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张前军物理教学随笔

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日志

 
 

太阳能热水器管道防冻的实用改造  

2012-04-27 16:47:05|  分类: 生活 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       写在前面:本文为笔者为自家太阳能进行防冻改造经验介绍,也是物理与生活联系的很好实例,文章发表于2012年第3期《物理通报》。

      1  提出问题

由于太阳能热水器输水管总有一部分置于室外,在寒冷的冬季输水管中的水会结冰,轻则输水管冻堵,冬季将不能再使用太阳能热水器;重则输水管道冻裂,不仅冬季无法使用太阳能热水器,而且在气温回升时输水管漏水带来水资源浪费以及管道更换问题.为此,有些家庭在冬季输水管结冰前将太阳能水箱及其管道中的水放空或者打开太阳能热水器的热水龙头缓慢滴水,太阳能热水器在冬季利用效率太低;也有些厂家出售输水管加热带,在输水管上包上加热带在结冰时通电加热疏通输水管,这样就增加了经济成本.

太阳能热水器管道防冻的实用改造 - 张前军 - 张前军物理教学随笔

为了对太阳能热水器进行防冻改造,有的方案[1]是在输水管道上并联一导气管,导气管下端引入室内并接一阀门,导气管上端通过一止水阀接于输水管上端,这种方案虽然一次性经济成本不高,主要是用于太阳能热水器初期安装,若在后期加装并联导气管操作会很困难.还有的方案[2]是利用了太阳能热水器的溢水口,笔者认为这样会带来致命问题——制约排气;因为,常见的家用太阳能热水器属非承压式热水器,水箱只留有一个溢水口兼排气口,若有异物堵塞溢水口或溢水口处空气流通不畅,在放水时水箱内部空气不能得到即时补充,水箱内外形成压力差而抽瘪水箱,如图1所示,为此水箱溢水口是不能随便改造的.

       怎样才能对太阳能热水器输水管道进行既简单又经济的防冻改造呢?笔者通过在热水器水箱输水口处接上电磁阀控制输水管中水流通断,在输水管接上三通额外引出输水管的导气管,通过连通器原理实现了防止太阳能热水器输水管冻堵、冻裂问题,且不影响太阳能热水器在冬季的正常使用.笔者自家太阳能热水器在2008年12月按此方案进行了防冻改造,改造和操作都非常方便,经过四年冬季考验,实用效果非常好,现介绍如下.
太阳能热水器管道防冻的实用改造 - 张前军 - 张前军物理教学随笔
       2  改装方案

如图2所示的原理图,此太阳能热水器是带有温度、水位显示仪.在水箱的上侧有温度、水位传感器探测棒插入孔,改装前该传感器已坏,在本次改装中充分利用了该插孔和传感器线路.在水箱下侧原接输水管处接上常闭型电磁阀,利用原来传感器的线路作为电磁阀的电线(否则需要外接电线),电线接于室内热水龙头附近的电源开关上.电磁阀下端接三通,导气管一端接在三通的一个接口上,导气管另一端插入传感器插孔.对输水管进行适当整理,保证室外部分的输水管一定没有“U”型部位,否则在“U”型部位的积水不能排空,达不到防冻效果,输水管接在三通的最后一个接口上.

       如图3所示改装后的实物图,在改装过程中应在管道套上保温管,不是为了防冻,而是为了防止管道因风吹日晒而老化,但应在电磁阀以及与水箱相接部位的管道(约5cm)上包上保温材料防冻.在以上改造
太阳能热水器管道防冻的实用改造 - 张前军 - 张前军物理教学随笔
 中用到的配件除电磁阀外都容易在当地水电市场买到,笔者的电磁阀是在网上买的,标识为“4分口径常闭水用电磁阀2W160-15”, 电压可选AC220V或DC24V.

3  实用操作

3.1上冷水

关闭热水龙头阀门,打开自来水阀门,自来水从三通处流经导气管,从传感器插孔注入水箱,水满后关闭自来水阀门.

3.2排积水

在热水器非上水状态,热水龙头阀门务必处于常开状态,让输水管中的冷水自然流尽,这样才能保证输水管中没有积水,从而达到防冻效果.

3.3放热水

接通室内电磁阀电源开关,电磁阀打开,热水从处于常开状态的热水龙头处流出,使用完毕后关闭电源开关即可,而不要关闭热水龙头(特别是冬季).

4  通用设计与操作

若热水器水箱上面无备用插孔时也不能利用排气孔,此时可在导气管的上端水平处接上止水阀,防止热水器上水时从导气管上端漏水,止水阀一定要水平放置,否导气和止水总会有一个效果不好.在热水器上水操作和放水操作时都要接通室内电磁阀电源开关,电磁阀打开让冷、热水流过.其它改装设计与实用操作不变,在此不再赘述.

参考文献

1  田连华.一种太阳能热水器的防冻安装方法.农村能源,2001(5):11

2  李居峰. 太阳能热水器管道的防冻方法. 物理教学,2009(7):64

 

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