简介多功能机械式逻辑阀技术

管道冷水引起的浪费、冻堵等一系列问题一直困扰着太阳能热水器行业。太阳能热水器储热水箱大都安装在室外屋顶、楼顶或阳台。用水一般在厨房和卫生间，热水输出管路比较长，管路中存留的冷水较多，几乎每次使用时都要先排放掉，管路长需要等待时间也较长，使用极为不便。 假设每户热水管道平均长15m，水管内径D20mm，则管路冷水为4.71L，按每户每天用热水4 次计算，则每户每天排掉的冷水为18.84L。每年每户因管道冷水排放而造成的自来水浪费6.782t。目前国内太阳能热水器用户超过1 亿，那么，我国每年因此流失的水资源约7亿~8亿吨。按5元/t 水价计算，经济损失35亿~40亿元/ 年。人均年用水量20t 计算，则浪费的水可供3891 万人（相当于福建省人口总和）使用一年。 我国长江流域及其以北和西南高寒地区因冬季结冰而造成管路冻堵。防止结冰的措施：一是启动水泵进行防冻循环，循环消耗大量热能和电能，增加了系统安装、维护成本，局限性很大；二是借助电热带伴热，伴热带不仅浪费电能、安装、维护困难、成本高，而且容易出现自燃，带来可怕的火灾隐患。 消除隐患的最佳技术就是管路排空技术———将管路排空能够很好地克服上述问题。近十几年来，业内排空技术五花八门，大多采用控制仪、电磁阀、电动阀来实现排空。由于冬季太阳能热水器所处的室外环境温度低，阀门容易结冰而难以开启，使用不可靠，事与愿违；也有的采用若干机械阀门，通过一定次序的系列操作来实现排空，非常不便操作，难以推广。实践证明现有排空产品受季节和区域限制较大，可靠性、耐用性难以过关。 “一开就出热水，一关就自动排空”是太阳能热水器广大用户和从业者期盼许久的心愿，随着集“混水调温、排空、消除水锤、自动补水”等多功能于一体的机械式逻辑阀在山东汉霖太阳能有限公司开发成功这一心愿终于得以实现。 1 开发思路 日常生活中热水的使用离不开混水阀，混水阀分为手动机械调节式和自力恒温式，其中机械式手动混水阀目前较为普及。多功能逻辑阀就是在现有混水阀基础上展开研究的。 现有手动机械式混水阀有三个接口———冷水进口、热水进口和混水出口。 对应的阀芯固定膜片有三个孔，阀柄操作只有三个动作———开启、调温和关闭。多功能逻辑阀门（见图1）有四个接口———冷水进口、冷水出口、热水进口和混水出口，对应的阀芯固定膜片有七个孔（见图2），形成门逻辑水路，阀柄操作虽然还是只有三个动作———开启、调温和关闭。 但实现的功能却丰富得多了———在（拉起阀柄）阀门处于开启状态时，冷水进口、冷水出口、热水进口和混水出口同时打开，冷水通过阀门一分为二，一部分流入储热水箱，将热水从水箱顶出，流入热水进口。另一部分参与混水调温，并从混合出水口流出供使用。 开启后可以通过阀柄的左右摆动来调节温度；当（压下阀柄）阀门处于关闭状态时，只有冷水进口被关闭，而冷水出口、热水进口和混水出口仍处于联通状态，在重力作用和补气阀配合下，阀门和水箱之间的冷、热水管路里的水就继续通过混水口流出，直到管路全部流净、排空为止。这部分水可以充分使用，不会浪费，这部分水量也有限，流水延迟时间很短（以s为单位）。 综上所述，多功能逻辑阀，除了具有冷热混合调温用水功能外，还同时具有自动排空（无需电磁阀和控制装置）、自动上水（无需水位传感器和电控装置）的功能。无需复杂管路，无需多余的操作，一开就出热水，一关就能排空。另外，具有流量平衡、冷热同步，消减系统压力、克服水锤冲击，节电节水，使用便利，不受季节、区域限制，用途广，不仅仅适用于非承压式，还适用于承压式，可以用于太阳能热水器，也可以用于电热水器、燃气热水器、热泵热水器等。 2 技术特点 2.1冷热水同时开启/ 关闭，切断了水锤对水箱的压力冲击，保护了水箱。水锤压力（surge pressure）指的是管道系统由于水流状态（流速）突然关闭时，由于压力水流的惯性, 产生水流瞬时高压冲击波。水锤引起的压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。这种大幅度的压强波动危害极大，造成水箱内胆瞬间高压而拉伸、变形、搪瓷崩瓷、开裂、应力腐蚀，寿命骤减（见图3、图4） 2.2冷热水流量平衡，无论系统承压与否，都可以采用顶水出水，不存在上水问题。 2.3 系统在集热和非使用状态处于开式，无压力；在使用状态处于闭式，低压可控。 2.4 一关就自动排空，一开就出热水，使用方便、舒适。 2.5 阀体采用食品级304 不锈钢精密铸造，绝对不含铅，不污染水质。 2.6解决系统管路冬季冻堵的顽疾，消除了伴热带易燃之安全隐患。 2.7 降低成本（省却了减压阀、水位传感器、电磁阀、伴热带等；可以采用低压管路）。 2.8 减少维护（采用机械式结构，搪瓷磨片、精密铸造，阀门本身非常耐用。摒弃水位传感器、电磁阀、控制仪、伴热带等故障源）。 2.9 提高了整个热水系统（包括水箱、管路）的使用寿命。 2.10 节约水电资源，避免浪费，真正实现节能减排，利国利民。 3 产品应用系统原理 3.1 非承压式太阳能热水器 （如图5，图6，图7） （山东汉霖太阳能有限公司杨宪杰）