一种带恒压装置的自动补水太阳能系统及控制方法

一种带恒压装置的自动补水太阳能系统及控制方法
【专利摘要】本发明涉及热水器领域，尤其涉及一种带恒压装置的自动补水太阳能系统及控制方法，所述的太阳能系统包括，相连通的补水箱和进水箱，所述的补水箱经进水管与水源相连通；所述的进水管与补水箱的冷水进口相连接，所述的冷水进口处设置有浮球阀，所述的进水管上设置有恒压装置。在补水箱的冷水进口处设置的浮球阀随漂浮在液面的浮球提供一闭合压力P；在恒压装置的作用下，补水箱的冷水进口处的水压值P0保持不变；当浮球达到闭合高度h时，闭合压力P≥P0，浮球阀闭合，停止向补水箱内补水；当浮球低于闭合高度h时，闭合压力P＜P0，浮球阀开启，开始向补水箱内补水。
【专利说明】一种带恒压装置的自动补水太阳能系统及控制方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及热水器领域，尤其涉及一种带恒压装置的自动补水太阳能系统及控制方法。

【背景技术】
[0002]随着气候变化的加剧，人们环境保护的意识逐渐提高，绿色能源产品越来越受到人们的青睐，节能环保的太阳能热水器产品的使用已经成为一种趋势，越来越多的消费者开始考虑选用太阳能热水器产品。同时伴随着环境污染的日趋严重，国家也不断地出台优惠补助政策，扶持太阳能产业的发展，从而促使太阳能产品的市场占有率逐年提高。
[0003]太阳能水箱同吸热原件相连，水箱里的水通过吸收太阳光的热量被逐渐加热，具备一定温度的热水可供洗浴、洗菜、洗衣等，水箱里的水用完后，要再次往水箱里注入冷水，冷水经由太阳光加热，再次供用户使用，如此反复。由于注入冷水的时间较长，时间又必须选在上午或傍晚太阳辐照度较低时进行，以避免吸热原件损坏，因此对人们的工作生活带来很大的影响。
[0004]例如，中国专利申请，200510080867.3公开了一种恒压水箱抗冻太阳热水器，主要应用于太阳热水器领域及液体减压装置领域，解决现有太阳热水器抗冻结构复杂、成本高、故障率也高等缺点，其技术方案是在密闭水箱上加装浮球阀及限压阀，控制密闭水箱中的液面压力并使其恒定，同时提供排空集热器所需要的气体。本发明结构简单，设计合理，构思巧妙、新颖。
[0005]中国专利申请，200710192042.X公开了一种定压式太阳能热水器，所述的热水器可承压低于自来水压力、成本较低、且喷淋有力，洗浴舒适，调温方便的太阳能热水器。其包括连接有进水管和出水管的水箱、集热管；在进水管上连接有减压稳压阀。
[0006]中国专利申请，200620146972.2公开了一种顶式恒压顶水式双管排空防冻太阳能热水器，其特征是:太阳能热水器保温水箱顶部设有保温恒压自动补水箱，其内设有端面密封大流量浮球阀。设有虹吸热水管，虹吸热水管的虹吸管口置于太阳能热水器保温水箱内的顶部。太阳能热水器保温水箱侧面下部设有排水、排污接管及排水、排污阀。排水、排污接管经排水、排污阀与虹吸热水管的中部相连接。本实用新型将太阳能热水器自动恒压补水和对上、下水管道的排空防冻一体化，真正实现对太阳能热水器的有效排空防冻，从而，不仅确保了在寒冷的季节太阳能热水器的正常运行使用，节约了能源；而且也实现了使用热水前无需先排尽管道中的冷水的目的，节约了大量的水资源。
[0007]但是，在补水箱的进水口处安装浮球阀，容易因为进水口处水压过小，无法冲开浮球阀开关，导致补水箱无法补水；也容易因为进水口处水压过大，补水箱内水位达到闭合高度，浮球无法带动浮球阀闭合，导致补水箱内补水量过多，造成溢流现象发生。
[0008]有鉴于此，特提出本发明。


【发明内容】

[0009]本发明的目的在于提供一种带恒压装置的自动补水太阳能系统及控制方法，以实现热水器自动恒定补水、控制补水箱液面恒定的目的。为实现发明目的，采用如下技术方案:
[0010]一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，包括，相连通的补水箱和进水箱，所述的补水箱经进水管与水源相连通；所述的进水管与补水箱的冷水进口相连接，所述的冷水进口处设置有浮球阀，所述的进水管上设置有恒压装置。
[0011]进一步，所述的恒压装置为稳压阀，以保证冷水进口处的水压值PO保持在一恒定范围。
[0012]进一步，所述的稳压阀为可调压力稳压阀，以调节冷水进口处的水压值PO。
