余熱水，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的水分階段循環(huán)加熱目的、高效利用太陽(yáng)能，使系統(tǒng)冷、熱水實(shí)行即需即取、最小限度從外界引入循環(huán)用水。
[0024]高溫水箱6位于室內(nèi)，為密閉式水箱，其安裝位置比低溫水箱7低。其下部熱水出口 6-a與熱水出水管道連接，上部入口 6-b與熱水下水管X連接，上部入口 6-c與補(bǔ)水管k連接，下部出口 6-d與高溫水箱溢流管t連接，溢流管t設(shè)置單向閥只允許熱水從高溫水箱6流向低溫水箱7，內(nèi)部設(shè)置高溫水箱溫度探測(cè)器9檢測(cè)高溫水箱6內(nèi)的水溫，設(shè)置高溫水箱液位計(jì)12探測(cè)高溫水箱6內(nèi)部液位保護(hù)高溫水箱，當(dāng)高溫水箱液位計(jì)12檢測(cè)到低水位時(shí)，開啟防過(guò)熱電磁閥15使低溫水箱7通過(guò)補(bǔ)水管k向高溫水箱6補(bǔ)水；當(dāng)高溫水箱液位計(jì)12檢測(cè)到高水位時(shí)，開啟單向閥使得高溫水箱6內(nèi)多余熱水通過(guò)溢流管t流入低溫水箱
7中；在高溫水箱6內(nèi)設(shè)置有電熱絲21，電熱絲21在光照不足時(shí)啟動(dòng)。高溫水箱6外部設(shè)置有保溫層減少系統(tǒng)散熱損耗，高溫水箱6容納太陽(yáng)能集熱裝置I內(nèi)達(dá)標(biāo)熱水，為客戶端提供即時(shí)熱水。在高溫水箱6出口有混水閥3，將自來(lái)水管p、高溫水箱6熱水出水管j中的冷熱水混合后，由冷熱水混合管q將用戶用水送至噴頭4。
[0025]太陽(yáng)能集熱裝置I的集熱裝置溫度探測(cè)器8、低溫水箱7內(nèi)部設(shè)置低溫水箱溫度探測(cè)器9、高溫水箱6內(nèi)部設(shè)置高溫水箱溫度探測(cè)器10分別將溫度信號(hào)傳遞給控制裝置5，形成溫差控制系統(tǒng)，控制該系統(tǒng)進(jìn)行分階段加熱循環(huán)，使太陽(yáng)能集熱裝置I中的水溫降低，集熱面與內(nèi)部熱水保持大溫差換熱狀態(tài)并提高集熱效率，太陽(yáng)能集熱裝置I中水與外界空氣保持小溫差狀態(tài)并減少系統(tǒng)散熱，太陽(yáng)能集熱裝置I高效利用太陽(yáng)能:若上一次使用熱水時(shí)客戶端將系統(tǒng)內(nèi)熱水用盡，系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)高溫水箱6內(nèi)的水是由補(bǔ)水管k從低溫水箱7內(nèi)引入的冷水，則高溫水箱6與低溫水箱7的溫差A(yù)t1會(huì)趨于0，若上一次客戶端使用完熱水后，高溫水箱6內(nèi)熱水液位低于其液位下限，系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)高溫水箱6內(nèi)的水是由補(bǔ)水管k從低溫水箱7內(nèi)引入的冷水與原有熱水的混合，則高溫水箱6與低溫水箱7的溫差A(yù)t1較低；若上一次客戶端使用完熱水后，高溫水箱6內(nèi)熱水液位高于其液位下限，系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)高溫水箱6內(nèi)熱水溫度較高，此時(shí)△ h較大，選擇高溫水箱6收納太陽(yáng)能集熱裝置I下水會(huì)導(dǎo)致集熱效率降低，宜選用低溫水箱7收納太陽(yáng)能集熱裝置I下水；當(dāng)At1小于設(shè)定值&時(shí)，采用太陽(yáng)能集熱裝置I出口熱水與高溫水箱6內(nèi)部熱水的溫差A(yù)t2控制系統(tǒng)運(yùn)行，建議&在5?10°C之間，At2隨著太陽(yáng)能集熱裝置I內(nèi)水溫升高而逐漸升高，當(dāng)At2達(dá)到設(shè)定值〖2時(shí)，太陽(yáng)能集熱裝置I內(nèi)部熱水流入高溫水箱6，At2降至最低，供水泵2開啟，低溫水箱7向太陽(yáng)能集熱裝置I提供低溫?zé)崴?，形成分階段加熱的熱水循環(huán)，建議&在10?15°C之間；當(dāng)高溫水箱6與低溫水箱7的溫差A(yù)t1大于設(shè)定值^時(shí)，采用太陽(yáng)能集熱裝置I出口熱水與低溫水箱7內(nèi)部熱水的溫差Λ &控制系統(tǒng)運(yùn)行，Δ 13隨著太陽(yáng)能集熱裝置I內(nèi)水溫升高而逐漸升高，當(dāng)At3達(dá)到設(shè)定值^時(shí)，太陽(yáng)能集熱裝置I內(nèi)部熱水流入低溫水箱7上部，Λ〖2降至最低，供水泵2開啟，低溫水箱7向太陽(yáng)能集熱裝置I提供低溫水箱7下部的低溫?zé)崴?，形成分階段加熱的熱水循環(huán)，建議&在10?15°C之間。
