CN111211700B - 一种合同能源管理模式的中央热水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热水系统领域，公开了一种合同能源管理模式的中央热水系统，包括集热单元、用户终端、控制单元和供电单元，集热单元包括集热器和保温水箱，集热器与保温水箱的管路连通，保温水箱上设有进水口和出水口，供电单元与控制单元连接；供电单元包括电压输入端、整流桥、第一电容、第一电阻、第四电容、第二电容、第一稳压管、第二二极管、第三电容、第一三极管、第二电阻、第六电容、第五电容、第三二极管、第三电阻、第二三极管、第五二极管、变压器、第四二极管、第七电容和电压输出端。实施本发明的合同能源管理模式的中央热水系统，具有以下有益效果：电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

一种合同能源管理模式的中央热水系统

技术领域

本发明涉及热水系统领域，特别涉及一种合同能源管理模式的中央热水系统。

背景技术

太阳能是一种洁净的自然再生能源，取之不尽、用之不竭，是所有人都能够分享到的能源。目前人类对太阳能的利用，已经取得了显著进展，特别是在太阳能热水器领域，应用非常广泛。但是由于现在城市内大都以高层建筑为主，由于高层建筑的用户较多而楼顶面积有限的原因，大部分高层建筑用户使用快速式燃气热水器以及插电式热水器，在造成资源浪费的同时增加了生活成本。有些高层建筑设有统一的中央热水系统，一个用户单元对应一套用户使用模块，即对应一个集热单元和一个用户终端，如此将各用户的热水进行分户，不仅避免了其它用户使用中央热水时造成的干扰，而且可自由的选择热水的使用时间和使用温度；并且，保温水箱的容积固定，一方面避免了用户使用大量热水而造成资源的浪费，另一方面加强了用户的环保意识。

图1为传统中央热水系统的供电部分的电路原理图，从图1中可以看出，传统中央热水系统的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统中央热水系统的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的合同能源管理模式的中央热水系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种合同能源管理模式的中央热水系统，包括集热单元、用户终端、控制单元和供电单元，所述集热单元包括集热器和保温水箱，所述集热器与所述保温水箱的管路连通，所述保温水箱上设有进水口和出水口，且所述进水口处连接有进水管道，所述出水口处连接有出水管道，所述保温水箱内设有第一检测设备和第二检测设备，所述用户终端均包括冷水供应端、热水需求端和显示设备，所述冷水供应端与进水管道管路连通，所述热水需求端与出水管道管路连通，所述冷水供应端设有冷水电磁阀，所述热水需求端上设有热水电磁阀，所述显示设备上设有冷水按钮，所述供电单元与所述控制单元连接；

所述供电单元包括电压输入端、整流桥、第一电容、第一电阻、第四电容、第二电容、第一稳压管、第二二极管、第三电容、第一三极管、第二电阻、第六电容、第五电容、第三二极管、第三电阻、第二三极管、第五二极管、变压器、第四二极管、第七电容和电压输出端，所述电压输入端的一端与所述整流桥的一个交流输入端连接，所述电压输入端的另一端与所述整流桥的另一个交流输入端连接，所述整流桥的一个直流输出端分别与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端、所述第五电容的一端、所述第三电阻的一端和所述变压器的初级线圈的一端连接，所述第一电容的另一端和所述第五电容的另一端均接地，所述第一电阻的另一端通过所述第四电容分别与所述第一稳压管的阴极、所述第三电容的一端、所述第一三极管的集电极和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端通过所述第六电容与所述第二三极管的基极连接；

