CN107990572A - 太阳能热水器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能热水器及其控制方法，太阳能热水器包括冷水管、主水箱和与主水箱连接的集热器，主水箱中设置有第一温度传感器，主水箱的底部设置有用于输送水的上下水管；太阳能热水器还包括恒温装置，恒温装置包括控制器和恒温水箱；恒温水箱设置有热水进口、冷水进口和出水口，热水进口与上下水管之间设置有第一电磁阀和第一流量传感器，冷水进口与冷水管之间设置有第二电磁阀和第二流量传感器，恒温水箱中设置有电热装置和第二温度传感器；第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别与控制器连接。实现减小出水温度波动幅度，以提高用户舒适性和体验性。

Description

太阳能热水器及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能热水器，尤其涉及一种太阳能热水器及其控制方法。

背景技术

太阳能热水器被广泛的应用于人们日常生活中，太阳能热水器利用太阳光照加热水箱中的水以为用户供给热水。一般情况下，用户在使用太阳能热水器中的热水时，采用手动调节的混水阀来改变水冷头的出水温度，调节过程繁琐且水温波动较大，随之，可以自动控制水温的太阳能热水器被设计研发出，例如：中国专利号200610057119.8公开了一种太阳能热水器，通过配置温度传感器和流量传感器，实现温度的调节以及检测是否发生漏水的现象。但是，水温的调节一般采用混水阀，对于水流的突变，混水阀的调节能力有限不能很好的保证水温恒定的输出，会造成用户使用不舒适，导致用户体验性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种太阳能热水器及其控制方法，实现减小太阳能热水器的出水温度波动幅度，以提高用户舒适性和体验性。

本发明提供的技术方案是，一种太阳能热水器，包括冷水管、主水箱和与所述主水箱连接的集热器，所述主水箱中设置有第一温度传感器，所述主水箱的底部设置有用于输送水的上下水管；所述太阳能热水器还包括恒温装置，所述恒温装置包括控制器和恒温水箱；所述恒温水箱设置有热水进口、冷水进口和出水口，所述热水进口与所述上下水管之间设置有第一电磁阀和第一流量传感器，所述冷水进口与所述冷水管之间设置有第二电磁阀和第二流量传感器，所述冷水管还通过第三电磁阀与所述上下水管连接，所述恒温水箱中设置有电热装置和第二温度传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别与所述控制器连接。

进一步的，所述主水箱中设置有第一水位传感器，所述恒温水箱中设置有第二水位传感器，所述第一水位传感器和第二水位传感器分别与所述控制器连接。

进一步的，所述主水箱与所述上下水管之间设置有第四电磁阀和第三流量传感器，所述第四电磁阀和第三流量传感器分别与所述控制器连接。

进一步的，所述电热装置为设置在所述恒温水箱底部的电加热棒；或者，所述电热装置为半导体制冷片，所述半导体制冷片的一端面设置有热管，所述热管插在所述恒温水箱中。

进一步的，所述冷水管上设置有第三温度传感器。

进一步的，所述恒温水箱中还设置有电动搅拌器。

本发明还提供一种所述太阳能热水器的控制方法，包括恒温水调控模式，所述恒温水调控模式包括：

步骤11、在用户设定好出水水温T0后，先通过第二水位传感器采集的信号判断恒温水箱内是否有剩余的水；

步骤12、如果恒温水箱中有剩余水，则通过第二温度传感器检测恒温水箱中的水温T；如果T> T0，则第二电磁阀打开，向恒温水箱中注入冷水直至恒温水箱中的水温达到T0；如果T< T0，则第一电磁阀打开，向恒温水箱中注入热水直至恒温水箱中的水温达到T0；

步骤13、如果恒温水箱中无剩余水，则先通过第一温度传感器检测主水箱的水温T1、以及通过第三温度传感器检测冷水管的水温T2，然后根据公式V1/V2=(T-T2)/(T1-T)，计算主水箱输出的热水和冷水管输出的冷水的混合比例。其中，V1为热水的体积，V2为冷水体积。

