CN201811341U - 回流节水式太阳能热水器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种适用于现代家庭、宾馆中需要节约用水的太阳能热水器，具体名称为“回流节水式太阳能热水器”。回流节水式太阳能热水器主要由热水器储水箱、真空集热管、回流储水箱和控制器组成。控制器由单片机处理器、温度传感器、温度检测模块、流量传感器、数控电子阀门、开关控制模块、键盘控制模块、LCD显示及电源模块组成。回流节水式太阳能热水器通过控制器实现了将太阳能热水器输出的未达到设定温度的水由回流阀门经回流管道进入回流储水箱，等待再利用，达到了节水目的。另外，通过控制器调节数控电子阀门的大小实现冷热水出水比例调节，使出水温度和流量保持基本恒定。并通过LCD显示设定温度和流量信息、实际温度和流量信息，并且附加定时加热、睡眠、北京时间显示功能。系统使用方便，节水节能，环保安全。

Description

回流节水式太阳能热水器 
技术领域
本实用新型涉及一种回流节水式太阳能热水器，尤其适用于现代家庭、宾馆中需要节能节水的场所。 
背景技术
目前，太阳能热水器主要由真空集热管、保温箱、支架、连接管道和控制系统组成。在太阳能热水器发展的过程中，已有相当多的智能控制仪表运用于其中，如显示水温水量及工作状态，水温水位任意设定；自动上水，防空晒干烧，安全自检，水满及缺水自动报警；太阳的光能不能满足水温要求时，自动启动电辅助加热；户外管道自动防冻功能；异常自动报警，漏电保护功能等等。在肯定这些系统优点的同时，又普遍存在调试水温时的水资源浪费问题和出水温度不稳定问题。 
发明内容
为了克服现有太阳能热水器调试水温时浪费水资源和调好水温后会出现出水温度不稳定问题，本实用新型提供了一种回流节水式太阳能热水器。本系统通过控制器实现了将太阳能热水器输出的未达到设定温度的水由回流阀门经回流管道进入回流储水箱，等待再利用，达到了节水目的。另外，通过控制器调节数控电子阀门的大小实现冷热水出水比例调节，使出水温度和流量保持基本恒定。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种回流节水式太阳能热水器，主要由热水器储水箱、真空集热管、回流储水箱和控制器组成。热水器储水箱和真空集热管连接为一体，热水器储水箱和回流储水箱分别连接冷水进水管道，并各安装热水器进水阀门和回流储水箱进水阀门；热水器储水箱出水口通过热水出水管道连接混水管道上，回流储水箱出水口通过冷水出水管道连接在混水管道上，再通过安装在冷水出水管道上的冷水调节电子阀门和安装在热水出水管道上的热水调节电子阀门实现冷热水混水；回流储水箱回流进水口通过回流水管道连接到混水管道上，回流水管道上安装回流水控制阀门，混水管道末端装有混水出水阀门；温度传感器和流量传感器安装在混水管道与回流水管道交汇处内侧，连接到控制器。其中，控制器由单片机处理器、温度传感器、温度检测模块、流量传感器、数控电子阀门、开关控制模块、键盘控制模块、LCD显示及电源模块组成。 
回流节水式太阳能热水器工作原理：首先，开启储水箱进水电磁阀，回流储水箱进水阀门关闭，使冷水流进储水箱，达到设定液位高度，进水电磁阀关闭，太阳能热水器的真空集热管将冷水进行加热。当需要用水时，按下“开/关”按钮，出水阀门关闭，回流水阀门打开，热水阀门调到最大，冷水阀门调到最小，此时热水出水管内冷水通过回流管道流入回流储水 箱，直到通过出水管道的水温达到设定出水温度时，出水阀门打开，回流阀门关闭，冷热水调节阀门根据设定出水温度和出水流量自动调节大小，使水温和流量符合用户需求。当回流储水箱水位低于最低液位时，回流储水箱进水阀门打开，当回流储水箱水位达到中等液位后，自动关闭。当回流储水箱水位达到最高液位时，出水阀门打开，此时热水调节电子阀门关闭，直到回流储水箱水位降到最低水位为止。使用过程中，控制器会将上次所设的水温和流量值存到E2RAM中，打开开关后，控制器会按上次所设定的水温和流量值对各阀门进行调节控制。如果要改变出水的温度，只需要按温度键，再调节“↑”、“↓”键即可实现温度高低调节。如果要改变出水的流量，只需要按流量键，再调节“↑”、“↓”键即可实现流量大小调节。调节后自动退出调解状态。当出水阀门处实际水温与设置的温度一致时，出水电磁阀会自动打开，水才会流出来。通过温度传感器和流量传感器对水温和流量进行实时检测来动态调节冷、热水阀门，实现水温和流量调节，并保持恒温恒量出水。设置的出水温度和流量会通过通过LCD显示出来。 
