分析农村太阳能热水器应用技术方案

摘要：太阳能热水器因使用方便、操作简单、经济节能等特点，在农村得到广泛关注和应用。但是很多农村存在自来水水压不稳定、定时供水、没有自来水等问题，给老百姓使用太阳能热水器造成诸多不便。为此，本文分析适用于农村地区的太阳能热水器应用技术方案。 　　1太阳能侧置式自动补水方案 　　对于没有自来水的用户，冷水供应需通过增压泵将水井的地下水输送到屋顶水塔，再供给太阳能热水器，由于水塔比热水器高，需要使用浮球箱。常见的浮球箱安装在水箱上部，从水箱顶部进水，在热水器运行过程中，浮球箱温度很高，易生成水垢，加快老化，出现密封不严而漏水。为此，我们研发出侧置式自动补水方案。如图1。 　　该方案有两种补水装置： 　　一是侧置式浮球箱。安装在水箱侧面，浮球箱冷水进口接自来水、水塔等供水管路，浮球箱出水口与水箱下部的补水口连接，从水箱下部进水，避免浮球箱出现高温。用户用水时，根据连通器原理，补水箱内的水位下降，补水箱同时进行补水。 　　为防止混水，在补水口处安装防混水管，同时将热水出口设计在水箱另一侧，出水口高度可在水箱直径的1/3~1/2 处，保证热水能够足量放出。为美观方便，浮球箱可设计为方形扁盒式，可牢固安装在水箱侧端盖上。 　　二是自动止水阀。这是新型管道压差式补水装置，仅有拳头大小，方便安装。止水阀冷水进口接自来水或水塔，出水口接水箱上部的补水口，水位监测口接水箱下部的进水口。其工作原理是：自动止水阀阀体内腔分为两个腔体，主腔体正常通水，副腔体设有进水口、泄压口。 　　补水时冷水经自动止水阀从水箱上部补水口进入水箱，水箱满水时，水位到达止水阀内，浮子浮起，将泄压口堵住，腔体内形成压力差，推动橡胶阀将主腔体封住，实现自动止水、补水。用水时，当热水出口阀门打开时，热水流出，水箱水位下降，止水阀内浮子随水位下降，将泄压口打开，主副腔压力差消失，在水压作用下实现补水。 　　该方案优点是止水阀整合了电磁阀及浮球阀优点，靠主腔体和副腔体压差实现密封止水，不需要任何电能和控制装置。止水阀体积小，方便安装和维护，不受水压、水温影响，使用范围广，性能可靠。 　　侧置式自动补水方案，在不使用水温水位控制仪表时，实现自动补水，保证太阳能热水器冷水补充，同时通过对补水位置结构优化，使补水装置内水温保持在较低温度，延长其使用寿命，且成本低，适合农村地区用户选择。 　　2太阳能电机齿轮自动排空方案 　　目前太阳能热水器管道排空方式，有机械式、电磁式、电动式。但由于各种不足，没得到推广应用。为此，我们设计了电动机带动齿轮实现管道排空的装置。如图2。 　　该装置采用电机带动齿轮传动，传动杆上端与丝管形成断面密封，插入热水器水箱进出水口，在水箱内部实现进水和排空，避免排空阀本身存水被冻堵。排空装置齿条传动机构与水路分离，既保证电动机电器使用安全，还保证水不会与齿轮轴润滑油接触而影响润滑。排空装置上设计有磁化除垢器，有效防止管路因结垢出现堵塞现象。 　　采用排空专用水温水位控制器，能够提供自动上水、自动排空、智能电辅助加热和智能保护等多种功能。进出水管路上设有用于感应管路温度的感温元件和用于自动排水排空阀，如温度低于控制器设置温度，排空阀工作，排水电磁阀实现自动排空管道内部水。为避免因停电带来的管路无法排空，控制系统设计为当停电或切断电源时，控制器自动实现排空以避免管路存水冻堵。当电源恢复时，可正常使用热水。图3 为排空阀工作的三种状态。 　　使用该防冻阀，可在很大程度上解决农村冬季管道冻堵无法使用问题，特别是对于已经安装的太阳能热水器，管路没有安装电伴热带的，可在水箱进出水口处加装该阀，实现管路排空。 　　3淋浴混水阀增压宝技术方案 　　太阳能热水器在农村地区和部分多层楼房的顶楼用户中，如顶楼热水落差小、自来水压力小；农村自制冷水箱微压供应冷水等。其洗浴时花洒流量小、无法呈喷射状态，洗浴舒适度非常差。根据文丘里原理设计开发的淋浴混水阀增压宝能很好解决以上问题，满足高质量、舒适性好的浴室要求。 　　工作原理如图4：利用文丘里原理研发的射流增压技术，带有一定压力的冷水通过管路设计，把流体由粗变细，以加快水流流速，使水流在文氏管出口后侧形成一个“真空”区。当这个“真空”区靠近工件时会对工件产生一定吸附作用，从而达到增压出水要求。 　　4结语 　　以上分析了几种主要针对农村地区使用的太阳能热水器技术方案，主要是为解决农村地区因不同条件限制而造成太阳能热水器无法使用的问题，技术方案因不同地区、用户条件和使用习惯而异，供用户和太阳能相关从业人员参考。（山东力诺瑞特新能源有限公司/ 马光柏、闫芳）