一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及太陽能熱水器，特指一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置，用于“用前無效熱水”的加熱利用。所述的節水裝置，安裝于太陽能熱水器的熱水管路中，熱水管路中的出水和冷水管路的出水經冷熱水混合球形閥混合后從噴頭中噴出，其包括溫度控制閥門、加熱保溫裝置、蓄電池和太陽能電池板，加熱保溫裝置與蓄電池連接；太陽能電池板和蓄電池連接；溫度控制閥門能夠根據加熱保溫裝置給出的溫度信號控制蓄電池對加熱保溫裝置加熱或停止加熱。該裝置可以應用到所有存在“用前有效熱水浪費”現象的太陽能熱水系統裝置中，主要是家庭用，辦公樓，寫字樓及賓館等；同時該裝置稍做改裝后也可以應用到電熱水器裝置中。
【專利說明】一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能熱水器，特指一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置和方法，用于“用前無效熱水”的加熱利用。
【背景技術】
[0002]太陽能熱水器節省能源，使得其快速地被推廣使用，但它節能的同時也存在大量浪費清潔水的情況；浪費掉的水來自太陽能熱水器與出水口之間相連的熱水管道內蓄存的冷水，稱之為“無效熱水”，這部分無效熱水大多被浪費掉；據測算，如果熱水器水箱距出水口的管長為5米，則夏天每次使用前要排掉3至4升無效熱水；冬天每次使用前則要浪費7至8升無效熱水。另據能源評估機構測算，全國每年從家庭熱水器中浪費的“無效熱水量”高達100多萬噸。
[0003]為解決熱水器浪費無效熱水的問題，一些廠商推出太陽能熱水管排空閥、熱水管循環裝置等產品來消除或減少太陽能熱水器的“無效熱水”，達到節水的目的；但這些產品存在成本高、易損壞、安全指標低、靈活性及環境友好性差及不易系統化等缺點，所以沒有被廣泛推廣。
【發明內容】
[0004]為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置。
[0005]本發明所采用的技術方案:
所述的節水裝置，安裝于太陽能熱水器的熱水管路中，熱水管路中的出水和冷水管路的出水經冷熱水混合球形閥混合后從噴頭中噴出，其包括溫度控制閥門、加熱保溫裝置、蓄電池和太陽能電池板，加熱保溫裝置與蓄電池連接；太陽能電池板和蓄電池連接；溫度控制閥門能夠根據加熱保溫裝置給出的溫度信號控制蓄電池對加熱保溫裝置加熱或停止加熱。
[0006]進一步地，所述加熱保溫裝置安裝在熱水管路的閥門和溫度控制閥門之間；加熱保溫裝置與溫度控制閥門之間的管路上安裝有濾清器。
[0007]所述節水裝置的安裝距離控制在熱水管路下游，距離冷熱水混合球形閥5-lOcm，盡可能減少散熱原因產生的冷水量。
[0008]所述的加熱保溫裝置包括外殼、保溫層、設有伴熱帶的加熱肋板和溫度傳感器；夕卜殼采用隔熱斷橋鋁，其保溫性能極佳，傳熱系數小，對整體的保溫性能顯著，其形狀則為一倒圓臺型，上大下小，此形狀能有利于的液體的保溫，保溫層位于外殼內部，布置為3cm厚的保溫材料塑聚苯乙烯泡沫板，對內部儲存水進一步保溫隔熱；加熱肋板則沿加熱保溫裝置軸心呈周向均勻分布，上下共分3層，每層間隔20-40mm，主要加熱源為電伴熱帶，其與肋板組成一體，加熱區為肋板靠近圓心部位，且肋板為扇形形狀，分布和形狀有利于對中心液體的加熱，達到減少熱量損失的效果，溫度傳感器布置于加熱保溫裝置中心位置，獲取即時水溫，且其信號端口與溫度控制閥門信號端口相連，通過對溫度信號的即時反饋，作出加熱或保溫的指示，即蓄電池對負載加熱肋板是否功能的控制，起到加熱保溫的效果。
[0009]所述的太陽能電池板為小功率太陽能板，輸出功率小于10瓦，工作電流為110mA，以高強度抗變形的PCB板作為滴膠板底板材料，用多晶硅或單晶硅太陽能電池片為發電源，在使用過程中不能與強腐蝕性物質接觸，使用過程中避免硬物刮傷表面。
[0010]當管路中的水使用完之后，存在于管路，加熱保溫裝置內部的水就更新為太陽能熱水管內的熱水，溫度一般高達90°c，遠高于加熱保溫裝置設定的加熱溫度，所以一般情況下加熱保溫裝置內部的伴熱帶都處于保溫狀態，該工況需要的電功率很低，小功率太陽能電池板完全可以滿足設計要求。
[0011]所述的蓄電池，應與太陽能電池板所配套，其工作電壓應小于太陽能電池板工作電壓20%，才能正常工作，并在與太陽能電池板連接時加入光伏控制器，其可以控制太陽能電池板的輸出電壓，可以保護蓄電池不被過充，同時，晚上太陽能電池板不發電時，可防止蓄電池的電倒流；通過接線線路與負載加熱肋板電伴熱帶相連接，起到提供負載電能的效果。
[0012]加熱保溫裝置為本發明的創新之處，其工作參數和尺寸結構優化如下:
【權利要求】
