CN106461267A - 使用焓传感器的热能计量 - Google Patents

Abstract

提供了用于通过测量诸如热水储罐之类的储罐中的流体的平局温度来进行热能计量的装置和方法。用可以跨越储罐的垂直高度的细长温度传感器导线来测量平均温度。可以用防水护套来保护传感器导线。传感器导线可以被耦合到第二基本上平行的导线。处理单元根据传感器导线的电阻变化来测量温度，并且测量变化速率以允许系统区别该热量增加和/或减小的不同源。

Description

使用焓传感器的热能计量

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年4月8日提交的美国专利申请号14/248,302的优先权，该申请被整体地通过引用结合到本文中。

技术领域

本公开一般地涉及使用焓传感器来改善热能计量，并且更具体地，涉及用于热水储罐的热能计量的的技术且特别是在太阳能热水应用中所使用的那些。

背景技术

太阳能热水罐除常规的辅助能源之外还从太阳能源获得能量，并且将从水使用和热损失向周围环境的损失能量储在罐内。太阳能热水罐的房主及其它用户想要测量可归因于使用太阳能的性能和成本节省。

常规系统通常尝试通过依赖于与放置在太阳能热水罐的“太阳能环路”部分中的温度传感器对进行组合的流量计来监视太阳能热水罐。这些系统使用流速和温度差来导出放入中的太阳能的测量结果。然而，这些系统是昂贵的、不准确的且难以安装的。例如，这些系统仅仅提供能量输入的间接测量。

因此，需要提供成本有效、准确其易于安装的热能计量提出许多挑战。在美国专利申请号2013/0173205、美国临时申请号61/582,642以及国际申请公开号2013/103702A2中描述了用于热能计量的改进系统，该申请被通过引用结合到本文中。

发明内容

本公开的实施例包括用于准确地监视热水储罐(例如，太阳能热水储罐)中的能量流动的实用型低成本焓传感器设计。

用于热能计量的系统和方法包括安装在防水套内并被耦合到处理单元以便基于传感器导线的电阻变化来确定温度的传感器导线的使用。

还提供了用于提供通用传感器导线的系统和方法，该通用传感器导线被配置成设置有将在储罐中提供的较低电阻率的第二导线，并设置有用于基于传感器导线的电阻变化来确定温度的处理单元。在这种情况下，传感器导线可以在一个方向上延伸大于储罐高度的长度，并且处理单元可以补偿该长度。在本实施例中，传感器导线和第二导线可以被安装在线轴(spool)中，使得期望的长度被切割以供使用。

还提供了用于将传感器导线与用于基于传感器导线的电阻变化来确定温度的处理单元一起使用的系统和方法。处理单元可以被配置成分析电阻的变化并确定温度的增加或降低的来源。

根据以下详细描述和附图，其它特征和优点将变得显而易见。

附图说明

为了促进本公开的更全面理解，现在对附图进行参考，在附图中用相同的参考标号来参考相同元件。这些图不应被理解为限制本公开，而是意图仅仅是说明性的。

图1示出了根据本公开的实施例的具有焓传感器的储罐的示意性表示。

图2描绘了根据本公开的实施例的焓传感器的横截面图。

图3示出了根据本公开的实施例的被连接到温度和压力(“T&P”)阀的焓传感器的配件。

图4示出了根据本公开的实施例的被连接到T&P阀的焓传感器配件的详图。

图5示出了根据本公开的实施例的焓传感器配件的横截面图。

图6描绘了根据本公开的实施例的具有通用焓传感器的储罐的示意性表示。

图7示出了根据本公开的实施例的通用焓传感器的横截面图。

图8示出了根据本公开的实施例的被连接到温度和压力(“T&P”)阀的通用焓传感器的配件。

图9示出了根据本公开的实施例的被连接到T&P阀的通用焓传感器配件的详图。

图10示出了根据本公开的实施例的通用焓传感器配件的横截面图。

图11描绘了根据本公开的实施例的与传感器控制器和系统仪表板模块的进行电和联网通信的焓传感器的框图。

图12示出了根据本公开的实施例的焓图表斜率分析。

图13示出了根据本公开的实施例的有限状态机图。

图14示出了根据本公开的实施例的状态变化事件的图。

图15描绘了用于根据本公开的实施例的用焓传感器进行的热能计量的方法。

图16示出了根据本公开的另一实施例的具有采取另一配置的焓传感器的储罐的示意性表示。

图17示出了根据本公开的实施例的太阳能分数量规。

具体实施方式

当热能被传递到储罐中的流体时，储罐中的流体的平均温度将上升。一个示例是太阳能热水系统，其经由收集器来收集热太阳能并将热能储存在储罐中的流体中以供后来使用。一定时间段内的平均温度增加的变化根据以下数学关系式而与传递到储罐中的流体的能量的量成正比：

Q＝m·C_p·ΔT，由此：

Q是例如以焦耳为单位测量的损失或获得的热的量；

m是储罐中的流体的质量；

C_p是流体热熔(例如，对于典型操作温度和压力下的液态水而言为约4.183J/g·K，并且根据系统温度的变化而改变)；以及

ΔT是例如以开氏度测量的测量时段内的温度(例如，平均储罐温度)的变化。

储罐中的流体的质量可以随着流体加热而根据流体的热膨胀波动。例如，300升(即，接近80加仑)储罐从5℃加热至85℃，几乎5升(超过1加仑)的流体将被移位；可考虑到改变储罐中的流体的质量的此移位以实现准确的计算。可考虑对Cp的改变以实现准确的计算。用于确定Cp的当前值的一个示例性技术可以是在数字存储表中查找用于相应储罐温度的值。可对数字存储表进行调整或者另外校准以实现准确的计算。使用测量电阻值作为焓传感器的输出，可以用焓传感器来准确地表示ΔT的值。针对由给定材料构成的焓传感器，可确定电阻变化的什么响应将是按照温度的开氏(或摄氏)度变化。

使用上述公式可以提供储罐中的能量变化的准确计算，其可以被以多种单位作为值而报告，诸如焦耳(J)、瓦特-小时(Wh)、英国热量单位(BTU)等。此公式提供了一种用于在此类系统中计量能量的准确方法。

