利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法.pdf

本发明公开了一种利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，包括以下步骤：给原热水器增加两个三通的步骤；给原热水器增加太阳能热循环环路的步骤；给原热水器增加温度传感器的步骤；给原热水器增加计算机控制器的步骤；本发明的改装方法中的太阳能热循环环路包括依次连接的第一手动球阀、太阳能循环水泵、太阳能集热器、温度/压力阀、真空阀、热循环止回阀及第二手动球阀；计算机控制器包含相关软、硬件系统，对改装成的太阳能热水器进行自动控制，使太阳能获得最大程度的利用以加热储水桶中的水，而原热水器所携带的传统燃气或电能只在太阳能不能满足加热水温至所需温度时被使用。

1.  一种利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
给原热水器增加两个三通的步骤，即在原热水器储水桶的底部放水阀孔和放水阀之间增加一根管道并在该管道上安装第一三通，该第一三通的出口作为太阳能热循环环路的进水口，并且在原热水器储水桶的冷水进水管上增加第二三通，该第二三通的入口作为太阳能热循环环路的出水口；
给原热水器增加太阳能热循环环路的步骤，即在所述进水口与出水口之间增加太阳能热循环环路，该太阳能热循环环路包括依次连接的第一手动球阀、太阳能循环水泵、太阳能集热器、集热器温度/压力阀、热循环止回阀和第二手动球阀；
给原热水器增加温度传感器的步骤，即在所述太阳能集热器的输出端、在原热水器储水桶的底部放水阀孔及原热水器储水桶的热水出口分别增加第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器；
给原热水器增加计算机控制器的步骤，该计算机控制器分别与所述太阳能循环水泵及所述第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器电连接。

2.  根据权利要求1所述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其特征在于，所述太阳能集热器为真空热管集热器，它包括一集热联接管及多个真空集热管，所述集热联接管与所述太阳能热循环环路连通，它的长度方向间隔均布地开设多个插孔，这些插孔中分别密封地插有一小插管，该小插管的上端封闭而下端开口；所述多个真空集热管分别包括用于吸热及隔热的真空管和插在真空管内腔中央的用于传导热量的热管，真空集热管中的热管插置在小插管中，以使通过太阳能集热器的循环水只流入所述集热联接管而不流入所述真空集热管内。

3.  根据权利要求2所述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其特征在于，所述集热联接管和小插管为铜管或不锈钢管，并且所述集热联接管的外部包覆有绝缘层。

4.  根据权利要求1所述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其特征在于，所述太阳能热循环环路还包括连接在所述集热器温度/压力阀与所述热循环止回阀之间的真空阀。

5.  根据权利要求1所述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其特征在于，所述方法还包括给原热水器增加冷水止回阀、恒温阀及热水循环泵的步骤，即在原热水器的所述冷水进水管上增加冷水止回阀，在原热水器储水桶的热水输出管上增加恒温阀和热水循环泵，该热水循环泵与所述计算机控制器电连接。

6.  根据权利要求1所述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其特征在于，所述计算机控制器的主要控制功能包括：以太阳能资源为主的能源利用，即在太阳能资源足够的情况下不使用任何常规能源加热循环水，只有在太阳能能源不足时启动原热水器的燃气加热器或电加热器作为辅助能源加热循环水；控制太阳能热水器的水温；太阳能集热器最高温度保护；太阳能集热器防冻保护；储水桶最高温度控制；储水桶再冷却功能；系统摄氏与华氏温度显示转换；储水桶自动杀菌功能；热水器热水输出端热水温度控制；储水桶过热保护；控制系统的功能手动调节和控制系统的密码保护。

7.  根据权利要求6所述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其特征在于，所述作为辅助能源的原热水器的燃气加热器或电加热器的启动和关闭可以由原热水器的温控系统控制，也可以由所述计算机控制器控制。

