CN201740120U - 分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统，包括分户储热水箱、微电脑分户控制器、设于循环进管上的分户电磁阀、温度传感器及设于分户储热水箱内的电加热器，分户储热水箱内的换热管和集热系统的下行循环主管相连。微电脑分户控制器包括主控CPU模块及和主控CPU模块相连的操作按键模块、液晶显示模块、AD采样转换模块、开关驱动电路、报警模块，AD采样转换模块的输入端和温度传感器电连接，开关驱动电路的各个输出端分别和分户电磁阀、电加热器电连接。本实用新型可以根据季节不同和人们热水使用习惯不同而设定工作方式，最大限度地转化和利用太阳能热量，确保能可靠稳定地供应热水，降低使用成本。

Description

分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能热水控制系统，尤其涉及一种对太阳能热量进行有效转换与储存、并可根据用户的热水使用习惯合理地利用电加热器以及分配热水供应量、提高热水使用的节能性和舒适性的分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统。

背景技术

目前的分户储热式太阳能热水系统，有采用太阳能集热器与储热水箱分离的结构形式的。而太阳能集热器既可以采用集中式集热，也可以采用分户式集热，户内则采用单独的储热水箱，一般采用间接换热的方式提供分户热水所需的热量，这样太阳能热源部分与户内热水储热水箱完全独立，互不干扰和依存。作为太阳能热水控制系统的一部分，分户控制系统是将收集的太阳能热量储存到水箱并方便用户使用热水的一个重要设备。目前，市场上主流的太阳能热水系统分户控制装置的主要功能是控制储热水箱的辅助热源，即电加热装置，以便在阴雨天气或热水量不足的情况下可以及时开启电加热装置，满足用户的热水需求，但其功能较为单一、呆板，无法将太阳能加热和电加热进行综合的分配和利用，对于其他的一些附加功能，实用性亦不强。由于人们生活习惯及思维模式的差异，往往对太阳能热水的使用不加节制，具有较大的随意性，而对辅助热源也缺乏合理利用的概念，从而导致太阳能热水系统的节能与经济性效果大打折扣。在现在社会大力倡导节能和低碳生活的趋势下，除了应最大限度地利用绿色能源外，常规能源也应该得到科学合理利用和正确引导，在满足日常热水需求及舒适性的同时，将能源的浪费降低到最低限度。

发明内容

本实用新型主要解决原有太阳能热水系统分户控制装置功能较为单一、呆板，无法根据人们的热水使用需要及不同季节将太阳能加热和电加热进行综合的分配和利用，从而导致太阳能热水系统的节能与经济性效果大打折扣的技术问题；提供一种分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统，可以根据季节不同和人们热水使用习惯不同而设定工作方式，通过对控制方式的改进，来实现用户人性化、合理化的操控模式，一方面最大限度的转化和利用太阳能热量，减少不必要的电加热，另一方面在太阳能产热水量不足时，又能根据一般需求进行合理的电加热，确保能可靠稳定地供应热水，降低使用成本的同时，也能改变人们不合理的用水习惯。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括内有换热管的分户储热水箱，分户储热水箱内的换热管的进口、出口分别通过循环进管、循环出管连接到集热系统的下行循环主管，还包括微电脑分户控制器、分户电磁阀、电加热器以及温度传感器，所述的电加热器设于所述的分户储热水箱内，所述的分户电磁阀设于所述的循环进管上；所述的微电脑分户控制器包括主控CPU模块、操作按键模块、液晶显示模块、AD采样转换模块、开关驱动电路、报警模块及为整个微电脑分户控制器提供工作电压的电源变换模块，所述的操作按键模块、液晶显示模块、AD采样转换模块及开关驱动电路、报警模块分别和所述的主控CPU模块相连，所述的AD采样转换模块的输入端和所述的温度传感器电连接，所述的开关驱动电路的各个输出端分别和所述的分户电磁阀、电加热器电连接。主控CPU模块内存储有微电脑分户控制器的工作程序。作为优选，所述的温度传感器有四个，一个设于所述的分户储热水箱的上部，一个设于所述的分户储热水箱的下部，一个设于分户储热水箱的冷水进管上，还有一个设于和所述的循环进管相连的下行循环主管上，并且这个温度传感器靠近循环进管和下行循环主管的连接点。

