CN203501495U

CN203501495U - 新型太阳能热水系统

Info

Publication number: CN203501495U
Application number: CN201320323204.XU
Authority: CN
Inventors: 段英宏; 王学庆; 惠光法; 尚翰; 王立学; 张钰; 宋辉; 刘秀红
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2023-06-06

Abstract

本实用新型涉及一种新型太阳能热水系统，其主要技术特点是：包括净水器、太阳能集热管、两个保温箱及太阳能加热控制器，所述净水器的出水口通过第一电磁阀与太阳能集热管的入水口相连接，太阳能集热管的出水口经第二电磁阀与第一保温箱的入水口相连接，在太阳能集热管及保温箱内安装有温度传感器和液位传感器并连接到太阳能加热控制器上并在太阳能加热控制器的控制下工作。本实用新型有效地结合光电和光热两种方式供应开水，这种加热系统比传统加热方式节省大约70%的电能；同时，采用太阳能加热控制器自动监测温度、液位并自动控制加热，保证了加热供水的稳定性，能够满足不同用户的需要。

Description

新型太阳能热水系统

技术领域

本实用新型属于节能技术领域，尤其是一种新型太阳能热水系统。

背景技术

随着环境污染的加剧以及能源的日益紧缺，太阳能技术正在得到广泛的应用。太阳能加热是目前应用非常广泛的一种应用方式，人们可以利用太阳能板进行能量采集并进行水加热处理，现有的加热方式通常采用单一加热方式，而这种加热方式需要将水从常温加热到开水温度，其跨越比较大、能耗较高，不能很好地满足节能环保的要求；此外，太阳能加热受天气因素的影响，有时难以满足加热的需要。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能源利用率高且加热稳定的新型太阳能热水系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型太阳能热水系统，包括净水器、太阳能集热管、第一保温箱及太阳能加热控制器，所述净水器的出水口通过第一电磁阀与太阳能集热管的入水口相连接，太阳能集热管的出水口经第二电磁阀与第一保温箱的入水口相连接，太阳能集热管、第一保温箱均设有导气管以保证气压稳定，在第一保温箱上设有接取热水的水龙头，在太阳能集热管内安装有温度传感器和两个液位传感器，在第一保温箱内设有电热棒、温度传感器和液位传感器，电热棒、电磁阀、液位传感器、温度传感器均连接到太阳能加热控制器上并在太阳能加热控制器的控制下工作。

而且，所述的第一保温箱的出水口经第三电磁阀与第二保温箱相连接，在第二保温箱均设有导气管以保证气压稳定，在第二保温箱内设有电热棒、温度传感器和液位传感器，电热棒、电磁阀、液位传感器、温度传感器均连接到太阳能加热控制器上并在太阳能加热控制器的控制下工作。

而且，所述的太阳能加热控制器包括单片机、太阳能电池板、蓄电池、电源模块、液晶显示屏、AD转换模块、驱动模块和比较器，太阳能电池板与蓄电池相连接实现对蓄电池的充电功能，单片机通过AD转换模块分别采集蓄电池的电源电压和充电电流并实现对蓄电池的充电控制功能，电源模块与蓄电池相连接分别输出3.3V和12V直流电源，3.3V直流电源为单片机和液晶显示屏供电，12V直流电源为电热棒供电，单片机通过驱动模块与电磁阀相连接用于控制电磁阀的开关，单片机通过比较器分别与液位传感器相连接用于采集相应的液位，单片机与温度传感器相连接相应的水温，单片机与液晶显示屏相连接用于显示水温及工作状态。

而且，所述太阳能集热管内的两个液位传感器分别安装在太阳能集热管内的高液位处和低液位处；所述第一保温箱的两个液位传感器分别安装第一保温箱内的高液位处和低液位处。

而且，所述第二保温箱内的两个液位传感器分别安装在第二保温箱内的高液位处和低液位处。

而且，所述的太阳能集热管、第一保温箱和第二保温箱采用从高到低的位置安装以保证太阳能集热管、第一保温箱和第二保温箱之间水的正常流动。本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型有效地结合了光电和光热两种方式供应开水，首先利用太阳能集热管将水从常温加热到60摄氏度左右，然后再用12V电热棒加热到95摄氏度以上，这种加热系统比传统加热方式节省大约70%的电能；同时，采用太阳能加热控制器能够自动监测温度、液位并自动控制加热，保证了加热供水的稳定性，能够满足不同用户的需要。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接示意图；

图2是太阳能加热控制器的电路方框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详述。

一种新型太阳能热水系统，如图1所示，包括净水器、太阳能集热管和两个保温箱及太阳能加热控制器。所述的净水器接入地下水实现对地下水的净化处理功能，太阳能集热管能够对净化后的地下水进行加热，保温箱通过其内部设置的电热棒对保温箱内的水进行加热。在太阳能集热管内安装有温度传感器3、高液位传感器3-1和低液位传感器3-2，在保温箱1内设有电热棒1、温度传感器1、高液位传感器1-1和低液位传感器1-2，在保温箱2内设有电热棒2、温度传感器2、高液位传感器2-1和低液位传感器2-2，上述温度传感器分别实时监测太阳能集热管、保温箱内的水温，液位传感器分别实时监测太阳能集热管及保温箱中的液位，净水器出水口通过电磁阀1与太阳能集热管入水口相连接，太阳能集热管的出水口经电磁阀2与保温箱1相连接，保温箱1的出水口经电磁阀3与保温箱2相连接，太阳能集热管、保温箱1和保温箱2均设有导气管以保证太阳能集热管和保温箱内气压的稳定。上述电热棒、电磁阀、液位传感器、温度传感器均连接到太阳能加热控制器上并在太阳能加热控制器的控制下工作。在保温箱1和保温箱2分别设有水龙头用于接取不同温度的热水。太阳能集热管、保温箱1和保温箱2采用从高到低的位置安装，充分利用水的重力势能以保证集热管、保温箱1和保温箱2之间水的正常流动。保温箱1与保温箱2具备不同用途，保温箱1主要用于将来自太阳能热水管中的热水加热为开水，保温箱2主要用于存放温开水，从而确保饮水健康,方便用户随时喝到温开水。两个保温箱内水的温度不同，用户可根据个人需要自行选择。若用户不需要温开水，也可去掉保温箱2。为了防止水温过低，影响饮用，系统会对保温箱内温度低于下限的开水进行加热保温。

