CN103912984A - 光伏热水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光伏热水器，包括光伏板组件、储水箱、第一控制器和设置于储水箱内的加热元件，所述加热元件为低压加热棒，所述储水箱设置于室内，在储水箱内设有第一温度传感器，第一温度传感器与第一控制器的输入端连接，所述光伏板组件通过导线和第一控制开关与低压加热棒连接，第一控制开关与第一控制器的输出端连接。本发明采用低压加热棒为加热元件，在光照不足的情况下，可以正常启动低压加热棒工作，对水进行加热，解决了现有技术中只有在光照充足时，才可以利用光能量对水加热的问题，提高了光能转换效率。

Description

光伏热水器

技术领域

本发明涉及光伏电池应用技术领域，具体涉及一种光伏热水器。

背景技术

现有当中的太阳能热水器是通过玻璃真空管直接收集太阳热量后对管内的水进行加热，再通过输送管道将热水送入屋内使用，这种加热方式存在玻璃真空管易炸裂、输送管道易冻裂的问题，特别在北方，温度低，输送管道易被结冻造成无法输送热水，并且热水在输送过程中，热量透过输送管道向外散失，而存在热量损失大的不足；另外在使用热水时，需要先把输送管道内的冷水排出，制成水资源的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在阴雨天气可加热冷水、光能利用率和热转换效率高的光伏热水器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

光伏热水器，包括光伏板组件、储水箱、第一控制器和设置于储水箱内的加热元件，所述加热元件为低压加热棒，所述储水箱设置于室内，在储水箱内设有第一温度传感器，第一温度传感器与第一控制器的输入端连接，所述光伏板组件通过导线和第一控制开关与低压加热棒连接，第一控制开关与第一控制器的输出端连接。光伏板组件在太阳光照下，产生直流电，接通光伏板组件与低压加热棒，低压加热棒工作，持续对储水箱的水加热，当储水箱的水温达到设定温度时，第一控制开关断开电流，停止对水的加热。

所述低压加热棒包括纳米加热层、固定层和绝缘层，所述纳米加热层设置于固定层的外表面，所述绝缘层则设置于纳米加热层的外表面，所述导线与纳米加热层连接。

为了兼顾使用安全性和热传递效率，所述绝缘层为陶瓷绝缘层，该陶瓷绝缘层的厚度为0.1～2㎜。

为了在水使用量大时，可正常使用热水器，上述技术方案还包括第二控制器和设置于储水箱内的常压加热棒，在储水箱内设有第二温度传感器，第二温度传感器与第二控制器的输入端连接，所述常压加热棒通过导线和第二控制开关与市电连接，第二控制开关与第二控制器的输出端连接。

在光能量富余时，为了避免能量浪费，上述方案中还包括蓄电池，该蓄电池与第一控制开关连接，且与第一控制器的输出端连接。

为了便于设置加热温度和实时查看储水箱的水温，上述方案还包括输入显示面板，该输入显示面板与控制器的输入端和输出端均连接。

为了可以满足普通用户的正常使用需求，所述光伏板组件由单晶硅或多晶硅电池片串联或并联组成，其表面积至少为4.8㎡。

所述储水箱的进水口上设有水位检测阀。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用低压加热棒做为其中的一种加热元件，在光照不足的情况下，可以正常启动低压加热棒工作，对水进行加热，解决了现有技术中只有在光照充足时，才可以利用光能量对水加热的问题，提高了光能转换效率；

2、低压加热棒包括纳米加热层，该纳米加热层的工作电压为24～220V，其工作电压从低电压到高电压都可以正常工作，并且其加热效率高，确保了光伏热水器在阴雨天气可以正常对水加热，满足用户的需求；

3、用第一控制开关切换加热元件和蓄电池的工作，当储水箱内的水温达到设定温度时，切换线路将光伏板组件与蓄电池连接，蓄电池开始充电，进一步提高了光辐射的利用率；

4、储水箱设置于室内，解决了现有技术中水管易冻结和冻裂的问题，并且避免了热水流经输送管道时热能的散失和在排出冷水时水资源的浪费，进一步提高了能量和能源的利用率；

5、本发明的工资电压、电流都是直接利用，不需要安装逆变器等设备，极大的节约了生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为低压加热棒的结构示意图。

图中标号为：1、光伏板组件；2、储水箱；3、第一控制器；4、低压加热棒；5、第一温度传感器；6、纳米加热层；7、固定层；8、绝缘层；9、蓄电池；10、第一控制开关；11、输入显示面板；12、第二控制器；13、第二温度传感器；14、第二控制开关；15、常压加热棒。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种光伏热水器，包括通过进水管与水源连接的室内储水箱2、市电加热部分和光伏加热部分，本发明优先选用光伏加热部分。其中光伏加热部分包括光伏板组件1、第一控制器3和设置于储水箱2内的低压加热棒4，在储水箱2内壁的下部设有第一温度传感器5，第一温度传感器5与第一控制器3的输入端连接，所述光伏板组件1通过导线和第一控制开关10与低压加热棒4连接，第一控制开关10与第一控制器3的输出端连接。所述第一温度传感器5实时检测储水箱2内的温度，并将检测值发送至第一控制器3中，所述第一控制器3实时接收第一温度传感器5的检测值，并与内部设定值做比较，当检测值大于设定最大值时，如60℃，第一控制器3发送信号至第一控制开关10，断开伏板组件与低压加热棒4的连接，停止对水的加热，当储水箱2内的温度小于设定最小值时，如35℃，第一控制器3发送信号至第一控制开关10，接通伏板组件与低压加热棒4，低压加热棒4继续对水加热。

