CN101392960A

CN101392960A - 即热式太阳能热水器

Info

Publication number: CN101392960A
Application number: CN 200810170498
Authority: CN
Inventors: 孟寐; 徐霄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2009-03-25

Abstract

本发明公开一种即热式太阳能热水器，用最佳的加热方式节省太阳能热水器的用电量，使太阳能热水器电补用电降到最低限度，太阳能热水器更加趋近于充分依靠太阳能对水箱中储水进行加热，太阳能热水器既满足随机用热水的要求，又不造成不必要的电能浪费。本发明其组成包括水箱和集热器外，还装有电加热的即热装置。电加热的即热装置可以装在水箱内的出水端或串接在水箱外部的出口至用水终端之间管路的任何一处。本发明将大大减少所有类型，如分体式、封闭式、敞开式太阳能热水器用户使用热水的用电成本和时间成本。在太阳能热水器系统中设置电即热装置，使其兼有太阳能热水器、储水式电热水器、即热式电热水器的三重功能。

Description

即热式太阳能热水器

(一)技术领域

本发明涉及太阳能热水器制造技术，同时还涉及到电加热及其控制技术。

(二)技术背景

太阳能是一种公认的最清洁能源，现在已得到广泛的应用。太阳能热水器已被越来越多的家庭接受。但由于受天气和季节的影响，其使用效果不尽人意。为了保证正常使用，目前市场上销售的太阳能热水器，都装有辅助电加热器，用来补偿太阳能的不足。如中国专利02232915所公开的那样，当太阳能热水器的集热管对储水加热不足时，太阳能热水器将利用电加热器将水箱中的储水温度提升到用户要求的水温。太阳能热水器的这种电补加热的弊病是：当太阳能热水器的集热管对水箱储水加热不足，用户又要使用高于水箱储水温度的热水时，无论用户使用多少需要温度的热水，太阳能热水器都必须将水箱中的储水全部电加热到用户使用的水温。即使用户只用少量热水，也需要将水箱内的储水全部电加热，造成不必要的电能浪费。同时用户也要等待较长的电加热时间。

太阳能热水器供水水温不足有两种情况：一种情况是由于天气原因，热水器当日确实无法依靠太阳能集热器提供更多的热能将水箱中储水加热到要求的水温；另一种情况是太阳能集热器有能力提供更多的热能将水箱中储水加热到要求的水温，但水箱储水温度尚未达到用户使用要求时，用户就需要使用要求水温的热水。这两种情况，实际都不需要电补将水箱中储水全部加热。对于第一种情况，用户用多少热水，电加热提供多少热水就可以了。对于第二种情况，也是用户用多少热水，电加热提供多少热水就可以了，水箱中没有被使用的水，由太阳能集热器继续加热。显然在太阳能集热器将水箱中储水全部加热之前，没有必要一定用电补的方式提前代替太阳能集热器将水箱中的储水全部加热。

(三)发明内容

本发明目的是公开一种即热式太阳能热水器，用最佳的加热方式节省太阳能热水器的用电量，使太阳能热水器电补用电量降到最低限度，让太阳能热水器更加趋近于充分依靠太阳能对水箱中储水进行加热，使太阳能热水器即满足随机用热水的要求，又不造成不必要的电能浪费。

本发明是一种即热式太阳能热水器，即热式太阳能热水器组成包括水箱和集热器，其特征在于还装有电加热的即热装置。

本发明其特征还在于：电加热的即热装置可以装在水箱内的出水端，也可以串接在水箱外部的出口至用水终端之间管路的任何一处。

电加热即热装置的工作控制流程为：首先通过水箱自动储水，太阳能集热器对水箱中的储水加热。在用户使用热水时，如水箱储水温度低于要求值时，用户掀动即热工作按键，打开热水龙头、淋浴喷头等用水终端，水流开关或水流传感器S动作，温度传感器W2检测出的出水温度低于用户设置温度，电加热的即热装置G工作(即热装置G可根据水温，分档工作，以最大限度节省电补耗能；热水器经济机型，即热装置G可不分档控制)，仅对用户所用的水箱出水加热，太阳能热水器热水出水口提供用户在热水器控制面板上设置温度的热水；用户关闭用水终端后，水流开关或水流传感器S复位，电加热即热装置G停止加热。如水箱储水温度高于或等于用户设置温度时，电加热的即热装置G不工作。