利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法
技术领域
本发明涉及太阳能绿色能源应用领域，具体涉及一种利用家庭、商业普遍使用的燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法。
技术背景
太阳能是取之不尽用之不竭的绿色能源。尽可能地利用太阳能与普通家庭、商业和企业的热水和采暖系统，可以极大地减少对传统能源的使用，以达到节能减排和减少地球温室效应的目标。
目前在欧、美等国家的家庭、商业和企业中最常用的普通热水器绝大部分是由燃气作为燃料，少部分使用电能加热热水器，通常在欧、美国家的家庭的车库中都有一个。这种热水器具有一个封闭式的承压储水桶并直接与冷水进水管连接。这种燃气或电热水器随着中国对外交流的发展，正在逐步被应用到中国的家庭、商业的热水系统。这些燃气(电)热水器消耗的都是不可再生能源，长此以往对节能减排和减少地球温室效应非常不利。因此亟待有一种能利用这些大量被使用的热水器改装成太阳能热水器的方法，以使用绿色能源、节能减排、保护环境。
发明内容
本发明解决了现有热水器主要使用燃气和电加热传统能源的问题，提供一种利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，它能使原来的热水供应系统能充分地利用太阳能这种绿色能源，从而大大节省了原本需要消耗的不可再生能源。
实现上述目的技术方案是：一种利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，至少包括以下步骤：
给原热水器增加两个三通的步骤，即在原热水器储水桶的底部放水阀孔和放水阀之间增加一根管道并在该管道上安装第一三通，该第一三通的出口作为太阳能热循环环路的进水口，并且在原热水器储水桶的冷水进水管上增加第二三通，该第二三通的入口作为太阳能热循环环路的出水口；
给原热水器增加太阳能热循环环路的步骤，即在所述进水口与出水口之间增加太阳能热循环环路，该太阳能热循环环路包括依次连接的第一手动球阀、太阳能循环水泵、太阳能集热器、集热器温度/压力阀、热循环止回阀和第二手动球阀；
给原热水器增加温度传感器的步骤，即在所述太阳能集热器的输出端、在原热水器储水桶的底部放水阀孔及原热水器储水桶的热水出口分别增加第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器；
给原热水器增加计算机控制器的步骤，该计算机控制器分别与所述太阳能循环水泵及所述第一温度传感器、第二温度传感器及第三温度传感器电连接。
上述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其中，所述太阳能集热器为真空热管集热器，它包括一集热联接管及多个真空集热管，所述集热联接管与所述太阳能热循环环路连通，它的长度方向间隔均布地开设多个插孔，这些插孔中分别密封地插有一小插管，该小插管的上端封闭而下端开口；所述多个真空集热管分别包括用于吸热及隔热的真空管和插在真空管内腔中央的用于传导热量的热管，真空集热管中的热管插置在小插管中，以使通过太阳能集热器的循环水只流入所述集热联接管而不流入所述真空集热管内。
上述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其中，所述集热联接管和小插管为铜管或不锈钢管，并且所述集热联接管的外部包覆有绝缘层。
上述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其中，所述太阳能热循环环路还包括连接在所述集热器温度/压力阀与所述热循环止回阀之间的真空阀。
上述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其中，所述方法还包括给原热水器增加冷水止回阀、恒温阀及热水循环泵的步骤，即在原热水器的所述冷水进水管上增加冷水止回阀，在原热水器储水桶的热水输出管上增加恒温阀和热水循环泵，该热水循环泵与所述计算机控制器电连接。
