液压换向阀在太阳能热水器上的应用设计

　　1 问题的提出

　　随着绿色环保、节能意识的提高，太阳能热水器作为一种白色家电开始进入千家万户，并且受到广泛青睐。但在使用中也存在一些不足，具体表现为: ① 每次使用前都需要先放掉一部分冷水，使用不够方便，也造成浪费现象; ② 管路中冷水结冰造成冬季整个管路被冻堵，无法正常使用。这是部分太阳能热水器一年只能使用3 个季节的主要原因，尤其在保温措施差的农村地区，冬季需要用热水的时候，房顶上的热水器反而成了摆设。当前，解决这一问题较为简便的方法就是增加排空阀，它具有排空成本低、操作简单方便等优点。据了解，这种排空阀在使用效果不是很理想，当管路铺设不理想、排水阀出现故障不能正常开启或关闭、管路中出现了气阻现象等等，都会影响太阳能正常使用。我们在长期研究液压换向阀使用基础上，结合太阳能的使用要求，特设计了该太阳能热水器，解决了太阳能使用中的不足。

　　2 设计方案

　　设计的目的就是，能够实现水管的排空功能，并将排空的水储存利用。在结构上增设了备用水箱，它的作用是储存太阳能出水管中残余的冷水，其体积不大于5 L 就可以了; 在管路中设计二位二通换向阀，它具有开关功能，控制太阳能水箱中水的排放; 设计三位三通换向阀，它具有选择功能，选择管路中的水是流向备用水箱，还是流向混水阀，实现冷水的转移和热水使用; 在管路的上端设计一段管路通向大气，让水管中的水能够顺利排向备用水箱，并装有单向阀，防止水管中水外漏。设计系统原理图如图1 所示。

　　为了便于控制，二位二通换向阀选用电磁换向阀，用线路引入室内，用按钮进行控制工作状态; 三位三通换向阀可以选用机械控制，也可以选用电磁控制，直接安装在室内。

　　其工作原理和工作过程分为以下几步:

　　( 1) 给太阳能热水器水箱上水过程。水箱上水过程可以从上水管进行，上水过程与其他太阳能热水器一样;

　　( 2) 将下水管排空。让二位二通阀阀芯右移，左位工作，水箱的水被截止。这时三位三通阀阀芯左移，右位工作，太阳能出水管中的水流向备用水箱。当水不再流动时，太阳能出水管中残留的冷水就全排到待用水管或者水箱中了。这时，将三位三通阀中位工作，处于待用状态;

　　( 3) 热水的使用。让二位二通阀阀芯左移，右位工作，水箱的水被流向下水管。这时三位三通阀阀芯右移，左位工作，太阳能水箱中的热水流向混水阀。此时，打开混水阀，热水可以直接使用。备用水箱的水可单独引出来用于洗手、洗衣等。总之，在下一次用水前必须保证备用水箱里的水是空的。