进一步的，所述恒温水调控模式还包括：步骤14、在第二水位传感器检测到恒温水箱的水位达到最大值时，如果T<T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行加热直至水温为T0；如果T> T0，则冷水管输出的冷水进入到恒温水箱中将恒温水箱中的水压入到主水箱中，直至恒温水箱中的水温为T0。

进一步的，所述恒温水调控模式还包括：步骤14、在第二水位传感器检测到恒温水箱的水位达到最大值时，如果T<T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行加热直至水温为T0；如果T> T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行制冷直至水温为T0。

进一步的，还包括漏水检测模式，所述漏水检测模式包括：第一水位传感器检测到水位下降时，如果第四流量传感器未检测到水流量，则判定为主水箱漏水；第一水位传感器检测到水位下降且第四流量传感器检测到水流量时，如果第一流量传感器未检测到水流量，则判定为主水箱漏水。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的太阳能热水器及其控制方法，通过设置恒温装置，主水箱输出的热水在恒温水箱中与冷水进行混合以获得用户所需温度的热水，这样，即便出现冷水管水压变化，也不会对恒温水箱中的水温产生明显的变化，控制器通过控制各个电磁阀的开关，动态的调整恒温水箱中的水温，以确保恒温水箱中的水温变化在较小的幅度内，实现减小太阳能热水器的出水温度波动幅度，以提高用户舒适性和体验性。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明太阳能热水器实施例的结构原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

如图1所示，本实施例太阳能热水器，包括冷水管11、主水箱1和与所述主水箱1连接的集热器（未图示），所述主水箱1中设置有第一温度传感器21，所述主水箱1的底部设置有用于输送水的上下水管5；所述太阳能热水器还包括恒温装置，所述恒温装置包括控制器10和恒温水箱6；所述恒温水箱6设置有热水进口、冷水进口和出水口，所述热水进口与所述上下水管5之间设置有第一电磁阀31和第一流量传感器41，所述冷水进口与所述冷水管11之间设置有第二电磁阀32和第二流量传感器42，所述冷水管11还通过第三电磁阀33与所述上下水管5连接，所述恒温水箱6中设置有电热装置7和第二温度传感器22；所述第一温度传感器21、第二温度传感器22、第一流量传感器41、第二流量传感器42、第一电磁阀31、第二电磁阀32和第三电磁阀33分别与所述控制器10连接。

具体而言，本实施例太阳能热水器通过集热器加热的热水储存在主水箱1中，而用户用水端9通过第一手动阀门81与恒温水箱6连接，通过恒温水箱6间接的将热水供给用户使用，恒温水箱6中可以输入主水箱1中的热水和冷水管11的冷水，通过控制器10根据温度传感器和流量传感器检测的信号来控制各个电磁阀动作，以在恒温水箱6中获得用户所需恒定温度的水，由于恒温水箱6均有一定的容积来盛放恒温的水，即便出现主水箱1断水或冷水管11供水水压突变，也不会影响到用户用水端9的出水温度，真正的达到恒温供水的效果。其中，主水箱1中设置有第一水位传感器（未图示），所述恒温水箱6中设置有第二水位传感器（未图示），所述第一水位传感器和第二水位传感器分别与所述控制器10连接。水温传感器能够实时检测水箱的水位，以便于控制器10及时的进行补充水源和动态的调节水温。另外，冷水管11上可以设置第二手动阀门82进行人工开关，优选的，冷水管11上设置有第三温度传感器，以检测冷水管11供水温度，达到更加快速准确的调节恒温水箱6内的水温。

