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太阳能热水器 冷水 回流 装置

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1. 背景技术 节能环保的太阳能热水器越来越多地被人们所喜欢， 为 人们的日常生活带来了舒适的享受， 但由于太阳能热水器都 是安装在屋顶， 以充分接受太阳光的照射。 直接使用的热水的 龙头离热水贮水桶至少都有 10 米以上的距离， 如果是多层 的公寓房， 离下面第一层的距离就更远， 在冬天使用时， 要先 排尽水管中的冷水才能出热水， 不仅造成水资源的浪费而且 还带来使用上的不便。 本文介绍的一种热水器冷水回流装置， 利用微型水泵将 冷水回流到储水箱， 形成一个水循环， 然后采用温控电磁阀来 控制热水出水口出水的温度。 该装置的优点在于通过冷水不 断循环加热， 使水温可以很快达到设定的值， 而且在水温未达 到设定值时， 热水出水口不会出水， 使用方便且有效的节省了 水资源。 2. 结构与原理 如图 1 所示， 设计了一套冷水回流装置， 该装置结构包 括太阳能热水器贮水箱、冷水进水管、回水管、热水管、双金属片、 微型水泵、 电磁线圈、 阀门 （铁芯） 、 热水出水口、 弹簧、 开关、 电源。 该装置利用微型水泵使热水管、 回水管、 储水箱之间形 成了一个水循环， 冷水不断的循环加热， 可以快速升温， 然后 利用在热水出水口附近安装的温控电磁阀来控制热水出水 口出水的温度。 冷水回流装置在使用时只要接通开关 11 泵 6 的工作电 路即被接通， 热水管内留存的冷水被微型水泵 6 通过回水管 3 被重新泵入太阳能热水器的贮水箱 1， 此时的温控电磁阀 由于温度未达到设定值处于关闭状态， 几秒钟后， 随着热水管 4 内热水的流入， 管内温度逐渐升高， 当温度达到电磁阀设定 的值时， 此时微型水泵 6 断电， 温控电磁阀会打开， 热水即通 过热水管 4 从热水出水口 9 流出， 达到了一出水就是热水的 效果。 3. 温控电磁阀 LT 系列超低功耗温控电磁阀， 采用专利技术和数字温度 传感器技术， 阀体内嵌智能微功耗控制和数字温传感双功能 太阳能热水器的冷水回流装置 作者 / 潘纪璇，浙江省杭州高级中学；周泓，浙江大学 文章摘要：本文从太阳能热水器的结构和原理入手，阐述了一种太阳能热水器的冷水回流装置。该装置结构包括太阳能热水器贮水箱、冷 水进水管、回水管、热水管、双金属片、微型水泵、电磁线圈、阀门（铁芯）、热水出水口、弹簧、开关、电源。该装置利用微型水泵、 温控电磁阀等，当水温低于温控电磁阀的设定值时，电磁阀关闭，通过微型水泵使储水箱、热水管、回水管之间形成一个水循环，使的冷 水被不断的加热，直到水温达到温控电磁阀的要求，电磁阀打开，热水从出水口排出。 关键词：温控；电磁阀；冷水回流 模块， 依据采集的温度高低控制电磁阀的开启或关闭。（本系 列电磁阀有三种工作模式： 制热模式、 制冷模式、 点温模式。 ） 温度的预设置范围： -50℃ -+120℃； 旋钮可设置温度范围： 0℃ ~100℃； 电磁阀的工作电源： AC220V/DC24V/DC12V； 电磁阀的工作功耗： ≤ 1.5W/ ≤ 1.0W/ ≤ 0.5W； 电磁阀待机时功耗： ≤ 0.09W； ， 电磁阀的接口： 4 分， 可选 4-1.2 寸； 零压启动； 设置电磁阀关闭温度 （点温型 -- 设置点温温度） ： 关电磁阀电源， 换接上调温器， 调温器侧面的开关往上拨 打到设置关闭温度侧； 转动调温器面板上的调温旋钮， 转到所需要设置的温度 刻盘； 给电磁阀上电， 1s 后再次关电磁阀的电源， 电磁阀的关 闭温度设置完成； 温度设置完毕， 在电磁阀电源关闭状态下， 卸下调温器， 换接上温度传感器， 给电磁阀上电， 电磁阀就会按照你设置的 温度开始工作。 电磁阀工作方式： 图 1 冷水回流装置结构图 （下转第 70 页） 1､ 太阳能热水器贮水箱 2､ 冷水进水管 3､ 回水管 4､ 热水管 5､ 电磁阀 6､ 微型水泵 7､ 电磁线圈 8､ 阀门（铁芯） 9､ 热水出水口 10､ 弹簧 11､ 开关 12､ 电源 68 | 电子制作 2016 年 5 月 电子基础 ■■ 2.2 季节影响或者是临时用电突发负荷情况 在夏季和冬季由于天气的原因很多用电客户使用大功 率耗电电器， 从而造成配电变压器三相负荷不平衡。 ■■ 2.3 存在大量的单相用电设备的使用 以前居民用电的用途主要是电灯进行采光照明， 就算 这种情况下三相负荷有所不平衡， 但是这个用电设备所造 成的电能损失也是很有限的， 但是现如今经济飞速发展， 人 们增加了很多的用电设备， 工厂里面、 家庭里面， 大功率用 电设备已经在居民区非常普遍， 很多用户因为生活观念发 生了翻天覆地的变化、 也有的家庭因为经济能力有提高， 家 庭设备几乎全部电气化， 比如取暖、 制冷、 做饭、 烧水、 洗衣 服等等， 这些设备在给大家带来便捷的同时也加重了单相 负载， 所以造成了配电变压器三相负荷不平衡。 ■■ 2.4 统计数据不准确 运维管理人员前期绘制的配电变压器的网络图或者负 荷图等相关的数据， 可能会由于住户的变更、 电能表的更换 等原因， 使得数据有所变动， 但是没有被及时进行纠正。 3. 应对措施 ■■ 3.1 加强日常管理工作 （1）经常核对配网资料 定期组织专人对相关的资料图、 数据等进行核对， 检查 【参考文献】 ＊ [1] 顾华忠 , 华益军 . 浅谈配电变压器三相负荷不平衡运行的管理 [J]. 电子世界 , 2014(2):42-42. ＊ [2] 范慧清 . 分析配电变压器三相负荷不平衡的影响及采取解决 措施 [J]. 电工技术 : 理论与实践 , 2015(12):203-204. ＊ [3] 张扬 . 配电变压器三相不平衡产生原因与危害性分析 [J]. 科 技研究 , 2014. 是否有变化， 如果有就应该立即更正。 公司制定严厉的惩罚 分明的制度， 并且要落实执行， 提高运维管理人员的工作积 极性及工作热情。 （2）加强配电变压器的测试工作 给运维管理人员配备钳形表， 每月都至少进行一次配 电变压器三相负荷电流测试， 检查三相负荷不平衡率的情 况， 在特殊时期还需要增加检验次数。 ■■ 3.2 调整三相负荷做到“四平衡” 各个支路平衡、 主干线平衡、 计量点间的平衡、 变压器 的低压出口侧平衡， 将每个用户的平均用电量作为调整的 依据， 把用电量差不多的归为一个类别， 均匀的在配网的三 相上面调整。 根据各个小区的特点， 公司要合理的设计配网 改造计划。 如果设置的开启温度≤关闭温度， 电磁阀工作于制热模 式中。 比如设置的开启温度 20℃， 关闭温度 30℃； 则温度传 感器的温度≤开启温度 20℃， 电磁阀打开； 温度传感器的温 度 > 关闭温度 30℃， 电磁阀关闭。 如果设置的开启温度 > 关闭温度， 电磁阀工作于制冷模 式中。 比如设置的开启温度 30℃， 关闭温度 20℃； 则温度传 感器的温度≥开启温度 30℃， 电磁阀打开； 温感器温度≤关 闭温度 20℃， 电磁阀关闭。 对于点温模式工作的电磁阀， 设置的是点温温度和温偏 差两个参数。 比如点温温度设置为 20℃， 温偏差设置为 2℃， 则 18℃≤温度传感器≤ 22℃时， 电磁阀开启， 其它情况下电 磁阀全部处于关闭状态。 如果温偏差设置为 0， 则只有 20℃ 的介质可以通过电磁阀， 超过 20℃， 或不到 20℃的介质全部 都不能通过电磁阀。 【参考文献】 ＊ [1] 付敬奇 .《电磁阀的工作原理》. 机械工业出版社，2010.4 ＊ [2] 杜兆年 . 史凤霞，范宗良，董金新 .《阀门》. 机械工业出版社， 2002.10 ＊ [3] 李亚峰 .《水泵与水泵站》. 机械工业出版社 .2009.7 4. 结论 经过对以往的热水器在冬天需先排尽底部冷水才能出热 水的情况研究分析， 本文设计的热水器的冷水回流装置， 通过 微型水泵使热水管、 回水管、 储水箱之间形成水循环， 使冷水 可以快速加热， 然后利用温控电磁阀使热水出水口在水温未 达到设定值之前不会排水。 以上结构特点有效解决了热水器 出水口排出冷水的问题， 无需在排放一段时间的冷水， 节省了 大量的水资源， 且使用方便。 （上接第 68 页） 70 | 电子制作 2016 年 5 月 电子基础

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