所述的电加热即热装置系统的组成是：控制电路、水流开关或水流传感器S、电加热即热装置G、温度传感器W1、W2。其中水流开关或水流传感器S、电加热的即热装置G、温度传感器W、水位传感器H和键盘电路连接控制电路，

本发明中央控制电路、水流开关或水流传感器S、温度传感器W1、电加热即热装置G、等可以设置于太阳能热水器的内部，也可以设置在太阳能热水器的外部。控制面板上的键盘电路和显示电路可以设置于太阳能热水器的机壳上(仅限于分体式太阳能热水器可以选择这种方式)，也可以设置在太阳能热水器的外部。

本发明是新一代节能太阳能热水器，用户需要多少热水，太阳能热水器水箱就提供多少热水，太阳能热水器不预先电加热。因此把为用户提供热水的电补降到了最低限度。避免了一般太阳能热水器无论用户用多少热水，都要将水箱内储水全部加热的浪费问题，同时也避免了一般太阳能热水器在存放热水期间出现的热失散问题。本专利将大大减少所有类型(分体式、封闭式、敞开式)太阳能热水器用户使用热水的用电成本和时间成本。在太阳能热水器系统中设置即热装置，使其兼有太阳能热水器、储水式热水器、即热式热水器的三重功能。

(四)附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明电加热的即热装置的控制流程图；

图3为本发明实施例1的控制电路主板原理示意图；

图4为本发明实施例1的面板电路原理示意图；

图5为本发明实施例2的控制电路主板原理示意图；

图6为本发明实施例2的面板电路原理示意图。

(五)具体实施方式

如图1所示，本发明是在各种太阳能热水器系统中加装电加热即热装置，是太阳能热水器吸收阳光不足时的辅助性加热措施。即热装置是一种功率可变的快速电加热器，当太阳能热水器的水温达不到用户要求时，电即热装置G对太阳能热水器的出水直接加热，使其瞬间即可达到用户设置温度。太阳能热水器的即热装置可以装在水箱内的出水端，也可以串接在水箱外的出水管道至用水终端之间，与水箱分体安装，这样既便于维护，又减少热损。电即热装置的工作控制流程为：首先通过水箱自动储水，太阳能集热器对水箱中的储水加热。当用户使用热水时，水流开关或水流传感器S动作，此时控制电路通过温度传感器对比热水器的出水温度和用户设定的水温，如热水器的出水温度低于用户设定水温，则根据温差调整即热装置的功率，并启动即热装置，太阳能热水器热水出水口提供用户在热水器控制面板上设置温度的热水。用户关闭用水终端后，水流开关或水流传感器S复位，电加热即热装置G停止加热。如水箱储水温度高于要求值时，即使水流开关或水流传感器S动作，也不启动即热装置。需要说明的是，图1中的水流开关或水流传感器位置也可以在太阳能热水器与即热加热器连接水管上。

本发明由太阳能热水器、即热装置G、控制电路、水流开关及温度传感器组成。太阳能热水器的即热装置G通过水管相连，即热装置G出水口处或太阳能热水器与即热加热器连接管路上有水流开关或水流传感器S，其状态信号送控制电路。温度传感器接控制电路，控制电路控制即热装置G。

实施例1：

本实施例中的控制电路由控制电路主板和面板组成，包括信号放大单元、模数转换单元、微控制单元、控制驱动单元。温度传感器W1、W2通过电缆连接控制电路的信号放大单元后连接模数转换单元，模数转换单元连接微控制单元，水流开关或水流传感器S直接经电缆连接微控制单元，微控制单元经继电器或继电器组控制即热装置G。微控制单元通过电缆连接面板上的显示单元、键盘单元。

