CN111121271A - 一种基于热水恒温的室内混合电力控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于热水恒温的室内混合电力控制系统，包括太阳能热水单元和燃气热水单元，所述太阳能热水单元的出水口与燃气热水单元的入水口之间连通温水供水管，还包括恒温储水单元；所述燃气热水单元的出水口通过第三电磁阀连通至恒温储水单元的进水口；所述恒温储水单元的出水口连通至热水出水管。本发明采用恒温储水单元进行热水的保温存储，且在用水量达到一定量时才启用燃气热水器或太阳能热水器的供水，能够有效避免因为用户的少量用水而造成燃气热水器的出现短时间工作的情况，以此进一步节约能源，减少浪费。

Description

一种基于热水恒温的室内混合电力控制系统
技术领域
本发明属于供水恒温控制技术领域，特别涉及一种基于热水恒温的室内混合电力控制系统。
背景技术
为了相应国家节能减排的号召，目前，在高层楼房建设中，大多都会安装太阳能热水器。但是，由于住户在后期使用过程中，太阳能热水器大多无法满足用户的使用需求，相对之下，燃气热水器由于其高效稳定的加热工作，而受到广泛的普及。因而大部分用户均会将太阳能热水器拆除，更换为燃气热水器。但是，拆卸更换工作，不仅需要消耗额外的人力物力，更会造成资源浪费。
与此同时，燃气热水器的使用存在一个突出的问题，即，用户的少量用水，会造成燃气热水器短时间工作的情况，而燃气热水器工作时间过短，燃气热水器实际加热的水体并不会快速被输送到用水位置，以至于燃气热水器的工作毫无意义。
为此，需要提出一种能够将燃气热水功能和太阳能热水功能混合的电力控制系统。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于热水恒温的室内混合电力控制系统，包括太阳能热水单元和燃气热水单元，所述太阳能热水单元的出水口与燃气热水单元的入水口之间连通温水供水管，还包括恒温储水单元；
所述燃气热水单元的出水口通过第三电磁阀连通至恒温储水单元的进水口；
所述恒温储水单元的出水口连通至热水出水管；
所述恒温储水单元内设有液位计，所述液位计用于测量恒温储水单元内的水位；
还包括中心控制单元；
所述液位计与中心控制单元连接，用于根据液位计测量的水位控制第三电磁阀的开启和关闭。
优选的，所述太阳能热水单元中设有第一温度传感器，用于测量太阳能热水单元的供水温度。
优选的，所述燃气热水单元的进水口设有第一单向阀，用于进行单向进水；
所述燃气热水单元的出水口设有第二单向阀，用于进行单向出水。
优选的，所述增压单元的出水口分别连通第一电磁阀和第二电磁阀；
所述增压单元通过第一电磁阀连通至第一单向阀的进水侧；
所述增压单元通过第二电磁阀连通至第二单向阀的出水侧；
所述第一电磁阀和第二电磁阀分别与中心控制单元连接；
所述中心控制单元用于根据太阳能热水单元的供水温度开启第一电磁阀同时关闭第二电磁阀，或关闭第一电磁阀同时开启第二电磁阀。
优选的，还包括回水管；
所述回水管的一端连通至太阳能热水单元的进水口；
所述回水管的另一端与热水出水管通过温控开关单元连通。
优选的，所述温控开关单元设置为多组；
多组的温控开关单元等间距设置。
优选的，所述温控开关单元包括第三电磁阀和第二温度传感器；
所述第三电磁阀与中心控制单元连接，用于控制热水出水管和回水管之间的连通；
第二温度传感器与中心控制单元连接，用于检测当前热水出水管内的水温。
优选的，所述燃气热水单元的燃气进气口设有燃气调节阀；
所述燃气调节阀与所述中心控制单元连接，用于控制燃气热水单元的燃气供气速度。
优选的，所述增压单元与燃气热水单元的入水口之间连接有水压检测单元；
所述水压检测单元与所述中心控制单元连接，用于检测增压单元的出水压力。
优选的，所述温水供水管和热水出水管均采用保温管材质。
本发明采用燃气热水器和太阳能热水器共同为室内供应热水，可有效的减少燃气能源消耗，实现环保节约效果。