根据本文所述的实施例的焓传感器可以利用材料(例如，金属、半导体等)的电阻与该材料中的温度变化成比例地改变的物理性质。例如，细长焓传感器的电阻率与该材料中的平均温度变化成比例地改变。另外，自上而下基本上覆盖储罐的液体保持部分的整个垂直高度(例如、80％或以上或者90％或以上)的传感器可以测量储罐中中的液体的平均温度，即使储罐的底部与顶部之间的温度差很大，并且即使储罐高度范围内的温度分层是非线性的。例如，在储罐内可存在高于一层相对冷水的一层相对热流体。然而，储罐具有可用根据本公开的实施例的细长焓传感器来测量的平均温度。储罐可以小到约0.5m高，但是更典型地将是至少约1.2m(约4英尺)或以上，并且常常是1.5m或1.6m。对于除住宅太阳能系统之外的储罐而言，储罐可以在高度方面大得多。

图1示出了具有冷水进口510、热水出口520、排水端口550以及电加热元件530的热水储罐500的示意性表示。还可以使用气、油或用于辅热的其它能源。图1的热水储罐500被示为具有可选热交换器540，其常常在太阳能热系统中使用。沿着储罐的垂直维度示出了细长焓传感器340。细长焓传感器340的整个垂直剖面充当用于准确地测量平均储罐温度的线平均电阻器测量设备。被附着到细长焓传感器340的浮球200和重体290使细长焓传感器340以从热水储罐500的顶部处或附近的位置向热水储罐00的底部处或附近的位置的垂直取向定向。为了容易安装，使用耦合到T&P端口560和T&P阀300的配件320通过温度和压力(T&P)端口560插入细长焓传感器340。配件320设计有外螺纹和内螺纹末端，并且因此其可以被容易地安装在T&P端口560中，并且可以容易地将T&P阀300重新安装。在其它实施例中，可通过储罐的其它部分(例如，流体进口或出口)来安装细长焓传感器340，或者可将细长焓传感器340连接到储罐的外壁。传感器线缆350提供细长焓传感器340与传感器控制器700之间的电连接。

图2示出了细长焓传感器340的横截面图。如图2中所示，细长焓传感器340可包括多个组件，包括传感器导线260。传感器导线260由具有高强度、高电阻以及高电温度系数的细线(例如，不锈钢)制成。传感器导线260涂有薄绝缘层以防止传感器导线260的一个部分与传感器导线260的另一部分进行电接触，否则其可引起系统中的短路。

可以从电源向导线提供已知电流或电压。由于电阻针对给定导线以已知方式作为温度的函数而改变，所以可以基于由导线提供的电阻来感测温度。具有低电阻的材料的导线(例如，小于2Ω的电阻的铜线)(包括连接线缆、端子以及连接器)提出某些挑战。例如，导线的电温度系数是相对于导线的总电阻，其在铜线的情况下将是相当低的(例如，0.001Ω)。具有低电阻率的诸如铜之类的材料的传感器导线可要求更加昂贵的电子装置以准确地测量相对较小的温度变化，并且可保持得很低的源电压(例如，0.05V)以避免可烧毁导线并引起内部加热的高电流。因此，期望的是具有较高电阻(和较高电阻率)的传感器导线。在某些实施例中，可以将相对长且细的铜线盘绕在长销上，或者用长且细的铜迹线创建(柔性)印刷电路板以创建具有相对高电阻的基于铜线的传感器。不考虑材料，在某些实施例中，传感器导线(例如，传感器导线260)可具有较高电阻范围(例如，在约250–600Ω之间，或者更特别地在约350–505Ω之间)，因此，传感器导线260的总长度可以局限于典型储罐的高度(例如，约4—6英尺高或1.2–1.8m)的约一倍至四倍，同时避免在具有相对低的电阻范围的相对短导线中发生的上述问题。

在细长焓传感器340的长度上以“W”形状描绘了传感器导线260：传感器导线260的第一末端被连接在细长焓传感器340的顶部附近。传感器导线260朝着细长焓传感器340的底部前进，并且朝着顶部向上弯回而形成“W”形状的第一半。传感器导线再次地朝着底部向下弯回并再次地朝着顶部向上弯回而形成“W”形状的第二半。传感器导线260的第二末端也被连接在细长焓传感器340的顶部附近。在其它实施例中，可以“U”或“V形状(即，仅“W”形状的第一半)来构造传感器导线260。在这些情况中的每一个中，导线是基本上线性的，沿着大于储罐高度的距离延伸，并且导线的两端在顶部处。

在细长焓传感器340的长度上构造了传感器导线260以提供期望的电阻。诸如机械卷曲接头240之类的机械卷曲接头将传感器导线260的每个末端连接到具有较低电阻和电阻率的铜引线，诸如铜引线220。卷曲连接器具有绝缘护套(诸如绝缘护套230)以避免两个铜引线之间的电接触。铜引线的绝缘部分可在扭绞部分210处如图2中所示地被扭绞在一起以帮助防止铜引线相对于彼此移动位置。

在某些实施例中，系统可自动地检测到细长焓传感器340是与多个典型储罐高度中的一个相对应的多个可能长度中的一个，诸如“短”(约四英尺长)、“标准”(约五英尺长)或“长”(约六英尺长)。可将特定长度的传感器导线确定成具有特定的电阻操作范围。例如，“短”(例如，四英尺)细长焓传感器340可具有在约335–375Ω之间的电阻，“标准”(例如，五英尺)细长焓传感器340可具有在约400–445Ω之间的电阻，并且“长”(例如，六英尺)细长焓传感器340可具有在约455–505Ω之间的电阻。一般地，相对更长的传感器导线每度的平均温度变化经历相对更大的电阻变化。例如，“标准”细长焓传感器340的电阻可增加约0.5Ω/1℃平均温度变化。

为了针对热水储罐500中的加压热水保护传感器导线260和细长焓传感器340的其它内部组件，细长焓传感器340还包括护套250。护套250可确保传感器的较高准确度且较长期的可靠操作。护套250可以是柔性的(即，不具有机械记忆)。由于细长焓传感器340可被浸没在饮用水中，所以护套250可由食品安全材料制成，诸如满足诸如热水储罐500之类的热水储罐的所需操作条件的NFS认证食品安全材料。在一个实施例中，使用高级(例如，医学级)不可渗透硅树脂管。

此外，为了避免由于护套250外面的高水压而引起的管拉平，并且为了针对水通过护套250的非故意渗透进行保护，细长焓传感器340包括电绝缘填料材料270。在一个实施例中，可在高压下在细长焓传感器340的全长内向护套250内部的区域注入双组分硅树脂。