所述第一稳压管的阳极分别与所述第二电容的一端和所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第三电容的另一端、所述第一三极管的发射极和所述变压器的反馈线圈的一端连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第三电阻的另一端和所述变压器的初级线圈的另一端连接，所述第二三极管的发射极与所述第五二极管的阳极连接，所述整流桥的另一个直流输出端分别与所述第二电容的另一端、所述第三二极管的阳极、所述第五二极管的阴极和所述变压器的反馈线圈的另一端连接，所述变压器的次级线圈的一端与所述第四二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极分别与所述第七电容的一端和所述电压输出端的一端连接，所述变压器的次级线圈的另一端、所述第七电容的另一端和所述电压输出端的另一端均接地。

在本发明所述的合同能源管理模式的中央热水系统中，所述第五二极管的型号为S-152T。

在本发明所述的合同能源管理模式的中央热水系统中，所述供电单元还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第四电阻的另一端与所述变压器的反馈线圈的一端连接。

在本发明所述的合同能源管理模式的中央热水系统中，所述第四电阻的阻值为43kΩ。

在本发明所述的合同能源管理模式的中央热水系统中，所述第一三极管为NPN型三极管。

在本发明所述的合同能源管理模式的中央热水系统中，所述第二三极管为NPN型三极管。

实施本发明的合同能源管理模式的中央热水系统，具有以下有益效果：由于设有集热单元、用户终端、控制单元和供电单元，供电单元包括电压输入端、整流桥、第一电容、第一电阻、第四电容、第二电容、第一稳压管、第二二极管、第三电容、第一三极管、第二电阻、第六电容、第五电容、第三二极管、第三电阻、第二三极管、第五二极管、变压器、第四二极管、第七电容和电压输出端，该供电单元与传统中央热水系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，因此本发明电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

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为传统中央热水系统的供电部分的电路原理图；

图2为本发明合同能源管理模式的中央热水系统一个实施例中的结构示意图；

图3为所述实施例中供电单元的电路原理图。

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。

在本发明合同能源管理模式的中央热水系统实施例中，该合同能源管理模式的中央热水系统的结构示意图如图2所示。图2中，该合同能源管理模式的中央热水系统包括集热单元1、用户终端2、控制单元3和供电单元4，集热单元1包括集热器11和保温水箱12，集热器11与保温水箱12的管路连通，保温水箱12上设有进水口和出水口，且进水口处连接有进水管道，出水口处连接有出水管道，保温水箱内设有第一检测设备121和第二检测设备122，用户终端2均包括冷水供应端21、热水需求端22和显示设备21，冷水供应端21与进水管道管路连通，热水需求端22与出水管道管路连通，冷水供应端21设有冷水电磁阀211，热水需求端22上设有热水电磁阀221，显示设备21上设有冷水按钮211，供电单元4与控制单元3连接。

集热器11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；第一检测设备121用于采集保温水箱内水的温度，第二检测设备122用于采集保温水箱内的水量。显示设备21用于显示控制单元3发送的指令信息。

控制单元3通过获取第二检测设备122的检测值，且将上述检测值与控制单元3内存储的预设值进行比较，并根据上述比较结果指令控制与用户终端2内的冷水电磁阀211和热水电磁阀221动作；当控制单元3获取第二检测设备122的检测值小于控制单元3内存储的预设最低水量值A1时，表明保温水箱内的热水已被使用完，此时控制单元3接收此信息并指令控制用户终端2内的热水电磁阀221关闭，热水电磁阀221关闭后，热水供应端不再有热水流出，以告知用户此时热水已用完；且控制单元3指令控制上述用户终端2内的冷水电磁阀211开启，以将冷水补充至保温水箱内，有利于集热器11采集太阳辐射的能量，继续将保温水箱内的低温水转化为高温水，直至控制单元3获取该集热单元1内的第二检测设备122的检测值大于控制单元3内存储的预设最高水量值A2时，表明此时控制水箱内的水已满，无需再继续补充冷水，此时控制单元3接收该信息并指令控制上述用户终端2内的冷水电磁阀211关闭；控制单元3获取第一检测设备121的检测值以及第二检测设备122的检测值，并将上述两个检测值发送至与用户终端2内的显示设备23上进行显示，用户可通过显示设备23观察属于本户的保温水箱内的水温以及水量，并根据用户自身需要选择是否需要使用保温水箱内的水，且可根据自身需要随时使用保温水箱内的热水，不用受其它用户使用的干扰，真正保证了用户使用的方便快捷性和自由性。