上述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其中，所述计算机控制器的主要控制功能包括：以太阳能资源为主的能源利用，即在太阳能资源足够的情况下不使用任何常规能源加热循环水，只有在太阳能能源不足时启动原热水器的燃气加热器或电加热器作为辅助能源加热循环水；控制太阳能热水器的水温；太阳能集热器最高温度保护；太阳能集热器防冻保护；储水桶最高温度控制；储水桶再冷却功能；系统摄氏与华氏温度显示转换；储水桶自动杀菌功能；热水器热水输出端热水温度控制；储水桶过热保护；控制系统的功能手动调节和控制系统的密码保护。
上述的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，其中，所述作为辅助能源的原热水器的燃气加热器或电加热器的启动和关闭可以由原热水器的温控系统控制，也可以由所述计算机控制器控制。
本发明的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法的技术方案，在不拆除家庭中原有的传统燃气热水器的前提下，可以方便、有效和低成本地推广绿色能源-太阳能在使用最普遍的商业和家庭燃气或电热水器上的应用，解决了主要使用燃气或电力作为热水能源的现状，极大地降低不可再生的传统能源的消耗并有效减少二氧化碳等有害气体的排放。
附图说明
图1是采用本发明的方法改装成的太阳能热水器的结构示意图；
图2a是采用本发明的方法改装成的太阳能热水器的太阳能集热器中集热联接管的结构示意图；
图2b是图2a中的A-A剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步的详细描述。
请参阅图1，本实施例的原热水器为燃气热水器，它具有一封闭式的承压储水桶1，储水桶1的顶部设有冷水进口11、热水出口12、温度/压力阀16和排烟管15，底部设有放水阀孔13，冷水进口11和热水出口12分别连接有冷水进水管8和热水输出管9，放水阀孔13安装有放水阀17。
本发明的利用普通燃气或电热水器改装成太阳能热水器的方法，包括以下步骤：
给原热水器增加两个三通的步骤，即在原热水器储水桶1的底部放水阀孔13和放水阀17之间增加一根管道14并在该管道14上安装第一三通，该第一三通的出口作为太阳能热循环环路的进水口21，并且在原热水器储水桶1的冷水进水管8上增加第二三通，该第二三通的入口作为太阳能热循环环路的出水口29；
给原热水器增加太阳能热循环环路的步骤，即在进水口21与出水口29之间增加太阳能热循环环路，该太阳能热循环环路包括通过管路依次连接的第一手动球阀22、太阳能循环水泵23、太阳能集热器24、集热器温度/压力阀25、真空阀26、热循环止回阀27及第二手动球阀28；热循环止回阀27可保证冷水进水管8中的冷水不会流向太阳能热循环环路；集热器温度/压力阀25、真空阀26可以对太阳能热循环环路起保护作用；第一手动球阀22和第二手动球阀28可以在太阳能集热器24需要维修时关闭太阳能热循环环路；
给原热水器增加温度传感器的步骤，即在太阳能集热器24的输出端、在原热水器储水桶1的底部放水阀孔13及原热水器储水桶1的热水出口12分别增加第一温度传感器4、第二温度传感器5及第三温度传感器6；第一温度传感器4、第二温度传感器5及第三温度传感器6所感应的水温分别为T1、T2和T3；
给原热水器增加计算机控制器的步骤，该计算机控制器3分别与太阳能循环水泵23及第一温度传感器4、第二温度传感器5及第三温度传感器6电连接；
给原热水器增加冷水止回阀、恒温阀及热水循环泵的步骤，即在原热水器的冷水进水管8上增加冷水止回阀81，该冷水止回阀81用以保证太阳能集热循环环路中循环的热水不会流向冷水供水源；在原热水器储水桶1的热水输出管9上增加恒温阀91和热水循环泵92，该热水循环泵92与计算机控制器3电连接；恒温阀91保证改装成太阳能热水器后的热水输出温度可以由用户设定，避免储水桶1输出过高温度的热水；热水循环泵92用作热水供水系统的热水循环动力，也可由计算机控制器3控制，在夏天储水桶1的温度升高至最高控制温度时启动，强制使热水在热水输出管9中循环以降低储水桶1的水温。