重体290可被连接到细长焓传感器340的底部以帮助使细长焓传感器340与位于热水储罐500的底部处或附近的细长焓传感器340的底部以垂直取向定向。在某些实施例中，重体290包括铜套圈280和铜压缩销285。重体290可被构造成在护套250周围形成防水压缩密封。重体290可被诸如食品安全硅树脂帽290之类的帽包围以实现附加的防水。虽然在这里使用术语“防水”，并且只要结合水罐来描述实施例，但应将此术语理解成包括针对细长焓传感器340被用来感测的无论什么类型的流体都能保护细长焓传感器340。

对在高压和高温下在储罐中的长期暴露有抵抗力的传感器导线260的防水绝缘对于准确的使用而言是优选的，因为由于与水的接触而引起的电流效应否则可引起焓传感器读数的误差，并且关联的腐蚀可使得传感器导线260过早地有缺陷。下面详细地猫叔的图2和7描绘了用于传感器导线的示例性防水绝缘。

在某些实施例中，为了以改善的准确度提供测量结果，细长焓传感器340的范围从在热水储罐500的顶部处或附近至热水储罐500的底部。在某些储罐中，诸如其中传感器配件处于低于储罐顶部的储罐侧面处的储罐，可应用用于将细长焓传感器340的顶端定位于热水储罐500的顶部处或附近的技术。例如，可使用漂浮设备(诸如浮球200)，使得细长焓传感器340的顶端可漂浮在热水储罐500的顶部处或附近。

浮球200可被连接到细长焓传感器340的顶部以与重体290相结合地帮助使细长焓传感器340在热水储罐500的顶部处或附近与细长焓传感器340的顶部以垂直取向定向。浮球200被构造成具有适当的密度和尺寸，使得浮球200可以在被浸没在储罐中的流体(例如，热水储罐500中的水)中时支撑细长焓传感器340的总质量。浮球200优选地由将经由由于在高压和高温下长时间暴露于水所引起的随时间推移的渗透而变形或吸收水的材料制成。在某些实施例中，浮球200可由不可压缩、不可渗透、食品安全(例如，NSF认证)的混入了玻璃纳米球的双组分环氧树脂制成，具有低于储罐中的流体的密度的密度(例如，对于水而言低于约1g/cm3，其可针对热水储罐500内部的压力和温度而被调整)，其被以期望的形状和尺寸围绕着传感器导线260注塑成型。浮球200应窄到足以通过配件320和热水储罐500的T&P端口560(或将通过其安装浮球的其它端口、进口、出口等)装配以实现容易的安装。细长焓传感器340在浮球200的主体的中心部分内，并且诸如机械卷曲接头240之类的导线接头可位于浮球200的主体内部。

图3—5示出了用于将细长焓传感器340改装到现有储罐的传感器配件320的多个视图。在图3—5描绘的实施例中，传感器配件320还容纳了如下所述的细长焓传感器340与传感器线缆350之间的电连接。

在某些实施例中，为了使得能够实现焓传感器作为现有储罐的改装的更容易安装，传感器配件设计允许插入储罐上的现有端口中，包括T&P端口与T&P阀之间。在T&P端口与T&P阀之间插入的一个益处是T&P端口是热水储罐中的常见组件，并且因此可避免需要切割管道、允许更容易的自己动手(DIY)安装。

图3示出了如何可以在现有储罐(诸如热水储罐500(图1))中改装细长焓传感器340而不必切割连接到储罐的热或冷端口(诸如热水储罐500的冷水进口510和热水出口520)的管道。一个选项是使用压力和温度(T&P)安全阀端口，诸如热水储罐500的T&P端口560。热水储罐500还具有T&P阀300，其使用标准的四分之三英寸国家管锥螺纹(NPT)而以螺纹穿入热水储罐500的顶部或热水储罐500的顶侧壁中。T&P端口560可以在到储罐的水压被关断并使用排放口550排放一些水之后被容易地去除。然后可以将细长焓传感器340插入T&P端口560中。在某些实施例中，收缩管310覆盖传感器配件320的一部分以保护传感器配件320。配件320被构造成使得其将不会与T&P端口560和T&P阀300的正常操作相干扰。例如，T&P阀300的温度传感探针330可穿过传感器配件320，并且当检测到高压时或者当用温度传感探针330来测量高温时T&P阀300仍可根据需要而打开。

图4(顶视图)和图5(横截面图)示出了具有机械外或内螺纹端口和小直径孔380以容纳细长焓传感器340的由压延黄铜制成的传感器配件320的细节。小直径孔380为细长焓传感器340提供压缩密封。在某些实施例中，由双组分环氧树脂制成的辅助密封370提供辅助防水密封。如图5中所示，传感器配件320具有可以螺纹穿入T&P端口560中的外螺纹端口320a。传感器配件320还具有可以将T&P阀300螺纹穿入其中的内螺纹端口320b。

导线接头360被制作成与经由插头(诸如标准RJ11插头)连接到传感器控制器700(图1)的传感器线缆350对接。传感器线缆350使用双组分环氧树脂390而被结合并密封到传感器配件320。

在某些实施例中，可务必知道热水储罐500的高度以制造具有用于改装到热水储罐500的适当长度的细长焓传感器340。由于储罐具有不同的尺寸和高度(例如，通常4—6英尺高)，所以适当尺寸的细长焓传感器340的制造可能延迟装运。因此，在某些实施例中，可将焓传感器设计成支撑被构造成容纳具有多种不同高度的任意储罐的“通用”长度(例如，6.5英尺)。

在本公开的另一方面，图6—10示出了具有通用长度的焓传感器(诸如通用传感器600)的替换实施例。通用传感器600是细长焓传感器，其被配置成使得通用传感器600不必与储罐(诸如热水储罐500)的高度匹配。

在某些实施例中，诸如通用传感器600之类的通用传感器可包括被设计成漂浮在储罐的顶部处或附近的多余部分。例如，在某些实施例中，通用传感器600可为约6.5英尺。在约五英尺高的储罐中，通用传感器600的约1.5英尺可以是多余部分。该多余部分可对用通用传感器600获取的测量结果贡献可预测的偏移，使得可考虑到该可预测偏移以实现准确的测量。例如，可用实际储罐高度来构造诸如传感器控制器700之类的传感器控制器。另外，嵌入配件内的绝对温度传感器(例如，图9中的温度传感器450)可为传感器控制器700提供储罐的顶部处或附近的温度的测量结果。用此信息，传感器控制器700可计算由于漂浮在热水储罐500的顶部处或附近的传感器的多余部分而引起的可预测偏移。

图6示出了从热水储罐500的底部向热水储罐500的顶部延伸的通用传感器600，具有被连接到通用传感器600的底端的重体630。可以使用如上所述的浮球，但是在如图6中所示的示例中，不要求浮球，因为在通用传感器600中使用的绝缘由具有低于水的密度(即，小于1g/cm3)的材料制成并漂浮在热水储罐500中的水中。重体630重到足以将通用传感器600的底端朝着热水储罐500的底部拉动而使通用传感器600在热水储罐500中垂直地定向。通用传感器600的多余长度将漂浮在热水储罐500的顶部处或附近。通用传感器600可经由通用传感器配件400离开热水储罐500。通用传感器600经由通用传感器线缆410连接到传感器控制器700。

图7示出了通用传感器600的实施例(低密度的漂浮细长焓传感器)。通用传感器600可被设计成按卷轴长度而批量生产。通用传感器600包括主传感导线610，其可具有小直径、高强度、柔性、高电阻以及高电温度系数(例如，不锈钢)。辅助导线620可具有小直径和低电阻(例如，铜)。辅助导线620可以是绝缘的或者另外有涂层以避免主传感导线610与辅助导线620之间的电接触(短路)(或者可以将主传感导线610上涂层)。在某些实施例中，主传感导线610可不具有绝缘涂层，并且只有辅助导线620可具有绝缘涂层。主传感导线610和辅助导线620是在聚合物内部注塑成型的，其可以是粗糙的低密度聚合物，提供防水、高柔性、无机械记忆，是NSF安全的(即，视频安全的)，并且可以在高压和高温条件下操作以允许针对通用传感器600的漂浮。通用传感器600的直径小到足以提供高柔性，但是宽到足以提供传感器导线保护和足够的漂浮。

可将任意长的长度的通用传感器600(诸如通用传感器600的批量生产卷轴长度(例如，2000米)切割成较小长度(例如，约6.5英寸)以适应任意的储罐高度(例如，约4至6.5英尺)，诸如热水储罐500的高度。主传感导线610和辅助导线620在通用传感器600的切割部分的底端650处被结合(或融合)在一起。底端650可以是注塑成型的，在密封630内嵌入重体640。

图8示出了传感器配件的另一实施例，通用传感器配件400，其使用T&P端口560来提供现有储罐(诸如热水储罐500)中的容易安装方法。通用传感器配件400提供防水密封以将通用传感器600连接到通用传感器线缆410。通用传感器配件400可以长于传感器配件320(图3和4)以便为具有较厚绝缘的储罐提供更容易的安装。通用传感器600和通用传感器配件400的通用长度方面允许通用传感器600的批量生产，以低材料成本和劳动时间提供一致的质量。如上文相对于传感器配件320(图3和4)所述，通用传感器配件400被设计成使得其可不与温度传感探针330和T&P阀300(图1和6)的正常操作相干扰。

图9(俯视图)和图10(横截面图)示出了具有机械加工外螺纹端口400a和内螺纹端口400b的由压延黄铜制成的通用传感器配件400的实施例的细节。小直径孔440容纳通用传感器600。可使用例如聚合物或硅树脂材料在通用传感器600周围对插头470进行注塑成型。插头470可以被容易地拉过小直径孔440并形成压缩密封以在低水压下提供防水密封，并且插头470的圆盘段480将被向配件内壁按压并将在高水压下提供防水密封。

连接导线在套圈(诸如套圈490)中卷曲，该套圈被焊接在印刷电路板(PCB)430上。PCB 430还包含温度传感器芯片450，其计量通用传感器配件400的温度，该温度是热水储罐500的顶部处或附近的水温的紧密近似。此温度测量结果可用来补偿热水储罐500的顶部处或附近的通用传感器600的多余长度。

另外，如图9和10中所示，PCB 430可被结合到通用传感器配件400并连接到通用传感器电缆410的连接导线。可用防水环氧树脂密封剂460将与PCB 430相关联的电子装置密封以针对水、湿气和冷凝物对其进行保护。

图11—15示出了关于用于监视和使用由储罐中的焓传感器获取的测量结果的技术的本公开的各方面。

图11描绘了热能计量系统的框图，诸如弗吉尼亚州麦克林的Sunnovations公司的Ohm Monitoring System(欧姆监视系统)。焓传感器900(例如，细长焓传感器340或通用传感器600)被电耦合到传感器线缆910(例如，用传感器线缆350或通用传感器线缆910)。传感器线缆910被电耦合到传感器控制器920(或传感器控制器700)，其向传感器导线的一端提供已知电信号。传感器线缆910载送从焓传感器900中的传感器导线的第二末端传递的信号(例如，模拟信号)并将其提供给传感器控制器920。传感器控制器920具有模数转换器(ADC)，诸如高分辨率(例如，24位)ADC 922。在其它实施例中，可使用较低分辨率(例如，10位或12位)ADC。ADC 922将来自传感器线缆910的模拟信号转换成数字信号以用于传感器控制器920内的进一步数字信号处理。该信号被用来例如以欧姆为单位确定电阻，并测量随时间推移的电阻的变化。

在某些实施例中，传感器控制器920还可包括用于生成时钟信号、测量时间间隔或测量当前本地时间的振荡器或时钟，诸如时钟927。例如，传感器控制器920可以周期性间隔处理从焓传感器900接收到的测量结果。该间隔可以是固定时段，根据期望，诸如每秒、每两秒、每五秒、每十秒等一个测量结果。

传感器控制器920还可包括一个或多个处理器，诸如微控制器921，其可被配置成根据来自一个或多个非临时处理器可读存储介质(诸如存储器单元923)的指令进行操作。传感器控制器920可被配置成接收对存储在存储器923中的固件指令的固件更新。传感器控制器920可用多种技术中的任何一个来接收固件更新。例如，可通过有线接口使用有形介质来手动地应用固件更新，或者可经由路由器930通过网络自动地接收空中固件更新。在某些实施例中，存储器单元923可被配置成用于存储测量结果或计算。在其它实施例中，可提供用于存储测量结果或计算的不同存储器单元(未示出)。虽然在这里使用术语“微控制器”，但用于传感器控制器的处理单元可以包括任何形式的通用或专用处理电路，包括专用集成电路，其可以执行所识别的功能类型(但系统将不需要包括本文所述的每个功能)。