图3为本实施例中供电单元的电路原理图，图3中，该供电单元4包括电压输入端Vin、整流桥Z、第一电容C1、第一电阻R1、第四电容C4、第二电容C2、第一稳压管D1、第二二极管D2、第三电容C3、第一三极管Q1、第二电阻R2、第六电容C6、第五电容C5、第三二极管D3、第三电阻R3、第二三极管Q2、第五二极管D5、变压器T、第四二极管D4、第七电容C7和电压输出端Vo，其中，电压输入端Vin的一端与整流桥Z的一个交流输入端连接，电压输入端Vin的另一端与整流桥Z的另一个交流输入端连接，整流桥Z的一个直流输出端分别与第一电容C1的一端、第一电阻R1的一端、第五电容C5的一端、第三电阻R3的一端和变压器T的初级线圈的一端连接，第一电容C1的另一端和第五电容C5的另一端均接地，第一电阻R1的另一端通过第四电容C4分别与第一稳压管D1的阴极、第三电容C3的一端、第一三极管Q1的集电极和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端通过第六电容C6与第二三极管Q2的基极连接。

第一稳压管D1的阳极分别与第二电容C2的一端和第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极分别与第三电容C3的另一端、第一三极管Q1的发射极和变压器T的反馈线圈的一端连接，第二三极管Q2的集电极分别与第三电阻R3的另一端和变压器T的初级线圈的另一端连接，第二三极管Q2的发射极与第五二极管D5的阳极连接，整流桥Z的另一个直流输出端分别与第二电容C2的另一端、第三二极管D3的阳极、第五二极管D5的阴极和变压器T的反馈线圈的另一端连接，变压器T的次级线圈的一端与第四二极管D4的阳极连接，第四二极管D4的阴极分别与第七电容C7的一端和电压输出端Vo的一端连接，变压器T的次级线圈的另一端、第七电容C7的另一端和电压输出端Vo的另一端均接地。

该供电单元4与图1中的传统中央热水系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第五二极管D5为限流二极管，用于对第二三极管Q2的发射极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第二三极管Q2的发射极电流较大时，通过该第五二极管D5可以降低第二三极管Q2的发射极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，因此电路的安全性和可靠性较高，且用更少的元器件实现比传统技术更好的技术效果。值得一提的是，本实施例中，第五二极管D5的型号为S-152T。当然，在实际应用中，第五二极管D5也可以采用其他型号具有相同功能的二极管。

该供电单元4的工作原理如下：工作时，电压输入端Vin输入的电压经整流桥Z整流后，经第一电容C1进行滤波后得到约280V的直流电压，加在变压器T的初级线圈的一端上，同时此电压经第一电阻R1、第二电阻R2、第四电容C4和第六电容C6进行限流后，加在第二三极管Q2上，偏置后使其微导通，有电流流过变压器T的初级线圈，同时为变压器T的反馈线圈的一端形成正电压，此电压经第三电容C3反馈给第一三极管Q1，使其导通，乃至饱和，最后随反馈电流的减小，第一三极管Q1迅速退出饱和并截止，如此循环形成振荡，变压器T的次级线圈则能输出稳定的电压。其中，变压器T的反馈线圈与第二二极管D2、第三二极管D3和第二电容C2形成稳压电路。