[0013]进一步，所述的浮球阀包括，浮球、连杆及控制阀门；所述的控制阀门安装在冷水进口处，冷水进口的开闭由控制阀门的开闭来控制。所述的浮球漂浮在补水箱的水面上，浮球的位置随补水箱内水位的升降而上下移动。所述的连杆将控制阀门与浮球相连接，以将浮球移动产生的位移传递至控制阀门，控制控制阀门的开闭。
[0014]进一步，所述的补水箱与进水箱分别设置有与大气相通的排水口 ；所述的补水箱的底部与进水箱的下部经连接管路相连通。
[0015]本发明的另一目的在于，提供一种如上任一所述的带恒压装置的自动补水太阳能系统的控制方法，其包括:在补水箱的冷水进口处设置的浮球阀随漂浮在液面的浮球提供一闭合压力P ;在恒压装置的作用下，补水箱的冷水进口处的水压值PO保持不变；当浮球达至IJ闭合高度h时，闭合压力P > PO，浮球阀闭合，停止向补水箱内补水；当浮球低于闭合高度h时，闭合压力P < PO，浮球阀开启，开始向补水箱内补水。
[0016]进一步，所述的闭合高度h需低于补水箱内设置的排气口的高度。
[0017]进一步，所述的恒压装置可改变冷水进口处的水压值PO，以改变补水流速和浮球的闭合闻度h。
[0018]进一步，所述的冷水进口处的水压值PO保持在0.1MPa至0.5MPa之间，优选的，设置在 0.2MPa。
[0019]进一步，为补水箱提供补水的水源为水源水箱中的水，所述的水源水箱的液面高度与补水箱的液面高度存在高度差H，所述的高度差H ^ PO/Pg0所述的P为水的密度，优选为I克/立方厘米。g为重力加速度，优选为9.8米/平方秒。从而，保证经恒压装置后，冷水进口处的压力值大于PO。
[0020]进一步，所述的水源为自来水水源，所述的自来水水源存在一定的水压值P1，所述的Pl 3P0。从而，保证经恒压装置后，冷水进口处的压力值大于PO。
[0021]采用上述技术方案，本发明较现有技术的优势在于:通过在补水箱的冷水进口处设置浮球阀，使得补水箱的水位达到或低于闭合水位h后，实现自动停止或开始补水的目的。更特别的是，通过在进水管上安装由稳压阀构成的恒压装置，使得冷水进口处的压力PO保持在一恒定值，使得浮球阀的浮球达到闭合水位h后，提供的闭合压力P ^ PO,以达到维持太阳能热水器的补水箱水位保持在一恒定高度的目的，避免了因冷水进口处压力过大或过小，造成浮球阀无法闭合或打开，而造成补水箱内的水位过高产生溢流或无法向补水箱内补水情况的发生。同时，本发明结构简单，效果显著，适宜推广使用。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1本发明的结构示意图；
[0023]图2本发明中图1的局部放大结构示意图；
[0024]图3本发明优选的结构示意图。
[0025]主要元件说明:1 一水源水箱，2—稳压阀，3—浮球阀，4一进水管，5—补水箱，6—进水箱，7—连接管路,8一喷头,9一自来水水源,31一浮球,32—连杆,33—控制阀门，51—冷水进口，52—补水箱排气口，53—补水箱出水口，61—进水箱进水口，62—进水箱排气口。

【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明。
[0027]实施例1
[0028]如图1所示，一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，包括，依次相连的水源水箱1、进水管4、补水箱5、连接管路7、进水箱6和喷头8。所述的喷头8经三通控制装置，与水源水箱I和进水箱6分别相连，以实现喷头处出水水温自动调节的目的。本实施例中，所述的水源水箱I的液面高度与进水箱6的液面高度存在一高度差H，所述的高度差H ^ PO/Pg0所述的P为水的密度，优选为I克/立方厘米。g为重力加速度，优选为9.8米/平方秒。从而，使得水源水箱I中的水可在重力的作用下虹吸至进水箱6中，同时可保证经恒压装置后，冷水进口处的压力值大于PO。
[0029]如图2所示，本实施例中，所述的补水箱5与进水箱6大致设置在同一高度，使得补水箱5中液面的高度可以与进水箱6中液面的高度持平。所述的补水箱5上分别设置有冷水进口 51，补水箱排气口 52和补水箱出水口 53。所述的冷水进口 51和补水箱排气口 52均设置在补水箱5的上部侧壁上，所述的补水箱出水口 53设置在补水箱5的底部底面上。所述的冷水进口 51处安装有浮球阀3。
[0030]本实施例中，所述的进水管4与补水箱5的连接处设置有浮球阀3，以控制补水箱5中的水位。所述的进水管4上靠近浮球阀3 —端处，设置有恒压装置，所述的恒压装置由稳压阀2构成，以使冷水进口 51处的水压值PO保持在一恒定值。
