度傳感器和各電磁閥對應與電控裝置的雙電壓比較器電連接。本實用新型的具體技術方案還包括各電磁閥分別設置在以下位置，即室內儲水箱的進水口、燃氣熱水器的進水口、燃 氣熱水器進水口電磁閥前至用戶熱水閥的管路上，余水管接燃氣熱水器的三通出口端；室 內儲水箱的出水口接于余水管接燃氣熱水器的三通出口端的電磁閥后而在集成溫度傳感 器之前。集成溫度傳感器采用AD590型，雙電壓比較器采用LM393型，電控裝置中的各電 磁閥、集成溫度傳感器和雙電壓比較器的電路接12V直流電，燃氣熱水器電磁閥的線圈接 220V交流電。余水管上設置的集成溫度傳感器在雙電壓比較器的溫度信號閥值設定為27°C，通 過雙電壓比較器控制室內儲水箱的進水口電磁閥開關和余水管接燃氣熱水器的三通出口 端電磁閥開關；燃氣熱水器前管路上的集成溫度傳感器在雙電壓比較器的溫度信號閥值設 定為42°C，通過雙電壓比較器控制燃氣熱水器的進水口電磁閥開關和燃氣熱水器進水口電 磁閥前至用戶熱水閥的管路上電磁閥開關。當用戶剛開啟熱水閥時，由于太陽能熱水器到用戶熱水閥之間的余水管中殘存冷水，此時集成溫度傳感器將檢測到的信號送到雙電壓比較器，再通過控制電磁閥開關讓冷 水從室內儲水箱底部流入，將室內儲水箱內被壁掛式太陽能板加熱過的熱水從頂部頂出， 代替管道中的殘留冷水流向用戶熱水閥。當管道中殘存冷水流凈，熱水開始流出時，集成 溫度傳感器又將檢測到的信號送到雙電壓比較器，則控制電磁閥讓熱水直接流向用戶熱水 閥。這樣，用戶熱水閥每次開啟時，管道中殘存冷水先流入室內儲水箱，并將箱內被太陽能 板加熱過的溫熱水排向用戶閥使用，管道中的殘存冷水被節約再利用，達到了節水的目的； 當遇陰天低溫時，管道中的水溫不足，集成溫度傳感器將檢測到的信號送到雙電壓比較器， 控制由燃氣加熱器自動點火進行補熱，保證全天候供應熱水。由于來自太陽能熱水器的水 尚有一定溫度，減少了燃氣消耗量，達到了節能之目的。AD590型集成溫度傳感器，溫度每變化1K，則電流變化1 y A。即溫度每升高1°C時， AD590輸出電流增加1 y A，在本實用新型的電控裝置就是利用此特性增加電阻分壓送入比 較器與標準電壓進行比較。對于LM393雙電壓比較器，比較器A同相輸入端輸入太陽能余水管上的溫度傳感 器電壓信號，反相端輸入設定的基準電壓(對應27°C)；比較器B反相輸入端輸入燃氣熱水 器進水管上的溫度傳感器電壓信號，同相輸入端輸入設定的基準電壓(對應42°C )。當同 相輸入端電壓大于反相輸入端電壓時，則輸出高電平；反之，則輸出低電平。高低電平用來 驅動繼電器，控制電磁閥開關。本實用新型的有益效果是(1)節省水資源。將樓房屋頂太陽能熱水器到用戶家中熱水管道內的大量殘存冷 水存入冷水箱，利用太陽能加熱進行再利用，避免了水資源浪費。(2)節省能源。本裝置自動控制冷熱水各自走向。天晴時，完全利用太陽能供應熱 水，而陰雨低溫時，則利用太陽能熱水器尚存的一定熱能，減少了燃氣熱水器中燃氣消耗。
圖1為燃氣太陽能節水節能自動控制裝置結構示意圖；圖2為本裝置系統流程圖；圖3為本裝置的控制電路圖。圖中各標號依次表示太陽能熱水箱1、余水管2、壁掛式太陽能板3、室內儲水箱 4、儲水箱電磁閥5、集成溫度傳感器6、燃氣熱水器入水口電磁閥7、燃氣熱水器電磁閥8、燃 氣熱水器9、用戶熱水閥10、旁路電磁閥11、中間繼電器K1、K2、K3。
具體實施方式
參見圖1，用戶家的外墻面設置壁掛式太陽能板3，室內設置與壁掛式太陽能板3 連接的室內儲水箱4，屋頂上的太陽能熱水箱1作為主要的熱水源，通向用戶的余水管3通 過三通連接于室內儲水箱4和燃氣熱水器9之間的進水管路上，余水管2上設置了一集成 溫度傳感器6，而燃氣熱水器電磁閥8前的管路上也設置有另一集成溫度傳感器8。室內儲 水箱的進水口設置一儲水箱電磁閥5，余水管2接燃氣熱水器的三通出口端設置一燃氣熱 水器入水口電磁閥7，燃氣熱水器9自帶一燃氣熱水器電磁閥8，在燃氣熱水器9出入口之 間的管道旁路設置一旁路電磁閥11。上述的各集成溫度傳感器和各電磁閥對應與電控裝置的雙電壓比較器(見圖3中LM393集成塊)電連接，由雙電壓比較器來控制各電磁閥的 開閉動作。室內儲水箱4的出水口用三通接于燃氣熱水器入水口電磁閥7與燃氣熱水器9 前的集成溫度傳感器6之間管路上。室內儲水箱4的容積與余水管2中的存水量近似，即 冷水箱的儲水量=樓高(H) X太陽能出水管橫截面積(S)，水箱體積可略大。