一种太阳能热水器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种太阳能热水器系统。包括集热器、储水箱、冷水管、热水管和呼吸器，储水箱与集热器连接，冷、热水管分别与储水箱连接，呼吸器至少由呼吸体和置于该呼吸体内的气泡组成；呼吸体是一刚性容器，设有进水口和出水口，其内置有水，在该进水口和出水口上分别设有单向阀；气泡是一其内置有低沸点物质的密闭柔性容器；冷、热水管分别通过对应的单向阀与呼吸器的进、出水口连接。本发明专利技术利用上述低沸点物质相态变化而引起的体积较大变化来产生水压变化从而使单向阀打开或闭合，实现冷、热水的循环，这样打开热水龙头时，能立即得到热水，而不需要排出大量冷水后才可得到，节约水资源，并提高太阳能热水器的使用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能热水器系统。
技术介绍
现有太阳能热水器的结构如图1所示，集热器和储水箱一般置于便于接受 太阳能的高处，如屋顶上。集热器中的水经集热器吸收太阳能加热后(或者在 储水箱中电辅助加热)，内循环至高处与之连通的储水箱中，储水箱通过热水管 将热水送到用户家里，供用户使用。储水箱的进水旦连接冷水管，则不断向集 热器补充冷水。上述的这种太阳能热水器存在如下的不足处于高处储水箱中的热水与处 于低处用户家中热水管内的冷水，无法自动进行循环。 一般情况下，尤其冬天， 一段时间不用热水后，热水管中的水自然冷却，再次使用热水需要将热水管中 已冷却的冷水放完才能放出热水。也就是说，要想随时打开热水龙头及时得到 热水是不可能的。除非有电动泵专用于排空管中的冷水，这将增加使用成本和 能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供能使高处热水与低处冷水实现循环的一种太阳能热水 器系统，它通过下述技术方案得以实施-包括集热器、储水箱、其上设有进水口的冷水管和其上设有出水口的热水 管，储水箱与集热器连接，所述热水管和冷水管分别与储水箱的出水口和进水口连接，还包括呼吸器，该呼吸器至少由呼吸体和置于该呼吸体内的气泡组成;所述呼吸体是一刚性容器，设有进水口和出水口，其内置有水，该进水口和出水口上分别设有单向阀；所述气泡是一其内置有低沸点物质的密闭柔性容器； 冷、热水管分别通过对应的单向阀与呼吸器的进、出水口连接；在呼吸器内的 水温高于所述低沸点物质的沸点时，该物质呈气相，气泡体积变大，呼吸器内 压增大，出水单向阀打开，呼吸器内的水向所述冷水管排出；在呼吸器内的水 温低于所述低沸点物质的沸点温度时，该物质呈液相，气泡体积变小，呼吸器 内压减小，进水单向阀打开，所述热水管的水进入呼吸器；使热水管中的水与 冷水管中的水通过呼吸器进行循环。。上述设计方案中的进一步设计在于，呼吸器还包括启动加热器，该启动加 热器由加热电阻、储水箱温控开关及呼吸器温控开关组成，三者相互串接。上述设计方案中的进一步设计在于，低沸点物质采用环戊烷，还可采用异 戊垸或正戊垸。上述设计方案中的更进一步设计在于，呼吸器外侧的保温层采用比所述热 水管外侧保温层更易于散热的材料，或呼吸器外侧不置保温层，使得呼吸器内 的水比热水管内的水更快降温。本专利技术利用一种低沸点物质，该物质在常压下低于沸点温度T4时，呈液相 (态)，体积为Vl,当超过T4时，该物质吸收热量，由液态变为气相(态)， 体积扩大数百倍，即V^nVL(n —般为几百，不同物质有所不同)；当温度小于 T4时，该物质释放热量，由气态变为液态，体积回到原来的体积VL。本专利技术利用上述低沸点物质相态变化而引起的体积较大变化来产生水压变 化，从而使单向阀打开或闭合，实现冷、热水的循环。由此产生这样的有益效 果实现低成本、低功耗的冷热水循环，这样即使在寒冷的冬季，随时打开热水龙头时，也能立即得到热水，而不需要排出大量冷水后才可得到。节约水资 源，并提高太阳能热水器的使用效率，促进太阳能热水器的更充分、广泛地应 用。附图说明图1现有热水器的结构示意图。图2是本专利技术一实施例的结构示意图。 图3是本专利技术另一实施例的的结构示意图。 图4是呼吸器的结构示意图。 图5是环戊烷的温度与蒸汽压的关系曲线。 图6是正戊烷的温度与蒸汽压的关系曲线。 图7是异戊垸的温度与蒸汽压的关系曲线。 具体实施例方式本专利技术的太阳能热水器系统的一实施例如图2所示，主要由集热器D、储 水箱S、热水管H、冷水管C和呼吸器B组成。冷、热水管上分别设有进水口 Pc、 PH。储水箱S的下端与集热器D上端连接，热水管H上端与储水箱S的出 水口连接，冷水管C与储水箱S的进水口连接。热水管H和冷水管C分别与呼 吸器B连接。呼吸器B至少由容纳水的呼吸体B1和置于该呼吸体B1内的气泡B2组成。 呼吸体Bl是一不易变形的刚性密闭容器，例如用PVC材料制作。如在呼吸器B 的外侧包裹保温材料，则该保温材料应比热水管外侧的更加容易散热，保证呼 吸器B内的水比热水管内的水更快地冷却。在呼吸器B的上端设有进水口，在 该进水口上安装进水单向阀U1;在呼吸器B的下端设出水口，在该出水口上安 装出水单向阀U2。