基于液压换向阀的太阳能热水器开即热装置的研制

　　1　问题的提出

　　当今世界,随着科技的进步、经济的发展,能源和资源越来越紧缺,太阳能热水器的推广和发展正面临巨大的机遇。现如今,太阳能热水器的技术越来越完善,只要有太阳辐射,真空集热管就可以工作,即使在高寒地区,一年四季也可正常运行。可以说,太阳能热水器正以快速的步伐走向千家万户。

　　然而,在使用太阳能热水器的过程中,人们也感觉到了它的一些不便之处,比如:初次打开时必须放掉一部分冷水才能用到热水。为什么会是这样呢?众所周知,太阳能热水器是靠真空集热管利用太阳的辐射热来加热水箱中的水的,因此,初次使用的时候必须先排出出水管中的冷水,才能用到热水;另一方面,由于出水管的保温效果不好,隔一段时间后出水管里的水就会变冷,用户再次使用时仍然必须先放完这部分冷水,才能用到热水。为解决这一不便,特设计了“太阳能热水器一开即热装置”。

　　2　解决办法

　　以下两个方案主要由两部分组成:①待用水管或积不大于5 L的水箱来转移残余冷水;②三位四通换向阀:用以实现冷水的转移和热水的使用。

　　这两种方案都可以使人们直接用到热水,不用再放掉一部分冷水后才能用到热水,因此节约了很多生活用水。其次,做饭、烧开水时,可以直接用热水稍微加热即可,这样既省了不少做饭和烧水的时间还节约了不少的煤、煤气或者电等能源,充分利用了太阳能。

　　2. 1　方案1的工作原理和工作过程(见图1)

　　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　水箱上水时,打开供水源的阀门K1,当水箱水上满后,关闭K1;

　　(2)将太阳能出水管残余冷水转移　用户用水时,让阀芯右移,左位工作,接通P和A,即太阳能出水管中的水流向待用水管或者水箱中。当水不再流动时(这段时间可以去忙别的事,排完后自动停止),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;

　　(3)热水的使用　让阀芯左移,右位工作,接通P和B,此时从B中流出的就是热水了。此热水可以直接用(如烧开水、煮饭等);还可以和冷水混合后洗澡;

　　(4)节约水的利用过程　待用水管或者水箱中的转移过来的冷水直接和混水阀连接用于洗澡,当然也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待用水管或者水箱里的水是空的!用完后将阀芯打到中间位置。

　　2. 2　方案2的工作原理和工作过程(见图2)

　　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　水箱上水时,打开供水源的阀门K1,当水箱水上满后,关闭K1;