本实用新型的微电脑分户控制器由PLC可编程模块组成，通过温度传感器实时采集分户储热水箱上、下部的温度、冷水进管的温度以及下行循环主管中供热管道的温度，这些温度值经AD采样转换模块处理后输送给主控CPU模块，主控CPU模块内部的工作程序再进行分析、计算和处理，输出控制信号给开关驱动电路，由开关驱动电路去控制分户电磁阀、电加热器的启闭，从而实现对分户储热水箱收集太阳能热量的控制、对电加热器启闭和加热时间的控制。其工作过程是：温度传感器采集下行循环主管的供热主管中的温度和分户储热水箱的下部温度，将数据传输到主控CPU模块中进行处理，若供热管道温度大于分户储热水箱下部温度的设定值且分户储热水箱温度未达到设定的最高温度限值，则指令分户电磁阀开启进行换热；若分户储热水箱下部温度高于供热管道温度或分户储热水箱温度已经达到最高设定温度，则指令分户电磁阀关闭。同时，当温度超限或发生故障时，会启动报警模块进行报警，提醒用户及时作出处理进行维护。这样做的目的既可以防止分户储热水箱中的热量发生倒流而造成损失，又可以保护分户储热水箱处于安全的温度范围内，避免水温过高造成安全隐患。

经过白天集热系统集热工作状态后，用户通过操作按键模块可以进行预约模式操作，包括预约辅助加热、分人洗模式、季节模式选择等。微电脑分户控制器预先已设置好各个季节合理的洗浴温度和水量，根据用户实际的需求进行季节和热水使用人数的选择后，微电脑分户控制器会自动根据当前容量的分户储热水箱内的水温进行判断，是否能满足用户的使用要求，若储存的热水难以满足人们正常使用要求时，微电脑分户控制器自动指示电加热器进行加温，直至分户储热水箱内的水温通过主控CPU模块的智能计算和处理得出能够满足使用要求时才停止电加热器的加热。

分户储热水箱中的热水达到使用要求后，微电脑分户控制器根据选择的季节、使用热水的温度及供应量进行智能计算并通过液晶显示模块显示热水可使用的时间长短，对用户使用热水起到一定的参考作用，更加人性化。通过操作按键模块可进行温度上、下限设定、季节设定和可供使用人数设定等工作方式的设定，液晶显示模块可显示电加热状态、分户电磁阀状态、可洗浴时间、预约加热时间、可供使用人数、季节模式及各温度值、报警状态。

作为优选，所述的微电脑分户控制器设有通信接口，所述的通信接口和所述的主控CPU模块相连。通过通信接口可将微电脑分户控制器和集热系统的微电脑监控主机无线或有线相连，或者和上位机无线或有线相连。使得集热系统可综合考虑各分户控制系统的数据，进行太阳能热量的有效分配。或者管理部门的上位机能清楚了解到分户控制系统的工作状态，便于管理和维护。

作为优选，所述的微电脑分户控制器设有扩展模块，所述的扩展模块和所述的主控CPU模块相连。扩展模块的设置，便于根据需要进行各种功能的扩展。

本实用新型的有益效果是：1、预约模式的扩展功能，一方面用户可以根据实际需求设置三个预约电加热时间点，在太阳能不足或难以满足热水需求时，及时对热水进行补充加热；另一方面可以根据季节的不同，进行分季节模式的选择、热水使用人数的选择，可以根据内置主控CPU模块的计算并选择合适的热水温度及热水供应量。2、可以根据热水容量及温度进行判断，显示热水的可使用时间，为用户提供较为直观的参考值。3、自动控制分户电磁阀的启闭，既起到防止分户储热水箱内热量倒流又起到对分户储热水箱的高温保护功能。4、通过更加人性化、科学化的操控模式，无论是太阳能还是电能都能加以合理利用，同时也能规范人们的用水习惯，达到节水节能的目的。