结合图3，温度传感器W1通过接线端子J4连接电阻R22、R21、R23、电位器VR1和运放IC9A组成的信号放大电路，温度传感器W2通过接线端子J6连接电阻R6、R7、R19、电位器VR2和运放IC9B组成的信号放大电路。放大电路的输出端连接模数转换电路IC5(TLC2543)芯片的1脚和2脚，IC5芯片的14(REF+)、13(REF-)脚分别接电源和地，C6和E7为旁路电容。IC5芯片的20脚、10脚分别接电源和地，C7和E5为旁路电容。IC5芯片的功能脚16-18分别接IC6芯片X5045的2、5、6脚和微控制芯片IC2的5-7脚，IC5芯片的19(EOC)、15(CS)脚分别连接微控制芯片IC2的4、3脚，IC6芯片X5045的3、8脚接电源，4脚接地，1脚连接微控制芯片IC2的8脚，7脚接上拉电阻R1和微控制芯片IC2的9脚。加热器G一面通过接线端子P4_1连接继电器K1、K3的常开点，进而接通交流220V电源火线，一面连接交流220V电源零线。通过K1、K3甚至更多的继电器的组合，可调整加热器G的功率。也可以通过IC2芯片的2、10-15脚辅助调整加热器G的功率，辅助调整信号输出端为P4_2接线端子，通过外接功率调整电路或装置调节功率。驱动电路IC11芯片的9脚接+12V电源、8脚接地，1脚接非门U1的2脚，U1A的1脚接微控制芯片IC2的25脚，IC11的16脚接继电器K1的控制线圈。IC11芯片的6脚接非门U1的6脚，U1的5脚接微控制芯片IC2的28脚，IC11的11脚接继电器K3的控制线圈。类似地方法，还可以驱动更多的继电器。微控制芯片IC2的18、19脚接晶振电路JT2、电容C4和C5，C4和C5的连接点接地。IC2的31脚接电源，21-24、脚通过接线插座J8的4-7脚接键盘电路，J8的1、2、3脚接电源、8、9、10脚接地。水流开关或水流传感器S送出的信号经接线端子P3接到IC2的第1脚。经变压器变压输出的交流电源通过接线端子P2接入整流桥B2，经电容E8、C12滤波，提供+12V整流电源，再经LM7805CT芯片V2稳压，电容E9和C8后提供+5V直流稳压电源。

结合图4，按键S1-S8组成键盘，电阻R3-R10为限流电阻，按键S1-S8分别连接电阻R3-R10，由下拉电阻排R12的2-9脚接入键盘/显示芯片U1的10-17脚，下拉电阻排R12的1脚接地，按键S1-S8的公共端通过电阻R1接U1的18脚。发光二极管L1为电源指示灯，由电阻R2接电源，U2和U3为LED发光二极管组，在此作为显示器件，共同构成显示电路，分别连接按键和键盘/显示芯片U1的18-25脚及电阻R3-R10的一端。键盘/显示芯片U1的6-9脚分别连接接线端子J1的4-7脚。U1的1-2、28脚接电源、4脚接地、27(RC)脚连接电阻R11和电容C1，R11和C1的另一端分别接电源和地。面板通过接线插座J1及电缆与控制电路主板相连，通过1-3脚引入电源、8-10脚引入地，电容E1、C2、C3为旁路电容。

实施例2：

本实施例中的控制电路由控制电路主板和面板组成，包括信号放大单元、模数转换及微控制单元、控制驱动单元。温度传感器W1、W2通过电缆连接控制电路的信号放大单元后连接微控制单元，微控制单元中包含模数转换器。水流开关或水流传感器S直接经电缆连接微控制单元，微控制单元经继电器或继电器组控制即热加热器G。微控制单元通过电缆连接面板上的显示单元、键盘单元。