本实用新型的有益效果是，在调试水温时，不浪费使用水，还实现了数字化水温和流量调节控制，并通过LCD显示设定温度和流量信息、实际温度和流量信息，并且附加定时加热、睡眠、北京时间显示功能。系统使用方便，节水节能，环保安全。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 
图1是本实用新型的实物结构示意图。其中1为热水器储水箱，2为真空集热管，3为热水器储水箱排气孔，4为回流储水箱，5为回流储水箱排气孔，6为冷水进水管道，7为冷水出水管道，8为热水出水管道，9为回流水管道，10为混水管道，11为热水器进水阀门，12为回流储水箱进水阀门，13为回流水控制阀门，14为冷水调节电子阀门，15为热水调节电子阀门，16为混水出水阀门，17为温度传感器，18为流量传感器，19为热水器储水箱最高液位传感器，20为热水器储水箱最低液位传感器，21为回流储水箱最高液位传感器，22为回流储水箱中等液位传感器，23为回流储水箱最低液位传感器，24为控制器。 
图2是本实用新型的控制器原理框图。其中25为单片机处理器，17为温度传感器，26为温度检测模块，18为流量传感器，27为键盘控制模块，28为数控电子阀门，29为开关控制模块，230为LCD显示模块，31为电源模块。 
图3是本实用新型的控制器电路原理图。 
图4是本实用新型的总软件流程图。 
具体实施方式
如图1所示本实用新型所述回流节水式太阳能热水器主要由热水器储水箱1、真空集热管 2、回流储水箱4和控制器24组成。热水器储水箱1和真空集热管2连接为一体，实现冷热水循环加热。热水器储水箱1上端一侧装有排气孔3，内部装有用于检测液位的最高液位传感器19和最低液位传感器20，并分别连接到控制器24。回流储水箱4上端装有排气孔5，内部装有用于检测液位的最高液位传感器21、中等液位传感器22和最低液位传感器23，并分别连接到控制器24。热水器储水箱1和回流储水箱4分别连接冷水进水管道6，并各安装热水器进水阀门11和回流储水箱进水阀门12。热水器储水箱1出水口通过热水出水管道8连接混水管道10上，回流储水箱4出水口通过冷水出水管道7连接在混水管道10上，再通过安装在冷水出水管道7上的冷水调节电子阀门14和安装在热水出水管道8上的热水调节电子阀门15实现冷热水混水。回流储水箱4回流进水口通过回流水管道9连接到混水管道10上，回流水管道9上安装回流水控制阀门13，实现混水管道10内未达到设定温度值水回流到回流储水箱4。混水管道10末端装有混水出水阀门16，使混水管道10内达到设定温度值水流出使用。温度传感器17和流量传感器18安装在混水管道10与回流水管道9交汇处内侧，连接到控制器24，用于检测混水温度和出水流量。 
如图2所示本实用新型的控制器24硬件结构框图中，温度检测模块26、流量传感器18、键盘控制模块27、数控电子阀门28、开关控制模块29、LCD显示模块30分别连接到单片机处理器25，电源模块31为各模块供电。控制器24中温度检测模块26与外部的温度传感器17相连，并把温度检测信号送入温度检测模块26，温度传感器17检测信号经过温度检测模块26处理后送入单片机处理器25进行处理，流量传感器18检测信号送入单片机处理器25进行处理，然后单片机处理器25输出控制信号到数控电子阀门28和开关控制模块29实现对各阀门的调节控制。最终实现对太阳能热水器出水温度和流量的数字化调控，并且通过回流节水技术达到节水的目的。单片机处理器25采用AT89C55单片机为核心的控制器。键盘控制模块27采用4*4触摸开关按键，直接与单片机处理器25连接，出水温度和流量由键盘控制模块27进行设定和调节。LCD显示模块30采用带驱动控制器的128*64小尺寸液晶，直接与单片机处理器25连接，LCD显示模块30可直观显示设定温度和流量信息、实际温度和流量信息，并且附加定时加热、睡眠、北京时间显示功能。电源模块31采用开关电源模块，为控制器24提供+5V工作电源，为数控电子阀门28提供+5V和+12V工作电源。 