本发明可单独使用太阳能热水器实现室内热水管道的水循环，不仅有效的降低了燃气资源消耗，降低成本，而且减少了燃气热水器的使用，即减少了因燃气热水器使用而产生的噪音，提高了用户使用的舒适度，更以此节约能源。
本发明采用恒温储水单元进行热水的保温存储，且在用水量达到一定量时才启用燃气热水器或太阳能热水器的供水，能够有效避免因为用户的少量用水而造成燃气热水器的出现短时间工作的情况，以此进一步节约能源，减少浪费。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的原理框图；
图2示出了本发明的控制原理图；
图3示出了本发明的温控开关单元的内部结构图；
1、太阳能热水单元；2、燃气热水单元；3、温水供水管；4、增压单元；5、第一电磁阀；6、第二电磁阀；7、恒温储水单元；8、液位计；9、第三电磁阀；10、热水出水管；11、温控开关单元；12、第二温度传感器；13、第四电磁阀；14、回水管；15、水压检测单元；16、燃气调节阀；17、第一温度传感器；18、中心控制单元。
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、完整地说明，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。
图1示出了本发明提出了一种基于热水恒温的室内混合电力控制系统的原理图，包括太阳能热水单元1和燃气热水单元2，太阳能热水单元1的进水口通过进水总阀接通自来水，进水总阀为单向阀。太阳能热水单元1的出水口与燃气热水单元2的入水口之间串联温水供水管3，所述温水供水管3上设置有增压单元4，通过增压单元4提高燃气热水单元2的供水水压，避免燃气热水单元2的供水出现压力过低的情况，以此保证燃气热水单元2的稳定工作。
将增压单元4与太阳能热水单元1的入水口连接，并且在增压单元4与燃气热水单元2的入水口之间连接有水压检测单元15。通过水压检测单元15实时检测增压单元4与燃气热水单元2之间的水压，通过检测增压单元4出水的水压，配合增压单元4的增压工作，保证增压单元4增压后水压的稳定。即中心控制单元18为增压单元4设定临界值，在水压检测单元15检测到当前水压低于临界值，即启动增压单元4；在水压检测单元15检测到当前水压高于临界值，则关闭增压单元4。
太阳能热水单元1包括集热板和保温罐，示例性的，集热板和保温罐采用分体式设计，在集热板和保温管之间通过管道连通。需要说明的是，集热板和保温罐可以采用一体式设计。为了获取保温罐内的温度，在保温罐中设置第一温度传感器17。
在燃气热水单元2的进水口位置连通有第一单向阀，通过第一单向阀避免燃气热水器内的热水回流到增压单元4。同时，在燃气热水单元2的出水口安装第二单向阀，避免水体回流到燃气热水单元2中。
燃气热水单元2连接有循环水系统。循环水系统包括与燃气热水单元2出水口连接的热水出水管10，以及与热水出水管10平行设置的回水管14。回水管14连接到燃气热水单元2的进水口。以及设置在热水出水管10和回水管14之间的温控开关单元11，温控开关单元11设置为多组，并且多组温控开关单元11可根据实际使用设置，从而调节需要进行循环的热水出水管10长度。在热水出水管10长度较高时，可等间距设置，或者根据连接热水出水管10的用水单元设置。示例性的，在需要整条热水出水管10进行循环时，需要打开热水出水管10最远端的温控开关单元11，且同时关闭其他温控开关单元11；若只需要靠近燃气热水单元2一段热水出水管10进行循环，则只需要启动最靠近燃气热水单元2的温控开关单元11，且同时关闭其他的温控开关单元11。
温控开关单元11包括第二温度传感器12和第四电磁阀13，第二温度传感器12和第四电磁阀13串联接通到热水出水管10和回水管14之间。
