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人们知道，非承压太阳热水器本体工艺成熟，成本低廉、性价比较高，但一般需要配以复杂的控制系统，且由于热水压力直接受其安装高度落差影响舒适性不尽如人意；而承压式和空气能热水器虽然使用简便舒适，由于制造成本高，工艺技术复杂而性价比不高，限制了推广普及。我们研发了一种微压循环技术，扬长避短嫁接在普通非承压式太阳热水器上就成为简便可靠，稳定高效的一款全新的微压式太阳热水器。
M3太阳龙头将全功能太阳热水控制系统与混水龙头合二为一，纯机械单把控制。集成了开关、大小、调温、补水、增压、止回、单排、双排、保留、应急等10大功能。自动上水，安全节电，简便可靠，1.5倍标准水压时寿命达16万次（约15年以上）。管道任意排空，可多用三成（20管顶普通30管）左右热水还防管道冻堵；普通产品每次加注冷水后需预热等待几天。本技术可连续使用，无需等待，打开龙头即出热水；由于水箱保持水满，除可作应急备用水外，还避免了空水箱电热干烧和热空箱注入冷水时真空管淬爆及因空箱太轻被风刮翻现象。即使爆管长期不管，也不流失自来水。微压阀“m”形流道避免了排气管烟囱泄热效应，微增压技术使热水压力免受高度落差影响，水箱摆在阳台甚至院中地面也喷热水，既节约管道又便于维护，更不受房顶产权影响。本龙头可为用户节省一套控制显示系统、三成真空管和水箱（省千元左右器材费）。
无论多先进的电脑控制热水系统也省不掉水龙头。相信以高度集成，功能强大，操控简便的太阳龙头为载体，高效可靠合理的微压顶水循环系统原理，或将成为太阳热水器的终极控制方案，为普通太阳热水器行业提供强大推力。
1. 技术原理
将自来水管、上水管、回水管和出水口连接到太阳龙头金属陶瓷阀芯内，实现了6种主要工作状态：a. 4管口全部关闭，此时，太阳热水器水箱与自来水管网之间处于完全断开状态，避免了浮子阀、电磁阀或控制系统失灵或真空管破碎时流失自来水的弊端，非常可靠；b. 自来水口与上水口连通，回水口与出水口连通，自来水送往水箱底部将热水从水箱顶部挤出，热水经回水管从出水口流出，即全热水状态；c. 自来水口与上水口连通的同时通过混水腔连通出水口，同时回水口也通过混水腔连通出水口，部分自来水送往水箱底部顶出热水，另一部分进入混水腔与热水混合后从出水口流出。此时，混水腔与上水口和回水口及自来水口通量等比可调，龙头处于混水调温状态。d. 自来水口通过混水腔与出水口完全连通，此时，龙头处于出全冷水状态；e. 自来水口与上水口关闭，回水口与出水口连通，此时，回水管内剩余热水从出水口流出，龙头处于回（热）水管排空状态；f. 自来水口关闭，上水口与回水口都与出水口连通。此时如果上水管从水箱顶部插入，则上水管与回水管内剩余水经混水腔从出水口流出，龙头处于双排空状态；如上水管从水箱底部插入，则龙头处于应急用水状态。
微压安全阀竖立于排气口替代排气管。阀内m形流道向下通道利用热空气升力避免了排气管烟囱泄热效应。系统不工作时，浮子落下，使水箱内外直通，以免胀缩损坏水箱。用水时，浮子升起关闭通道，重块通过阀体加压，将部分自来水压力恒定（可调）叠加于热水，变非承压为微压式热水器，克服管道U形或W形管道底部积水所产生气阻，以保证正常用水。使热水压力免受高度落差影响，喷头与水箱等高也照样喷射，水箱装在阳台、地面既便于安装维护又节省管道，还平衡了冷热水压力，便于调温。管道排空时，阀内浮子落下，打开水箱内外通道向管道内补充空气，以防水箱吸瘪。当系统流量及压力过大时，超过部分流量及压力使阀体及重块（如高压锅顶帽）被顶起，打开水箱内外通道泄压溢流，以保证系统安全。使系统兼具非承压的低成本和承压式的舒适性。防冻型M6微压阀带保温套，普通型无套。