传感器控制器920可包括用于显示数据(诸如最近测量结果或计算)的显示器924。显示器924可以是数字显示器、模拟量规、交互式触摸屏或用于传送数据的任何视觉手段。例如，与示出电池中可用的能量的显示器相比，可以使用模拟仪表来直接地示出储罐中的流体的平均温度或储存在储罐中的能量。

在某些实施例中，传感器控制器920连接到联网设备(诸如路由器930)以便提供网络连接。传感器控制器920可包括用以经由有线连接929而连接到路由器930的有线接口926，或者传感器控制器920可包括用以经由无线连接928而连接到路由器无线电935的传感器无线电925。

可经由任何类型的网络连接(诸如有线连接或无线连接)来提供到网络(诸如因特网940)的网络连接。在某些实施例中，路由器930可提供到局域网(LAN)、私用网络、蜂窝式网络(例如，4G或LTE网络)、云服务或任何其它类型的网络的连接。联网设备(诸如网络服务器950、个人计算机960或者诸如智能电话或平板电脑之类的其它设备)可经由网络(诸如网络940)从传感器控制器920访问信息。在其它实施例中，可将诸如个人计算机960之类的设备(经由有线或无线连接)而直接地连接到传感器控制器920的接口或路由器930的接口。

可以是网络应用程序、软件应用程序(例如，智能电话应用程序)或其它用户接口的用户仪表板970可提供经由因特网940或其它从传感器控制器920传送到用户仪表板970的信息或其它数据。对用户仪表板970的访问可要求用户认证，诸如用户名和口令。可诸如用加密安全协议来保护由传感器控制器920提供的信息。还可对传感器控制器920与用户仪表板970之间的通信或其它信息传输进行加密或者另外用安全协议来保护。

在不需要独立地计量每个能量的情况下提供此类系统的总体能量平衡方面的洞察可能是有益的。例如，在太阳能热水系统中所使用的储罐中，通常存在供应能量的两个源：太阳能和辅助/备用(例如，电、气、油等)，并且通常存在消耗能量的两个源：热水使用和损失(例如，到环境的能量损失等)。可能期望知道哪种或哪些源可归因于测量的能量变化。

在某些实施例中，微控制器921被配置成进行操作，从而使能量获得归因于一个或多个源，诸如太阳能(“Solar”)或者辅助或备用能量(“Auxiliary”或“Aux”)；并使损失归因于使用或负载(“Load”)或者归因于周围环境之类的损失(“Loss”)。在其它实施例中，传感器控制器920可向连接设备(例如，经由因特网940的网络服务器950)提供未处理数据(包括与能量获得或损失有关的数据)以便供设备处理，诸如以使能量获得或损失归因于一个或多个源。

图12示出了如何可以使用来自焓传感器的测量结果的斜率的变化的分析来确定哪个或哪些能量源引起特定的斜率变化(即，能量“事件”)。例如，相对小的斜率增加构成太阳能输入的启用，相对大的斜率增加构成辅助/备用能量输入的启用，并且相对大的斜率减小构成热水使用的开始。能量损失在任何时间都在进行中，并且可在没有其它能量源是活动的/被启用时的时间段期间对进行中损失的量进行校准。

图12示出了可经由用户仪表板970显示的能量图的示例。能量图的(水平)x轴表示在其间传感器控制器920监视来自焓传感器900的测量结果的一段时间。用于能量图的顶部850的(垂直)y轴表示诸如热水储罐500之类的储罐中的总焓。可以以电阻(例如，欧姆)或热能(例如，焦耳、卡路里等)的多个单位中的任何一个来表示总焓。能量图的顶部850提供示出了随时间推移的总焓的变化的线图。

能量图的底部860示出了归因于能量获得和损失的时段的一个或多个源的堆叠条形图表示，诸如“E-Solar”(即，Solar)、“E-Heater”(即，Aux)、“E-Load”(即，Use)以及“E-Losses”(即，Loss)。底部860的y轴表示以例如瓦特-小时(Wh)为单位的获得或损失的能量的量。可将每个源的总贡献组合以指示总的能量产生和消耗，类似于用于电力公司的典型千瓦小时(kWh)电量计。

为了使源归因于储罐中的能量获得和损失，传感器控制器920可分析储罐中的焓的变化速率(例如，在能量图的顶部850中用图表绘制的线的斜率)。能量图的顶部850已被注释成示出在其期间传感器控制器920将总焓的变化归因于特定源的时间段。例如，相对小的正斜率852(就，随时间推移的相对低的能量增加)指示太阳能输入。相对大的正斜率854(即，随时间推移的相对快速的能量增加)指示辅助输入。相对大的负斜率856(即，随时间推移的相对快速的能量减少)指示负载/使用。相对小的负斜率(即，随时间推移的相对慢的能量减少)指示储罐损失。可以使用存储在存储器中的近似阈值和与由例如传感器控制器920(图11)的微控制器921和存储器923进行的处理所实现的测量值的比较来确立相对值。

传感器控制器930可被配置成虑及其中多个事件同时地发生(诸如同时的太阳能产生和负载)的情况。例如，传感器控制器920可认识到特定的变化速率范围表示可归因源的特定组合。如下面详细地描述的，传感器控制器920还可认识到能量变化速率的变化(即，能量图的顶部850中的线图的斜率或导数的变化)，以认识到从第一组可归因源到第二组可归因源的转变。如上所述，可以使用如能量图的底部860中所示的堆叠条形图而随时间推移用图表描绘表示能量源的变化的这些事件。

为了准确地计量每个能量源的能量，系统可确定哪个或哪些能量源是活动的。图13表示有限状态机图，其是跟踪系统处于哪个状态和系统在发生诸如检测到的斜率变化之类的触发事件时可以变成哪些状态的一个方式。

图13描绘了用以图示出由传感器控制器920施加于从能量获得或损失的一个或多个源到不同的一组能量获得或损失的一个或多个源的转变的分析的有限状态机图。作为有限状态机，传感器控制器920可识别到太阳能热水储存系统在给定时间处于特定状态(例如，Loss状态50或Solar状态60)。从一个状态到另一状态的变化或转变由下面参考图14来详细地描述的特定事件触发。图13和14仅仅是示例性的，用于说明性目的；例如，在某些实施例中，可识别附加的状态和转变。