太阳能集热器24为真空热管集热器，它包括一集热联接管241及多个真空集热管243，集热联接管241(请参阅图2a和图2b)的长度方向间隔均布地开设多个插孔，这些插孔中分别密封地插有一小插管242，该小插管242的上端封闭而下端开口，集热联接管241用铜管或不锈钢管材料制成；小插管232由铜管或不锈钢管制成并与集热联接管241的所用材料一致；集热联接管241通过管路与太阳能热循环环路中的太阳能循环水泵23连通；真空集热管243包括用于吸热及隔热的真空管和插在真空管内腔当中的用于传导热量的热管；真空集热管243中的热管插置在小插管242中，以使通过太阳能集热器的循环水只流入集热联接管241而不流入真空集热管243内，由小插管242将真空集热管243收集的太阳热能传递给集热联接管241内的循环水；该集热联接管241的流量和流速设计得与太阳能集热循环环路的流量、流速基本相同；集热联接管241外部还包覆有绝缘层，能很好地与外部环境绝缘，同时由于真空集热管243的真空热绝缘与集热联接管241不连通，对集热联接管241有极好地热保护，所以集热联接管241内可以直接循环储水桶1中的水，而不使用其它传导介质作热循环传递工作液体；
计算机控制器3的主要控制功能包括：以太阳能资源为主的能源利用，即在太阳能资源足够的情况下不使用任何常规能源加热循环水，只有在太阳能能源不足时启动原热水器的燃气加热器或电加热器作为辅助能源加热循环水；控制太阳能热水器的水温；太阳能集热器最高温度保护；太阳能集热器防冻保护；储水桶最高温度控制；储水桶再冷却功能；系统摄氏与华氏温度显示转换；储水桶自动杀菌功能；热水器热水输出端热水温度控制；储水桶过热保护；控制系统的功能手动调节和控制系统的密码保护。
采用本发明的方法改装后的太阳能热水器的工作原理是：太阳能热循环泵23在计算机自动控制器3的控制下启动工作，用以将太阳能热循环环路内的太阳能集热器24收集的太阳热能循环传递给储水桶1；计算机控制器3通过太阳能集热器24输出端的水温T1与储水桶1底部的水温T2的温度差来控制太阳能循环水泵23的启动或关闭，开启或关闭太阳能循环水泵23的温度差别可以由用户设定，计算机控制器3用储水桶1热水出口12的水温T3来比较和控制太阳能热水器的最高水温；在太阳能集热器24输出端的水温T1与储水桶1底部的水温T2相比之差达到某一设定值，集热循环泵23开启，将聚集的太阳热能通过热水循环流动传输给储水桶1；随着热能的传递，太阳能集热器24输出端的温度逐步降低，储水桶1的水温T2逐步升高，当太阳能集热器24输出端的水温T1与储水桶1底部的水温T2的温度差减小到某一设定值时，计算机控制器3控制集热循环泵23关闭，太阳能热水系统停止给储水桶1中的水加热。计算机控制器3同时通过第三温度传感器6检测储水桶1的最高水温，当热水循环使储水桶1的热水出口12的水温T 3达到设定的最高水温时，计算机控制器3通过不同的控制方法，比如通过启动接在热水输出管9上的热水循环泵92，使储水桶1内的高温热水在热水输出管9中循环，以使储水桶1水温降低至最高设定水温之下。
在光照充足的条件下，计算机控制器3通过第一温度传感器4检测到太阳能集热器24输出的太阳能足够加热储水桶1中的水到达需要的温度，由计算机控制器3控制原热水器的燃气加热器或电加热器7不启动，或由原热水器的温控系统感应储水桶1内水的温度，在水温满足设定值时，原热水器的燃气加热器或电加热器7不启动；
在光照较差的条件下，计算机控制器3通过第一温度传感器4检测太阳能集热器24输出的太阳能不足以加热储水桶1中的水温T2到设定的设定值，同时由于储水桶1中热水的使用使水温降低至特定温度时，原热水器的燃气加热器或电加热器7由计算机控制器3控制开启，或由其原热水器温控系统控制开启，对储水桶1内的水进行加热；在计算机控制器3通过第三温度传感器6检测储水桶1中的水温T2到达某一设定的温度时，则原热水器的燃气加热器或电加热器7关闭。
采用本发明的方法改装后的太阳能热水器由于太阳能集热器24的真空集热管243内不通过水，故太阳能集热器24除了可以安装在屋顶外，还可以垂直地安装于面南的墙面或与面南的墙面成一定角度地安装。
采用本发明的方法还可以将移动车房上常用的电加热热水器改装成太阳能热水器。
以上实施方式对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施方式中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。