太陽能熱水器的冷水回流裝置

作者 / 潘紀璇，浙江省杭州高級中學；周泓，浙江大學

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太陽能熱水器的冷水回流裝置

作者 / 潘紀璇，浙江省杭州高級中學；周泓，浙江大學

本文從太陽能熱水器的結構和原理入手，闡述了一種太陽能熱水器的冷水回流裝置。該裝置結構包括太陽能熱水器貯水箱、冷水進水管、回水管、熱水管、雙金屬片、微型水泵、電磁線圈、閥門（鐵芯）、熱水出水口、彈簧、開關、電源。該裝置利用微型水泵、溫控電磁閥等，當水溫低于溫控電磁閥的設定值時，電磁閥關閉，通過微型水泵使儲水箱、熱水管、回水管之間形成一個水循環，使的冷水被不斷的加熱，直到水溫達到溫控電磁閥的要求，電磁閥打開，熱水從出水口排出。

溫控；電磁閥；冷水回流

1. 背景技術

節能環保的太陽能熱水器越來越多地被人們所喜歡，為人們的日常生活帶來了舒適的享受，但由于太陽能熱水器都是安裝在屋頂，以充分接受太陽光的照射。直接使用的熱水的龍頭離熱水貯水桶至少都有10米以上的距離，如果是多層的公寓房，離下面第一層的距離就更遠，在冬天使用時，要先排盡水管中的冷水才能出熱水，不僅造成水資源的浪費而且還帶來使用上的不便。

本文介紹的一種熱水器冷水回流裝置，利用微型水泵將冷水回流到儲水箱，形成一個水循環，然后采用溫控電磁閥來控制熱水出水口出水的溫度。該裝置的優點在于通過冷水不斷循環加熱，使水溫可以很快達到設定的值，而且在水溫未達到設定值時，熱水出水口不會出水，使用方便且有效的節省了水資源。

2. 結構與原理

如圖1所示，設計了一套冷水回流裝置，該裝置結構包括太陽能熱水器貯水箱、冷水進水管、回水管、熱水管、雙金屬片、微型水泵、電磁線圈、閥門（鐵芯）、熱水出水口、彈簧、開關、電源。該裝置利用微型水泵使熱水管、回水管、儲水箱之間形成了一個水循環，冷水不斷的循環加熱，可以快速升溫，然后利用在熱水出水口附近安裝的溫控電磁閥來控制熱水出水口出水的溫度。

冷水回流裝置在使用時只要接通開關11泵6的工作電路即被接通，熱水管內留存的冷水被微型水泵6通過回水管3被重新泵入太陽能熱水器的貯水箱1，此時的溫控電磁閥由于溫度未達到設定值處于關閉狀態，幾秒鐘后，隨著熱水管4內熱水的流入，管內溫度逐漸升高，當溫度達到電磁閥設定的值時，此時微型水泵6斷電，溫控電磁閥會打開，熱水即通過熱水管4從熱水出水口9流出，達到了一出水就是熱水的效果。

3. 溫控電磁閥

LT系列超低功耗溫控電磁閥，采用專利技術和數字溫度傳感器技術，閥體內嵌智能微功耗控制和數字溫傳感雙功能模塊，依據采集的溫度高低控制電磁閥的開啟或關閉。（本系列電磁閥有三種工作模式：制熱模式、制冷模式、點溫模式。）

圖1 冷水回流裝置結構圖

溫度的預設置范圍：-50℃-+120℃；

旋鈕可設置溫度范圍：0℃～100℃；

電磁閥的工作電源：AC220V/DC24V/DC12V；

電磁閥的工作功耗：≤1.5W/≤1.0W/≤0.5W；

電磁閥待機時功耗：≤0.09W；，

電磁閥的接口：4分，可選4-1.2寸；零壓啟動；

設置電磁閥關閉溫度（點溫型--設置點溫溫度）：

關電磁閥電源，換接上調溫器，調溫器側面的開關往上撥打到設置關閉溫度側；

轉動調溫器面板上的調溫旋鈕，轉到所需要設置的溫度刻盤；

給電磁閥上電，1s后再次關電磁閥的電源，電磁閥的關閉溫度設置完成；

溫度設置完畢，在電磁閥電源關閉狀態下，卸下調溫器，換接上溫度傳感器，給電磁閥上電，電磁閥就會按照你設置的溫度開始工作。

電磁閥工作方式：

如果設置的開啟溫度≤關閉溫度，電磁閥工作于制熱模式中。比如設置的開啟溫度20℃，關閉溫度30℃；則溫度傳感器的溫度≤開啟溫度20℃，電磁閥打開；溫度傳感器的溫度>關閉溫度30℃，電磁閥關閉。

如果設置的開啟溫度>關閉溫度，電磁閥工作于制冷模式中。比如設置的開啟溫度30℃，關閉溫度20℃；則溫度傳感器的溫度≥開啟溫度30℃，電磁閥打開；溫感器溫度≤關閉溫度20℃，電磁閥關閉。

對于點溫模式工作的電磁閥，設置的是點溫溫度和溫偏差兩個參數。比如點溫溫度設置為20℃，溫偏差設置為2℃，則18℃≤溫度傳感器≤22℃時，電磁閥開啟，其它情況下電磁閥全部處于關閉狀態。如果溫偏差設置為0，則只有20℃的介質可以通過電磁閥，超過20℃，或不到20℃的介質全部都不能通過電磁閥。

4. 結論

經過對以往的熱水器在冬天需先排盡底部冷水才能出熱水的情況研究分析，本文設計的熱水器的冷水回流裝置，通過微型水泵使熱水管、回水管、儲水箱之間形成水循環，使冷水可以快速加熱，然后利用溫控電磁閥使熱水出水口在水溫未達到設定值之前不會排水。以上結構特點有效解決了熱水器出水口排出冷水的問題，無需在排放一段時間的冷水，節省了大量的水資源，且使用方便。

＊ ［1］付敬奇.《電磁閥的工作原理》.機械工業出版社，2010.4

＊ ［2］杜兆年.史鳳霞，范宗良，董金新.《閥門》.機械工業出版社，2002.10

＊ ［3］李亞峰.《水泵與水泵站》.機械工業出版社.2009.7