太阳能热水器的冷水回流装置

作者 / 潘纪璇，浙江省杭州高级中学；周泓，浙江大学



太阳能热水器的冷水回流装置

作者 / 潘纪璇，浙江省杭州高级中学；周泓，浙江大学

本文从太阳能热水器的结构和原理入手，阐述了一种太阳能热水器的冷水回流装置。该装置结构包括太阳能热水器贮水箱、冷水进水管、回水管、热水管、双金属片、微型水泵、电磁线圈、阀门（铁芯）、热水出水口、弹簧、开关、电源。该装置利用微型水泵、温控电磁阀等，当水温低于温控电磁阀的设定值时，电磁阀关闭，通过微型水泵使储水箱、热水管、回水管之间形成一个水循环，使的冷水被不断的加热，直到水温达到温控电磁阀的要求，电磁阀打开，热水从出水口排出。

温控；电磁阀；冷水回流

1. 背景技术

节能环保的太阳能热水器越来越多地被人们所喜欢，为人们的日常生活带来了舒适的享受，但由于太阳能热水器都是安装在屋顶，以充分接受太阳光的照射。直接使用的热水的龙头离热水贮水桶至少都有10米以上的距离，如果是多层的公寓房，离下面第一层的距离就更远，在冬天使用时，要先排尽水管中的冷水才能出热水，不仅造成水资源的浪费而且还带来使用上的不便。

本文介绍的一种热水器冷水回流装置，利用微型水泵将冷水回流到储水箱，形成一个水循环，然后采用温控电磁阀来控制热水出水口出水的温度。该装置的优点在于通过冷水不断循环加热，使水温可以很快达到设定的值，而且在水温未达到设定值时，热水出水口不会出水，使用方便且有效的节省了水资源。

2. 结构与原理

如图1所示，设计了一套冷水回流装置，该装置结构包括太阳能热水器贮水箱、冷水进水管、回水管、热水管、双金属片、微型水泵、电磁线圈、阀门（铁芯）、热水出水口、弹簧、开关、电源。该装置利用微型水泵使热水管、回水管、储水箱之间形成了一个水循环，冷水不断的循环加热，可以快速升温，然后利用在热水出水口附近安装的温控电磁阀来控制热水出水口出水的温度。

冷水回流装置在使用时只要接通开关11泵6的工作电路即被接通，热水管内留存的冷水被微型水泵6通过回水管3被重新泵入太阳能热水器的贮水箱1，此时的温控电磁阀由于温度未达到设定值处于关闭状态，几秒钟后，随着热水管4内热水的流入，管内温度逐渐升高，当温度达到电磁阀设定的值时，此时微型水泵6断电，温控电磁阀会打开，热水即通过热水管4从热水出水口9流出，达到了一出水就是热水的效果。

3. 温控电磁阀

LT系列超低功耗温控电磁阀，采用专利技术和数字温度传感器技术，阀体内嵌智能微功耗控制和数字温传感双功能模块，依据采集的温度高低控制电磁阀的开启或关闭。（本系列电磁阀有三种工作模式：制热模式、制冷模式、点温模式。）

图1 冷水回流装置结构图

温度的预设置范围：-50℃-+120℃；

旋钮可设置温度范围：0℃～100℃；

电磁阀的工作电源：AC220V/DC24V/DC12V；

电磁阀的工作功耗：≤1.5W/≤1.0W/≤0.5W；

电磁阀待机时功耗：≤0.09W；，

电磁阀的接口：4分，可选4-1.2寸；零压启动；

设置电磁阀关闭温度（点温型--设置点温温度）：

关电磁阀电源，换接上调温器，调温器侧面的开关往上拨打到设置关闭温度侧；

转动调温器面板上的调温旋钮，转到所需要设置的温度刻盘；

给电磁阀上电，1s后再次关电磁阀的电源，电磁阀的关闭温度设置完成；

温度设置完毕，在电磁阀电源关闭状态下，卸下调温器，换接上温度传感器，给电磁阀上电，电磁阀就会按照你设置的温度开始工作。

电磁阀工作方式：

如果设置的开启温度≤关闭温度，电磁阀工作于制热模式中。比如设置的开启温度20℃，关闭温度30℃；则温度传感器的温度≤开启温度20℃，电磁阀打开；温度传感器的温度>关闭温度30℃，电磁阀关闭。

如果设置的开启温度>关闭温度，电磁阀工作于制冷模式中。比如设置的开启温度30℃，关闭温度20℃；则温度传感器的温度≥开启温度30℃，电磁阀打开；温感器温度≤关闭温度20℃，电磁阀关闭。

对于点温模式工作的电磁阀，设置的是点温温度和温偏差两个参数。比如点温温度设置为20℃，温偏差设置为2℃，则18℃≤温度传感器≤22℃时，电磁阀开启，其它情况下电磁阀全部处于关闭状态。如果温偏差设置为0，则只有20℃的介质可以通过电磁阀，超过20℃，或不到20℃的介质全部都不能通过电磁阀。

4. 结论

经过对以往的热水器在冬天需先排尽底部冷水才能出热水的情况研究分析，本文设计的热水器的冷水回流装置，通过微型水泵使热水管、回水管、储水箱之间形成水循环，使冷水可以快速加热，然后利用温控电磁阀使热水出水口在水温未达到设定值之前不会排水。以上结构特点有效解决了热水器出水口排出冷水的问题，无需在排放一段时间的冷水，节省了大量的水资源，且使用方便。

＊ ［1］付敬奇.《电磁阀的工作原理》.机械工业出版社，2010.4

＊ ［2］杜兆年.史凤霞，范宗良，董金新.《阀门》.机械工业出版社，2002.10

＊ ［3］李亚峰.《水泵与水泵站》.机械工业出版社.2009.7