附图说明

图1是本实用新型的一种系统连接结构示意图。

图2是本实用新型中电器部分的一种电路连接框图。

图3是本实用新型的一种控制流程时序框图。

图中1.分户储热水箱，2.循环进管，3.循环出管，4.微电脑分户控制器，5.分户电磁阀，6.电加热器，7.温度传感器，8.主控CPU模块，9.操作按键模块，10.液晶显示模块，11.AD采样转换模块，12.开关驱动电路，13.报警模块，14.电源变换模块，15.通信接口，16.扩展模块，17.冷水进管，20.集热系统，21.下行循环主管。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统，如图1所示，包括内有换热管的分户储热水箱1、微电脑分户控制器4、分户电磁阀5、电加热器6以及温度传感器7。分户储热水箱1内的换热管的进口、出口分别通过循环进管2、循环出管3连接到集热系统20的下行循环主管21，电加热器6安装于分户储热水箱1内，分户电磁阀5安装于循环进管2上。温度传感器7有四个，其中两个位于分户储热水箱1内，且分别位于分户储热水箱1的上部、下部；一个位于分户储热水箱1的冷水进管17上；还有一个位于和循环进管2相连的下行循环主管21上，并且这个温度传感器靠近循环进管2和下行循环主管21的连接点。如图2所示，微电脑分户控制器4包括主控CPU模块8、操作按键模块9、液晶显示模块10、AD采样转换模块11、开关驱动电路12、报警模块13、通信接口15、扩展模块16及为整个微电脑分户控制器提供工作电压的电源变换模块14，操作按键模块9、液晶显示模块10、AD采样转换模块11及开关驱动电路12、报警模块13、通信接口15、扩展模块16分别和主控CPU模块8相连，AD采样转换模块11的各个输入端分别和四个温度传感器7的信号输出线通过电缆相连，开关驱动电路12的各个输出端分别通过电缆和分户电磁阀5、电加热器6相连。图1中虚线表示电缆线。

工作过程如图3所示：

微电脑分户控制器的正面设置有一个液晶显示屏以及多个操作按键，通过按键的切换可以实时显示分户储热水箱上、下部的温度T1和T2、分户储热水箱的冷水进管的温度T3、下行循环主管中供热管道的温度T4。微电脑分户控制器中的主控CPU模块通过对各温度传感器记录的数据进行运算处理，实现对分户电磁阀及电加热器的运行控制。首先主控CPU模块通过对分户储热水箱下部的温度T2及供热管道温度T4的数据进行计算处理，若T4-T2≥4℃(可在1～50℃间设定)，且T2≤70℃(可在30～80℃间设定)，则主控CPU模块通过开关驱动电路指令分户电磁阀开启进行分户换热，直至T4-T2＝0℃时，分户电磁阀关闭；当T4-T2＜4℃或T2＞70℃时，则分户电磁阀处于关闭状态，一方面防止户内分户储热水箱的热量倒流至换热循环管道中，造成热量的损失，另一方面防止分户储热水箱温度过高而造成用户热水使用的安全隐患。

