簡介多功能機械式邏輯閥技術(shù)

管道冷水引起的浪費、凍堵等一系列問題一直困擾著太陽能熱水器行業(yè)。太陽能熱水器儲熱水箱大都安裝在室外屋頂、樓頂或陽臺。用水一般在廚房和衛(wèi)生間，熱水輸出管路比較長，管路中存留的冷水較多，幾乎每次使用時都要先排放掉，管路長需要等待時間也較長，使用極為不便。 假設(shè)每戶熱水管道平均長15m，水管內(nèi)徑D20mm，則管路冷水為4.71L，按每戶每天用熱水4 次計算，則每戶每天排掉的冷水為18.84L。每年每戶因管道冷水排放而造成的自來水浪費6.782t。目前國內(nèi)太陽能熱水器用戶超過1 億，那么，我國每年因此流失的水資源約7億~8億噸。按5元/t 水價計算，經(jīng)濟損失35億~40億元/ 年。人均年用水量20t 計算，則浪費的水可供3891 萬人（相當于福建省人口總和）使用一年。 我國長江流域及其以北和西南高寒地區(qū)因冬季結(jié)冰而造成管路凍堵。防止結(jié)冰的措施：一是啟動水泵進行防凍循環(huán)，循環(huán)消耗大量熱能和電能，增加了系統(tǒng)安裝、維護成本，局限性很大；二是借助電熱帶伴熱，伴熱帶不僅浪費電能、安裝、維護困難、成本高，而且容易出現(xiàn)自燃，帶來可怕的火災(zāi)隱患。 消除隱患的最佳技術(shù)就是管路排空技術(shù)———將管路排空能夠很好地克服上述問題。近十幾年來，業(yè)內(nèi)排空技術(shù)五花八門，大多采用控制儀、電磁閥、電動閥來實現(xiàn)排空。由于冬季太陽能熱水器所處的室外環(huán)境溫度低，閥門容易結(jié)冰而難以開啟，使用不可靠，事與愿違；也有的采用若干機械閥門，通過一定次序的系列操作來實現(xiàn)排空，非常不便操作，難以推廣。實踐證明現(xiàn)有排空產(chǎn)品受季節(jié)和區(qū)域限制較大，可靠性、耐用性難以過關(guān)。 “一開就出熱水，一關(guān)就自動排空”是太陽能熱水器廣大用戶和從業(yè)者期盼許久的心愿，隨著集“混水調(diào)溫、排空、消除水錘、自動補水”等多功能于一體的機械式邏輯閥在山東漢霖太陽能有限公司開發(fā)成功這一心愿終于得以實現(xiàn)。 1 開發(fā)思路 日常生活中熱水的使用離不開混水閥，混水閥分為手動機械調(diào)節(jié)式和自力恒溫式，其中機械式手動混水閥目前較為普及。多功能邏輯閥就是在現(xiàn)有混水閥基礎(chǔ)上展開研究的。 現(xiàn)有手動機械式混水閥有三個接口———冷水進口、熱水進口和混水出口。 對應(yīng)的閥芯固定膜片有三個孔，閥柄操作只有三個動作———開啟、調(diào)溫和關(guān)閉。多功能邏輯閥門（見圖1）有四個接口———冷水進口、冷水出口、熱水進口和混水出口，對應(yīng)的閥芯固定膜片有七個孔（見圖2），形成門邏輯水路，閥柄操作雖然還是只有三個動作———開啟、調(diào)溫和關(guān)閉。 但實現(xiàn)的功能卻豐富得多了———在（拉起閥柄）閥門處于開啟狀態(tài)時，冷水進口、冷水出口、熱水進口和混水出口同時打開，冷水通過閥門一分為二，一部分流入儲熱水箱，將熱水從水箱頂出，流入熱水進口。另一部分參與混水調(diào)溫，并從混合出水口流出供使用。 開啟后可以通過閥柄的左右擺動來調(diào)節(jié)溫度；當（壓下閥柄）閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時，只有冷水進口被關(guān)閉，而冷水出口、熱水進口和混水出口仍處于聯(lián)通狀態(tài)，在重力作用和補氣閥配合下，閥門和水箱之間的冷、熱水管路里的水就繼續(xù)通過混水口流出，直到管路全部流凈、排空為止。這部分水可以充分使用，不會浪費，這部分水量也有限，流水延遲時間很短（以s為單位）。 綜上所述，多功能邏輯閥，除了具有冷熱混合調(diào)溫用水功能外，還同時具有自動排空（無需電磁閥和控制裝置）、自動上水（無需水位傳感器和電控裝置）的功能。無需復(fù)雜管路，無需多余的操作，一開就出熱水，一關(guān)就能排空。另外，具有流量平衡、冷熱同步，消減系統(tǒng)壓力、克服水錘沖擊，節(jié)電節(jié)水，使用便利，不受季節(jié)、區(qū)域限制，用途廣，不僅僅適用于非承壓式，還適用于承壓式，可以用于太陽能熱水器，也可以用于電熱水器、燃氣熱水器、熱泵熱水器等。 2 技術(shù)特點 2.1冷熱水同時開啟/ 關(guān)閉，切斷了水錘對水箱的壓力沖擊，保護了水箱。水錘壓力（surge pressure）指的是管道系統(tǒng)由于水流狀態(tài)（流速）突然關(guān)閉時，由于壓力水流的慣性, 產(chǎn)生水流瞬時高壓沖擊波。水錘引起的壓強升高，可達管道正常工作壓強的幾倍，甚至幾十倍。這種大幅度的壓強波動危害極大，造成水箱內(nèi)膽瞬間高壓而拉伸、變形、搪瓷崩瓷、開裂、應(yīng)力腐蝕，壽命驟減（見圖3、圖4） 2.2冷熱水流量平衡，無論系統(tǒng)承壓與否，都可以采用頂水出水，不存在上水問題。 2.3 系統(tǒng)在集熱和非使用狀態(tài)處于開式，無壓力；在使用狀態(tài)處于閉式，低壓可控。 2.4 一關(guān)就自動排空，一開就出熱水，使用方便、舒適。 2.5 閥體采用食品級304 不銹鋼精密鑄造，絕對不含鉛，不污染水質(zhì)。 2.6解決系統(tǒng)管路冬季凍堵的頑疾，消除了伴熱帶易燃之安全隱患。 2.7 降低成本（省卻了減壓閥、水位傳感器、電磁閥、伴熱帶等；可以采用低壓管路）。 2.8 減少維護（采用機械式結(jié)構(gòu)，搪瓷磨片、精密鑄造，閥門本身非常耐用。摒棄水位傳感器、電磁閥、控制儀、伴熱帶等故障源）。 2.9 提高了整個熱水系統(tǒng)（包括水箱、管路）的使用壽命。 2.10 節(jié)約水電資源，避免浪費，真正實現(xiàn)節(jié)能減排，利國利民。 3 產(chǎn)品應(yīng)用系統(tǒng)原理 3.1 非承壓式太陽能熱水器 （如圖5，圖6，圖7） （山東漢霖太陽能有限公司楊憲杰）