结合图5，温度传感器W1通过接线端子J9连接电阻R24、R25、R30、电位器VR4和运放IC2A组成的信号放大电路，温度传感器W2通过接线端子J10连接电阻R17、R26、R27、电位器VR5和运放IC2B组成的信号放大电路。放大电路的输出端连接IC5(P87LPC767)芯片的18脚和17脚。加热器G一面通过接线端子P8_1连接继电器K2、K4的常开点，进而接通交流220V电源火线，一面连接交流220V电源零线。通过K2、K4甚至更多的继电器的组合，可调整加热器G的功率。也可以通过IC5芯片的13、10、9、8、3、12、11脚辅助调整加热器G的功率，辅助调整信号输出端为P8_2接线端子，通过外接功率调整电路或装置调节功率。驱动电路IC4芯片的9脚接+12V电源、8脚接地，1脚接非门U2的2脚，U2的1脚接微控制芯片IC5的1脚，IC4的16脚接继电器K4的控制线圈。IC4芯片的7脚接非门U2的8脚，U2的9脚接微控制芯片IC5的2脚，IC4的10脚接继电器K2的控制线圈。微控制芯片IC5的6、7脚接晶振电路JT1、电容C2和C1，C2和C1的连接点接地。IC5的15脚接电源，5脚接地，20、19、16、14脚通过接线插座J12的4-7脚接键盘电路，J12的1、2、3脚接电源、8、9、10脚接地。水流开关或水流传感器S送出的信号经接线端子P7接到IC5的第4脚。经变压器变压输出的交流电源通过接线端子P1接入整流桥B1，经电容E1、C6滤波，提供+12V整流电源，再经LM7805CT芯片V1稳压，电容E2和C3后提供+5V直流稳压电源。

结合图6，按键S1-S8组成键盘，电阻R3-R10为限流电阻，按键S1-S8分别连接电阻R3-R10，由下拉电阻排R12的2-9脚接入键盘/显示芯片U1的10-17脚，下拉电阻排R12的1脚接地，按键S1-S8的公共端通过电阻R1接U1的22脚。发光二极管L1为电源指示灯，由电阻R2接电源，U2和U3为LED发光二极管组，在此作为显示器件，共同构成显示电路，分别连接按键和键盘/显示芯片U1的18-25脚及电阻R3-R10的一端。键盘/显示芯片U1的6-9脚分别连接接线端子J1的4-7脚。U1的1-2、28脚接电源、4脚接地、27(RC)脚连接电阻R11和电容C1，R11和C1的另一端分别接电源和地。面板通过接线插座J1及电缆与控制电路主板相连，通过1-3脚引入电源、8-10脚引入地，电容E1、C2、C3为旁路电容。

Claims

1.一种即热式太阳能热水器，组成包括水箱和太阳能集热器，其特征在于还装有电加热的即热装置。

2.如权利要求1所述的即热式太阳能热水器，其特征在于电加热的即热装置可以装在水箱内的出水端，也可以串接在水箱外部的出口至用水终端之间管路的任何一处。

3.如权利要求1所述的即热式太阳能热水器，其特征在于：电加热的即热装置的工作控制流程为：首先通过水箱自动储水，太阳能集热器对水箱中的储水加热。在用户使用热水时，如水箱储水温度低于要求值时，用户掀动即热工作按键，打开热水龙头、淋浴喷头等用水终端，水流开关或水流传感器S动作，因温度传感器W2检测出的出水温度低于用户设置温度，电加热即热装置G工作，仅对用户所用的水箱出水加热，太阳能热水器热水出水口提供用户在热水器控制面板上设置温度的热水；用户关闭用水终端后，水流开关或水流传感器S复位，电加热的即热装置G停止加热。如水箱储水温度高于或等于用户设置温度时，电加热即热装置G不工作。

4.如权利要求1所述的即热式太阳能热水器，其特征在于：所述的电加热即热装置系统的组成是：控制电路、水流开关或水流传感器S、电加热即热装置G、温度传感器W1、W2。其中水流开关或水流传感器S、电加热的即热装置G、温度传感器W、水位传感器H和键盘电路连接控制电路。

5.如权利要求4所述的即热式太阳能热水器，其特征在于：所述的中央控制电路、水流开关或水流传感器S、温度传感器W1、电加热即热装置G、等可以设置于太阳能热水器的内部，也可以设置在太阳能热水器的外部；控制面板上的键盘电路和显示电路可以设置于太阳能热水器的机壳上，也可以设置在太阳能热水器的外部。