CN103900265B - 太阳能热水器及太阳能节能计量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能热水器及太阳能热水器节能计量方法，通过结合承压水箱的特性和太阳能热水系统温升特征进行综合的检测，根据测试数据给用户一个从安装太阳能后的累计节能量，并将节能量换算为电量呈现出来。让消费者对使用太阳能的节能效果一目了然，从而提升了太阳能热水器的整机性能品质，增强了其市场竞争的能力。
Description
技术领域
本发明属于热水器技术领域，具体地说，是涉及一种可以显示节能电量的热水器。
背景技术
目前太阳能热水系统作为可再生能源利用得到广泛的应用，但是家庭太阳能热利用即太阳能热水器到底节能多少，没有人能够计算和呈现，这对消费者来讲无法比较和评价太阳能的节能效果，而获得热水器的节能量不但能让消费者对使用太阳能的节能效果一目了然，而且通过计量相关部门备案后也可以作为未来节能交易如碳交易提供参考。
基于此，提出一种能显示节约电能量多少的太阳能热水器则成为本发明所面临的课题。
发明内容
本发明为了解决现有太阳能热水器无法显示节约的电量的问题，提供了一种可显示累加节能电量的太阳能热水器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种太阳能热水器，包括储水箱与控制器，其特征在于还包括：显示屏，该显示屏连接所述控制器；温度传感器，该温度传感器安装在所述储水箱内，其输出端连所述控制器；所述控制器接包括提供预订时段的计时器，记录所述温度传感器输出信号以及热量计算参数的存储器，用以对预订时段前后温度进行比较的比较器，由所述比较器输出信号控制并将预订时段水箱内增加热量转换为电量的运算器，以及将各预订时段电量累加的累加器，所述累加器的输出端连接所述显示屏。
进一步地，还包括电加热单元或/和燃气加热元或/和热泵加热单元，所述控制器内还包括与所述运算器相连的信号检测器，该信号检测器用以在检测到有电加热单元或燃气加热元或热泵加热单元启动时控制所述运算器停止工作。
进一步地，所述温度传感器安装在所述储水箱内中部。
进一步地，所述温度传感器包括两个，分别安装在所述储水箱内下部及上部。
进一步地，所述显示屏上设置有电量显示切换按键。
基于上述电热水器结构，本发明同时提供了一种太阳能热水器节能计量方法，其包括如下步骤：
A、检测水箱内温度；
B、计时并提供预订时段；
C、将温度传感器输出信号以及热量计算参数存储到存储器中；
D、对预订时段前后温度进行比较，若后续温度高于前续温度，则执行E步骤，否则执行G步骤，
E、将预订时段水箱内增加热量转换为电量；
F、将各预订时段电量累加输出；
G、停止电量累加。
进一步地，所述B步骤后还包括如下步骤：
B1、判断是否有电加热单元或燃气加热元或热泵加热单元启动，若否，执行 C步骤，否则执行G步骤。
进一步地，所述D步骤中，当后续温度高于前续温度2℃时执行E步骤。
进一步地，所述D步骤中，当后续温度相对前续温度下降不大于1℃时，以本预订时段的前续温度作为下个预订时段的前续温度。
进一步地，所述E步骤中通过公式E= Q =（C *ρ*V*△T）/3.6*106将预订时段水箱内增加热量转换为电量，其中E为电量，Q为热量，C为水的比热，ρ为水的密度，V为储水箱的体积，△T取值为2℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发结合承压水箱的特性和太阳能热水系统温升特征进行综合的检测，根据测试数据给用户一个从安装太阳能后的累计节能量，并将节能量换算为电量呈现出来，让消费者对使用太阳能的节能效果一目了然，从而提升了太阳能热水器的整机性能品质，增强了其市场竞争的能力。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明硬件结构框图；
图2是本发明太阳能热水器节能计量流程图；
图3为太阳能温升曲线。
具体实施方式
本发明原理如下：太阳能集热器内循环介质吸收的太阳能热量经过储水箱盘管进行换热，换热后的热量就是水箱内水吸收的热量，将该热量换算成电量即为节省的电量。
下面结合附图来详细阐述本发明太阳能电热水器的具体组成结构以及工作原理。
实施例一，参见图1，在本实施例中,太阳能热水器包括储水箱，安装在储水箱内的温度传感器，控制器以及显示屏，所述控制器接包括提供预订时段的计时器，记录所述温度传感器输出信号以及热量计算参数的存储器，用以对预订时段前后温度进行比较的比较器，由所述比较器输出信号控制并将预订时段水箱内增加热量转换为电量的运算器，以及将各预订时段电量累加的累加器，所述累加器的输出端连接所述显示屏。
为了尽量精确反应太阳能节能量，当太阳能热水器和其他能源组合时，如包括电加热单元或/和燃气加热元或/和热泵加热单元时，不进行能量累加，具体地，所述控制器内还包括与所述运算器相连的信号检测器，该信号检测器用以在检测到有电加热单元或燃气加热元或热泵加热单元启动时控制所述运算器停止工作。
由于储水箱的冷水进口一般安装在下部位置，受进入冷水的影响，使得水箱内下部的水温低于中上部的水温，而储水箱内中部水温接近整个水箱内的平均水温，故为了尽可能得到水箱内的精确温度，本实施例温度传感器安装在所述储水箱内中部。当太阳能热水器和其他能源组合后，如增加电加热单元，由于电加热单元一般设置在上部，这样为了更准确地得到水箱内的平均温度，可以在水箱内下部及上部分别安装一个温度传感器，两个温度传感器将测得温度回传到控制器控制器对其取均值后进行热量累加计算。