2. 冷热水分离技术
小学自然常识课本上有个实验图：倾斜试管盛满清水，酒精灯火苗烧在试管中部，上半试管水煮沸时，底部小鱼仍然活着。若将酒精灯移至试管底部，小鱼即刻煮熟。另如家用电热饮水机，加热缸一次可煮4杯开水，每取出一杯即补进一杯凉水，当拿掉3杯开水后，最后一杯也不会因补进凉水而被混淆，仍是开水；还有普遍使用的家用电热淋浴器也是同理，再如18笼馒头相叠而蒸，火从底层烧，馒头却非18笼同熟，而是从顶层开始一层层往下熟，上面熟了底层还是凉的，此类不胜枚举……
流体中热量传递有辐射、传导、对流3种方式。太阳能水箱内水的热辐射量甚微，由于水的导热系数较低，传导到凉水的热量也仍在箱内而未外泄。理论上太阳能加热过程中，只有接近水箱顶部的温度达到100C°的水是等温的，而未达到100C°的水温是随水箱内水位高度渐变的。实际使用过程中整箱水温都达到100C°的状态概率并不太大。通过以上分析得知，无外力作用时，由于流体中高能分子间距较大，高温流体比重相对于低于低温流体比重较小而产生的一种浮力是主要的对流动力。如真空管内的水也是上面（向阳侧）向上走，下面（背阴侧）向下流地循环流动的。
通常非承压太阳热水器从水箱底部出热水，用完以后再注入整箱冷水，预热至底部温度达到使用值后再使用。用浮子阀从顶部补冷水时会因注水动能和热水升力共同作用而致冷热水对流混淆。而用电磁阀从底部进水底部出水时又会使凉水短路而不出热水。上述二种方法，只要水箱里有冷水就出不了热水，用箱内隔仓法避免冷热水混淆时又无法将箱内剩水作应急之用。由于水箱底部温度最低，底部出水无法在龙头试温，必须增加温显仪来显示箱底温度以掌握预热时间，给系统增加复杂性降低可靠性的同时也增加了用户器材费用；由于加热过程由上而下，箱底最后才热，需要一个漫长的预热等待时间，也给用户造成了不便。电热孔设在出水口下部可缩短预热时间。
太阳热水器只要进水口设在水箱底部6cm处、管口向下、消除冲力、出水口设在水箱顶部就可实现冷热水同箱而不混淆。无论光、电加热，热源虽在底部，但升温过程却都是顶层水先热，自上而下逐渐变热。底进顶出，只要有热水，就不出凉水。
电热孔应设在水箱底部靠出水口一侧，以缩短预热时间。
由于顶出的热水可在龙头试温和调温，在为用户省去了温显仪这一额外负担的同时，也因无需预热等待而为用户带来了方便。
3. 注水及水位控制技术
由于非承压水箱像水池一样敞开的，而且又装在房顶。这就存在如何补（上）水和上水时防止水箱溢出问题。传统的二种自动补水系统中，边用边补水位控制系统除了容易因箱内进出口被短路而不出热水外，还在异地居住等长期无人管理状态下，一旦遇上真空管破碎等泄漏事件，将长期流失自来水。而一般整箱置换法注水时需人工打开，只是水满自停而非自动补水，不但使用不便，在空箱或低水位时还存在电热干烧，注水淬爆，抗风性差等风险。上述二种自动注水系统加管道排空和温度显示功能后，在大幅增加系统复杂性和降低可靠性的同时，还给用户增加了不少器材负担。
为此，我们以首尾结合，首端限流控制技术，将全部控制功能高度集成在一个混水调温龙头内，形成一个微压顶水循环系统。其核心原理是，自来水经龙头限流（小于回水管阀容量）送往水箱底部，将热水从水箱排气孔顶溢出后经管路从龙头流出。龙头上水口处设流量调节阀（等效于普通角阀）控制上水流量，以保证工作时上水流量小于回水管阀系统容量（或可通量）。另外，龙头自来水进口处也设有流量调节阀（等效于普通角阀）控制进入龙头的自来水流量，以调控并降低混水调温的灵敏度。