经过集热系统白天的太阳能集热，根据用户的预约模式操作，可以进行包括预约辅助加热、分人洗模式、季节模式的选择。其中辅助加热模式可以预设三个时间点，用户可以根据常用的热水使用时间及习惯，通过操作按键提前设定三个加热时间，若在这三个时间点分户储热水箱温度未达到需求温度，则主控CPU模块通过开关驱动电路自动开启辅助的电加热器，分户储热水箱达到需求温度时则自动关闭辅助的电加热器。分人洗模式可以设定1人洗模式、2人洗模式和3人洗模式，分人洗模式将会在主控CPU模块的后台运算控制中预先设置好每人合理的洗浴热水用量L，通过操作按键可以实现参数的修改；季节模式分为春秋季、冬季、夏季三个选项模式，在每个季节模式中均会预先设定好合理的洗浴温度T0，也可以通过操作按键实现参数的修改。日常需求的热水量同时根据分人洗模式和季节模式的选择而进行计算，最终判断热水是否足够、是否需要开启辅助的电加热器。首先主控CPU模块会判断分户储热水箱的温度分层情况，比较分户储热水箱下部温度T2与设定的正常洗浴温度T0，在不同的分人洗模式和水箱上、下部温度分层情况下，主控CPU模块后台计算运行的公式是根据能量守恒定律进行换算的，分户储热水箱温度情况不同，公式也会有所区别。电加热器会根据不同公式的设定进行加热，直至分户储热水箱内热水量在理论上能够满足不同用户人数的使用要求，同时需要兼顾的条件是分户储热水箱加热的上限温度为70℃(可在30～80℃间设定)，若需求热水量所需的加热温度超过70℃，则需要用户在使用过程中进行多次加热。具体的判断流程为：当T2＜T0时，选择1人洗模式，若同时又满足T1＜T0，则启动电加热器，直至加热到T1＝T0，关闭电加热器；选择2、3人洗模式时，读取T1及T3的温度值，若主控CPU模块内的程序经计算判断符合[(T1-T3)×100/L+T3]＜T0，则启动电加热器，直至满足T1＝L×(T0-T3)/100+T3，且T1≤70℃的条件，关闭电加热器。而当T2＞T0时，选择1人洗模式，同时又满足T1＜T0，则启动电加热器，直至加热到T1＝T0，关闭电加热器；选择2、3人洗模式时，读取T1、T2及T3的温度值，若主控CPU模块内的程序经计算判断符合[100×(T1+T2-2T3)/L+T3]＜T0，则启动电加热器，直至满足T1＝L×(T0-T3)/100+2T3-T2，且T1≤70℃的条件，关闭电加热器。

当分户储热水箱的热水量满足使用要求后，主控CPU模块自动读取分户储热水箱上、下部的温度T1、T2，再结合季节选择及供应量，智能计算并显示热水可使用的时间长短。即在T2＜T0时，可冲洗时间为t＝(100×T1)/(T0×6)；当T2≥T0时，可冲洗时间为t＝100×(T1+T2)/(T0×6)。

当实际温度超过设定限值或发生故障时，主控CPU模块会发出信号启动报警模块进行报警，提醒用户及时作出处理、进行维护。

Claims (4)

1.一种分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统，包括内有换热管的分户储热水箱(1)，分户储热水箱(1)内的换热管的进口、出口分别通过循环进管(2)、循环出管(3)连接到集热系统(20)的下行循环主管(21)，其特征在于还包括微电脑分户控制器(4)、分户电磁阀(5)、电加热器(6)以及温度传感器(7)，所述的电加热器(6)设于所述的分户储热水箱(1)内，所述的分户电磁阀(5)设于所述的循环进管(2)上；所述的微电脑分户控制器(4)包括主控CPU模块(8)、操作按键模块(9)、液晶显示模块(10)、AD采样转换模块(11)、开关驱动电路(12)、报警模块(13)及为整个微电脑分户控制器提供工作电压的电源变换模块(14)，所述的操作按键模块(9)、液晶显示模块(10)、AD采样转换模块(11)及开关驱动电路(12)、报警模块(13)分别和所述的主控CPU模块(8)相连，所述的AD采样转换模块(11)的输入端和所述的温度传感器(7)电连接，所述的开关驱动电路(12)的各个输出端分别和所述的分户电磁阀(5)、电加热器(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统，其特征在于所述的温度传感器(7)有四个，一个设于所述的分户储热水箱(1)的上部，一个设于所述的分户储热水箱(1)的下部，一个设于分户储热水箱(1)的冷水进管(17)上，还有一个设于和所述的循环进管(2)相连的下行循环主管(21)上，并且这个温度传感器靠近循环进管(2)和下行循环主管(21)的连接点。

3.根据权利要求1或2所述的分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统，其特征在于所述的微电脑分户控制器(4)设有通信接口(15)，所述的通信接口(15)和所述的主控CPU模块(8)相连。

4.根据权利要求1或2所述的分户储热式太阳能热水的户式微电脑控制系统，其特征在于所述的微电脑分户控制器(4)设有扩展模块(16)，所述的扩展模块(16)和所述的主控CPU模块(8)相连。

Images