[发明专利]全自动管道排空防冻系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热水器领域的管道排空防冻装置及控制方法，尤其是一种全自动管道排空防冻系统及控制方法。

背景技术

目前，市场上的家用太阳能热水器使用率已越来越高，在某些省市，政府还以文件的形式强制推广，特别是在沿海省市农村城镇的普及率已达到相当高的水平。尽管如此，这种清洁环保的节能型太阳能热水器在冬天绝大多数都处于闲置和无法使用的窘境，家用太阳能热水器冬季防冻技术成为一种行业技术瓶颈，多年来无法突破。采用管道伴热带加热防冻是目前利用最多的，但也是故障最多最不安全的一种防冻方式，每年因电加热引起的火灾事故举不胜举，投诉不断，给厂家和用户都带来极大的损失和安全隐患。好多厂家也在不断研发一种高效节能安全的防冻方法和技术，但都无果而终，种种负面因素，严重影响了家用太阳能热水器的普及推广和利用。管道防冻排空技术多年以来一直被国内行业公认为是一种高效节能、安全方便的防冻技术，但也因技术瓶颈无法突破，始终未得到很好的推广。

在申请日为2009年1月21日、申请号为200920004226.3的《一种防冻墙太阳能热水器》(授权公告号CN201348390Y)专利文献中，介绍了一种防冻型的管道排空太阳能热水器；申请日为2010年12月30日、申请号为201020690484.4的《太阳能热水器电磁阀排空装置》(授权公告号CN201954795U)专利文献中，介绍了一种电磁阀排空装置；申请日为2006年5月3日、申请号为200620024320.1的《防冻堵太阳能热水器及其自动控制装置》(授权公告号CN2890759Y)专利文献中也介绍了一种排空型太阳能热水器装置。以上这些技术，有的采用电动球阀控制，有的采用电磁阀控制，有的自动控制有的手动控制，但均存在着阀体使用寿命短、不耐磨损、不耐高温、密封性差、系统设计不合理的弊端，这是导致整个系统不能推广的根源；以上还有一个致命的技术瓶颈，那就是无法突破用水管道出现的“U”型弯，在用水管道从排空状态转为用水状态后，因用水龙头前端“U”型弯的存在，里面的水在排空时滞留在“U”型弯的底部，形成气堵，致使从水箱经管道下行的水无法流出，整个系统瘫痪。且整个系统控制步骤繁琐，根本无法适应市场需求，是阻碍自动排空技术发展的主要原因。

发明内容

为突破太阳能热水器冬季管道冻堵造成瘫痪的技术瓶颈，将管道排空这一节能安全技术应用于太阳能热水器领域，实现自动排空防冻，本技术方案针对系统长寿命、高可靠性、操作简单等方面展开研究，采用均不是普通电磁阀或电动球阀的具有良好密封性能的旋转式陶瓷阀芯电动排空阀、电动排水阀、电动上水阀，通过仪表单片机程序控制，交替延时3秒钟以上，其中用水时，电动排空阀打开、然后室内电动排水阀最低延时10秒钟以上关闭，此时间还可以根据楼层高低或管道长短进行人工设定，且当电动排水阀的前端出现“U”型弯时，电动排水阀应装在“U”型弯的上端，且低于最低用水点。此种控制装置和方法不仅增大了水的流量，延长了系统寿命，而且从根本上解决了“U”型弯对系统造成的影响，实现了自动控制，达到了使用方便、高可靠性的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：全自动管道排空防冻系统及控制方法由家用太阳能热水器水箱、用水管道、控制仪表、电动排空阀、电动排水阀、电动上水阀、传感器、用水龙头和淋浴喷头等组成，电动排空阀安装在室外太阳能热水器水箱的底部，水箱上还安装有检测水温水位的传感器，通过信号线与室内控制仪表连接，在用水管道的最底端安装有电动上水阀和电动排水阀，室内电动排水阀通过三通管件与电动上水阀并列安装或安装在电动上水阀的上端且低于用水龙头和淋浴喷头的最低位置；

整个系统利用控制仪表内设的单片机控制程序，采用以下控制方法实现系统的自动用水和自动排空、自动上水等程序：

在室内装有单片机的控制仪表上使用拨动开关控制冬、夏两种使用模式，在夏季模式下，不具有排空功能，太阳能热水器处于待用状态，室外电动排空阀为常开状态，室内电动排水阀为常闭状态，电动上水阀为常闭状态，且无论在上水或用水时室外电动排空阀和室内电动排水阀均不受控制；在冬季模式下，太阳能热水器处于排空状态，平时不用时室外电动排空阀为常闭排空状态，室内电动排水阀为常开状态，电动上水阀为常闭状态；在冬季模式下还包含以下控制方案：

A、当有人用水时，手动按一下用水键，启动以下程序：仪表用水指示点亮，首先室外电动排空阀打开、然后室内电动排水阀延时10秒钟左右关闭，水流从水箱经管道至用水龙头或淋浴喷头流出；