[实用新型]一种用于太阳能热水器的防水垢装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水器的防水垢装置，属于太阳能热水器技术领域。

背景技术

人类对太阳能的利用历史与整个人类的历史一样悠久。太阳能可以被转化为热能、电能、化学能等。对太阳能转化为热利用最成功的一个例子就是太阳能热水器。太阳能热水器因其优异的加热水的特性在中国以及全世界都得到了广泛的普及应用。一般来说，太阳能热水器包括支架、水箱、集热管等主要部分。随着太阳能热水器的长时间广泛应用，人们自然发现了一个主要问题，就是太阳能热水器内部（包括集热管、水箱、通水管道等）在长时间使用后容易产生水垢，并沉积在热水器内部或漂浮在热水中。沉积在热水器内部的水垢会影响热管内水的相互流动、温度的传导，并减少集热管的储水量、影响集热管的采光效率，导致热水器效率逐渐变低甚至降低热水器的使用寿命。所以，热水器内部需要专业人员对其进行定期清洗，但这却为用户带来不少麻烦，同时也增加了热水器生产商的成本。为了解决水垢的问题，人们曾经设计出许多不同的技术方案。但这些方案真正被热水器生产商采用的却是寥寥无几，核心原因归纳起来主要包括以下几个方面：因去水垢而对热水器本身的设计进行了大改变，对热水器厂家而言毫无吸引力；因过于复杂不适用于真实的情况，不仅工艺复杂而且成本高昂；因除水垢效果十分微弱；因对热水器或使用者存在潜在危害，比如用于除垢而放入热水器的化学液体，会对人体皮肤造成潜在危害。而对于那些被实施的除水垢方案往往也只在一些特殊或高端的产品中使用，而且除水垢效果也难言明显，从而难以普及。所以目前国内的大厂商面对热水器内部水结垢问题时，大多数还是采取人工上门清洗的方法，此方法虽然笨拙，但却还是性价比相对较高的一种方案。

其实，热水器内部结水垢的问题并不是不可解决的。对于水垢的形成我们其实是很清楚的，这里可以先来分析水垢的成因。由于绝大部分热水器中使用的是自来水或井水。以自来水为例，当自来水中含有较多的钙（Ca）、镁（Mg）盐类时，在对自来水加热的过程中，Ca（HCO₃）₂、Mg（HCO₃）₂等会逐渐受热分解为CaCO₃、MgCO₃等沉淀，当温度超过70℃之后，这种分解过程会明显增加，在静止的水中产生的这些沉淀容易沉积在热水器内壁，这就是水垢。由于热水器的原始设计思想是希望在冬天、连续阴雨天等日照不充分的情况下，尽可能满足用户对热水的需求。进而导致新的问题：在日照充分的情况下，一定有过多的热量聚集，使集热器、水箱等长时间处于高温状态。这为水垢产生的产生提供了充分的条件。

从水垢的成因中我们可以清楚地看到促成水垢形成的要素分别是：（1）水中含有大量Ca²⁺，Mg²⁺，HCO₃^-等离子；（2）高温；（3）水静止。对于绝大部分热水器来说，难以直接控制（1）水中的离子含量。但是却可以控制（2）高温和（3）水静止这两个因素。特别是在要素（1）具备的时候高温是形成水垢的最核心的因素，高温条件下水静止是辅助的促进因素。

其实人们也都已经认识到高温对水垢的影响，所以也有技术方案试图去解决。中国专利CN 202195618 U公开了一种包含一系列温度控制与散热的机械电力装置来控制热水器中的水温以防止结垢。但这个技术方案由于过多地采用机械电力控制装置从而导致成本大量上升，甚至还较大地改变了太阳热水器的内部结构，难以被生产厂家接受。另外，中国专利CN201314712Y和中国专利CN 202254443 U分别公开了一种在太阳能热水器的光照面增加温度传感电控制的伸缩遮阳帘或布来控制水温。这种技术方案同时得考虑强风、雨水腐蚀等其他因素，并且也过多地采用机械控制装置，而且还有额外电力需求，这些都导致成本大量上升，也不适应太阳能热水器生产商的需求。

其次，对于水静止也会促进结垢的问题，人们也曾经提出过一些技术方案。中国专利CN 201083448 Y和中国专利CN 201407827Y分别公开了一种通过改变太阳能热水器的集热管为贯通圆筒形管且进水口在下端圆管的方式，加大了集热管内水的流动性来达到除水垢的目的。但这种方案对现有的集热管和热水器整体都进行了较大的改变，增大了成本且改变了生产工艺，也没有为热水器生产商所接受。