如果储罐中的热水不在使用中，并且并未由Solar或Aux能量源添加能量，则系统将处于Loss状态50。如果检测到焓传感器的斜率的适度增加，则状态可从Loss状态50变成Solar状态60，而陡峭的斜率变化可触发从Loss状态50到Aux状态80的变化。来自储罐的热水使用将导致陡峭的斜率下降，其可触发从Loss状态50到Use状态70的状态变化。可以发生附加或辅助事件，每个由给定状态的背景内的特定事件触发。在图13中，具有辅助事件的状态的示例包括Use-plus-Aux状态75、Solar-plus-Use状态65以及Solar-plus-Aux状态85。到周围环境的能量损失是始终存在的；除在特定状态下发生的事件(例如，Solar)(除针对Loss状态50之外，其表示其中没有发生除Loss之外的事件的状态)之外，每个状态还虑及此损失。

图14示出了其中含的斜率的变化导致状态由于事件而从一个状态变成另一个的简化矩阵表示。矩阵的各行表示初始(“从”)事件：Loss初始事件14、Solar初始事件15、Use初始事件16以及Aux初始事件17。矩阵的列表示导致到不同状态的转变的后续(“至”)事件：Loss后续事件10、Solar后续事件11、Use后续事件以及Aux后续事件13。

从一个初始状态至(不同)后续状态的矩阵的每个单元描绘表示从初始状态到不同的后续状态的转变的近似斜率变化(即，焓的变化速率)。例如，单元19表示从具有Loss初始事件18的状态至Solar后续事件11的转变(即，图13的有限状态机图中的从Loss状态50至Solar状态60的转变期间的可出现在图12的能量图上的近似斜率变化)。在单元19的示例中，单元19中的曲线作为总焓的逐渐减小而开始，其可归因于损失。在单元19的曲线的中心，斜率变成总焓的逐渐增加，可归因于太阳能输入被启用(并且虑及到周围环境的持续的始终存在的损失)。

表1概括了矩阵中的单元和每个单元表示的事件和状态转变：

表I：图14状态转变的概要

单元18、23、28以及33并未描绘斜率的变化，这是因为不存在事件，并且不存在从一个初始状态至不同的后续状态的转变。例如，单元18从Loss初始事件14(即，在Loss状态50下开始)至Loss后续事件10(即，保持在Loss状态50)占用矩阵中的位置。由于没有发生不同的事件和状态转变，所以不存在将归因于事件的总焓的变化速率的变化。

如上文所解释的，图14的矩阵仅仅是示例性的，用于说明性目的；可检测在图14中未描绘的其它有限状态机状态和转变。系统不一定需要检测上文所述的所有状态，而是可以仅确定Solar对比Aux或Use对比Loss。另外，每个单元中的曲线及每个斜率和斜率变化的相对速率的描述是用于说明性目的的近似且并未按比例描绘。例如，在某些实施例中，可用一定范围的阈值斜率变化来配置传感器控制器920以表示每个可能事件和状态转变。

斜率变化的定时的准确检测和阈值值的自动化设置可改善将斜率变化解释为能量源和消耗的变化的准确度。在其它实施例中，传感器控制器920可被配置成响应于校准例程、系统测试、使用期间的其它输入数据等而自动地调整范围或阈值值以适应于实际操作条件。例如，在某些实施例中，传感器控制器920可经由电接口来接收辅助能量源被启用或禁用的通知，在这种情况下，传感器控制器920可使该通知与测量的斜率变化相关并因此修改用于辅助事件的范围或阈值值。

在其它实施例中，可遍及热水储罐500放置一个或多个绝对温度传感器(未示出)。例如。由被连接到热水出口520测量的绝对温度传感器测量的相对快速的温度升高也可指示热水使用/消耗事件。另外，由被连接到太阳能热水系统的太阳能收集器部分(未示出)的绝对温度传感器测量的相对高的温度也可指示太阳能事件(例如，可归因于太阳能加热源的热能产生)。

参考图15，一种示例性方法在步骤1510处在第一当前时间收集第一温度测量结果。该系统进入环路，在步骤1520处等待通过一个时段的持续时间，并且在步骤1530处在下一当前时间收集另一温度测量结果。系统可以至少处理先前的两个温度测量结果，并在步骤S1540处计算该时间段内的热能的相应变化。系统可以通过例如将热能的变化与用于热能变化的各种源的阈值值相比较而在步骤1550处基于在步骤1540处计算的热能的变化(或热能的变化速率)来计算热能变化的一个或多个源。系统还可在任何步骤期间或之后存储或发射任何类型的数据(例如，温度和时间测量结果、热能计算、热能量源归因等)。

在某些实施例中，系统在步骤1550处基于先前的测量结果来计算热能变化的源，并且然后返回到步骤1520以等待经历的当前时段并收集另一测量结果。在其它实施例中，诸如在具有并行处理能力的系统中，系统连续地在步骤1520和1530内循环，同时地在步骤1540和1550内循环以随着数据被收集而处理来自存储器的数据。在其它实施例中，系统在诸如一小时、一天或一个月的一系列时间内在步骤1520和1530内循环达许多时段，并且然后通过有线或无线网络(例如，因特网940)将测量结果的集合发送到系统的共位或远程定位部分(例如，在传感器控制器920、网络服务器950、个人计算机960等内部)，其随后在步骤1540和1550内循环以处理测量结果的该集合。

系统可以被进一步配置成确定特定测量结果是否是错误的，因为例如其看起来是离群点。系统可以丢弃被确定为错误的测量结果，并且在步骤1540处使用在被丢弃测量结果前面和后面的测量结果来计算更准确的热能变化。

步骤1520和1530处的短时间间隔内的相对小的能量变化的频繁计量允许系统在步骤1540处几乎即时地计算被输送到储罐或从储罐获取的热能。还可以在规则时间间隔内(例如，每小时或每天)跟踪在给定时间段内输送到储罐的热能的总量，因此允许计量给定时间间隔内(例如，在给定的一天)的太阳能热生产量。

在步骤1550处，系统还可以通过分析如上文相对于图12—14详细地解释的那样由温度传感器测量的储罐中的流体的平均温度的变化速率来确定热能是从太阳能还是辅助/备用(例如，电或气体加热)源供应的。相对低且小的增加可以归因于太阳能贡献，而相对快速且大的增加可以归因于辅助/备用源或太阳能与辅助/备用源的组合。

同样地，相对缓慢且小的减小可归因于环境热能损失。相对快速且大的增加可归因于热水使用/消耗或热水使用/消耗和环境损失的组合。在某些实施例中，系统可以获悉在给定储罐和环境温度下典型的始终存在的能量损失是什么，因此其可以用来在步骤1550处调整分别地可归因于加热源或热水使用/消耗的热能贡献或消耗的比例。

另外，系统还可以在步骤1550处基于单独地可归因于产生或消耗的传感器电阻或温度的典型变化速率而确定热水产生和消耗是否同时发生。例如，在某些实施例中，热能的变化可部分地归因于太阳能或备用加热贡献且另一部分归因于热水消耗或环境损失。

在步骤1540和1550处从储罐中的流体的热能的变化速率导出的数据可以被用于监视目的，以确保热水系统正在适当地运行，以便用于出于统计目的的监视以及用于出于计费或计量目的的监视。

在用于针对适当运行的监视的情况下，可以确立更多阈值中的一个以确定参数是否已改变了将证明应当对系统注意的明显足够量。因此，处理单元可以将输入数据与一个或多个阈值相比较，并且如果例如测量平均温度、计算的平局温度变化速率或者计算的热能变化速率下降至指定阈值以上或以下或者落在指定范围之外，则提供警报或警告。

该警报可以被发送(例如，通过因特网940经由路由器930)给任何接收者(例如，网络服务器950或个人计算机960)。例如，在某些实施例中，可以将警报发送给系统所有者、温度传感器系统供应商或者太阳能系统安装者，其可以基于该警报来调度维护巡修。

对于其它形式的监视而言，可以将生成的数据与出于统计的目的或者为了生成热能产生和使用的报告而被用于提供热能或电能的其它形式的其它数据相比较。系统可以随时间推移而记录温度信息，并且生成描绘热能产生或消耗的图表和图。出于计费或计量目的，可以使用热能的变化来计算要向用户收费的金额。例如，系统可以基于归因于热水消耗的热能的减少对用户收费，或者系统可以针对在可以从太阳能产生热水时的当日时段期间消耗的热水而向用户收取一个费率，并且针对在必须从诸如电或气体加热之类的备用源产生热水时的当日时段期间消耗的热水收取第二费率。

本文所述的实施例仅仅是示例性的，并且其它实施例—包括用于焓传感器的其它构造和配件—是可能的。例如，图16示出了焓传感器的另一实施例，外部传感器800，其被构造成用于施加于储罐的外壁830。储罐的外壁830通常由钢构成，但是外部传感器800可被构造成施加于或附着到由其它材料构成的储罐的外壁。在某些实施例中，外部传感器800可被粘合剂(例如，胶水或胶带；未示出)附着到储罐。外部传感器800看而被设计成用于在储罐制造期间的容易且低成本的施加或者用于改装现有储罐。另外，外部传感器800可不要求广泛的防水元件，因为外部传感器800在水体外面。外部传感器800被配置成准确地测量储罐温度的变化。例如，用于外壁830的钢组合物将促使外壁830的温度准确地遵循储罐内部的流体的温度。

可针对多储罐系统(未示出)配置其它实施例。例如，典型的多储罐系统可使用两个储罐(例如，主储罐和单独的备用储罐)。在双储罐系统中，可使用两个焓传感器(例如，细长焓传感器340和通用焓传感器600)，在两个储罐中的每一个中放置一个焓传感器。可单独地针对每个储罐分析能量获得或损失且然后组合(例如，加和)。在其它实施例中，可使用超过两个储罐中的每一个中的焓传感器将来自超过两个储罐的能量数据组合。

太阳能热水系统的住户及其它用户受益于可再生太阳能的成本节约且环境友好性。诸如太阳能等级和认证公司之类的组织已经开发了用于评定太阳能热水系统的有效性的度量。特别地，太阳能分数(Solar Fraction)是系统的热性能的计算机建模度量，其被太阳能等级和认证公司使用以对太阳能热系统进行评级。用以计算太阳能分数的公式是：

Solar Fraction＝Solar/(Use+Loss)

用于太阳能热水系统的常规计量技术通常不测量太阳能分数或太阳能等级。通常基于计算机建模模拟数据来估计常规太阳能热水系统的太阳能分数。然而，本公开的实施例(包括欧姆监视系统)可以实时地测量太阳能热水系统的实际太阳能分数。根据本公开的另一实施例，传感器控制器920或类似设备可计算太阳能热水系统的太阳能分数。如上文参考图12—15所解释的，传感器控制器920可以测量太阳能分数公式的输入参数：Solar、Use以及Loss。例如，在晴天结束时，太阳能热水系统的太阳能分数可能是高的。当热水被使用时，太阳能分数将减小。

图17示出了用于显示太阳能热水系统的太阳能分数1720的太阳能量规的示例。在某些实施例中，太阳能量规可以是如图17中所示的圆饼图，经由用户仪表板970或任何其它视觉界面而呈现给用户。在其它实施例中，太阳能量规可以是太阳能热水系统的储罐上的太阳能分数1720的模拟表示。

可用默认时间段(例如，用于当前日历的“今天”)来显示太阳能量规。在某些实施例中，太阳能量规可包括时间段选择器件，以改变将用于计算太阳能分数1720的时间段(例如，88％)。太阳能量规还可显示非太阳能余数1710(例如，12％)。

太阳能等级认证公司所使用的太阳能分数公式并未虑及可归因于备用/辅助能量源的能量变化。在某些实施例中，传感器控制器920或类似设备可使用已修改公式来计算虑及包括备用/辅助能量源的其它能量源的太阳能比。切换到在太阳能与其它潜在昂贵备用能量源之间准确地区别开的基于太阳能等级的已修改太阳能分数可以促进更高效且环境友好的系统。

这里所述的系统可以消除对太阳能环路中的流量计的需要(尽管可以另外使用流量计)。作为替代，系统使用焓传感器来准确地监视太阳能热水储罐的焓。焓传感器被设计成容易在最初(例如，在制造或安装储罐时)或以改装方式(例如，在先前已安装且可操作的储罐中)安装，可以具有比基于流量计的常规系统更低的成本，并且当与常规的基于流速的量热计相比时可以有利地表现，具有超过98％的准确度。

这里所述的系统相比于常规的基于流速的量热计而言可以提供以下优点中的一个或多个。

■测量太阳能产生、备用(辅助)能量产生以及能量消耗(例如，热水使用和环境损失)