[0026]各個(gè)設(shè)備之間連接形成分階段加熱熱水系統(tǒng)，操作方法需要參照操作程序(圖2、圖3、圖4):本發(fā)明的具體工作過(guò)程如下:
熱水分階段加熱循環(huán)時(shí)，低溫水箱7向太陽(yáng)能集熱裝置I提供冷水，太陽(yáng)能集熱裝置I集熱，當(dāng)高溫水箱6與低溫水箱7的溫差A(yù)t1小于設(shè)定值^時(shí)，采用太陽(yáng)能集熱裝置I出口熱水與高溫水箱6內(nèi)部熱水的溫差Λ〖2控制系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)Λ 12達(dá)到設(shè)定值12時(shí)，下水三通電磁閥14將熱水下水管道i與高溫水箱熱水下水管道X聯(lián)通，供水泵2開啟，水箱供水電磁閥18打開，低溫水箱7向太陽(yáng)能集熱裝置I提供低溫?zé)崴?；?dāng)高溫水箱6與低溫水箱7的溫差A(yù)t1大于設(shè)定值^時(shí)，采用太陽(yáng)能集熱裝置I出口熱水與低溫水箱7內(nèi)部熱水的溫差A(yù)t3控制系統(tǒng)運(yùn)行，當(dāng)At3達(dá)到設(shè)定值％時(shí)，下水三通電磁閥14將熱水下水管道i與低溫水箱熱水下水管道w聯(lián)通，太陽(yáng)能集熱裝置I內(nèi)部熱水流入低溫水箱7上部，供水泵2開啟，水箱供水電磁閥18打開，低溫水箱7向太陽(yáng)能集熱裝置I提供低溫水箱7下部的低溫?zé)崴?。因?yàn)樘?yáng)能集熱裝置I中的熱水流入低溫水箱7后在低溫水箱7上層，而低溫水箱7內(nèi)的冷水在下層，根據(jù)物理知識(shí)，冷、熱水混合迅速是由于密度原因，熱水在下層、冷水在上層則冷熱水很容易混合，熱水在上層、冷水在下層，則不會(huì)那么容易混合。
[0027]高溫水箱液位計(jì)12探測(cè)高溫水箱6液位達(dá)到安全下限，控制器5控制防過(guò)熱電磁閥15打開，低溫水箱7內(nèi)冷水流入高溫水箱6，保護(hù)高溫水箱6防干燒，若低溫水箱液位計(jì)12探測(cè)到低溫水箱7液位同時(shí)達(dá)到液位下限，說(shuō)明系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水量已達(dá)到最低值，則打開自來(lái)水供水電磁閥17，從自來(lái)水管η中引入冷水。
[0028]客戶端使用熱水時(shí)，關(guān)閉水箱供水電磁閥18，回流電磁閥16，下水三通電磁閥14將管道1、w聯(lián)通，判斷高溫水箱6與低溫水箱7內(nèi)水溫差A(yù)t1是否在預(yù)先設(shè)定的允許混合的溫度范圍內(nèi)，若允許混合，則打開防過(guò)熱電磁閥。若不符合，則只使用高溫水箱6中熱水，若高溫水箱6液位達(dá)到液位下限則啟動(dòng)防干燒子程序，將低溫水箱7中低溫?zé)崴敫邷厮?內(nèi)，再次判斷高溫水箱6內(nèi)熱水是否符合客戶端要求，若符合，則直接使用，若不符合則開啟電加熱子程序，啟動(dòng)電熱絲21進(jìn)行加熱。
[0029]所述的控制器5設(shè)置時(shí)間控制，在夜間或需要防凍時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉防過(guò)熱電磁閥
15、水箱供水電磁閥18，打開回流電磁閥16、下水三通電磁閥14將熱水下水管i和低溫水箱熱水下水管w聯(lián)通，太陽(yáng)能集熱裝置I及室外管道中余水在重力作用下流入低溫水箱7，室外管道通過(guò)包覆保溫材料進(jìn)行保溫，保溫材料不限，實(shí)現(xiàn)最大限度減少系統(tǒng)向外散熱，避免管道凍裂，在預(yù)設(shè)時(shí)間點(diǎn)，定時(shí)裝置控制系統(tǒng)開啟，判斷太陽(yáng)能集熱裝置I溫度是否符合防凍要求，若符合，則進(jìn)行正常的熱水循環(huán)，若不符合且客戶端人需要熱水則啟動(dòng)電加熱程序。
