趙　博

一、引言

太陽能熱水器的廣泛使用，節(jié)約了大量能源，并給人們的生活帶來方便。但是，使用中也存在一些不足之處，如上水的控制，多為人工操作，即打開上水閥向水箱供水，當(dāng)溢流管回水時，才知道水已上滿，關(guān)閉上水閥。整個過程需要操作人員時刻關(guān)注。本文的目的是：提供一種具有自動上水機(jī)構(gòu)的太陽能熱水器。

二、具體的設(shè)計方案

具有自動上水機(jī)構(gòu)的太陽能熱水器(浮球杠桿法)，包括水箱、進(jìn)水管、出水管、單向閥、管道泵和電磁閥等。水箱頂部開有預(yù)留孔，其特征在于：

A、水箱外部頂面一側(cè)設(shè)有杠桿，杠桿一端鑲有一塊含鐵的金屬片，再在此上方固定一塊不含鐵的金屬片(如鋁片)和磁鐵。電線與兩金屬片相連，經(jīng)過插頭與電磁閥相接，杠桿的另一端由水箱中的浮球控制。

B、所述電磁閥、管道泵、單向閥安裝在進(jìn)水管上。

C、所述進(jìn)水管要伸入水箱內(nèi)部，并穿上一些小孔。

D、所述出水管連通著水龍頭。

下面將結(jié)合示意圖逐步深入地進(jìn)行說明：

1、當(dāng)水箱中的水位稍微下降一點(diǎn)時，在浮球的自身重力作用下，兩個金屬片閉合，進(jìn)水管上的電磁閥打開，開始向水箱供水。當(dāng)水位升高后，在浮球的浮力作用下，兩個金屬片分離，進(jìn)水管停止供水，即實現(xiàn)了太陽能熱水器自動上水。

2、浮球可以采用扁狀，有利于增大水箱的容水量。

3、磁鐵的作用是為了防止金屬片接觸不良，即達(dá)到金屬片要么閉合，要么斷開的目的。(注：鑲在杠桿上的金屬片為鐵片，另一個金屬片宜為鋁片，因為磁感線不能穿過鐵片，故此金屬片中不能含鐵。)

4、為了防止斷水或自來水壓不足時，水箱中的水位下降后，電磁閥打開，熱水從進(jìn)水管道倒流下來，在進(jìn)水管上安裝一個單向閥(見圖1)就可以了。

5、自來水壓不足時，可使用管道泵。管道泵需安裝在圖中電磁閥位置的上面。在實際安裝中，管道泵與電磁閥的位置需要靠的很近。因為電磁閥關(guān)閉后，管道泵可能仍在工作，若兩者相離太遠(yuǎn)，管道泵會將兩者間管道里的水抽進(jìn)水箱，可能發(fā)生水從排氣孔中溢出現(xiàn)象。

6、在用戶用水的同時，進(jìn)水管會向水箱供應(yīng)冷水，故出水管口在水箱中的位置要盡量高些(相當(dāng)于原來的溢流管)。進(jìn)水管口采用多小孔狀(在水箱中，小孔切勿朝上，最好朝下)，均勻發(fā)散冷水，由于冷水在下，熱水在上，不會發(fā)生熱對流。再者，水的導(dǎo)熱能力很差，很少發(fā)生熱傳遞。因此冷熱水基本上不會混合。

三、本設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)

本自動上水設(shè)計裝置，具有并超越了傳感器式智能上水的所有基本功能(見下表)。這將會引起太陽能熱水器行業(yè)的革命，并且完全可以做到讓太陽能熱水器取代燃?xì)鉄崴骱蛦渭冸姛崴鞯氖袌觥?/p>

四、實際現(xiàn)象舉例

1、人工上水會發(fā)現(xiàn)溢流管流出來的是熱水?？梢哉f本發(fā)明就是把溢流管流出來的熱水直接加以利用。

2、在夏天，會發(fā)現(xiàn)池塘里表面的水很熱，但下面的水卻仍是冷的。這就說明了水的導(dǎo)熱能力很差。

五、本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

說明：設(shè)計者為了畫圖方便，在圖1把出水管口⑥與進(jìn)水管口⑧分別畫在水箱的兩側(cè)。事實上，為了便于實際生產(chǎn)可把它們安裝在水箱同一側(cè)，如上圖所示。

六、關(guān)于電熱器的使用：

建議用戶在使用太陽能熱水器時配套安裝電熱器，以盡可能地消除陰雨天對使用熱水的影響。電熱器可由一個旋扭定時開關(guān)(即老式洗衣機(jī)上的定時器)，以避免用戶未及時關(guān)掉電熱器電源而引起的不良后果。由于太陽能熱水器的保溫技術(shù)越來越先進(jìn)，所以用戶可不必“臨時抱佛腳”——在使用熱水之前才啟動電熱器。

換句話說，就是陰天用水用戶可不必等待電熱器加熱，什么時候想起來就什么時候旋轉(zhuǎn)定時開關(guān)來啟動電熱器，啟動后就不用管了。這樣一來，電熱器的工作時間與用戶用水就不會同時發(fā)生，所以使用更安全。當(dāng)然，為了以防萬一，水箱中可安裝一個漏電保護(hù)器，即接上一根地線。

七、結(jié)語

在寒冷的冬季，太陽能會“無能”，這個問題嚴(yán)重制約著太陽能熱水器的推廣與應(yīng)用。究其原因就是，暴露在室外的上下水管凍堵后無法使用，甚至由于水結(jié)冰后體積膨脹將管道脹裂。

目前，解決這一問題的常規(guī)方案是在上下水管的外面纏繞電熱帶，此方案由于諸多不便，且有火災(zāi)隱患，難以被廣大用戶所接受，只能說是沒辦法的辦法。另外，有一些管道排空防凍技術(shù)雖具吸引力，但實施起來卻困難重重。筆者愿與大家一起研究、探討，解決這一難題。