高度集成的太阳热水器专用混水龙头。一旦安装，用户永远无需补（上）水，大幅降低系统复杂性、提高安全性、可靠性的同时为用户节省了大量器材费用，由于水箱一直水满，除了可作为停水时应急备用外，还避免了光电互补系统空箱内电热管烧坏和高温空箱突注冷水时真空管淬爆及由于空箱太轻被风刮翻等现象的发生。由于关闭后太阳热水器与自来水管网完全断开，即使长期无人而爆管也不会流失自来水。
4. 增压及系统安全技术
微压阀向上竖立于水箱排气口以替代排气管。系统不工作时其浮子室内的浮子落下，使水箱内外直通以消除箱内胀缩影响。内部“m”形流道向下拐弯的设计，利用热气升力避免了排气管的烟囱泄热效应。用水时，浮子浮起，关闭内外通道，在重块（如高压锅帽）作用下，使部分自来水压力叠加于热水以为热水增压。即使水箱摆在院中地面或阳台上，照样喷射热水。由于台盆至角阀或挂墙淋浴头的0.6～1.2m反坡超过水箱内0.25m水位，而排空后原来管道内落差水压都变成了几乎无重力的空气，因此，在无增压状态下所造成反坡气阻足以使下次使用时龙头不出水而排气口溢水。而本增压（相当于2m以上水柱落差）将轻松克服反坡滞水气阻影响而可照常使用，优越性非其它排空系统可比。当出水嘴滤网堵塞或上水量过大致使箱内压力超过0.03MPa时，微压安全阀被顶起，超过部分压力被释放或溢流，保证了非承压水箱的安全。管道排空时浮子落下，微压阀向管道补充空气，以防负压吸瘪水箱。
由于热水从水箱顶部溢出，单个龙头通径仅相当于G1/2”PPR管通径的1/7，除自下而上3m左右管道内实积满水外，以上大部分管道内是空气，空气可通过顶部外泄，从而避免了从水箱底部出热水系统管道排空后难以避免的水流断续（拉肚子）问题。
5. 管道任意排空技术
由于普通太阳热水器从水箱底部进出水，所以需关闭水箱进出水口并打开补气口向管道补充空气才能实现管道排空，这就需要增加一个截止补气阀及控制系统。且由于无增压作用，稍有反坡（如台盆－角阀之间）就不能使用。一般还需在管道最低点增设专用排空阀。这样，不但为管道安装提高了难度，不能直接从台盆或淋浴龙头出水而从专用排空龙头排空也为用户使用带来了不便。在增加器了材成本的同时，由于控制执行系统的复杂性和水垢杂质，高温老化及严寒冰冻共同影响也降低了系统可靠性。
本微压式任意排空技术在有补气口前提下，仅使需排空的管道口高于水箱水面（最好从水箱顶部插入）。只要停止向水箱送水，管道内剩余水就可自然从打开的龙头流出并被用掉。由于有微增压作用，管道稍有反坡也能正常使用，又无需截止补气阀及其控制系统，不但节省了器材，提高了系统可靠性，也为用户带来了方便。
所谓管道任意排空是指：可以不排空或保留管道剩水，当普通龙头，使用便捷（适合夏天）；回热水管单管排空，充分利用管道剩余热水（适合春秋季，可节省或多用三成左右热水）；双管道排空（适合严寒冰冻，既节省热水又防止管道冻堵）；管道排空时，任意排多少（或任意保留多少），随意控制管道剩水的排空或保留量。
单排空应急接法将回（热）水管通过三通从水箱顶部排气口插入，以保证回水管三通口高于水箱，以使排空时不致箱内之水跟出，出水管从顶部插入水箱的深度决定水箱内水位高度。补（注）冷水管直接插入水箱底部，以便应急时箱内之水通过补水管经龙头流出。此接法较为简便，但只节省热水而无管道防冻功能。双管排空接法需将回水管和补水管都从高于水箱的顶部插入，以防排空时箱内之水跟出，回（出）水管口稍微露出水箱内胆即可，单水箱时补（入）水管口需向下延伸至水箱底部6cm处，在低于出水口3cm处锯开3～5mm补气口，以使排空时利用虹吸吸出3cm膨胀空间,防止膨胀溢水冻堵管道，同时又防止补气口以下之水因虹吸跟出，补水管向下延伸至水箱底部是为避免水冷热水混淆；多水箱组网时，首级补（入）水口仅低于出水口3～5cm即可。双管排空既能节省热水，又可防止管道冻堵，但无应急备用功能。若需扩展应急备用功能时，还需在水箱底部备用接口用电磁阀及管道与补（上）水管连通，或者在水箱底部与龙头补（上）水口之间加设一路应急备用管道并在龙头附近加开关阀。