回水管14的一端连通至太阳能热水单元1的进水口，在增压单元4的增压动力下，热水出水管10内的热水通过回水管14进入到太阳能热水单元1。
增压单元4的出水口连接第一电磁阀5和第二电磁阀6，增压单元4通过第一电磁阀5与燃气热水单元2的进水口连接，增压单元4通过第二电磁阀6连通至燃气热水单元2的出水口。需要说明的是，第一电磁阀5和第二电磁阀6的工作是互斥的，即当第一电磁阀5打开时，第二电磁阀6关闭；当第一电磁阀5关闭时，第二电磁阀6打开。因而，在第一电磁阀5打开时，太阳能热水单元1的供水会通过增压单元4泵入到燃气热水器中，并通过燃气热水单元2送入到热水出水管10中。当第一电磁阀5关闭时，太阳能热水单元1的供水会直接跨过燃气热水单元2，而送入到热水出水管10中。
配合设置在保温罐内的第一温度传感器17，确定当前太阳能热水单元1的可供水温度。在太阳能热水单元1的供水温度达到设定值时，可关闭第一电磁阀5，打开第二电磁阀6，仅使用太阳能热水单元1的热水完成热水出水管10的循环工作，以此降低能耗。
本发明还包括恒温储水单元7，热水出水管10通过恒温储水单元7连接到燃气热水单元2的出水口。恒温储水单元7可存储一定量热水，并进行保温。恒温储水单元7内设有液位计8，并且恒温储水单元7的进水口通过第三电磁阀9与燃气热水单元2的出水口连接。
所述燃气热水单元2的燃气进气口设有燃气调节阀16；所述燃气调节阀16与所述中心控制单元18连接，用于控制燃气热水单元2的燃气供气速度。
本发明包括中心控制单元18，通过中心控制单元18直接控制第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀9、增压单元4，第一温度传感器17、液位计8以及循环开关单元也均与中心控制单元18连接。中心控制器在第一温度传感器17检测到保温罐内的水温达到设定值时，关闭第一电磁阀5，且开启第二电磁阀6。若温控开关单元11检测到当前热水出水管10内的水温低于设定值，则通过中心控制单元18启动增压单元4，依赖太阳能热水单元1的供水实现热水出水管10的循环。若第一温度传感器17检测到保温罐内的水温未达到设定值，则开启第一电磁阀5，且关闭第二电磁阀6。此时若恒温开关单元检测到当前热水出水管10内的水温低于设定值，则通过中心控制单元18启动增压单元4，依赖燃气热水单元2对太阳能热水单元1的供水进行进一步的加热，提高热水出水管10内的水温。
并且，在恒温储水单元7内的水位在最高水位设定值以上时，第三电磁阀9被中心控制单元18关闭。在恒温储水单元7内的水位在设定值以下时，第三电磁阀9被中心控制单元18开启。
以下结合基于热水恒温的室内混合电力控制系统的实际使用为例进行说明。首先，太阳能热水单元1采用悬挂式太阳能电热水器，悬挂式太阳能热水器包括保温罐和集热板，集热板安装在室外。保温罐可安装在室内，也可安装在室外。集热板与保温罐连通，通过集热板吸收阳光为保温罐加热。保温罐的冷水进水口接入自来水。为了避免保温罐的热水回流，在保温罐的冷水进水口处还连通止回阀作为进水总阀。太阳能热水器的出水口与燃气热水器的入水口之间串联温水供水管3，所述温水供水管3上设置有增压单元4，增压单元4采用增压泵，通过增压泵提高燃气热水器的供水水压，避免燃气热水器的供水出现压力过低的情况，以此保证燃气热水器的稳定工作。
将增压泵与太阳能热水器的入水口连接，并且在增压泵与燃气热水器的入水口之间连接有水压检测器。通过水压检测器实时检测增压泵与燃气热水器之间的水压，通过检测增压泵出水的水压，配合增压泵的增压工作，保证增压泵增压后水压的稳定。即设定临界为增压设定临界值，在水压检测器检测到当前水压低于临界值，即启动增压泵；在水压检测器检测到当前水压高于临界值，则关闭增压泵。
