一種方便排垢排空太陽能集熱器的研究探討

張義勝 張欣倪 李素云

摘? ?要：目前，應(yīng)用在太陽能集熱器中的水多為自來水，由于大多數(shù)地區(qū)水質(zhì)很硬，會(huì)產(chǎn)生很多水垢;尤其在廣大的偏遠(yuǎn)地區(qū)，太陽能集熱器用水并無過濾直接來自于地下水，而地下水水質(zhì)更硬，會(huì)產(chǎn)生更多的沉淀和有害物質(zhì)?，F(xiàn)在通用的太陽能集熱器自身結(jié)構(gòu)中，沒有設(shè)置排水垢裝置和排空裝置。除水垢的唯一辦法就是拆卸集熱管，將水垢倒掉，這就需要維修人員爬至樓頂，完成集熱管的清理，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且集熱管拆卸安裝時(shí)容易損壞。由于沒有排空裝置，遇上寒冷的天氣，集熱管內(nèi)的水排不掉，容易造成管體內(nèi)的水凍結(jié)，損壞集熱管。針對(duì)存在的問題，設(shè)計(jì)了一種方便排垢排空太陽能集熱器，可使太陽能集熱器內(nèi)的水垢隨時(shí)清理干凈，同時(shí)也能做到徹底排空。省去了爬至樓頂拆卸集熱管的麻煩，避免了因水凍結(jié)而損壞集熱管。

關(guān)鍵詞：太陽能集熱器? 水垢? 太陽能集熱管? 排垢? 排空

中圖分類號(hào)：TK513? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）09（c）-0076-02

眾所周知，水在60℃及其以上溫度時(shí)容易產(chǎn)生以鈉鎂離子為主要成分的沉積物，又稱“水垢”[1-2]。

太陽能集熱器在使用過程中，會(huì)產(chǎn)生大量水垢等有害沉淀物，沉淀于集熱管內(nèi)壁或依附于儲(chǔ)水桶內(nèi)壁上，從而成為最大的污染源，大大降低了水的質(zhì)量[3]。

現(xiàn)有太陽能集熱器除垢的唯一辦法，就是拆卸太陽能集熱管，將水垢倒掉。需要維修人員爬至樓頂，這樣費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。且容易損壞集熱管。如果遇上寒冷的天氣，集熱管內(nèi)的水排不掉，容易造成管體內(nèi)的水凍結(jié)，損壞集熱管[4]。

設(shè)計(jì)了一種方便排垢排空太陽能集熱器，在使用太陽能集熱器的同時(shí)，室內(nèi)便輕松解決了集熱器后排空的問題。

1? 結(jié)構(gòu)原理

傳統(tǒng)太陽能集熱器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由排氣口、保溫層外殼、保溫層、儲(chǔ)水桶、硅膠密封圈、防塵圈、太陽能集熱管、進(jìn)、出水口、機(jī)架、太陽能集熱管托架等組成。

方便排垢排空太陽能集熱器結(jié)構(gòu)如圖2所示，在傳統(tǒng)太陽能集熱器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將進(jìn)、出水口改造，新的進(jìn)、出水口結(jié)構(gòu)由硅膠軟管、硅膠軟管接頭、末端不銹鋼管、三通、中間不銹鋼管、出水端不銹鋼管、接頭、洗浴下水管、混水閥、接噴頭水出口、三通、抽吸裝置外殼體、手輪、活塞等組成。

三通用中間不銹鋼管連接在一起，兩端連接末端不銹鋼管和出水端不銹鋼管，末端不銹鋼管和出水端不銹鋼管分別焊接在儲(chǔ)水桶的兩端中心位置，末端不銹鋼管靠近儲(chǔ)水桶端面的一端封口，防止漏水。出水端不銹鋼管的另一端伸出儲(chǔ)水桶，用接頭連接洗浴下水管。

硅膠軟管接頭一端的外園加工上鋸齒，用于插入硅膠軟管;另一端外圓加工上螺紋，螺紋端擰三通內(nèi)螺紋上。

硅膠軟管一端觸及集熱管底部，另一端插在硅膠軟管接頭的鋸齒外園上，最后和三通連接。和集熱管底部接觸的硅膠軟管一端，加工上一個(gè)斜口，目的是防止硅膠軟管和集熱管底部緊密接觸，從而堵塞出水口，影響出水。

在使用太陽能集熱器時(shí)，打開室內(nèi)混水閥，熱水（水垢）經(jīng)過由硅膠軟管、硅膠軟管接頭、末端不銹鋼管、三通、中間不銹鋼管、出水端不銹鋼管、接頭、洗浴下水管、混水閥等，從噴頭噴出。這樣，在使用過程中，集熱管底部及儲(chǔ)水桶內(nèi)的熱水（水垢）隨時(shí)排出。