为防止膨胀溢水冻堵管道，在水箱内预留膨胀空间，对单管排空状态无影响，在双管道排空时会延长一定的出热水和管道排空时间，但由于双排空防冻功能仅在严寒冰冻时（江南大概半个月，东北几个月）才用到，常年大部分时间只用不排空或单排空功能，不会带来太多不便。
单个龙头工作时，实际流量仅相当于φ1.5cm管道通径的1/7左右。管道通径越小，管内剩水也越少，出热水与排空时间更短，也节省器材成本。管道有效通径以不大于G1/2”或φ1.5cm并尽量缩短为宜；铺设时尽量避免管道“U”或“W”形反坡（尤其是室外回水管）。水平走向管道应略向用水端倾斜（水平走向的挂空管道中间下坠造成的长缓反坡易产生水流断续拉肚子现象），以利于水流连续顺畅，便于排空管道剩水。
6. 多水箱多点位组网技术
太阳龙头可应用于多水箱组网和不同楼层房间多点位联网。在二标间共用配管房的宾馆或一户一表小区等多水箱组网工程环境时以每组不超过3个水箱为宜；由于多箱并联极易因短路而使部分水箱失效，所以组网必须以串接方式首尾相连，从前级水箱顶部引出热水送往后级水箱底部，这样经逐级加温，每级都能充分发挥热效并保证末级水箱
水温最高。电热孔设在末级水箱底部靠出水口一侧，可缩短预热时间。防冻式首尾二级各装一个微压安全阀，以便于排空时向管道补充空气，尾级微压阀高于首级3cm以上，首尾二级微压阀皆装于水箱出口处，首级进口低于出口3～5cm，以利用虹吸预先吸出部分箱内之水，预留空间，防止热胀溢水冻堵管道并避免负压吸瘪水箱。非防冻式上水管直接连接于首级水箱底部入口（免微压阀），停（自来）水时首级低温水可作应急之用。长度超过2m的分管应在分支处设置设6cm左右“U”或“山”形提升的小反坡（低要求上水管可免），以利用气水密度反差及空管内气压避免一处（如二楼）用水时灌入另外（如一楼）已排空的管道内。不同楼层，房间多点联网时，应将总管分支设在室内以防“U”或“山”形分支冻堵。
由于微压技术的增压作用，台盆或厨柜下的角阀到龙头水嘴、混水阀到淋浴喷头等少量反坡除对排空效果有少许影响外并不影响使用。
7. 安装条件及注意事项
水箱最佳开口方式为4个带硅胶圈G1/2”插拔式开口：园顶纵列靠近2端各开竖向双排空进出水孔并配G1/2”外丝管头；2端底部侧面横向各开电热孔和备用孔。
本系统要求水箱入口处供水压力不小于0.015MPa。对于房顶水池二次供水等欠压环境，太阳能水箱需低于房顶水池1m以上。本系统可适用于大部分非承压水箱，凡需要排空的管道顶部应不低于水箱外壳顶部，微压安全阀垂直竖立以利用箱内热量防冻。使用单个水箱并共用一个微压安全阀向管道补充空气且需双管道排空时；进水管口应延伸至箱底5mm处，严寒地区在低于出水管口3cm处锯开3～5mm补气口，以利用虹吸原理在箱内预留膨胀空间，以免膨胀溢水冻堵管道。在无冻地区只需将上水管道连接到水箱底部即可，此为单管排空加应急用水接法，回水管排空可多用一半左右热水，停自来水时，只要将龙头手柄转向双排空位置就可将水箱内水作应急用水。