本实施例显示屏用来显示累加的电量，电量显示时按照四舍五入显示，当然显示屏也可显示时钟，一般情况下时钟是常规显示状态，为了在需要查看累加电量时让其显示，可通过设定一切换按键来实现，实际操作时，按一下按键显示时钟，再按一下显示累加的电量。
实施例二，基于上述电热水器结构，本实施例提出一种太阳能热水器节能计量方法，其包括如下步骤：
步骤001、检测水箱内温度；
步骤002、计时并提供预订时段，考虑到热量在2分钟内即可有一个显著变化，本实施例预订时段选为2分钟；
步骤003、将温度传感器输出信号以及热量计算参数存储到存储器中，热量计算参数主要是储水箱的体积、水的比热，水的密度等值；
步骤004、对预订时段即2分钟内前后温度进行比较，若后续温度高于前续温度，则执行E步骤，否则执行G步骤，
本步骤为了方便计算，当后续温度高于前续温度2℃时才执行E步骤，且超过2℃时，按2℃计算；
步骤005、将预订时段水箱内增加热量转换为电量，
本步骤通过公式E= Q =（C *ρ*V*△T）/3.6*106将预订时段水箱内增加热量转换为电量，其中E为电量，Q为热量，C为水的比热，ρ为水的密度，V为储水箱的体积，△T取值为2℃，3.6*106为热量与电量的当量关系，1度电=1kWh=3.6*106G。
步骤006、将各预订时段电量累加输出；
本步骤En= ∑Q来统计节能的电量，n为温升2℃的次数；
步骤007、停止电量累加。
当太阳能热水器和其他能源组合时，如包括电加热单元或/和燃气加热元或/和热泵加热单元时，不进行能量累加，具体地，所述002步骤后还包括如下步骤：
判断是否有电加热单元或燃气加热元或热泵加热单元启动，若否，执行 003步骤，否则执行007步骤。
以附加能源为电加热为例，具体参考图3，在无电加热启动情况下，随着日照时间推移，在t1时间达到最高温度，因此在0-t1时间段累计节能量为t1时间点与0时间点的温差，因水箱为承压水箱，假定水箱水量不变（实际有热胀冷缩的较小的变化，在此忽略不计）。根据水吸热公式计算Q= C水（ρ水*V ）△T，再将其换算为kwh。其中如果在t2至t3时间段启动了电辅助加热。则该加热时间段温升变化默认为电辅助加热作用不计入太阳能温升，但起始点温度调整为电辅助加热结束时的温度。因此从整个加热曲线来看，根据温升变化和水箱容积计算节能量，电辅助加热启动期间不做节能累计。
计算过程中为了减少计算误差，同时令整个计算过程简单，所述004步骤中，当后续温度相对前续温度下降不大于1℃时，以本预订时段的前续温度作为下个预订时段的前续温度。
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种太阳能热水器，包括储水箱与控制器，其特征在于还包括：
显示屏，该显示屏连接所述控制器；
温度传感器，该温度传感器安装在所述储水箱内，其输出端连所述控制器；
所述控制器接包括提供预订时段的计时器，记录所述温度传感器输出信号以及热量计算参数的存储器，用以对预订时段前后温度进行比较的比较器，由所述比较器输出信号控制并将预订时段水箱内增加热量转换为电量的运算器，以及将各预订时段电量累加的累加器，所述累加器的输出端连接所述显示屏；
还包括电加热单元或/和燃气加热元或/和热泵加热单元，所述控制器内还包括与所述运算器相连的信号检测器，该信号检测器用以在检测到有电加热单元或燃气加热元或热泵加热单元启动时控制所述运算器停止工作；
通过公式E= Q =（C *ρ*V*△T）/3.6*106将预订时段水箱内增加热量转换为电量，其中E为电量，Q为热量，C为水的比热，ρ为水的密度，V为储水箱的体积，△T取值为2°C。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于：所述温度传感器安装在所述储水箱内中部。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能热水器，其特征在于：所述温度传感器包括两个，分别安装在所述储水箱内下部及上部。
4.根据权利要求3所述的太阳能热水器， 其特征在于：所述显示屏上设置有电量显示切换按键。
5.一种太阳能热水器节能计量方法，其特征在于包括如下步骤：
A、检测水箱内温度；
B、计时并提供预订时段；
B1、判断是否有电加热单元或燃气加热元或热泵加热单元启动， 若否， 执行C步骤，否则执行G步骤；
C、将温度传感器输出信号以及热量计算参数存储到存储器中；
D、对预订时段前后温度进行比较，若后续温度高于前续温度，则执行E步骤，否则执行G步骤；
E、将预订时段水箱内增加热量转换为电量；
F、将各预订时段电量累加输出；
G、停止电量累加；
通过公式E= Q =（C *ρ*V*△T）/3.6*106将预订时段水箱内增加热量转换为电量，其中E为电量，Q为热量，C为水的比热，ρ为水的密度，V为储水箱的体积，△T取值为2°C。
6.根据权利要求5所述的太阳能热水器节能计量方法，其特征在于：所述D步骤中，当后续温度高于前续温度2°C时执行E步骤。
7.根据权利要求6所述的太阳能热水器节能计量方法，其特征在于：所述D步骤中，当后续温度相对前续温度下降不大于1°C时，以本预订时段的前续温度作为下个预订时段的前续温度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |