CN107036299B - 一种太阳能热水器电加热精准控制方法 - Google Patents

一种太阳能热水器电加热精准控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能热水器电加热精准控制方法，包括以下步骤：（1）、将水箱分层，将各层从下至上或者从上至下按照自然数顺序进行编号，检测水箱当前液位所处层次以及液位以下各层的温度；（2）、计算分别将液位以下各层的温度加热至目标温度时所需总能量，根据热水器的电加热功率，计算加热时间。本发明的太阳能热水器电加热精准控制方法，基于水箱内的液位检测及温度检测，根据能量守恒定律精确计算出加热时间，进行加热时间的控制，有效的解决了电加热过程中的时间控制不精准，容易导致能源浪费或者无法满足水温要求的问题。

Description

一种太阳能热水器电加热精准控制方法
技术领域
本发明涉及热水器技术领域，具体地说，是涉及一种具有电加热的太阳能热水器精准加热控制方法。
背景技术
室外大型光热热水器，当阴雨天气时，光照不足，需要使用电加热进行热水器的加热。由于该类热水器为开放式，里面的储水量会随着使用或者上水发生变化，而且由于大型热水器，水箱高度较高，水温分层明显，当光照不足需要电加热时，由于水位、水温分层原因，导致加热时间较难确定，加热时间设定过长，导致能源浪费，加热时间设定过短，又无法满足水温要求。
发明内容
本发明为了解决现有大型太阳能热水器在进行电辅助加热时，无法精确的控制加热时间，容易导致能源浪费或者无法满足水温要求的问题，提出了一种太阳能热水器电加热精准控制方法，可以解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种太阳能热水器电加热精准控制方法，包括以下步骤：
(1)、将水箱分层，将各层从下至上或者从上至下按照自然数顺序进行编号，检测水箱当前液位所处层次以及液位以下各层的温度；
(2)、计算分别将液位以下各层的温度加热至目标温度时所需总能量，根据热水器的电加热功率，计算加热时间。
进一步的，步骤(1)中，将水箱共分n层，水箱内布设有液位检测装置，每一层均布设有一温度传感器，所述液位检测装置用于检测水箱当前液位，所述温度传感器用于检测该温度传感器所在分层的温度，其中n为大于1的整数。
进一步的，所述液位检测装置包括密闭的套管、设置在所述套管内的电路板、设置在所述电路板上的磁性传感器组，所述套管顺着所述水箱的高度方向设置，所述电路板顺着所述套管的长度方向设置，所述套管外侧套设有磁性浮子，所述磁性浮子能够漂浮在水面上，所述磁性传感器组中磁性传感器的数量为n，均匀分布于水箱的n层中。
进一步的，所述磁性传感器组中，各磁性传感器相并联设置，各并联电路之间设置有电阻，当磁性浮子随着液位升高或者下降时，与所述磁性浮子接近的磁性传感器导通，相应的磁性传感器组中的电流发生变化，所述电路板上还设置有电流采集模块，用于采集磁性传感器组两端的电流，并发送至控制模块。
进一步的，所述温度传感器的数量为n，均匀布设在所述电路板上，各温度传感器分别与控制模块连接。
进一步的，所述温度传感器与位于同一层的磁性传感器在同一水平面上。
进一步的，步骤(2)中，加热时间计算方法为：
Figure BDA0001246715580000021
其中，步骤(1)中将各层从下至上按照自然数的顺序进行编号，检测水箱当前液位所处层为m，其中，m为大于或者等于1的整数，L为水箱的高度，ρ为水的密度，s为水箱的横截面积，T为目标温度，Ti为第i层的温度，1≤i≤m，C为水的比热容，P为热水器的电加热功率。
进一步的，当水箱内当前液位低于最底层的磁性传感器时，控制模块控制注水，当注水时液位高于最顶层的磁性传感器时，控制模块控制停止注水。
进一步的，所述套管为塑料材质。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的太阳能热水器电加热精准控制方法，基于水箱内的液位检测及温度检测，根据能量守恒定律精确计算出加热时间，进行加热时间的控制，有效的解决了电加热过程中的时间控制不精准，容易导致能源浪费或者无法满足水温要求的问题。
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
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的太阳能热水器电加热精准控制方法的一种实施例流程图；
图2是本发明所提出的太阳能热水器电加热精准控制方法的一种实施例中结构原理图；
图3是图2的局部细节图；
图4是本发明所提出的太阳能热水器电加热精准控制方法的一种实施例中磁性传感器电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
目前的室外大型光热热水器，水箱高约3米或者更高，由于是开放式水箱，因此水箱内液位高度随着用户使用或者注水而发生变化，当阴雨天气时，光照不足，需要使用电加热进行热水器的加热以满足用户需求温度，本发明的控制方法尤其针对带有电加热功能的太阳能热水器的电加热精确控制，由于水箱高度较高，水温分层较明显，液位处于不同分层时表示水量不同，因此，加热所需的时间是不相同的，而且，液位处于不同分层时而且，加热时间根据各层的当前温度的不同而发生变化，目前一般是通过设定固定时间进行加热，或者仅根据水箱水量确定加热时间，容易导致能源浪费或者无法满足水温要求的问题，为了解决上述问题，本实施例提出了一种太阳能热水器电加热精准控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、将水箱分层，将各层从下至上或者从上至下按照自然数顺序进行编号，检测水箱当前液位所处层次以及液位以下各层的温度；水箱内水温具有分层的自然特性，也即从下至上水温逐渐升高，水温自然分层的温度变化是缓慢的，本步骤为了方便计算，通过人为的方式将水箱分为若干层，高度相同的水箱，分的层数越多，计算精度越高，相应计算量也越大，分的层数可以根据实际水箱高度和实际计算能力进行设定，将各层进行编号为了便于计算。
S2、计算分别将液位以下各层的温度加热至目标温度时所需总能量，根据热水器的电加热功率，计算加热时间。根据能量守恒定律，计算分别将液位以下各层的温度加热至目标温度时所需总能量，由于水箱的电加热功率为已知，因此，水箱的电加热时间即可计算出。本实施例的太阳能热水器电加热精准控制方法，基于水箱内的液位检测及温度检测，根据能量守恒定律精确计算出加热时间，进行加热时间的控制，有效的解决了电加热过程中的时间控制不精准，容易导致能源浪费或者无法满足水温要求的问题。
作为一个优选的实施例，步骤S1中，将水箱共分n层，水箱内布设有液位检测装置，每一层均布设有一温度传感器，液位检测装置用于检测水箱当前液位，温度传感器用于检测该温度传感器所在分层的温度，其中n为大于1的整数。实际计算时，只需要位于液位之下分层的温度传感器检测的数据，也即，n个温度传感器中，一部分温度传感器是处在液位以下的，另外一部分处在液位以上。其中只需要处在液位下的温度传感器测得的数据，是对当前水位分层后的温度数值情况。
在本实施例中，如图2、图3所示，液位检测装置包括密闭的套管11、设置在套管11内的电路板12、设置在电路板12上的磁性传感器组13，套管11顺着水箱10的高度方向设置，电路板12顺着套管11的长度方向设置，套管11外侧套设有磁性浮子14，磁性浮子14能够漂浮在水面上，磁性传感器组13中磁性传感器的数量为n，均匀分布于水箱的n层中，也即，水箱的每一层均分布有一磁性传感器，相邻两磁性传感器之间的间距相等。例如，对于高度为3米的水箱，相应电路板12的长度为3米，密封在高度至少为3米的套管11内，将水箱分层n为10，也即将水箱分为10层，也即每一层的高度为30厘米，本结构的液位检测装置的套管，材料优选采用塑料制作，可以做到轻薄，易于实现，材料成本低，与目前的玻璃管封装的干簧管相比，不易碎，使用寿命长，而且由于可以做到轻薄，不影响磁性传感器对磁性浮子的灵敏度。
如图4所示，本实施例中的磁性传感器可以采用TMR1340实现，磁性传感器组中，各磁性传感器相并联设置，各并联电路之间设置有电阻R1,R2…，当磁性浮子随着液位升高或者下降时，与磁性浮子接近的磁性传感器导通，相应的磁性传感器组中的电流发生变化，电路板上还设置有电流采集模块，用于采集磁性传感器组两端的电流，并发送至控制模块。
温度传感器15的数量为n，均匀布设在电路板12上，分别用于检测各层的温度，各温度传感器分别与控制模块16连接，用于将检测的数据发送至控制模块。
由于每一层具有一定的层高，为了使得所测得有效温度数据的数量与液位检测装置所检测的液位所在层相匹配，温度传感器与位于同一层的磁性传感器在同一水平面上，也即，例如，当前液位高于第2层的顶部，低于第3层的顶部，将当前液位判断为第2层还是第3层关键看液位检测装置在各层的设置位置，若液位检测装置设置的高度较高，则判断为第2层，若液位检测装置设置的高度较低，则判断为第3层，因此，为了使当判断为第2层时，相应具有2个有效的温度数据，当判断为第3层时，相应具有3个有效的温度数据，通过将温度传感器与位于同一层的磁性传感器设置在同一水平面上，保证了两者相一致性。
步骤S2中，加热时间计算方法为：
Figure BDA0001246715580000061
其中，步骤S1中将各层从下至上按照自然数的顺序进行编号，检测水箱当前液位所处层为m，其中，m为大于或者等于1的整数，L为水箱的高度，ρ为水的密度，s为水箱的横截面积，T为目标温度，Ti为第i层的温度，1≤i≤m，C为水的比热容，P为热水器的电加热功率。上述公式中，分母为液位以下各层的温度加热至目标温度时所需总能量，通过将总能量除以热水器的电加热功率，即可得到所需加热时间，由于本公式为理想公式，未考虑能量损耗，在实际操作控制中，可以在计算得到的理想值的基础上加上一定的损耗折算时间，也即：
Figure BDA0001246715580000062
Δt为损耗折算时间，既可以保证不会造成能源浪费，同时可以避免水箱内水温无法满足设定温度要求。
本实施例中的液位传感器所检测的液位同时具有在注水至高水位时防溢出以及在低水位时控制注水的功能，当水箱内当前液位低于最底层的磁性传感器时，控制模块控制注水，当注水时液位高于最顶层的磁性传感器时，控制模块控制停止注水。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能热水器电加热精准控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将水箱分层，将各层从下至上或者从上至下按照自然数顺序进行编号，检测水箱当前液位所处层次以及液位以下各层的温度；
(2)、计算分别将液位以下各层的温度加热至目标温度时所需总能量，根据热水器的电加热功率，计算加热时间；
步骤(1)中，将水箱共分n层，水箱内布设有液位检测装置，每一层均布设有一温度传感器，所述液位检测装置用于检测水箱当前液位，所述温度传感器用于检测该温度传感器所在分层的温度，其中n为大于1的整数；
步骤(2)中，加热时间计算方法为：
Figure FDA0002640305040000011
其中，步骤(1)中将各层从下至上按照自然数的顺序进行编号，检测水箱当前液位所处层为m，其中，m为大于或者等于1的整数，L为水箱的高度，ρ为水的密度，s为水箱的横截面积，T为目标温度，Ti为第i层的温度，1≤i≤m，C为水的比热容，P为热水器的电加热功率。
2.根据权利要求1所述的太阳能热水器电加热精准控制方法，其特征在于，所述液位检测装置包括密闭的套管、设置在所述套管内的电路板、设置在所述电路板上的磁性传感器组，所述套管顺着所述水箱的高度方向设置，所述电路板顺着所述套管的长度方向设置，所述套管外侧套设有磁性浮子，所述磁性浮子能够漂浮在水面上，所述磁性传感器组中磁性传感器的数量为n，均匀分布于水箱的n层中。
3.根据权利要求2所述的太阳能热水器电加热精准控制方法，其特征在于，所述磁性传感器组中，各磁性传感器相并联设置，各并联电路之间设置有电阻，当磁性浮子随着液位升高或者下降时，与所述磁性浮子接近的磁性传感器导通，相应的磁性传感器组中的电流发生变化，所述电路板上还设置有电流采集模块，用于采集磁性传感器组两端的电流，并发送至控制模块。
4.根据权利要求2或3所述的太阳能热水器电加热精准控制方法，其特征在于，所述温度传感器的数量为n，均匀布设在所述电路板上，各温度传感器分别与控制模块连接。
5.根据权利要求4所述的太阳能热水器电加热精准控制方法，其特征在于，所述温度传感器与位于同一层的磁性传感器在同一水平面上。
6.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能热水器电加热精准控制方法，其特征在于，当水箱内当前液位低于最底层的磁性传感器时，控制模块控制注水，当注水时液位高于最顶层的磁性传感器时，控制模块控制停止注水。
7.根据权利要求2或3所述的太阳能热水器电加热精准控制方法，其特征在于，所述套管为塑料材质。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019113787A1 (zh) * 2017-12-12 2019-06-20 深圳和而泰智能控制股份有限公司 一种温度控制方法、温度控制装置及电热水器
CN108895671A (zh) * 2018-05-31 2018-11-27 合肥美的暖通设备有限公司 压缩机的频率控制方法、装置、热泵热水器及存储介质
CN110567162A (zh) * 2019-08-13 2019-12-13 广东省安心加科技有限公司 一种热水器水温自定义控制加热温度的智能插座控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201575847U (zh) * 2009-12-25 2010-09-08 上海黄河仪器仪表厂有限公司 一种油量传感器
CN103453668A (zh) * 2013-05-03 2013-12-18 南阳师范学院 一种具有多个温度传感器控制的太阳能热水器
CN103900274A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 珠海格力电器股份有限公司 基于太阳能和空气能的热水器的控制方法及装置
CN103968578A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 海尔集团公司 一种热水器中太阳能和电能组合加热的控制方法
CN104344564A (zh) * 2013-07-23 2015-02-11 广东美的暖通设备有限公司 热泵热水器及其加热控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201575847U (zh) * 2009-12-25 2010-09-08 上海黄河仪器仪表厂有限公司 一种油量传感器
CN103900274A (zh) * 2012-12-25 2014-07-02 珠海格力电器股份有限公司 基于太阳能和空气能的热水器的控制方法及装置
CN103968578A (zh) * 2013-01-29 2014-08-06 海尔集团公司 一种热水器中太阳能和电能组合加热的控制方法
CN103453668A (zh) * 2013-05-03 2013-12-18 南阳师范学院 一种具有多个温度传感器控制的太阳能热水器
CN104344564A (zh) * 2013-07-23 2015-02-11 广东美的暖通设备有限公司 热泵热水器及其加热控制方法

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