參見圖3，余 水管上設置的集成溫度傳感器6在雙電壓比較器的溫度信號閥值設定為27°C，雙電壓比較 器通過輸出高低電平對儲水箱電磁閥5進行控制。太陽能出水管內存有殘余冷水，水溫小 于27°C時，雙電壓比較器輸出低電平，繼電器K2截止，通往燃氣熱水器的燃氣熱水器入水 口電磁閥7關閉；而繼電器K1通過反相器導通，使通往室內儲水箱4的儲水箱電磁閥5打 開。水管內殘存冷水流入室內儲水箱內，并利用壁掛式太陽能板3對冷水進行加熱，室內儲 水箱4中已經被太陽能板加熱的熱水被底部流入的冷水從上部出水管頂出，這樣熱水代替 水管中的殘存冷水流向用戶閥，殘存冷水被留在冷水箱中，并利用壁掛式太陽能板繼續加 熱，達到水資源節約利用。直至余水管2內的冷水流凈，水管內的水溫>27°C，此時雙電壓 比較器輸出高電平，通過反向器后繼電器K1截止，繼電器K2導通，驅動通往燃氣熱水器的 燃氣熱水器入水口電磁閥7打開，太陽能熱水直接流入燃氣熱水器進水管。此時，經燃氣熱 水器進水管的集成溫度傳感器6再次檢測，該集成溫度傳感器6在雙電壓比較器的溫度信 號閥值設定為42°C，溫度>42°C則打開旁路電磁閥11，關閉燃氣熱水器電磁閥8，直接流向 用戶熱水閥10(見圖1)進行淋浴；如遇陰天低溫，太陽能水溫不足，水的溫度< 42°C，則雙 電壓比較器輸出高電平，繼電器K3導通，旁路電磁閥11關閉，而燃氣熱水器電磁閥8開啟， 驅動燃氣熱水器9對溫水進行加熱，直至溫度> 42°C自動停止加熱并恒定，用戶進行淋浴。 本裝置的電氣部分采取強、弱電分離的方式，可提高使用的安全性，即閥門自動檢 測控制裝置的各開關接12VDC弱電，燃氣電磁閥線圈接220VAC強電。
權利要求一種燃氣太陽能管路余水節水控制裝置，其特征是在用戶家外墻面設置壁掛式太陽能板，室內設置與壁掛式太陽能板連接的室內儲水箱，屋頂太陽能熱水箱的余水管連接于室內儲水箱和燃氣熱水器之間的進水管路上，余水管及室內儲水箱與燃氣熱水器前管路上設置有集成溫度傳感器，在室內儲水箱和燃氣熱水器的進水管路對應設置有電磁閥，各集成溫度傳感器和各電磁閥對應與電控裝置的雙電壓比較器電連接。
2.根據權利要求1所述的燃氣太陽能管路余水節水控制裝置，其特征是各電磁閥分 別設置在以下位置，即室內儲水箱的進水口、燃氣熱水器的進水口、燃氣熱水器進水口電磁 閥前至用戶熱水閥的管路上，余水管接燃氣熱水器的三通出口端；室內儲水箱的出水口接 于余水管接燃氣熱水器的三通出口端的電磁閥后而在集成溫度傳感器之前。
3.根據權利要求2所述的燃氣太陽能管路余水節水控制裝置，其特征是集成溫度傳 感器采用AD590型，雙電壓比較器采用LM393型，電控裝置中的各電磁閥、集成溫度傳感器 和雙電壓比較器的電路接12V直流電，燃氣熱水器電磁閥的線圈接220V交流電。
4.根據權利要求2所述的燃氣太陽能管路余水節水控制裝置，其特征是余水管上設 置的集成溫度傳感器在雙電壓比較器的溫度信號閥值設定為27 °C，通過雙電壓比較器控制 室內儲水箱的進水口電磁閥開關和余水管接燃氣熱水器的三通出口端電磁閥開關；燃氣熱 水器前管路上的集成溫度傳感器在雙電壓比較器的溫度信號閥值設定為42 °C，通過雙電壓 比較器控制燃氣熱水器的進水口電磁閥開關和燃氣熱水器進水口電磁閥前至用戶熱水閥 的管路上電磁閥開關。
5.根據權利要求3或4所述的燃氣太陽能管路余水節水控制裝置，其特征是室內儲 水箱的容積與余水管內腔存水量近似。
專利摘要本實用新型是一種適用于燃氣太陽能熱水器的管路余水節水自動控制裝置。它是在用戶家外墻面設置壁掛式太陽能板，室內設置與壁掛式太陽能板連接的室內儲水箱，屋頂太陽能熱水箱的余水管連接于室內儲水箱和燃氣熱水器之間的進水管路上，余水管及室內儲水箱與燃氣熱水器前管路上設置有集成溫度傳感器，在室內儲水箱和燃氣熱水器的進水管路對應設置有電磁閥，各集成溫度傳感器和各電磁閥有與電控裝置的雙電壓比較器電連接。本裝置可自動監測流往用戶閥的水溫，若水溫偏低則打開燃氣熱水器加熱，到達溫度后燃氣熱水器自動熄火，達到節能的目的。
文檔編號F24D19/10GK201606964SQ200920253608
公開日2010年10月13日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者李 杰, 羅小林, 陳冰 申請人:昆明理工大學