CN106052161A - 一种太阳能热水器智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热水器智能控制系统,包括热能转化单元、电能转化单元、显示单元和控制单元;热能转化单元将吸收的太阳的辐射能量转化为热能,电能转化单元,将吸收的太阳的辐射能量转化为电能并对上述电能进行存储;控制单元内存储有预设时间和预设温度;在预设时间内,当温度传感器的检测值小于预设温度时,控制单元进一步分析温度传感器的检测值与预设温度的大小关系,并根据温度传感器的检测值的大小区间,分级控制加热管对保温水箱内的进行加热,在保温水箱内水温较高时,选用较少的加热设备对水进行加热,在保温水箱内温度较低时,选用较多的加热设备对水进行加热,直至保温水箱内的温度达到预设温度。

Description

一种太阳能热水器智能控制系统
技术领域
本发明涉及智能家电技术领域,尤其涉及一种太阳能热水器智能控制系统。
背景技术
随着科技的发展,绿色能源的利用备受关注,太阳能热水器就是其中之一,太阳能热水器由于不需消耗电能,是一种环保、低碳产品,已成为各家庭的必备生活电器之一,但是由于太阳能热水器主要依靠吸收太阳的辐射能量,在太阴雨天气的时候不能有效集热,即不能为用户提供热水;并且在太阳光照充足的时候,保温水箱内的温度很高,当保温水箱内的水温升高到一定程度之后,水温不再上升,此时不能继续利用太阳辐射的能量,造成了资源的浪费。考虑到太阳能热水器在阴雨天气不能提供热水的情况,有些生产厂家为了使太阳能热水器的使用效果更好,在热水器上会加装电加热的辅助装置,这种电加热装置需要与社会供电进行连接使用,如此设置便造成了能源消耗的缺陷,且在使用时存在安全隐患。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种太阳能热水器智能控制系统。
本发明提出的太阳能热水器智能控制系统,包括:
热能转化单元,用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为热能;热能转化单元包括集热器、保温水箱;集热器与保温水箱通过管道连通,保温水箱内设有温度传感器,温度传感器用于检测保温水箱内的水的温度;保温水箱内还设有三组加热管,分别为第一组管、第二组管、第三组管;
电能转化单元,用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为电能;电能转化单元包括太阳能电池板、蓄电池组;太阳能电池板用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为电能,蓄电池组用于存储上述电能,且蓄电池组包括三组蓄电池,分别为:第一电池、第二电池和第三电池;第一电池通过第一电磁开关与保温水箱内的第一组管连接,第二电池通过第二电磁开关与保温水箱内的第二组管连接,第三电池通过第三电磁开关与保温水箱内的第三组管连接;
显示单元,用于显示保温水箱内的水的温度;
控制单元,与温度传感器、显示单元、第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关通信连接;控制单元内存储有预设时间t和预设温度T;控制单元获取温度传感器的检测值T0,并将上述检测值T0发送至显示单元进行显示,在预设时间t内,当温度传感器的检测值T0小于预设温度T时,控制单元进一步判断温度传感器的检测值T0与预设温度T的大小关系:若T0≤7T/10,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关同时开启,即第一电池、第二电池、第三电池分别通过第一组管、第二组管、第三组管同时加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关关闭;若7T/10<T0<4T/5,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关开启,即第一电池、第二电池分别通过第一组管、第二组管加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关关闭;若T0≥9T/10,控制单元指令控制第一电磁开关开启,即第一电池通过第一组管加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,控制单元指令控制第一电磁开关关闭。
优选地,所述的热能转化单元内的保温水箱内设有水量传感器;水量传感器与控制单元通信连接,用于检测保温水箱内的水量,控制单元获取水量传感器的检测值,并将上述检测值发送至显示单元进行显示。
优选地,所述的热能转化单元内的集热器为全玻璃太阳能真空集热管。
优选地,所述的热能转化单元内的保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成;内胆由耐热耐腐蚀的材料制作;保温层采用聚氨酯整体发泡工艺制作;水箱外壳为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。
优选地,所述的太阳能电池板外部设有钢化玻璃,用于保护太阳能电池板。
优选地,所述的太阳能电池板采用晶体硅太阳能电池。
本发明包括两个单元,热能转化单元和电能转化单元;热能转化单元是将吸收的太阳的辐射能量转化为热能,即利用太阳的辐射能量直接加热温度较低的水,使之温度升高,达到用户需求的温度;电能转化单元是将吸收的太阳的辐射能量转化为电能,并将上述电能储存起来,在太阳光照不充足或阴雨天气的时候,可利用存储的电能加热保温水箱内的水,以达到用户需求的温度;本系统可充分利用太阳的辐射能量,在光照充足的时候,不仅可为用户提供热水,而且可吸收太阳的辐射能量并存储起来,并在光照较弱或阴雨天气的时候,利用上述存储的能量加热水,为用户提供满足需要的热水。进一步地,在利用存储的电能为水加热时,控制单元继续分析保温水箱内的温度区间,根据保温水箱内水的实际温度选择相应的加热设备,在水温较低的情况下,控制单元选择较多的加热管同时对水进行加热,以在较短时间内将水温升高,在水温较高的情况下,控制单元选用较少的加热管对水进行加热,如此设置,不仅节约了加热水的时间,方便用户使用,而且避免了能源的浪费。
附图说明
图1为一种太阳能热水器智能控制系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,图1为本发明提出的一种太阳能热水器智能控制系统。
参照图1,本发明提出的太阳能热水器智能控制系统,包括:
热能转化单元,用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为热能;热能转化单元包括集热器、保温水箱;集热器与保温水箱通过管道连通,保温水箱内设有温度传感器和水量传感器,温度传感器用于检测保温水箱内的水的温度,水量传感器用于检测保温水箱内的水量;保温水箱内还设有三组加热管,分别为第一组管、第二组管、第三组管;
电能转化单元,用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为电能;电能转化单元包括太阳能电池板、蓄电池组;太阳能电池板用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为电能,蓄电池组用于存储上述电能,且蓄电池组包括三组蓄电池,分别为:第一电池、第二电池和第三电池;第一电池通过第一电磁开关与保温水箱内的第一组管连接,第二电池通过第二电磁开关与保温水箱内的第二组管连接,第三电池通过第三电磁开关与保温水箱内的第三组管连接;控制单元可通过控制第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关的开启和关闭来控制三组蓄电池内的电能释放与否,从而来控制三组加热管为保温水箱内的水加热与否。
显示单元,用于显示保温水箱内的水的温度及保温水箱内的水量;控制单元通过温度传感器获取保温水箱内的水的温度,并将水温发送至显示单元进行显示;控制单元通过水量传感器获取保温水箱内的水量,并将保温水箱内的水量发送至显示单元进行显示;用户可通过显示单元直接观看保温水箱内的水的温度和水量,从而根据实际需要选用保温水箱内的水。
控制单元,与温度传感器、显示单元、第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关通信连接;控制单元内存储有预设时间t和预设温度T;预设时间t和预设温度T可根据用户的实际需要来进行设置,若太阳能热水器内的水用来洗澡洗碗洗菜等,则上述预设温度T不必过高,能满足需要即可;例如预设时间t可设置为每天下午5点左右,此时太阳辐射的能量较弱,且上述时刻临近家庭用水高峰期,在用水高峰期前将保温水箱内的水加热至预设温度T,有利于用户的及时使用,为用户带去方便。控制单元获取温度传感器的检测值T0,并将上述检测值T0发送至显示单元进行显示,用户可通过显示单元观看到保温水箱内水的实际温度,有利于用户对水温的掌控,从而根据实际需要对保温水箱内的热水进行选用;在预设时间t内,当温度传感器的检测值T0小于预设温度T时,表明保温水箱内的水的温度没有达到预设温度值T,可能会影响用户使用热水的过程,此时需要利用蓄电池组内存储的电能,通过加热管对保温水箱内的水进行加热,为提高蓄电池组的加热效率,控制单元需要进一步判断温度传感器的检测值T0与预设温度T的大小关系,从而根据温度传感器的检测值T0的实际大小,判断需要选用几组加热设备,以保证蓄电池组的加热效率:若T0≤7T/10,表明保温水箱内的水的实际温度T0与预设温度T相差较大,为在较短时间内将保温水箱内的水的温度提高,需要选用三组加热设备同时对保温水箱内的水进行加热,此时控制单元接收该信息,并指令控制第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关同时开启,即第一电池、第二电池、第三电池分别通过第一组管、第二组管、第三组管同时加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,表明保温水箱内的水的温度已升高至预设值,此时为避免浪费蓄电池组内存储的电量,需要停止蓄电池组释放能量,此时控制单元接收该信息并指令控制第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关关闭;若7T/10<T0<4T/5,表明保温水箱内的水的实际温度T0与预设温度T存在一定的差距,但差距不是很大,为在避免电能资源浪费的基础上缩短蓄电池组释放电能的时间,此时需要两组加热设备同时对保温水箱内的水进行加热,控制单元接收该信息并指令控制第一电磁开关、第二电磁开关开启,即第一电池、第二电池分别通过第一组管、第二组管加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,表明保温水箱内的水的温度已升高至预设值,此时为避免浪费蓄电池组内存储的电量,需要停止蓄电池组释放能量,此时控制单元接收该信息并指令控制第一电磁开关、第二电磁开关关闭;若T0≥9T/10,表明保温水箱内的水的实际温度T0与预设温度T相差较小,为避免能源的浪费,此时利用一组加热设备对保温水箱内的水进行加热即可,控制单元接收该信息并指令控制第一电磁开关开启,即第一电池通过第一组管加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,表明保温水箱内的水的温度已升高至预设值,此时为避免浪费蓄电池组内存储的电量,需要停止蓄电池组释放能量,此时控制单元接收该信息并指令控制第一电磁开关关闭。
本实施方式中,热能转化单元内的集热器为全玻璃太阳能真空集热管,如此可提高对太阳辐射能量的吸收效率;热能转化单元内的保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成;内胆由耐热耐腐蚀的材料制作;保温层采用聚氨酯整体发泡工艺制作;水箱外壳为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板,如此不仅保证了保温水箱的耐热耐腐蚀性,而且避免了保温水箱内的水的热能流失,在最大程度上保证了保温效果。
本实施方式中,太阳能电池板外部设有钢化玻璃,用于保护太阳能电池板,避免太阳能电池板长时间暴露在空气中受到损害,从而影响对太阳辐射能量的吸收;上述太阳能电池板采用晶体硅太阳能电池,晶体硅太阳能电池可充分吸收太阳的辐射能量,从而储备大量电能,进一步地,晶体硅材料的太阳能电池的材料本身不会对环境造成勿扰,并在材料便于工业化生产且材料性能稳定,如此,不仅进一步保证了环保,也给太阳能电池在使用过程中带去简便。
本实施方式中,集热器用于采集太阳辐射的热能,并利用上述热能加热保温水箱内的水,其工作原理为:太阳光穿过集热管上的第一层玻璃照到第二层玻璃的黑色吸热层上,将太阳光能的热量吸收,由于两层玻璃之间是真空隔热的,传热将大大减小,绝大部分热量只能传给玻璃管里面的水,使玻璃管内的水加热,加热的水便轻沿着玻璃管受热面往上进入保温水箱,保温水箱内温度相对较低的水沿着玻璃管背光面进入玻璃管补充,如此不断循环,使保温水箱内的水不断加热,从而达到热水的目的。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能热水器智能控制系统,其特征在于,包括:
热能转化单元,用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为热能;热能转化单元包括集热器、保温水箱;集热器与保温水箱通过管道连通,保温水箱内设有温度传感器,温度传感器用于检测保温水箱内的水的温度;保温水箱内还设有三组加热管,分别为第一组管、第二组管、第三组管;
电能转化单元,用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为电能;电能转化单元包括太阳能电池板、蓄电池组;太阳能电池板用于吸收太阳的辐射能量,并将吸收的太阳的辐射能量转化为电能,蓄电池组用于存储上述电能,且蓄电池组包括三组蓄电池,分别为:第一电池、第二电池和第三电池;第一电池通过第一电磁开关与保温水箱内的第一组管连接,第二电池通过第二电磁开关与保温水箱内的第二组管连接,第三电池通过第三电磁开关与保温水箱内的第三组管连接;
显示单元,用于显示保温水箱内的水的温度;
控制单元,与温度传感器、显示单元、第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关通信连接;控制单元内存储有预设时间t和预设温度T;控制单元获取温度传感器的检测值T0,并将上述检测值T0发送至显示单元进行显示,在预设时间t内,当温度传感器的检测值T0小于预设温度T时,控制单元进一步判断温度传感器的检测值T0与预设温度T的大小关系:若T0≤7T/10,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关同时开启,即第一电池、第二电池、第三电池分别通过第一组管、第二组管、第三组管同时加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关、第三电磁开关关闭;若7T/10<T0<4T/5,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关开启,即第一电池、第二电池分别通过第一组管、第二组管加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,控制单元指令控制第一电磁开关、第二电磁开关关闭;若T0≥9T/10,控制单元指令控制第一电磁开关开启,即第一电池通过第一组管加热保温水箱内的水,当温度传感器的检测值T0大于预设温度T时,控制单元指令控制第一电磁开关关闭。
2.根据权利要求1所述的太阳能智能控制系统,其特征在于,所述的热能转化单元内的保温水箱内设有水量传感器;水量传感器与控制单元通信连接,用于检测保温水箱内的水量,控制单元获取水量传感器的检测值,并将上述检测值发送至显示单元进行显示。
3.根据权利要求1所述的太阳能智能控制系统,其特征在于,所述的热能转化单元内的集热器为全玻璃太阳能真空集热管。
4.根据权利要求1所述的太阳能智能控制系统,其特征在于,所述的热能转化单元内的保温水箱由内胆、保温层、水箱外壳三部分组成;内胆由耐热耐腐蚀的材料制作;保温层采用聚氨酯整体发泡工艺制作;水箱外壳为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。
5.根据权利要求1所述的太阳能智能控制系统,其特征在于,所述的太阳能电池板外部设有钢化玻璃,用于保护太阳能电池板。
6.根据权利要求1所述的太阳能智能控制系统,其特征在于,所述的太阳能电池板采用晶体硅太阳能电池。
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