图3所示为本实用新型的总电路原理图。可作为具体实施使用。 
图4所示为本实用新型的总软件流程图。软件设计采用C语言对单片机进行编程实现温度和流量信号采集，数控电子阀门控制、回流水及出水控制。其控制过程为：通过键盘设定出水温度和流量后，单片机处理器25检测温度传感器17和流量传感器18送来的信号，通过PID算法和分段模糊算法进行信号处理，输出控制信号调节控制数控电子阀门28和电子开关阀门的工作状态，达到回流节水和数字化温度流量调控。 

Claims (8)

1.一种回流节水式太阳能热水器，由热水器储水箱(1)、真空集热管(2)、回流储水箱(4)和控制器(24)组成，其特征是，热水器储水箱(1)和真空集热管(2)连接为一体，热水器储水箱(1)和回流储水箱(4)分别连接冷水进水管道(6)，并各安装热水器进水阀门(11)和回流储水箱进水阀门(12)；热水器储水箱(1)出水口通过热水出水管道(8)连接混水管道(10)上，回流储水箱(4)出水口通过冷水出水管道(7)连接在混水管道(10)上，再通过安装在冷水出水管道(7)上的冷水调节电子阀门(14)和安装在热水出水管道(8)上的热水调节电子阀门(15)实现冷热水混水；回流储水箱(4)回流进水口通过回流水管道(9)连接到混水管道(10)上，回流水管道(9)上安装回流水控制阀门(13)，混水管道(10)末端装有混水出水阀门(16)；温度传感器(17)和流量传感器(18)安装在混水管道(10)与回流水管道(9)交汇处内侧，连接到控制器(24)。
2.根据权利要求1所述的回流节水式太阳能热水器，其特征是，所述的热水器储水箱(1)上端一侧装有排气孔(3)，用于内外空气流通；内部装有用于检测液位高低的最高液位传感器(19)和最低液位传感器(20)，并分别连接到控制器(24)。
3.根据权利要求1所述的回流节水式太阳能热水器，其特征是，所述的回流储水箱(4)上端装有排气孔(5)，用于内外空气流通；内部装有用于检测液位高低的最高液位传感器(21)、中等液位传感器(22)和最低液位传感器(23)，并分别连接到控制器(24)。
4.根据权利要求1所述的回流节水式太阳能热水器，其特征是，所述的控制器(24)中温度检测模块(26)与外部的温度传感器(17)相连，并把温度检测信号送入温度检测模块(26)；流量传感器(18)、温度检测模块(26)、键盘控制模块(27)、数控电子阀门(28)、开关控制模块(29)、LCD显示模块(30)分别连接单片机处理器(25)，电源模块(31)为各模块提供电能。
5.根据权利要求4所述的回流节水式太阳能热水器，其特征是，所述的单片机处理器(25)采用AT89C55单片机为核心的控制器。
6.根据权利要求4所述的回流节水式太阳能热水器，其特征是，所述的键盘控制模块(27)采用4*4触摸开关按键，直接与单片机处理器(25)连接。
7.根据权利要求4所述的回流节水式太阳能热水器，其特征是，所述的LCD显示模块(30)采用带驱动控制器的128*64小尺寸液晶，直接与单片机处理器(25)连接。
8.根据权利要求4所述的回流节水式太阳能热水器，其特征是，所述的电源模块(31)采用开关电源模块，为控制器(24)提供+5V工作电源，为数控电子阀门(28)提供+5V和+12V工作电源。 
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