技术领域
[0001] 本
发明涉及饮水装置技术领域，尤其涉及一种利用太阳能辅热并具有开水热能回收功能的开水装置。
背景技术
[0002] 开水器在我国的普及率极高，据统计，大学校园约90％的热水饮用直接来自开水器，同时，开水器的耗电量在学校能耗中也占有较大比例。目前市场上的开水器主要有
沸腾式、即热式和步进式，沸腾式开水器是在
箱体内部将冷热水分离存储，但易出现“千滚水”现象，步进式开水器逐层补水，逐步加热，即热式开水器即开即用，不使用不耗电，但功率较大。其中，即热式开水器在校园应用中最为广泛，但其功能单一，只能提供开水，且热式开水器终端的热能在流出过程中被白白浪费，进而造成
能量浪费。
[0003] 同时不少大学校园都有固定的开水房，通过烧
煤或用电供应开水，然而供应的开水有时
温度不够，有时温度过高而不能直接饮用，进而造成大量的水资源浪费。与此同时，校园内
建筑物顶层拥有良好的光照条件，特别是校园学生公寓与图书馆顶层拥有广阔的空间，平时处于闲置，而夏日强烈的太阳光直接
辐射顶层，也严重影响学生住宿的舒适度，故如何将校园内建筑物顶层广阔的空间与充足的光能有效利用，进而满足学生生活用水需求，实现节能降耗已成为亟待解决的技术问题。
发明内容
[0004] 本发明所解决的技术问题在于提供一种利用太阳能辅热并具有开水热能回收功能的开水装置，以解决上述背景技术中的缺点。
[0005] 本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0006] 利用太阳能辅热并具有开水热能回收功能的开水装置，包括装载有APP的智能终端、
单片机、第一温度
传感器、第二温度传感器、内层闭式储水箱、外层闭式储水箱、两位两通常闭电磁
阀、电磁流量阀、加
热管、三位四通
电磁阀、出水端、第三温度传感器、热交换管道、两位两通
常开电磁阀、第四温度传感器、
太阳能集热器及
自来水入水端，其中，自来水入水端分别与两位两通常开电磁阀的P口、太阳能集热器的入口端连接，太阳能集热器出口端与内层闭式储水箱的入口连接，内层闭式储水箱的出口与两位两通常闭电磁阀的P口连接，两位两通常闭电磁阀的A口与出水端连接；两位两通常开电磁阀的A口与外层闭式储水箱的入口连接，外层闭式储水箱的出口与加热管的入口连接，加热管的出口与三位四通电磁阀的B口连接，三位四通电磁阀的T口连接有出水端，三位四通电磁阀的P口与热交换管道的入口端连接，热交换管道的出口端与电磁流量阀的A口连接，电磁流量阀的B口与三位四通电磁阀的A口连接；内层闭式储水箱设置于外层闭式储水箱内，热交换管道置于内层闭式储水箱的外围；外层闭式储水箱内设置有第一温度传感器，内层闭式储水箱内设置有第二温度传感器，与三位四通电磁阀连接的出水端处设置有第三温度传感器，两位两通常开电磁阀的P口端设置有第四温度传感器，在电磁流量阀的B口与三位四通电磁阀的A口之间设置有第一
压力传感器，两位两通常开电磁阀的P口端设置有第二
压力传感器；同时智能终端、第一温度传感器、第二温度传感器、两位两通常闭电磁阀、电磁流量阀、三位四通电磁阀、第三温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、两位两通常开电磁阀及第四温度传感器分别与单片机连接。
[0007] 在本发明中，太阳能集热器为
串联连接。
[0008] 在本发明中，热交换管道呈螺旋状置于内层闭式储水箱的外围。
[0009] 在本发明中，热交换管道上设置有多个翅片，且翅片为螺旋折流板三维肋翅片，螺旋导流使水的流速分布均匀，以消除水流动的返混现象，进而减少
流体流动的死区，流体在螺旋流道内作非
正交绕流，有效强化
传热效率。
[0010] 在本发明中，加热管内部设置有用于加热的
电极，且加热管外层入口处由纯
二氧化
硅晶体制成，中间设置有
镀膜，加热管外层出口处设置有镀
银电极涂层。
[0011] 在本发明中，加热管上设置有数字调压器，且数字调压器与单片机连接，单片机根据第一温度传感器与第二温度传感器检测的水温
信号反馈，实时通过数字调压器调整加热管的加热
电压，从而保证以最低的
电能损耗将流入加热管的水加热至沸腾温度。
[0012] 在本发明中，内层闭式储水箱与外层闭式储水箱均为保温材料制成。
[0013] 在本发明中，内层闭式储水箱上设置有内层闭式储水箱外接端口，用于连接厨房、洗漱和淋浴等。