■针对简单的自己动手(DIY)安装而构建

■被构造成用于无线的“即插即用”连接

■提供示出可用太阳能热水及其它有帮助的系统信息的仪表板界面

■针对与几乎所有商用住宅太阳能热水系统的兼容性而设计

特别地，系统使用来自焓传感器的测量结果来将测量结果转换成可用能量数据，使得客户知道其使用的能量中的多大部分可归因于太阳能。

虽然主要在太阳能热水储存系统或其它储水系统的背景下描述了上述实施例，但本公开不限于热水储存系统或太阳能热水储存系统。其它实施例包括以下焓传感器(例如，细长焓传感器440(图2)、通用焓传感器600(图7)、外部焓传感器800(图16)等)，针对用于存储除水之外的流体或其它物质的储罐的热能计量而配置或者是针对除储罐之外的分立热质量(discrete thermal mass)(例如，混凝土块或其它分立质量)的热能计量而配置。

本公开在范围方面不受本文所述的特定实施例的限制。事实上，根据前文的描述和附图，除本文所述的那些之外，本公开的其它各种实施例和对本公开的修改对于本领域的技术人员而言也将是显而易见的。因此，此类其它实施例和修改意图落在本公开的范围内。此外，虽然在本文中在用于至少一个特定目的的至少一个特定环境中的至少一个特定实施方式的背景下描述了本公开，但本领域的技术人员将认识到其有用性不限于此，并且可有利地出于任何数目的目的在任何数目的环境中实现本公开。因此，应鉴于如本文所述的本公开的完全范围和精神来理解下面阐述的权利要求。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

细长传感器导线，其具有第一末端和第二末端；

护套，围绕所述细长传感器导线的至少一部分，该护套具有第一末端和第二末端；

其中，所述护套内的所述细长传感器导线从细长传感器导线的第一末端向下延伸护套的长度并返回向上延伸护套的长度至少一次，使得细长传感器导线的第一末端和第二末端在护套的第一末端处；以及

处理单元，其被电耦合到所述细长传感器导线以用于向细长传感器导线的第一末端提供电信号并用于感测来自细长传感器导线的第二末端的信号，以确定在给定时间点的传感器导线的电阻并确定在一段时间内的传感器导线的电阻变化。

2.权利要求1的系统，

其中，所述处理单元基于传感器导线的电阻的变化来确定分立热质量的热能的变化。

3.权利要求2的系统，

其中，所述分立热质量是流体储罐。

4.权利要求3的系统，还包括

用于将所述细长传感器导线安装在所述流体储罐内的配件，该配件形成与护套的基本上不可渗透密封以便针对储存在流体储罐内的流体保护所述细长传感器导线。

5.权利要求3的系统，还包括

漂浮设备，被连接到所述护套的上部，用于将护套的上部定位于流体储罐的上部内。

6.权利要求3的系统，还包括

重体，被连接到护套的下部，用于将护套的下部定位于流体储罐的下部内。

7.权利要求3的系统，还包括

用于安装在流体储罐的端口中的配件；以及

电连接，用于将所述细长传感器导线和所述处理单元电耦合。

8.权利要求6的系统，

其中，所述配件还包括：

第一端口，其用于附接到储罐的温度和压力端口；以及

第二端口，其用于附接到储罐的温度和压力阀。

9.权利要求1的系统，

其中，所述细长传感器导线具有绝缘涂层，并且还包括围绕细长传感器导线和涂层且在护套内的硅树脂绝缘。

10.权利要求2的系统，还包括

粘合剂，其用于将护套的至少一部分附着到分立热质量的外表面。

11.一种系统，包括：

第一细长导线，其具有第一末端和第二末端及第一电阻率；

护套，围绕第一细长导线的至少一部分，该护套具有第一末端和第二末端及超过储罐高度的长度；以及

处理单元，其被电耦合到第一细长导线的第一末端以用于至少部分地基于第一细长导线的电阻来确定储罐的热能变化；

其中，护套的长度超过储罐的高度一个过多量，并且

其中，所述处理单元被配置成用于补偿护套的长度超过储罐的高度的量。

12.权利要求11的系统，

其中，所述护套具有比储罐中的流体的密度小的密度，使得超过储罐高度的护套的一部分能够漂浮在储罐中的流体的上部中。

13.权利要求11的系统，还包括：

第二细长导线，其在护套内，具有第一末端和第二末端及小于第一电阻率的第二电阻率；

其中，第一细长导线的第二末端被电连接到第二细长导线的第二末端；

其中，所述处理单元被电耦合到第二细长导线的第一末端；

其中，所述处理单元被配置成用于向第一细长导线和第二细长导线中的一个的第一末端提供电信号，并且用于感测来自第一细长导线和第二细长导线中的另一个的第一末端的信号；以及

其中，所述处理单元被进一步配置成用于补偿第二细长导线的第二电阻率。

14.权利要求13的系统，

其中，第一细长导线和第二细长导线中的仅一个具有绝缘涂层。

15.权利要求11的系统，还包括

重体，其连接在第一细长导线和第二细长导线的第二末端附近，用于将导线的第二末端保持在储罐的下部处。

16.权利要求12的系统，还包括

温度传感器，连接在第一细长导线和第二细长导线的第一末端处，用于感测储罐中的流体的上部的温度，

其中，所述处理单元被进一步配置成用于至少部分地基于储罐中的流体的上部的温度来补偿护套的长度超过储罐的高度的量。

17.一种系统，包括：

细长传感器导线，其具有第一末端和第二末端；

处理单元，其被电耦合到所述细长传感器导线以用于向细长传感器导线的第一末端提供电信号并用于感测来自细长传感器导线的第二末端的信号，以确定细长传感器导线的电阻并确定传感器导线的电阻的变化速率；

其中，所述处理单元被配置成：

从传感器导线接收周期性测量结果；

将电阻的变化速率与第一阈值相比较，并且基于与第一阈值的比较来确定用于电阻的增加或减小的至少两个不同因由中的一个；

提供指示出用于增加或减小的因由的用户可读输出。

18.权利要求17的系统，

其中，所述处理单元被进一步配置成至少部分地基于传感器导线的电阻的变化速率而提供用户可读输出，其指示出分立热质量中的热能的量。

19.权利要求18的系统，

其中，所述系统用于感测对太阳能加热系统中的流体的热能的量的改变，使得可以用太阳能源或者用辅助能源对流体进行加热；以及

其中，所述处理单元基于增加速率与第一阈值的比较来确定热能的量的增加是由于太阳能源还是由于辅助能源而引起的。

20.权利要求18的系统，

其中，所述系统用于感测对加热系统中的流体的热能的量的改变，使得由于流体的使用或由于能量损失而引起的热能的量的减小不会归因于使用，并且

其中，所述处理单元基于减小速率与第一阈值的比较来确定热能的量的减小是由于使用还是由于损失而引起的。