三通、抽吸裝置外殼體、手輪、活塞等組成抽吸裝置。

2? 安裝程序及工作原理

2.1 安裝程序

在太陽能集熱器制造時(shí)，中間不銹鋼管兩端的外螺紋將各個(gè)三通用連接起來，末端不銹鋼管、出水端不銹鋼管的一端擰入三通，另一端分別焊接在儲(chǔ)水桶的兩端中心位置，硅膠軟管接頭的螺紋端擰入三通。

現(xiàn)場(chǎng)安裝太陽能集熱器制造時(shí)，現(xiàn)將硅膠軟管插入硅膠軟管接頭的鋸齒外園上，然后將硅膠密封圈穿過硅膠軟管，安裝在集熱器儲(chǔ)水桶的孔內(nèi);硅膠軟管的另一端切割上一個(gè)斜口，防止硅膠軟管和集熱管底部緊密接觸，從而堵塞出水口，影響出水和排空;防塵圈套在太陽能集熱管的外壁;將硅膠軟管插入太陽能集熱管的內(nèi)孔，將太陽能集熱管插入硅膠密封圈內(nèi)孔，并調(diào)整好安裝角度，使之密封完好;最后將防塵圈固定在儲(chǔ)水桶的外壁上，使集熱管和太陽能集熱管托架緊密接觸。

室內(nèi)安裝時(shí)，將抽吸裝置的手輪、外殼體、活塞等連接在由三通上，其它安裝程序和傳統(tǒng)太陽能集熱器相同。

2.2 工作原理

太陽能集熱器在使用時(shí)，集熱管的底部熱水依次通過硅膠軟管、硅膠軟管接頭、三通、中間不銹鋼管、出水端不銹鋼管、接頭、洗浴下水管、混水閥、噴頭流出。

儲(chǔ)水桶內(nèi)部產(chǎn)生的水垢落入集熱管的底部，由于熱水是從集熱管的底部流出的，故集熱管底部的熱水（水垢）可隨時(shí)排出。

如果遇上寒冷的天氣，可將集熱管內(nèi)的水全部排空，避免了儲(chǔ)水桶和集熱管凍裂的現(xiàn)象。

需要說明的是，熱水是從集熱管的底部流出的，既熱水流出位置在集熱器的最低位置。在通常情況下，太陽能集熱器的下水管路中是儲(chǔ)存滿水的，即打開混水閥，便有熱水流出，同時(shí)，利用虹吸原理，集熱管的底部的水隨之流出。

當(dāng)太陽能集熱器的下水管路中無水或水量較小時(shí)，集熱管底部的水無法流出。此時(shí)，有兩個(gè)解決辦法：

（1）關(guān)閉淋浴噴頭，打開混水閥，啟用抽吸裝置，用手輪來回拉動(dòng)活塞幾下，抽吸裝置外殼體內(nèi)產(chǎn)生一定負(fù)壓，帶動(dòng)下水管路產(chǎn)生一定負(fù)壓，便可將集熱管的底部的水吸出，然后再打開淋浴噴頭，便有熱水流出。

（2）將混水閥切換到上水位置，稍微上一點(diǎn)水，下水管路中便有了水，然后將混水閥切換到下水位置，下水管路中的水開始流出，利用虹吸原理，集熱管的底部的水隨之流出。

當(dāng)然，太陽能集熱器的下水管路中無水或水量較小，這是極個(gè)別的情況，在通常情況下，太陽能集熱器的下水管路中是儲(chǔ)存滿水的，是能夠正常使用的。

3? 結(jié)語

方便排垢排空太陽能集熱器，避免了維修人員爬至樓頂清理太陽能集熱器水垢的麻煩，避免了損壞集熱管，省時(shí)、省力。

在使用太陽能集熱器的同時(shí)，集熱管底部的水垢可隨時(shí)排出。

天氣寒冷的時(shí)候，可將集熱管內(nèi)的水全部排空，避免了儲(chǔ)水桶和集熱管凍裂的現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洪緒.太陽能熱水器水垢的危害及解決辦法[J].太陽能，2010（8）：61-64.

[2] 劉洪緒，李小芬.太陽能熱水器水垢的解決辦法[J].現(xiàn)代家電，2010（6）：65-66.

[3] 梁篤榮.水垢對(duì)太陽能熱水系統(tǒng)的危害及解決措施[J].太陽能，2015（3）：69-72.

[4] 張義勝，李素云，張欣倪，等.一種太陽能集熱器排垢及排空裝置.CN 206618132 U[P].2017-11-7.