增压泵的出水口连接第一电磁阀5和第二电磁阀6，增压泵通过第一电磁阀5与燃气热水器的进水口连接，增压泵通过第二电磁阀6连通至燃气热水器的出水口。需要说明的是，第一电磁阀5和第二电磁阀6的工作是互斥的，即当第一电磁阀5打开时，第二电磁阀6关闭；当第一电磁阀5关闭时，第二电磁阀6打开。因而，在第一电磁阀5打开时，太阳能热水器的供水会通过增压泵泵入到燃气热水器中，并通过燃气热水器送入到热水出水管10中。当第一电磁阀5关闭时，太阳能热水器的供水会直接跨过燃气热水器，而送入到热水出水管10中。
配合设置在保温罐内的第一温度传感器17，确定当前太阳能热水器的可供水温度。在太阳能热水器的供水温度达到设定值时，可关闭第一电磁阀5，打开第二电磁阀6，仅使用太阳能热水器的热水完成热水出水管10的循环工作，以此降低能耗。
在燃气热水器的进水口位置连通有第一单向阀，通过第一单向阀避免燃气热水器内的热水回流到增压泵。同时，在燃气热水器的出水口安装第二单向阀，避免水体回流到燃气热水器中。
太阳能热水器的热水出水口通过温水供水管3连通至燃气热水器的进水口。燃气热水器安装在室内，并且安装在室内燃气供气管道的附近。燃气热水器与保温罐之间的管道长度大约15m。示例性的，燃气热水器与保温罐之间的热水管道采用6分管(管内径19.05mm的热水管)。
示例性的，燃气热水器的出水口连通的恒温储水单元7为一个圆柱形的保温桶，保温桶的储水量为10L。需要说明的是，恒温储水单元7的形状不限于圆柱形，也可以为其他类型的储水桶或者其他的储水设备。并且需要注意的是，恒温储水单元7的出水量增大，能够更有效的减少燃气热水器的工作频率。热水出水管10也采用6分管，并且热水出水管10全长20m。热水出水管10每5m设置一组温控开关单元11。可以计算得到每5m的热水出水管10的含有的水量V1为
Figure BDA0002300908900000081
此时整个热水出水管10的水量V总为V总＝1424*20/5＝7120ml。
保温桶内设置液位计8，中心控制单元18在液位计8检测到保温桶内的水位在5L以下时，启动连接在保温桶进水口位置的第三电磁阀9，此时，通过燃气热水器向保温桶内加水。在中心控制单元18检测到保温桶内的液位为10L，此时通过中心控制单元18关闭第三电磁阀9。
需要说明的是，中心控制单元18为PLC，以此方便进行编程设定，并且PLC提供较多的输入输出接口，实现对各个器件的自动化控制。
每个温控开关单元11的都具备启动设定温度和关闭设定温度，在温控开关单元11检测到当前温度在启动设定温度以下时，温控开关单元11开启；在温控开关单元11检测到当前温度高于关闭设定温度时，温控开关单元11关闭。示例性的，每个温控开关单元11的启动设定温度均为25摄氏度，每个温控开关单元11的关闭设定温度均为41摄氏度。且需要说明的，不需要投入使用的温控开关单元11应切断电源供应，仅为需要投入使用的温控开关单元11供电。示例性的，在20m长的热水出水管10上每隔5m设置一组温控开关单元11。
为了防止太阳能热水器的热水温度过高，太阳能热水器还包括由于检测保温罐内部水温的第一温度传感器17，以及用于关断集热板加热的电控阀。具体的，在保温罐内设置第一温度传感器17，第一温度传感器17为接触式的温度传感器。在集热板与保温罐之间的循环管道可以上设置电控阀，通过关断电控阀，避免集热板将热量传递给保温罐，从而避免保温罐持续升温。
燃气热水器可以直接设置对应的加热温度，燃气热水器内部则通过控制燃气热水器的燃气供应速度直接控制加热温度。
本发明采用燃气热水器和太阳能热水器共同为室内供应热水，可有效的减少燃气能源消耗，实现环保节约效果。
本发明可单独使用太阳能热水器实现室内热水管道的水循环，不仅有效的降低了燃气资源消耗，降低成本，而且减少了燃气热水器的使用，即减少了因燃气热水器使用而产生的噪音，提高了用户使用的舒适度，更以此节约能源。
本发明采用恒温储水单元进行热水的保温存储，且在用水量达到一定量时才启用燃气热水器或太阳能热水器的供水，能够有效避免因为用户的少量用水而造成燃气热水器的出现短时间工作的情况，以此进一步节约能源，减少浪费。