1.一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置，安裝于太陽能熱水器的熱水管路中，熱水管路中的出水和冷水管路的出水經冷熱水混合球形閥混合后從噴頭中噴出，其特征在于:所述節水裝置包括溫度控制閥門、加熱保溫裝置、蓄電池和太陽能電池板，加熱保溫裝置與蓄電池連接；太陽能電池板和蓄電池連接；溫度控制閥門與蓄電池連接，溫度控制閥門能夠根據加熱保溫裝置給出的溫度信號控制蓄電池對加熱保溫裝置加熱或停止加熱。
2.如權利要求1所述的一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置其特征在于:所述加熱保溫裝置安裝在熱水管路的閥門和溫度控制閥門之間；加熱保溫裝置與溫度控制閥門之間的管路上安裝有濾清器。
3.如權利要求1所述的一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置其特征在于:所述節水裝置的安裝距離控制在熱水管路下游，距離冷熱水混合球形閥5-lOcm，盡可能減少散熱原因產生的冷水量。
4.如權利要求1所述的一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置其特征在于:所述的加熱保溫裝置包括外殼、保溫層、設有伴熱帶的加熱肋板和溫度傳感器；外殼采用隔熱斷橋鋁，其保溫性能極佳，傳熱系數小，對整體的保溫性能顯著，其形狀則為一倒圓臺型，上大下小，此形狀能有利于的液體的保溫，保溫層位于外殼內部，布置為3cm厚的保溫材料塑聚苯乙烯泡沫板，對內部儲存水進一步保溫隔熱；加熱肋板則沿加熱保溫裝置軸心呈周向均勻分布，上下共分3層，每層間隔20-40mm，主要加熱源為電伴熱帶，其與肋板組成一體，加熱區為肋板靠近圓心部位，且肋板為扇形形狀，分布和形狀有利于對中心液體的加熱，達到減少熱量損失的效果，溫度傳感器布置于加熱保溫裝置中心位置，獲取即時水溫，且其信號端口與溫度控制閥門信號端口相連，通過對溫度信號的即時反饋，作出加熱或保溫的指示，即蓄電池對加熱肋板是否功能的控制，起到加熱保溫的效果。
5.如權利要求1所述的一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置其特征在于:所述的太陽能電池板為小功率太陽能板，輸出功率小于10瓦，工作電流為110mA，以高強度抗變形的PCB板作為滴膠板底板材料，用多晶硅或單晶硅太陽能電池片為發電源，在使用過程中不能與強腐蝕性物質接觸，使用過程中避免硬物刮傷表面。
6.如權利要求1所述的一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水裝置其特征在于:所述的蓄電池，與太陽能電池板所配套，其工作電壓應小于太陽能電池板工作電壓20%，并在與太陽能電池板連接時加入光伏控制器，其可以控制太陽能電池板的輸出電壓，可以保護蓄電池不被過充，同時，晚上太陽能電池板不發電時，可防止蓄電池的電倒流；通過接線線路與負載加熱肋板的電伴熱帶相連接，起到提供負載電能的效果。
7.一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水方法，其特征在于包括如下步驟: (1)第一次使用前應首先調節溫度控制閥工作的溫度； (2)當太陽能熱水器不工作時，設定如下:當加熱保溫裝置內的水溫由溫度傳感器獲取信號并且測得高于設定的溫度控制閥工作的溫度2°時，溫度控制閥接受信號并且傳遞信號停止蓄電池對加熱肋板的供能，起到加熱保溫裝置的待機狀態，當低于設定的溫度控制閥工作的溫度2°時，此時溫度傳感器接受到溫度信號，傳送給蓄電池，蓄電池則開始向設有伴熱帶的加熱肋板提供電能，加熱保溫裝置開始工作，如此對加熱保溫裝置內的水起到一個維持恒定溫度的作用；(3)當需使用太陽能熱水器時，打開閥門，初始階段，太陽能熱水器加熱好熱水后，由于熱水至噴頭間有冷水端的存在，此時先把熱冷水混合球形閥設置成純熱水端口，此時出的水則為加熱保溫裝置里的熱水和加熱保溫裝置到太陽能熱水器之間水管的冷水；隨著用前無效冷水和保溫熱水混合使用完后，流出的即為太陽能熱水器加熱的熱水，此時水溫高，則可以調節熱冷水混合球形閥至一個用戶滿意的溫度；工作時，除了初始階段加熱保溫裝置進行工作，大部分時間由于太陽能熱水器加熱的水的水溫遠高于溫度控制閥設定的溫度，所以加熱保溫裝置處于待機保溫狀態； (4)關閉后，加熱保溫裝置則繼續循環工作，保溫熱水。
8.如權利要求7所述的一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水方法，其特征在于:所述溫度控制閥工作的溫度應保證，在初始階段加熱保溫裝置里的熱水和加熱保溫裝置到太陽能熱水器之間水管的冷水混合后的水溫達到適宜人體溫度的水溫。
9.如權利要求8所述的一種基于太陽能熱水系統可控水溫的節水方法，其特征在于:所述適宜人體溫度的水溫為35° -45°。`
【文檔編號】F24J2/40GK103868258SQ201410079979
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月6日 優先權日:2014年3月6日
【發明者】邵壯, 何志霞, 陶希成, 陳馭航, 鐘汶君 申請人:江蘇大學