为方便安装维护，全部接口都采用G1/2”标准螺纹，有适配标准台盆（洗脸盆）的M3-B3台盆龙头；适配标准不锈钢菜盆的M3-CS厨用龙头；适配标准整体塑料浴房的M3-A5浴房淋浴龙头；适配管道不埋入墙里的M3-A3明管淋浴龙头；适配管道埋入墙里或埋与不埋混合的M3-A2明暗淋浴龙头；适配管道埋入墙里或埋与不埋混合的M3-A1明暗淋盆二用龙头；对于不方便安装角阀的浴用龙头，自来水口和上水口都配备了流量调节阀。对于暗管或明暗结合方式浴用龙头配以特制可调万向伸缩活接头，以便与任何孔距的预埋管口连接（可适配14～16cm预埋孔距）。龙头内还包含单向止回阀以避免因冷热水压差过大，自来水回灌热水管道。
8.0 容易出现的问题及原因分析：
8.1 多阀联网时，管道水嘴全部畅通情况下，部分太阳龙头出凉水正常但不出热水
出现这种情况有如下几种可能：A.太阳能水箱入口处压力不够（自来水压力不够）；B.二次供水房顶水池与太阳热水器高度落差不够，此落差应大于管道反坡总和；C.一些农村用户由于入户总管路较小，为迅时大流量冲洗便坑设置低于太阳热水器的二次水箱。因此，连接在1次管网龙头可用热水，而连接2次水箱管网龙头将不出热水。此时，
可在2次水箱出口处加单向止回阀，再将止回阀以下管道与1次管网连接。这样，既保证副水箱冲洗便坑的大流量，又保证了太阳能水箱进水所需的压力。
8.2 用水时，热水内含大量气泡，水流不连续
此状态主要是由管路含有水平方向挂空的长缓反坡造成。由于长时间热水及重力作用，使管道变形下坠形成“U”形反坡积水。
增压作用先将管内空气压至“U”底，积水排挤到反坡后，“U”底通气，此时反坡之水又退回原处，如此往复。另外，反坡积水过坡下行水柱产生虹吸效应，而后续水量又跟不上满管需求，虹吸条件被破坏，共同作用造成热水水流断续。
8.3 热水流量变小，而水箱排气孔同时溢出热水
此问题一般是管路堵塞，特别是出水嘴过滤网堵塞引起。
8.4 用水正常，但水箱排气口溢水
太阳龙头上水流量超过回水管阀容量，应调节龙头上水口节流阀或台盆下面上水角阀将上水流量调小至排气口不溢水。具体操作方法是：使指针转动范围正对标记，拧紧压帽。关闭其余龙头，打开J角阀，手柄逆时针转到底，再拉起（到顶），若出水则等水流尽，无水则顺时针慢转至出水，再逆时针慢转至刚好无水处，等出水正常时
调整L节流阀或角阀，使微压阀或排气管无溢水；再边调温边调整J角阀，使中温区处于红、蓝标之间略偏蓝标一侧或蓝标处出水压力略大于红标处即可。在一些改装用户种有可能将全部L阀调至最小（甚至关闭全部龙头）仍然溢水，此状况是由于有其它未经过M3龙头的管路直接向太阳能水箱注水所致，应予纠正，否则将胀破水箱。
8.5 排气口溢水，热水流量小
有其它联网龙头处于排空打开状态；喷头或水嘴滤网被异物堵塞而致出水小（排气口溢水）时，拧下喷头或水嘴，去除异物装回即可；供水压力过大而致出水大（排气口溢水）时，拧紧L口节流阀调整螺钉或角阀，调小上水流量即可；供水压力过小而致出水量小（排气口无溢水）时，松开L口节流螺钉或角阀，调大上水流量即可；阀芯被堵或破裂，可拧下阀盖，取出阀芯重装或更换阀芯即可。
8.6 刚打开龙头时水箱排气口溢水，水流正常后排气口又不溢水
打开龙头时，自来水压力将管道反坡内剩水挤出需要较大压力，而当水流正常时随着自下而上的管道积水升高，积水本身产生了对龙头出水的压力，从而减轻了水箱出水口压力，排气口溢水随之消失。
主要特点：
●防冻
●自动补水
●打开即出热水
●多用一半左右热水
●节约器材费用千元左右
●安全节电连续简便可靠耐久
●不同楼层及房间连网互不影响
●可将热水器水箱内水作应急用水 |