热水管H的下端通过进水单向阀Ul与呼吸器B的进水口连接，冷水管C通过进水单向阀U2与呼吸器B的出水口连接。呼吸器B还可由上述的呼吸体B1和气泡B2，再加启动加热器构成。启动 加热器由加热电阻R和与之串联的储水箱温控开关SW1及呼吸器温控开关SW2 组成。温控开关SW1置于储水箱中，温控开关SW2置于呼吸器内部。这种呼 吸器在储水箱水温高于Tl时，SW1闭合(低于T1时，由于储水箱中水温低， 没有必要水循环)；呼吸器内的温度低于一设定温度T3时SW2闭合，加热后水 温高于一设定温度T2时温控开关SW2断开，便于系统产生冷热水循环和降低 功耗。图2所示系统采用该呼吸器B。气泡B2是用聚乙烯材料制成的密闭容器(也可以用其他类似材料制成)， 其内置有一定量的低沸点物质——环戊烷(其放入的质量能保证在其全部汽化 时可以涨大到B2的极限体积以内)。环戊烷的分子式是C5H10，分子量70，密 度0.75克/毫升，是低毒性的物质，用于非饮用热水应对人体是安全的。它在 常压下的沸点为T4=49.3°C，常温常压下气泡B2内的环戊烷呈液体，体积很小， 在温度超过沸点温度T4的常压状态下，汽化为气体，体积约为液体的240倍左 右，其蒸汽压和温度关系曲线如图4。环戊垸沸点温度及汽化后的体积与外部压 力有关。在外部压力大于1个大气压、温度超过沸点温度的状态下，汽化后的 气泡体积与液化的气泡体积之比小于240倍，但仍然是一个很大的膨胀系数。 低沸点物质此外还有正戊垸和异戊烷等，它们可置于气泡内，使气泡产生较大 的体积变化，图5、图6分别是正戊垸和异戊垸所对应的蒸汽压和温度关系曲线。 丛图4 6可以看出，在同一沸点温度下环戊烷气化时所对应的压力最小，而异 戊垸对应的压力最大。所以在选择低沸点物质时，主要根据储水箱与呼吸器之 间的垂直高度差和热水出口的水温来确定。气泡可以一个，也可以多个地置于呼吸器B内，且保证气泡完全膨胀时，气泡B2最大限度充满呼吸器B内部，在保证呼吸器B正常工作的同时而不影 响单向出水阀的工作。采用多个气泡则安全性更好，这样每个气泡内所含低沸 点物质就更少(一般在液化状态下只有1 5ml)， 一旦气泡破损，泄漏量十分有 限，对人体不会形成任何危害。本实施例的呼吸体B1的容积为1000ml，内部充满水W并置有4个气泡B2， 请参见图4。 4个气泡B2完全气化膨胀后的体积约为750 900ml， 4个气泡B2 内置环戊烷大约3 10ml，气泡膨胀后会挤压水，使呼吸器的内压增加，气泡B2 向上浮起，为防止气泡B2浮在呼吸器上部堵塞进水单向阀，或气泡B2收縮后 下沉堵塞出水单向阀，在进、出水单向阀的进、出水处置有防堵网N，防堵网N 或是半球形的过水网，不易变形，分别安装在进、出水单向阀所在的进、出水 口处，使得气泡无论在任何状态都不能堵住单向阀，而水可以通畅流入、流出。本专利技术的太阳能热水器系统的另一实施例如图3所示，没有启动加热器的 呼吸器B安装在热水出口 Ph垂直位置的上面。冷水管C和热水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热水器系统，包括集热器、储水箱、其上设有进水口的冷水管和其上设有出水口的热水管，储水箱与集热器连接，所述热水管和冷水管分别与储水箱的出水口和进水口连接，其特征在于还包括呼吸器，该呼吸器至少由呼吸体和置于该呼吸体内的气泡组成；所述呼吸体是一刚性容器，设有进水口和出水口，其内置有水，该进水口和出水口上分别设有单向阀；所述气泡是一其内置有低沸点物质的密闭柔性容器；冷、热水管分别通过对应的单向阀与呼吸器的进、出水口连接；在呼吸器内的水温高于所述低沸点物质的沸点时，该物质呈气相，气泡体积变大，呼吸器内压增大，出水单向阀打开，呼吸器内的水向所述冷水管排出；在呼吸器内的水温低于所述低沸点物质的沸点温度时，该物质呈液相，气泡体积变小，呼吸器内压减小，进水单向阀打开，所述热水管的水进入呼吸器；使热水管中的水与冷水管中的水通过呼吸器进行循环。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热水器系统，包括集热器、储水箱、其上设有进水口的冷水管和其上设有出水口的热水管，储水箱与集热器连接，所述热水管和冷水管分别与储水箱的出水口和进水口连接，其特征在于还包括呼吸器，该呼吸器至少由呼吸体和置于该呼吸体内的气泡组成；所述呼吸体是一刚性容器，设有进水口和出水口，其内置有水，该进水口和出水口上分别设有单向阀；所述气泡是一其内置有低沸点物质的密闭柔性容器；冷、热水管分别通过对应的单向阀与呼吸器的进、出水口连接；在呼吸器内的水温高于所述低沸点物质的沸点时，该物质呈气相，气泡体积变大，呼吸器内压增大，出水单向阀打开，呼吸器内的水向所述冷水管排出；在呼吸器内的水温低于所述低沸点物质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵文远，
申请(专利权)人：邵文远，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]