进一步的，为了能够准确的检测漏水情况，所述主水箱1与所述上下水管5之间设置有第四电磁阀34和第三流量传感器43，所述第四电磁阀34和第三流量传感器43分别与所述控制器10连接。具体的，对于漏水的情况一般发生在户外侧，即主水箱1漏水以及上下水管5漏水，常规的技术通常检测主水箱1的水位来判断是否漏水，然而，由于上下水管5破损产生的漏水则不能直接检测出，通过在主水箱1与上下水管5之间设置第四电磁阀34和第三流量传感器43，在主水箱1漏水时，第三流量传感器43检测无水流从上下水管5输送但第一水位传感器检测到主水箱1水位下降，则可以判断主水箱1漏水，在上下水管5漏水时，第三流量传感器43和第一水位传感器均检测到信号变化，但是，配合第一流量传感器41如果未检测水流流过，则可以判断为上下水管5破损，这样，更有利于维修人员根据控制器10反馈的信号直接找到故障点进行准确的维修，提高维修效率。

更进一步的，所述电热装置7可以为设置在所述恒温水箱底部的电加热棒，通过电加热棒对恒温水箱6进行加热；或者，所述电热装置7可以为半导体制冷片，所述半导体制冷片的一端面设置有热管，所述热管插在所述恒温水箱6中，通过半导体制冷片既可以对恒温水箱6进行加热，又可以对恒温水箱6进行制冷。而在所述恒温水箱6进行辅助加热或制冷时，恒温水箱6中还可以设置有电动搅拌器（未图示），通过电动搅拌器搅拌恒温水箱6中的水流动，以加快恒温水箱6内的水温均匀分布。

本发明还提供一种所述太阳能热水器的控制方法，包括恒温水调控模式，所述恒温水调控模式包括：

步骤11、在用户设定好出水水温T0后，先通过第二水位传感器采集的信号判断恒温水箱内是否有剩余的水；

步骤12、如果恒温水箱中有剩余水，则通过第二温度传感器检测恒温水箱中的水温T；如果T> T0，则第二电磁阀打开，向恒温水箱中注入冷水直至恒温水箱中的水温达到T0；如果T< T0，则第一电磁阀打开，向恒温水箱中注入热水直至恒温水箱中的水温达到T0；

步骤13、如果恒温水箱中无剩余水，则先通过第一温度传感器检测主水箱的水温T1、以及通过第三温度传感器检测冷水管的水温T2，然后根据公式V1/V2=(T-T2)/(T1-T)，计算主水箱输出的热水和冷水管输出的冷水的混合比例。其中，V1为热水的体积，V2为冷水体积。

具体的，在执行完步骤12后，恒温水箱6中的水温达到用户所需的出水水温T0，用户在使用过程中，恒温水箱6中的水位将对应下降，而在第二水位传感器检测到水位下降到设定值后，开启第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀，并关闭第三电磁阀，采集第一流量传感器和第二流量传感器检测到的值，由控制器根据公式V1/V2=(T-T2)/(T1-T)来控制第一电磁阀、第二电磁阀和第四电磁阀的开启时间。

进一步的，所述恒温水调控模式还包括：步骤14、在第二水位传感器检测到恒温水箱的水位达到最大值时，如果T<T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行加热直至水温为T0；如果T> T0，则冷水管输出的冷水进入到恒温水箱中将恒温水箱中的水压入到主水箱中，直至恒温水箱中的水温为T0，具体的，对于采用电加热棒的方式，在恒温水箱中水已经满箱但水温依然过高的情况下，则通过冷水管持续向恒温水箱中注入冷水，使得恒温水箱中的热水反向输送至主水箱1中，以实现降低恒温水箱中的水温。而对于采用半导体制冷片进行辅助加热制冷的条件下，在恒温水箱中水已经满箱后，如果T<T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行加热直至水温为T0；如果T> T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行制冷直至水温为T0。优选的，恒温水箱调节水温的过程中，可以通过电动搅拌器进行搅拌以加快水温分布均匀。

