太阳能排空阀研究发展趋势分析

1、太阳能热水器管路排空阀研究的发展趋势分析皇明太阳能股份有限公司摘要 本文从研究的方向、研究群体、已达到状态等角度分三大类阐述了太阳能热水器管路排空阀的发展趋势，在理论分析的基础上，辅以调研所得的排空方案、产品样件和产品图片来逐一细化；还重点分析了现阶段较为研究者普遍认可并处于完善阶段的电动式排空+阀。由此，得出了对此阀的研究认识方向业内开始逐渐趋于一致化，并正朝着一个集合业内人士集体智慧来共同突破的方向发展。关键词 排空阀 研究方向 电动式 电磁式 机械式0前言 从太阳能热水器产生的30年来，太阳能热水器管路存在冷水以及冻堵问题一直困扰着消费者，要把管路的水排出去就成了太阳能热利用行业乃至用户

2、解决该问题的首要问题。经过十多年的研究、开发和推广摸索，太阳能热水器排空阀研究取得了一定的进展。但仍然存在控制阀体技术不成熟、设计不合理等问题，导致了管道排空阀“有行无市”、规模化推广比较困难的局面。1 排空阀的研究随着对排空阀研究开发的不断深入及市场推广使用的实际验证，据笔者调研及在日常工作中与该功能阀门研究者群体的接触交流，总结归纳后可将现有排空阀分为三大类，排空阀的研究方向、配套设施、已达到的状态及主要研究群体方面列表对比分析见表1：表1 排空阀主要研究群体分类类别项目第一类第二类第三类研究方向应用转换阀芯以氧化铝陶瓷片为主的电动排空阀。靠电磁力吸附作用来启闭阀门的电磁式排空阀。手动式、

3、液压联动式、气动式、水压切换式及囊管式等等非用电的机械式排空阀。配套设施一般有控制器配套。一般不配套控制器。基本无配套设施。已达到的研发状态开发出了产品实体且开始小范围一定数量的推广。开发出来独立的产品实体，有待市场化。大多数为简单地制作出了手工样件，基本可实现现场演示使用。主要研究群体太阳能热水器厂家或专门的太阳能热水器配件厂家。专门的配件（不限于太阳能热水器）厂家或较有实力的个体单元。基本为非专业的热衷于此项研究的用户个体单元群体。从表1可看出：1.1专业的研究机构现在锁定的排空阀开发方向大致相近，由原来的分散式方向开发转到了集中方式的开发阶段；现被普遍认可的排空阀是由微型电机带动的陶瓷阀

4、芯（因其采用氧化铝等材料经高温烧制而成，经过后期切割、成形、打磨，无论在强度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等方面都优于其他材质，即便被水垢阻塞，只要有足够的动力仍然不影响使用）结构，只不过是仅存在外观、造型、零部件结构尺寸的区别而已（如图1图3）。这样，排空阀今后的主攻方向基本确定，有待于更合理的细节化零部件设计的最终定型，所以距离成熟的大批量市场化产品推广还需要一段时间的验证期。图1图2图31.2只有零散的非专门的热衷于此项研究的用户个体单元群体还在朝各种机械式的排空阀方向研究，其实现方案各异，有很多亮点可供借鉴，一些研究者个体在方案和样件上投入了很多精力，但大多数现在尚处于初期的排空方案思路设计

5、、制作手工样件（如图4）用于排空演示阶段，距离真正的可以市场化的阶段还很远；甚至有的方案基本为手动操作，只能解决当年冬天的使用，来年使用需更换损坏管件，因其造价相对较低，一般售价不超过50元，尤其是在冬天迫切需要热水的部分农村区域确实还有人使用（每年自行更换损坏塑料管件，如图5）。图4图51.3 处于以上分析的两者之间的电磁式排空阀，只有小范围的专门做电磁阀的群体尚在研究。其在研制该电磁阀（如图6图8）时已经对零部件进行专门化地考虑设计，但由于其电磁吸附的工作原理和用于太阳能热水器下置进出水孔处的冷热水冲击这种特殊恶劣环境条件下的原因，导致了电磁式排空阀没有得到大范围推广应用。笔者认为，除了以

6、上提及的原因外，还有一点也制约了其发展，那就是在使用该排空阀进行状态切换过程中要求其必须始终通电。图6图7图81.4对排空阀研究的群体中无论是厂家还是个体单元在研究设计排空阀之初都进行了知识产权的保护，足以说明大家对该阀最终能研发成功、批量推广和带来市场效益充满了信心；也说明了在现阶段太阳能热利用领域的太阳能热水器和家用系统方面用户对排空功能的期待程度，乃至整个行业都亟待研究开发出一种经久耐用、简单方便、有效防止管路冻堵的排空阀。2 现将被多数研究者关注的第一类排空阀单体的设计进行重点分析。 2.1因为排空阀的设计结构和各部件的选材决定了该阀的寿命和推广，如上所述，采用耐磨性、耐高温等多种优良

7、性能的氧化铝陶瓷材料制作进出水的启闭阀芯，将会大大避免各区域因水质不同在高温下结垢造成的关闭不严或旋转不动的情况；但动静阀片的配合设计一定要注意，避免出现在运转中排空、取水状态混乱的现象。2.2 用于扭转阀芯启闭的12v或24v直流微型电机（在普通电动阀上一直在使用）耗电量低、安全可靠、扭力较大，关键是在应用时不用长时间通电，只需在旋转阀芯启闭的瞬间几秒钟时间内通电即可，这样，即增加了安全系数、节省了用电，又延长了电机的寿命，保证了在偶尔停断电时间内太阳能热水器的使用（该说法仅是相对于电磁式排空阀分析得出的）。但也需注意电机的配合设计和选择，使其一定要有足够的扭力参数，以备能克服随着使用时间的

8、推移阀芯日益增加的阻力。2.3 阀芯与阀体各对外接触因子密封问题的解决，要能在长达5年以上、甚至10年的使用生命周期中都能保证密封严密，这主要体现在阀芯旋转轴与电动执行器相连接处的密封有效性，否则将会导致有水渗入电机，最后导致整个阀失效。2.4阀体结构易于现场安装连接，鉴于排空阀不同于其他的在市场上销售的普通配件，要真正做到在任何环境下都能使用，必须由太阳能热水器厂家配套生产，否则，另外增加的排空阀本身再好也会在20的外界时造成阀与水箱之间冻堵，导致热水器照样不能使用。以上众多排空阀实现排空的方案近90%的都是利用水的自身重力流出管路的，所以如果管路不直或弯曲都会造成水不能全部流出来，而现场安

9、装管路能直上直下的却很少（见图9），甚至于当上下水管路较短且坡度又较小时，管路有很小的弯曲坡都会造成存水，导致排空失效。因此该种方式的排空阀推广具有一定的局限性，这也是影响推广的最大难点。所以有待于开发能适用于千变万化现场管路铺设的排空方案。笔者认为，比较简单的解决方案是在现有排空阀既定方向的基础上，以排空系统设计的整体思路来主，增加相应的配套附件。不过，对于本来价值就不高的农用下乡机类的太阳能热水器使用略显成本占比有些大了。这也是此阀的尴尬之处：既需要能完全排空，又要求其价格不能太贵。5 结论综上所述，太阳能热水器管路排空阀的研究推广既受限于阀本身的寿命、又有整体系统的影响，还有成本约束，错综复杂的各个条件都制约了该阀的最