市电加热部分包括第二控制器12和设置于储水箱2内的常压加热棒15，在储水箱2内壁的下部设有第二温度传感器13，第二温度传感器13与第二控制器12的输入端连接，所述常压加热棒15通过导线和第二控制开关14与市电连接，第二控制开关14与第二控制器12的输出端连接。所述第二温度传感器13实时检测储水箱2内的温度，并将检测值发送至第二控制器12中，所述第二控制器12实时接收第二温度传感器13的检测值，并与内部设定值做比较，当检测值小于34℃时，第二控制器12发送信号至第二控制开关14，接通市电与常压加热棒15，常低压加热棒4对水加热；当检测值大于设定最大值时，如60℃，第二控制器12发送信号至第二控制开关14，断开市电与常压加热棒15的连接，停止对水的加热。所述第二控制器12设定的最小值小于第一控制器3设定的最小值。

所述低压加热棒4包括纳米加热层6、固定层7和绝缘层8，所述纳米加热层6设置于固定层7的外表面，所述绝缘层8则设置于纳米加热层6的外表面，所述导线与纳米加热层6连接。所述固定层7由陶瓷材料制成，所述绝缘层8为陶瓷材料制成的陶瓷绝缘层，该陶瓷绝缘层的厚度为0.1～2㎜。

本发明一种光伏热水器还包括蓄电池9和输入显示面板11，所述蓄电池9与第一控制开关10连接，通过第一控制开关10的切换，与光伏板组件1连接。蓄电池9还与第一控制器3的输出端连接。第一温度传感器实时监测储水箱2内的水温，并将检测值发送至第一控制器3中，当水温达到设定最大值时，第一控制器3发出控制信号至第一控制开关10，将光伏板组件1与蓄电池9接通，蓄电池9开始进行充电，当水温达到设定最小值时，第一控制器3发出控制信号至第一控制开关10，将光伏板组件1与低压加热棒4接通。所述输入显示面板11与第一控制器3和第二控制器12的输入端和输出端均连接，第一控制器3和第二控制器12实时将温度信号发送至输入显示面板11中显示，并且可以从输入显示面板11中设置第一控制器3和第二控制器12温度设定值。

所述储水箱2包括两层，外层为保温材料制成，其上开设有进水口和出水口，为了防止干烧，在进水口上设有水位检测阀。

所述光伏板组件1由单晶硅或多晶硅电池片串联或并联组成，根据用户的需求，可以选择多块光伏板。在此例举3块光伏板（表面积为4.8㎡）一天（以6小时的光照为例）加热50L水的温度，在晴天，3块光伏板每小时的功率为750W，在阴天，3块光伏板每小时的功率为350W。

晴天可以加热水的温度为

750*6*(1/1000)*3600000*(1/50)*(1/4.2)*(1/1000)=77度

阴天可以加热水的温度为

350*6*(1/1000)*3600000*(1/50)*(1/4.2)*(1/1000)=36度

也就是说，在晴天，3块光伏板可以将50L水从0度加热到77度，在阴天，3块光伏板可以将50L水从0度加热到36度，足够供一个家庭使用。

Claims (8)

1.光伏热水器，包括光伏板组件（1）、储水箱（2）、第一控制器（3）和设置于储水箱（2）内的加热元件，其特征在于：所述加热元件为低压加热棒（4），所述储水箱（2）设置于室内，在储水箱（2）内设有第一温度传感器5，第一温度传感器5与第一控制器（3）的输入端连接，所述光伏板组件（1）通过导线和第一控制开关（10）与低压加热棒（4）连接，第一控制开关（10）与第一控制器（3）的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的光伏热水器，其特征在于：所述低压加热棒（4）包括纳米加热层（6）、固定层（7）和绝缘层（8），所述纳米加热层（6）设置于固定层（7）的外表面，所述绝缘层（8）则设置于纳米加热层（6）的外表面，所述导线与纳米加热层（6）连接。

3.根据权利要求2所述的光伏热水器，其特征在于：所述绝缘层（8）为陶瓷绝缘层，该陶瓷绝缘层的厚度为0.1～2㎜。

4.根据权利要求1所述的光伏热水器，其特征在于：还包括第二控制器（12）和设置于储水箱（2）内的常压加热棒（15），在储水箱（2）内设有第二温度传感器（13），第二温度传感器（13）与第二控制器（12）的输入端连接，所述常压加热棒（15）通过导线和第二控制开关（14）与市电连接，第二控制开关（14）与第二控制器（12）的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的光伏热水器，其特征在于：还包括蓄电池（9），该蓄电池（9）与第一控制开关（10）连接，且与第一控制器（3）的输出端连接。

6.根据权利要求4所述的光伏热水器，其特征在于：还包括输入显示面板（11），该输入显示面板（11）与第一控制器（3）和第二控制器（12）的输入端和输出端均连接。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的光伏热水器，其特征在于：所述光伏板组件（1）由单晶硅或多晶硅电池片串联或并联组成，其表面积至少为4.8㎡。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的光伏热水器，其特征在于：所述储水箱（2）的进水口上设有水位检测阀。