[0031]本实施例中，所述的浮球阀3包括:浮球31、连杆32和控制阀门33。所述的控制阀门33安装在冷水进口 51处，以控制进水管4与补水箱5的连通或断开，达到控制向补水箱内进水启停的目的。所述的浮球31漂浮在补水箱5的液面上，随液面的升降而产生位移。并且，浮球31经连杆32与控制阀门33相连，通过浮球31随液面升降而产生的移动，经连杆32带动控制控制阀门33的开闭，以实现对补水箱5的自动补水功能。所述的浮球随补水箱内液面的上下移动，经连杆对控制阀门产生一闭合压力P。当闭合压力P > PO时，控制阀门33关闭，停止向补水箱5内补水；当闭合压力P < PO时，控制阀门33开启，开始向补水箱5内进行补水。
[0032]在用户使用进水箱中的水后，补水箱向进水箱进行补水，补水箱液面降低，浮球向下移动，带动控制阀门打开，水源水箱向补水箱内进水。随着水源水箱不断向补水箱内进水，补水箱液面升高，浮球随液面向上移动，当浮球移动至闭合高度h时，浮球带动控制阀门自动关闭。
[0033]由于，水源水箱I中的水随着使用，可能导致液面不断下降，而在对水源水箱I进行补水后，又可能导致液面骤然增大。这就造成了，水源水箱I与补水箱5的液面高度差H，会发生较大幅度的变化，导致了补水箱5的冷水进口处51的压力值产生较大幅度的波动。而冷水进口处51的水压值PO改变后，闭合高度h的高度值发生变化，这就使得补水箱5内的水位不会保持在一定值。
[0034]本实施例中，在进水管4靠近浮球阀3侧安装有稳压阀2。所述的稳压阀2可以自动调节出水压力，以实现调节冷水进口 51处的水压值PO的目的。因为冷水进口 51处的水压值PO越大，补水箱的补水流速越大，闭合压力P需越大，要求补水箱内闭合高度h需要越高；冷水进口 51处的水压值PO越小，补水箱的补水流速越小，闭合压力P需越小，要求补水箱内闭合高度h需要越低。通过调节PO，达到了控制补水流速，调节补水箱内闭合高度h的目的。
[0035]在稳压阀2的作用下，冷水进口 51处的水压值PO保持在一恒定的范围0.1MPa至
0.5MPa，本实施例优选的设置为0.2MPa。从而，避免了闭合压力P需过大，导致的设备要求过高，成本增加现象的发生；也避免了闭合压力P需过小，导致的补水流速过小,补水时间过大现象的发生。
[0036]这就保证了，浮球31达到固定值的闭合高度h时，控制阀门33自动实现闭合、开启状态间地相互切换。这就保证了补水箱5内水位高度恒定的目的。
[0037]本实施例中，所述的补水箱5的底部经连接管路7与进水箱6的进水箱进水口 61相连接，所述的进水箱进水口 61设置在进水箱6的下部侧面上。所述的进水箱6上还设置有与外部大气相连通的进水箱排气口 62，所述的进水箱排气口 62设置在进水箱6的顶部。由于，补水箱5与进水箱6的上部分别与大气连通，底部相互连通，因此补水箱5与进水箱6的液面高度保持在同一水平高度上。
[0038]所述的进水箱6还与喷头8相连，以通过喷头8为用户提供热水。所述的喷头8所处的水平高度低于进水箱的水平高度，以实现通过高度差、在重力作用下，即可将进水箱中的水从喷头处流出的目的。
[0039]实施例2
[0040]如图3所示，本实施例提供了一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，包括，依次相连的自来水水源9、进水管4、补水箱5、连接管路7、进水箱6和喷头8。所述的喷头8经三通控制装置，与自来水水源9和进水箱4分别相连，以实现喷头8处出水水温自动调节的目的。本实施例中，所述的自来水水源9存在一定的水压值P1，所述的Pl 3P0。从而，使得自来水水源9的水可在压力差的作用下虹吸至进水箱6中，并保证经恒压装置后，冷水进口处的压力值大于PO。
[0041]本实施例中，所述的进水管4与补水箱5的连接处设置有浮球阀3，以控制补水箱5中的水位。所述的进水管4上靠近浮球阀3 —端处，设置有恒压装置，所述的恒压装置由稳压阀2构成，以调节冷水进口 51处的水压值PO保持在一恒定值。
[0042]实施例3
[0043]本实施例提供了一种带恒压装置的自动补水太阳能系统的控制方法，其包括:在补水箱的冷水进口处设置的浮球阀随漂浮在液面的浮球提供一闭合压力P;在恒压装置的作用下，补水箱的冷水进口处的水压值PO保持不变；当浮球达到闭合高度h时，闭合压力P ^ PO，浮球阀闭合，停止向补水箱内补水；当浮球低于闭合高度h时，闭合压力P < PO，浮球阀开启，开始向补水箱内补水。
[0044]本实施例中，所述的闭合高度h需低于补水箱内设置的排气口的高度，以保证补水箱内的水位不会高于排气口的高度，避免溢流现象的发生。所述的补水箱的底部与进水箱的下部相连通，补水箱与进水箱的上部均设置有排气口，以使得补水箱与进水箱内的水位高度保持在同一水平高度。
[0045]本实施例中，所述的恒压装置可改变冷水进口处的水压值PO，以改变补水流速和浮球的闭合高度h。从而，实现了调节补水速度和补水箱内液面高度的目的。所述的冷水进口处的水压值PO保持在0.1MPa至0.5MPa之间，优选的，设置在0.2MPa。从而，避免了因所需的闭合压力P过大，造成溢流现象的发生；也避免了因所需的闭合压力P过小，造成补水流速过小，补水时间过长现象的发生。
[0046]上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，包括，相连通的补水箱(5)和进水箱(6)，所述的补水箱(5)经进水管(4)与水源相连通； 其特征在于:所述的进水管(4)与补水箱(5)的冷水进口(51)相连接，所述的冷水进口(51)处设置有浮球阀(3)，所述的进水管(2)上设置有恒压装置。
2.根据权利要求1所述的一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，其特征在于:所述的恒压装置为稳压阀(2)，以保证冷水进口(51)处的水压值PO保持在一恒定范围。
3.根据权利要求2所述的一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，其特征在于:所述的稳压阀(2)为可调压力稳压阀，以调节冷水进口(51)处的水压值PO。
4.根据权利要求2所述的一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，其特征在于:所述的浮球阀(3 )包括，浮球(31)、连杆(32 )及控制阀门(33 ); 所述的控制阀门(33 )安装在冷水进口( 51)处，冷水进口( 51)的开闭由控制阀门(33 )的开闭来控制。
5.根据权利要求3所述的一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，其特征在于:所述的浮球(31)漂浮在补水箱(5)的水面上，浮球(31)的位置随补水箱(5)内水位的升降而上下移动。
6.根据权利要求4所述的一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，其特征在于:所述的连杆(32)将控制阀门(33)与浮球(31)相连接，以将浮球(31)移动产生的位移传递至控制阀门(33),控制控制阀门(33)的开闭。
7.根据权利要求1所述的一种带恒压装置的自动补水太阳能系统，其特征在于:所述的补水箱(5)与进水箱(6)分别设置有与大气相通的排水口 ； 所述的补水箱(5)的底部与进水箱(6)的下部经连接管路(7)相连通。
8.—种如权利要求1至7任一所述的带恒压装置的自动补水太阳能系统的控制方法，其包括:在补水箱的冷水进口处设置的浮球阀随漂浮在液面的浮球提供一闭合压力P ; 其特征在于:在恒压装置的作用下，补水箱的冷水进口处的水压值PO保持不变； 当浮球达到闭合高度h时，闭合压力P ^ PO,浮球阀闭合,停止向补水箱内补水； 当浮球低于闭合高度h时，闭合压力P < PO，浮球阀开启，开始向补水箱内补水。
9.根据权利要求8所述的一种太阳能系统的控制方法，其特征在于:所述的闭合高度h需低于补水箱内设置的排气口的高度。
10.根据权利要求8所述的一种太阳能系统的控制方法，其特征在于:所述的恒压装置可改变冷水进口处的水压值PO，以改变补水流速和浮球的闭合高度h ； 所述的冷水进口处的水压值PO保持在0.1MPa至0.5MPa之间，优选的，设置在0.2MPa。
【文档编号】F24J2/40GK104422182SQ201310408984
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】孙京岩, 张正涛, 王广岭, 刘东平, 张海涛 申请人:海尔集团公司, 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司