当变压器T的次级线圈经第四二极管D4整流后在第七电容C7上的电压升高后，同时变压器T的反馈线圈经第二二极管D2整流后，在第二电容C2的另一端上的电压更低，当低至约为第一稳压管D1的稳压值时，第一稳压管D1导通，使第二三极管Q2有基极短路到地，第二三极管Q2截止，变压器T的次级线圈输出稳定的电压。而第三二极管D3与第一三极管Q1形成过流保护电路，在第二三极管Q2的工作电流增大时，第三二极管D3上的电压加到第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2的基极电压下降，使第二三极管Q2的电流降低到基准电压，使变压器T能为温度控制系统提供稳定的电压。

本实施例中，该第一三极管Q1为NPN型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管。当然，在实际应用中，该第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以均为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电单元4还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第一三极管Q1的发射极连接，第四电阻R4的另一端与变压器T的反馈线圈的一端连接。第四电阻R4为限流电阻，用于进行限流保护。限流保护的原理如下：当第四电阻R4所在支路的电流较大时，通过该第四电阻R4可以降低第四电阻R4所在支路的电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电阻R4的阻值为43kΩ。当然，在实际应用中，第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该供电单元4与传统中央热水系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电单元4中设有限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种合同能源管理模式的中央热水系统，其特征在于，包括集热单元、用户终端、控制单元和供电单元，所述集热单元包括集热器和保温水箱，所述集热器与所述保温水箱的管路连通，所述保温水箱上设有进水口和出水口，且所述进水口处连接有进水管道，所述出水口处连接有出水管道，所述保温水箱内设有第一检测设备和第二检测设备，所述用户终端均包括冷水供应端、热水需求端和显示设备，所述冷水供应端与进水管道管路连通，所述热水需求端与出水管道管路连通，所述冷水供应端设有冷水电磁阀，所述热水需求端上设有热水电磁阀，所述显示设备上设有冷水按钮，所述供电单元与所述控制单元连接；

所述供电单元包括电压输入端、整流桥、第一电容、第一电阻、第四电容、第二电容、第一稳压管、第二二极管、第三电容、第一三极管、第二电阻、第六电容、第五电容、第三二极管、第三电阻、第二三极管、第五二极管、变压器、第四二极管、第七电容和电压输出端，所述电压输入端的一端与所述整流桥的一个交流输入端连接，所述电压输入端的另一端与所述整流桥的另一个交流输入端连接，所述整流桥的一个直流输出端分别与所述第一电容的一端、所述第一电阻的一端、所述第五电容的一端、所述第三电阻的一端和所述变压器的初级线圈的一端连接，所述第一电容的另一端和所述第五电容的另一端均接地，所述第一电阻的另一端通过所述第四电容分别与所述第一稳压管的阴极、所述第三电容的一端、所述第一三极管的集电极和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端通过所述第六电容与所述第二三极管的基极连接；

所述第一稳压管的阳极分别与所述第二电容的一端和所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第三电容的另一端、所述第一三极管的发射极和所述变压器的反馈线圈的一端连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第三电阻的另一端和所述变压器的初级线圈的另一端连接，所述第二三极管的发射极与所述第五二极管的阳极连接，所述整流桥的另一个直流输出端分别与所述第二电容的另一端、所述第三二极管的阳极、所述第五二极管的阴极和所述变压器的反馈线圈的另一端连接，所述变压器的次级线圈的一端与所述第四二极管的阳极连接，所述第四二极管的阴极分别与所述第七电容的一端和所述电压输出端的一端连接，所述变压器的次级线圈的另一端、所述第七电容的另一端和所述电压输出端的另一端均接地。

2.根据权利要求1所述的合同能源管理模式的中央热水系统，其特征在于，所述第五二极管的型号为S-152T。

3.根据权利要求1所述的合同能源管理模式的中央热水系统，其特征在于，所述供电单元还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第四电阻的另一端与所述变压器的反馈线圈的一端连接。

4.根据权利要求3所述的合同能源管理模式的中央热水系统，其特征在于，所述第四电阻的阻值为43kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的合同能源管理模式的中央热水系统，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的合同能源管理模式的中央热水系统，其特征在于，所述第二三极管为NPN型三极管。

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