能自动上水的太阳能热水器

赵　博

一、引言

太阳能热水器的广泛使用，节约了大量能源，并给人们的生活带来方便。但是，使用中也存在一些不足之处，如上水的控制，多为人工操作，即打开上水阀向水箱供水，当溢流管回水时，才知道水已上满，关闭上水阀。整个过程需要操作人员时刻关注。本文的目的是：提供一种具有自动上水机构的太阳能热水器。

二、具体的设计方案

具有自动上水机构的太阳能热水器(浮球杠杆法)，包括水箱、进水管、出水管、单向阀、管道泵和电磁阀等。水箱顶部开有预留孔，其特征在于：

A、水箱外部顶面一侧设有杠杆，杠杆一端镶有一块含铁的金属片，再在此上方固定一块不含铁的金属片(如铝片)和磁铁。电线与两金属片相连，经过插头与电磁阀相接，杠杆的另一端由水箱中的浮球控制。

B、所述电磁阀、管道泵、单向阀安装在进水管上。

C、所述进水管要伸入水箱内部，并穿上一些小孔。

D、所述出水管连通着水龙头。

下面将结合示意图逐步深入地进行说明：

1、当水箱中的水位稍微下降一点时，在浮球的自身重力作用下，两个金属片闭合，进水管上的电磁阀打开，开始向水箱供水。当水位升高后，在浮球的浮力作用下，两个金属片分离，进水管停止供水，即实现了太阳能热水器自动上水。

2、浮球可以采用扁状，有利于增大水箱的容水量。

3、磁铁的作用是为了防止金属片接触不良，即达到金属片要么闭合，要么断开的目的。(注：镶在杠杆上的金属片为铁片，另一个金属片宜为铝片，因为磁感线不能穿过铁片，故此金属片中不能含铁。)

4、为了防止断水或自来水压不足时，水箱中的水位下降后，电磁阀打开，热水从进水管道倒流下来，在进水管上安装一个单向阀(见图1)就可以了。

5、自来水压不足时，可使用管道泵。管道泵需安装在图中电磁阀位置的上面。在实际安装中，管道泵与电磁阀的位置需要靠的很近。因为电磁阀关闭后，管道泵可能仍在工作，若两者相离太远，管道泵会将两者间管道里的水抽进水箱，可能发生水从排气孔中溢出现象。

6、在用户用水的同时，进水管会向水箱供应冷水，故出水管口在水箱中的位置要尽量高些(相当于原来的溢流管)。进水管口采用多小孔状(在水箱中，小孔切勿朝上，最好朝下)，均匀发散冷水，由于冷水在下，热水在上，不会发生热对流。再者，水的导热能力很差，很少发生热传递。因此冷热水基本上不会混合。

三、本设计的优点

本自动上水设计装置，具有并超越了传感器式智能上水的所有基本功能(见下表)。这将会引起太阳能热水器行业的革命，并且完全可以做到让太阳能热水器取代燃气热水器和单纯电热水器的市场。

四、实际现象举例

1、人工上水会发现溢流管流出来的是热水。可以说本发明就是把溢流管流出来的热水直接加以利用。

2、在夏天，会发现池塘里表面的水很热，但下面的水却仍是冷的。这就说明了水的导热能力很差。

五、本产品结构图

说明：设计者为了画图方便，在图1把出水管口⑥与进水管口⑧分别画在水箱的两侧。事实上，为了便于实际生产可把它们安装在水箱同一侧，如上图所示。

六、关于电热器的使用：

建议用户在使用太阳能热水器时配套安装电热器，以尽可能地消除阴雨天对使用热水的影响。电热器可由一个旋扭定时开关(即老式洗衣机上的定时器)，以避免用户未及时关掉电热器电源而引起的不良后果。由于太阳能热水器的保温技术越来越先进，所以用户可不必“临时抱佛脚”——在使用热水之前才启动电热器。

换句话说，就是阴天用水用户可不必等待电热器加热，什么时候想起来就什么时候旋转定时开关来启动电热器，启动后就不用管了。这样一来，电热器的工作时间与用户用水就不会同时发生，所以使用更安全。当然，为了以防万一，水箱中可安装一个漏电保护器，即接上一根地线。

七、结语

在寒冷的冬季，太阳能会“无能”，这个问题严重制约着太阳能热水器的推广与应用。究其原因就是，暴露在室外的上下水管冻堵后无法使用，甚至由于水结冰后体积膨胀将管道胀裂。

目前，解决这一问题的常规方案是在上下水管的外面缠绕电热带，此方案由于诸多不便，且有火灾隐患，难以被广大用户所接受，只能说是没办法的办法。另外，有一些管道排空防冻技术虽具吸引力，但实施起来却困难重重。笔者愿与大家一起研究、探讨，解决这一难题。