[0014] 在本发明中，与三位四通电磁阀连接的出水端处设置有警示灯，警示灯亮起暂停对外输出高温
饮用水和直饮水，只输出生活用温水。
[0015] 有益效果：本发明利用安装在校园建筑物顶层的太阳能集热器结合热交换管道、及内外层闭式储水箱与智能终端，输出多种水温以供学生生活用水需求，用户通过智能终端输入用水量与用水类型即可，有效降低水资源的浪费；并在出水端设置温度传感器，以实时监测出水端温度，实现开水热能回收，进而达到节能与流量匹配，同时通过设置压力传感器，实时监测压力，为后续设备维护提供参考依据，具有绿色环保、节能高效、方便快捷、
能源循环的优点，性能优异，节水效果显著，应用前景广阔。
附图说明
[0016] 图1为本发明的较佳
实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0017] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0018] 参见图1的利用太阳能辅热并具有开水热能回收功能的开水装置，包括装载有APP的智能终端1、单片机2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、内层闭式储水箱5、外层闭式储水箱6、内层闭式储水箱外接端口7、两位两通常闭电磁阀8、电磁流量阀9、加热管10、数字调压器11、三位四通电磁阀12、出水端13、第三温度传感器14、第一压力传感器15、热交换管道16、两位两通常开电磁阀17、第二压力传感器18、第四温度传感器19、太阳能集热器20及自来水入水端21，其中，太阳能集热器20安装在校园建筑物的顶层，自来水入水端21通过管道分别连接两位两通常开电磁阀17的P口和太阳能集热器20的入口端，太阳能集热器20自身采用串联方式连接，太阳能集热器20出口端连接内层闭式储水箱5的入口，内层闭式储水箱5的出口与内层闭式储水箱外接端口7、两位两通常闭电磁阀8的P口连接，两位两通常闭电磁阀8的A口连接出水端13；两位两通常开电磁阀17的A口连接外层闭式储水箱6的入口，外层闭式储水箱6的出口连接加热管10的入口；加热管10的出口连接三位四通电磁阀12的B口，三位四通电磁阀12的T口连接出水端13，三位四通电磁阀12的P口连接热交换管道16的入口端，热交换管道16的出口端连接电磁流量阀9的A口，电磁流量阀9的B口连接三位四通电磁阀12的A口；内层闭式储水箱5设置于外层闭式储水箱6内，热交换管道16置于外层闭式储水箱6内且螺旋设置于内层闭式储水箱5的外围；外层闭式储水箱6内设置有第一温度传感器3，内层闭式储水箱5内设置有第二温度传感器4，与三位四通电磁阀12连接的出水端13处设置有第三温度传感器14，并在两位两通常开电磁阀17的P口端设置有第二压力传感器18和第四温度传感器19，电磁流量阀9的B口与三位四通电磁阀12的A口之间设置有第一压力传感器15；同时智能终端1、第一温度传感器3、第二温度传感器4、两位两通常闭电磁阀8、电磁流量阀9、数字调压器11、三位四通电磁阀12、第三温度传感器14、第一压力传感器15、两位两通常开电磁阀17、第二压力传感器18及第四温度传感器19分别与单片机2连接。
[0019] 在本实施例中，加热管10内部设置有用于加热的电极，且加热管10外层入口处由纯
二氧化硅晶体制成，中间设置有镀膜，加热管10外层出口处设置有镀银电极涂层。
[0020] 在本实施例中，与三位四通电磁阀12连接的出水端13处设置有警示灯，警示灯亮起暂停对外输出高温饮用水和直饮水，只输出生活用温水。
[0021] 在本实施例中，两位两通常闭电磁阀8为常闭状态，两位两通常开电磁阀17为常开状态，三位四通电磁阀12常态中位机能为A、B、P、T四个端口相互关闭，内层闭式储水箱5和外层闭式储水箱6相互独立互不接通；在利用太阳能辅热并具有开水热能回收功能的开水装置安装完毕后进行系统初始化，自来水进入太阳能集热器20经加热后输送至内层闭式储水箱5内，内层闭式储水箱5内的水输送至两位两通常闭电磁阀8的P口和内层闭式储水箱外接端口7备用，与此同时，自来水经两位两通常开电磁阀17进入外层闭式储水箱6，并输出至加热管10内备用，此时系统初始化完成，内层闭式储水箱5内的水与外层闭式储水箱6内的水处于自然热交换状态，输出三种水温以供不同的生活用水需求，1、未经高温加热的生活用温水，2、经高温加热后的高温饮用水，3、经高温加热后再降温处理的直饮水(直饮水温度在30～50℃)，具体控制步骤如下：