更进一步的，还包括漏水检测模式，所述漏水检测模式包括：第一水位传感器检测到水位下降时，如果第四流量传感器未检测到水流量，则判定为主水箱漏水；第一水位传感器检测到水位下降且第四流量传感器检测到水流量时，如果第一流量传感器未检测到水流量，则判定为主水箱漏水。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的太阳能热水器及其控制方法，通过设置恒温装置，主水箱输出的热水在恒温水箱中与冷水进行混合以获得用户所需温度的热水，这样，即便出现冷水管水压变化，也不会对恒温水箱中的水温产生明显的变化，控制器通过控制各个电磁阀的开关，动态的调整恒温水箱中的水温，以确保恒温水箱中的水温变化在较小的幅度内，实现减小太阳能热水器的出水温度波动幅度，以提高用户舒适性和体验性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种太阳能热水器，包括冷水管、主水箱和与所述主水箱连接的集热器，所述主水箱中设置有第一温度传感器，其特征在于，所述主水箱的底部设置有用于输送水的上下水管；所述太阳能热水器还包括恒温装置，所述恒温装置包括控制器和恒温水箱；所述恒温水箱设置有热水进口、冷水进口和出水口，所述热水进口与所述上下水管之间设置有第一电磁阀和第一流量传感器，所述冷水进口与所述冷水管之间设置有第二电磁阀和第二流量传感器，所述冷水管还通过第三电磁阀与所述上下水管连接，所述恒温水箱中设置有电热装置和第二温度传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器、第一流量传感器、第二流量传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述主水箱中设置有第一水位传感器，所述恒温水箱中设置有第二水位传感器，所述第一水位传感器和第二水位传感器分别与所述控制器连接。

3.根据权利要求2所述的太阳能热水器，其特征在于，所述主水箱与所述上下水管之间设置有第四电磁阀和第三流量传感器，所述第四电磁阀和第三流量传感器分别与所述控制器连接。

4.根据权利要求2所述的太阳能热水器，其特征在于，所述电热装置为设置在所述恒温水箱底部的电加热棒；或者，所述电热装置为半导体制冷片，所述半导体制冷片的一端面设置有热管，所述热管插在所述恒温水箱中。

5.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述冷水管上设置有第三温度传感器。

6.根据权利要求1所述的太阳能热水器，其特征在于，所述恒温水箱中还设置有电动搅拌器。

7.一种如权利要求1-6任一所述的太阳能热水器的控制方法，其特征在于，包括恒温水调控模式，所述恒温水调控模式包括：

步骤11、在用户设定好出水水温T0后，先通过第二水位传感器采集的信号判断恒温水箱内是否有剩余的水；

步骤12、如果恒温水箱中有剩余水，则通过第二温度传感器检测恒温水箱中的水温T；如果T> T0，则第二电磁阀打开，向恒温水箱中注入冷水直至恒温水箱中的水温达到T0；如果T< T0，则第一电磁阀打开，向恒温水箱中注入热水直至恒温水箱中的水温达到T0；

步骤13、如果恒温水箱中无剩余水，则先通过第一温度传感器检测主水箱的水温T1、以及通过第三温度传感器检测冷水管的水温T2，然后根据公式V1/V2=(T-T2)/(T1-T)，计算主水箱输出的热水和冷水管输出的冷水的混合比例。

8.其中，V1为热水的体积，V2为冷水体积。

9.根据权利要求7所述太阳能热水器的控制方法，其特征在于，所述恒温水调控模式还包括：

步骤14、在第二水位传感器检测到恒温水箱的水位达到最大值时，如果T<T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行加热直至水温为T0；如果T> T0，则冷水管输出的冷水进入到恒温水箱中将恒温水箱中的水压入到主水箱中，直至恒温水箱中的水温为T0。

10.根据权利要求7所述太阳能热水器的控制方法，其特征在于，所述恒温水调控模式还包括：

步骤14、在第二水位传感器检测到恒温水箱的水位达到最大值时，如果T<T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行加热直至水温为T0；如果T> T0，则电热装置对恒温水箱中的水进行制冷直至水温为T0。

11.根据权利要求7所述太阳能热水器的控制方法，其特征在于，还包括漏水检测模式，所述漏水检测模式包括：第一水位传感器检测到水位下降时，如果第四流量传感器未检测到水流量，则判定为主水箱漏水；第一水位传感器检测到水位下降且第四流量传感器检测到水流量时，如果第一流量传感器未检测到水流量，则判定为主水箱漏水。