[0030]本發(fā)明中所述具體實(shí)施案例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效太陽(yáng)能熱水器，其特征在于，包括太陽(yáng)能集熱裝置(I)及其內(nèi)檢測(cè)太陽(yáng)能集熱裝置(I)水溫的集熱裝置溫度探測(cè)器(8)、低溫水箱(7)及其內(nèi)檢測(cè)低溫水箱(7)水溫的低溫水箱溫度探測(cè)器(9 )、高溫水箱(6 )及其內(nèi)檢測(cè)高溫水箱(6 )的高溫水箱溫度探測(cè)器(10)； 所述低溫水箱(7)與自來(lái)水管相連，通過(guò)冷水上水管與所述太陽(yáng)能集熱裝置(I)連接，所述太陽(yáng)能集熱裝置(I)通過(guò)熱水下水管與下水三通電磁閥(14)的進(jìn)口連接；所述下水三通電磁閥(14)的兩個(gè)進(jìn)口分別通過(guò)管道與所述低溫水箱(7)和高溫水箱(6)連接； 當(dāng)所述高溫水箱(6)與所述低溫水箱(7)之間的溫差大于設(shè)定溫度時(shí)，所述三通電磁閥(14)連通通往所述低溫水箱(7)的管道；當(dāng)所述高溫水箱(6)與所述低溫水箱(7)之間的溫差小于設(shè)定溫度時(shí)，所述三通電磁閥(14)連通通往所述高溫水箱(7)的管道；在太陽(yáng)能集熱裝置(I)熱水下水過(guò)程同時(shí)，所述低溫水箱(7)下部低溫水通過(guò)冷水上水管流入所述太陽(yáng)能集熱裝置(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太陽(yáng)能熱水器，其特征在于，所述低溫水箱(7)安裝在所述高溫水箱(6)上方；在所述低溫水箱(7)與高溫水箱(6)之間設(shè)置有補(bǔ)水管和溢流管； 在所述所述太陽(yáng)能集熱裝置(I)設(shè)置有用于探測(cè)集熱裝置內(nèi)部液位是否達(dá)到使集熱裝置的集熱面充分利用太陽(yáng)能的集熱裝置液位計(jì)(13)，若未達(dá)到，則通過(guò)冷水上水管引入低溫水箱(7)內(nèi)冷水； 在所述高溫水箱(6)內(nèi)設(shè)置有防止高溫水箱(6)干燒的高溫水箱液位計(jì)(12);當(dāng)高溫水箱液位計(jì)(12)檢測(cè)到低水位時(shí)，所述低溫水箱(7)通過(guò)補(bǔ)水管向高溫水箱(6)補(bǔ)水；當(dāng)高溫水箱液位計(jì)(12)檢測(cè)到高水位時(shí)，高溫水箱(6)通過(guò)溢流管將多余水輸入低溫水箱(7)中； 在所述低溫水箱(7)內(nèi)設(shè)置有探測(cè)到低溫水箱低水位時(shí)通過(guò)自來(lái)水管引入冷水保證低溫水箱(7)水量以及探測(cè)到低溫水箱(7)高水位避免引入多余水的低溫水箱液位計(jì)(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太陽(yáng)能熱水器，其特征在于，所述設(shè)定溫度為5?10°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太陽(yáng)能熱水器，其特征在于，所述高溫水箱(6)內(nèi)部下方設(shè)有在太陽(yáng)能不足時(shí)用于加熱高溫水箱(6)內(nèi)熱水的電熱絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太陽(yáng)能熱水器，其特征在于，在所述冷水上水管上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)冷水流動(dòng)的供水泵(2 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效太陽(yáng)能熱水器，其特征在于，在所述高溫水箱(6)和所述低溫水箱(7)外分別設(shè)置有保溫層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效太陽(yáng)能熱水器，包括太陽(yáng)能集熱裝置、高溫水箱、低溫水箱、水泵、電磁閥、液位計(jì)、溫度探測(cè)器、控制器。本系統(tǒng)針對(duì)傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水器熱水溫度越高集熱效率越低、上下水管道貯存冷水造成水資源浪費(fèi)、熱水器使用時(shí)舒適性降低的問(wèn)題，將集熱裝置與冷、熱水箱串聯(lián)，熱水箱內(nèi)置電熱絲，分階段加熱熱水，客戶端使用時(shí)即時(shí)流出熱水，防止高溫水箱干燒；定時(shí)將集熱裝置及管道內(nèi)的余水流入冷、熱水箱，實(shí)現(xiàn)最大限度減少系統(tǒng)熱量損失并達(dá)到管道防凍目的。該系統(tǒng)集熱裝置的效率得到提高，向外散熱量得到減少，熱水器的使用舒適性得到增強(qiáng)，并節(jié)約水資源。
【IPC分類】F24J2-00
【公開號(hào)】CN104833110
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510288364
【發(fā)明人】陳九法, 李亞楠, 劉玉蘭, 饒義本, 田權(quán), 安玉磊
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年6月1日