[0022] 1、获取生活用温水
[0023] 当通过智能终端1发出生活用温水信号时，单片机2根据智能终端1的指示发出的信号指令控制两位两通常闭电磁阀8电磁
铁得电以接通两位两通常闭电磁阀8的P口和A口，内层闭式储水箱5内的水经两位两通常闭电磁阀8由出水端13输出供使用；
[0024] 2、获取高温饮用水
[0025] 当通过智能终端1发出高温饮用水信号时，单片机2根据智能终端1的指示，通过数字调压器11控制加热管10加热流入加热管10内的水至沸腾状态后输出，同时单片机2控制三位四通电磁阀12左端电
磁铁得电以接通三位四通电磁阀12的B口和T口，使得加热管10内输出的高温饮用水经三位四通电磁阀12由出水端13输出供使用；
[0026] 3、获取直饮水
[0027] 当智能终端1发出直饮水信号时，单片机2根据智能终端1的指示，通过数字调压器11控制加热管10加热流入加热管10内的水至沸腾状态后输出，同时单片机2控制三位四通电磁阀12右端电磁铁得电，使得三位四通电磁阀的B口和P口、A口和T口接通，加热管10内输出的高温水经三位四通电磁阀12的B口输入由P口输出后直接输入至热交换管道16内，并经热交换管道16与外层闭式储水箱6内的水进行热交换后，经电磁流量阀9调节流量后再由三位四通电磁阀12的A口输入经T口输出，且最终由出水端13输出以供使用；
[0028] 第三温度传感器14检测与三位四通电磁阀12连接的出水端水温并将检测值反馈至单片机2，单片机2将第三温度传感器14的检测值与智能终端1的输入值进行对比，若第三温度传感器14的检测值高于智能终端1的输入值，单片机2根据对比差值按比例控制调节电磁流量阀9降低通过流量，以增加高温水通
过热交换管道16时与外层闭式储水箱6内低温水的热交换时间，同时控制数字调压器11降低对加热管10的加热功率，以达到匹配节能功耗的效果，若第三温度传感器14的检测值低于智能终端1的输入值，单片机2根据对比差值按比例控制调节电磁流量阀9增加通过流量，同时控制数字调压器11提高对加热管10的加热功率，以达到与流量匹配的实时沸腾加热效果；
[0029] 内层闭式储水箱外接端口7为预留端口，用于连接厨房、洗漱和淋浴等，一般太阳能
热水器输出热水温度在60℃以上，而日常生活用水在40～45℃，即将太阳能集热器20内的水与内层闭式储水箱5和外层闭式储水箱6内的水经热交换降温后再输出以供日常生活使用；单片机2根据第一温度传感器3、第二温度传感器4和第四温度传感器19检测的水温信号反馈，对收集的水温信号进行实时处理并反馈至控制终端，以实时监测节能效果；第一压力传感器15与第二压力传感器18用于实时监测压力，并将压力值反馈至单片机2，单片机2结合电磁流量阀9的比例控制状态，综合压力差值，实时分析开水系统管道内的流通状况，并将数据反馈至控制终端，为后续设备维护提供参考依据；单片机2实时通过数字调压器11调整加热管10的加热电压，从而保证以最低的电能损耗让流经加热管10的水达到沸腾温度；当外部突发状况断水时，第二压力传感器18反馈至单片机2的压力消失，此时单片机2控制两位两通常开电磁阀17得电从而断开两位两通常开电磁阀17的P口和A口，当再次接通水源时，为防止新供水源受污染不适宜饮用，单片机2依然控制两位两通常开电磁阀17处于得电以断开两位两通常开电磁阀17的P口和A口，让新供水源先经太阳能集热器20、内层闭式储水箱5从内层闭式储水箱外接端口7或两位两通常闭电磁阀8先输出一部分，而后单片机2再控制两位两通常开电磁阀17失电以恢复两位两通常开电磁阀17的P口和A口连接常态，将清洁的水源输送至外层闭式储水箱6内进行补充，在对外层闭式储水箱6暂停供水期间，由外层闭式储水箱6内的储备水供应高温饮用水和直饮水，当电磁流量阀9监测到外层闭式储水箱6内储备水趋于耗尽时，单片机2通过数字调压器11控制加热管10停止加热，并控制两位两通常开电磁阀17处于失电状态，此时出水端13的警示灯亮起暂停对外输出高温饮用水和直饮水，只输出生活用温水。
[0030] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和
说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。