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 (10)

1.一种基于热水恒温的室内混合电力控制系统，包括太阳能热水单元(1)和燃气热水单元(2)，所述太阳能热水单元(1)的出水口与燃气热水单元(2)的入水口之间连通温水供水管(3)，其特征在于，
还包括恒温储水单元(7)；
所述燃气热水单元(2)的出水口通过第三电磁阀(9)连通至恒温储水单元(7)的进水口；
所述恒温储水单元(7)的出水口连通至热水出水管(10)；
所述恒温储水单元(7)内设有液位计(8)，所述液位计(8)用于测量恒温储水单元(7)内的水位；
还包括中心控制单元(18)；
所述液位计(8)与中心控制单元(18)连接，用于根据液位计(8)测量的水位控制第三电磁阀(9)的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述太阳能热水单元(1)中设有第一温度传感器(17)，用于测量太阳能热水单元(1)的供水温度。
3.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述燃气热水单元(2)的进水口设有第一单向阀，用于进行单向进水；
所述燃气热水单元(2)的出水口设有第二单向阀，用于进行单向出水。
4.根据权利要求3所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述增压单元(4)的出水口分别连通第一电磁阀(5)和第二电磁阀(6)；
所述增压单元(4)通过第一电磁阀(5)连通至第一单向阀的进水侧；
所述增压单元(4)通过第二电磁阀(6)连通至第二单向阀的出水侧；所述第一电磁阀(5)和第二电磁阀(6)分别与中心控制单元(18)连接；
所述中心控制单元(18)用于根据太阳能热水单元(2)的供水温度开启第一电磁阀(5)同时关闭第二电磁阀(6)，或关闭第一电磁阀(5)同时开启第二电磁阀(6)。
5.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
还包括回水管(14)；
所述回水管(14)的一端连通至太阳能热水单元(1)的进水口；
所述回水管(14)的另一端与热水出水管通过温控开关单元(11)连通。
6.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述温控开关单元(11)设置为多组；
多组的温控开关单元(11)等间距设置。
7.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述温控开关单元(11)包括第三电磁阀(9)和第二温度传感器(12)；
所述第三电磁阀(9)与中心控制单元(18)连接，用于控制热水出水管(10)和回水管(14)之间的连通；
第二温度传感器(12)与中心控制单元(18)连接，用于检测当前热水出水管(10)内的水温。
8.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述燃气热水单元(2)的燃气进气口设有燃气调节阀(16)；
所述燃气调节阀(16)与所述中心控制单元(18)连接，用于控制燃气热水单元(2)的燃气供气速度。
9.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述增压单元(4)与燃气热水单元(2)的入水口之间连接有水压检测单元(15)；
所述水压检测单元(15)与所述中心控制单元(18)连接，用于检测增压单元(4)的出水压力。
10.根据权利要求1所述的基于热水恒温的室内混合电力控制系统，其特征在于，
所述温水供水管(3)和热水出水管(10)均采用保温管材质。
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