如图2所示，太阳能加热控制器包括单片机、太阳能电池板、蓄电池、电源模块、液晶显示屏、AD转换模块、驱动模块、比较器、电热棒、电磁阀、液位传感器及温度传感器，所述的单片机采用MSP430F149单片机。太阳能电池板与蓄电池相连接实现对蓄电池的充电功能，单片机通过AD转换模块分别采集蓄电池的电源电压和充电电流，并实现对蓄电池的充电控制功能，电源模块与蓄电池相连接分别输出3.3V和12V直流电源，3.3V直流电源为单片机和液晶显示屏供电，12V直流电源为保温箱内的电热棒供电，单片机通过驱动模块与电磁阀相连接，分别控制三个电磁阀的开关，单片机通过液位比较器分别与太阳能集热管及两个保温箱的液位传感器相连接，分别采集其中的液位，单片机与温度传感器相连接采集太阳能集热管及保温箱内的水温。单片机与液晶显示屏相连接，该液晶显示屏采用LCD12864显示模块，两个保温箱箱中的水温以及是否有水会通过LCD12864显示进行显示，用户可根据需要取水。

在本系统中，太阳能加热控制器采用太阳能电池（即光电池）将太阳能转换为电能为蓄电池进行充电，单片机通过AD模块测量采样电阻上的压降，随时监控蓄电池充放电电流。通过单片机可控制MOS管对各负载电路进行开、关，同时利用PWM控制MOS管来控制太阳能电池板对蓄电池的智能充电。在充电过程中，如果遇到电路反接、负载短路等问题电路会自动断开，以起到保护作用。

太阳能加热控制器根据检测到的情况进行相应的处理，以保证系统正常工作：

（1）当保温箱2中水位低于下限时：若保温箱1中为开水，开启电磁阀3，在保温箱1中液位低于下限时关闭电磁阀3；若保温箱1中水还没开，等待。

（2）当保温箱1中水位低于下限时：若太阳能集热管温度超过60℃（可调），开启电磁阀2，直到保温箱1中水位超过上限，关闭电磁阀2，开启电磁阀1（直到太阳能集热管中水位超过上限，关闭电磁阀1），同时开启保温箱1中电热棒（直到保温箱1中水温超过95℃，关闭保温箱1中电热棒）；若太阳能集热管温度低于60℃（可调），等待。

（3）当保温箱2中温度低于30℃（可调）时，开启保温箱2中电热棒，开始给开水升温，直到温度高于40℃（可调），关闭保温箱2中电热棒。

（4）当保温箱1中温度低于30℃（可调）时，开启保温箱1中电热片，开始给开水升温，直到温度高于40℃（可调），关闭保温箱1中电热棒。

（5）在使用过程中系统主要会遇到保温箱1中水位低于下限、保温箱2中水位低于下限等情况。在长时间没有用户取水时，两个保温箱内的开水温度会逐渐降低，最终会遇到保温箱内水温低于下限的情况。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种新型太阳能热水系统，其特征在于：包括净水器、太阳能集热管、第一保温箱及太阳能加热控制器，所述净水器的出水口通过第一电磁阀与太阳能集热管的入水口相连接，太阳能集热管的出水口经第二电磁阀与第一保温箱的入水口相连接，太阳能集热管、第一保温箱均设有导气管以保证气压稳定，在第一保温箱上设有接取热水的水龙头，在太阳能集热管内安装有温度传感器和两个液位传感器，在第一保温箱内设有电热棒、温度传感器和液位传感器，电热棒、电磁阀、液位传感器、温度传感器均连接到太阳能加热控制器上并在太阳能加热控制器的控制下工作。

2.根据权利要求1所述的新型太阳能热水系统，其特征在于：所述的第一保温箱的出水口经第三电磁阀与第二保温箱相连接，在第二保温箱均设有导气管以保证气压稳定，在第二保温箱内设有电热棒、温度传感器和液位传感器，电热棒、电磁阀、液位传感器、温度传感器均连接到太阳能加热控制器上并在太阳能加热控制器的控制下工作。

3.根据权利要求1或2所述的新型太阳能热水系统，其特征在于：所述的太阳能加热控制器包括单片机、太阳能电池板、蓄电池、电源模块、液晶显示屏、AD转换模块、驱动模块和比较器，太阳能电池板与蓄电池相连接实现对蓄电池的充电功能，单片机通过AD转换模块分别采集蓄电池的电源电压和充电电流并实现对蓄电池的充电控制功能，电源模块与蓄电池相连接分别输出3.3V和12V直流电源，3.3V直流电源为单片机和液晶显示屏供电，12V直流电源为电热棒供电，单片机通过驱动模块与电磁阀相连接用于控制电磁阀的开关，单片机通过比较器分别与液位传感器相连接用于采集相应的液位，单片机与温度传感器相连接相应的水温，单片机与液晶显示屏相连接用于显示水温及工作状态。

4.根据权利要求1所述的新型太阳能热水系统，其特征在于：所述太阳能集热管内的两个液位传感器分别安装在太阳能集热管内的高液位处和低液位处；所述第一保温箱的两个液位传感器分别安装第一保温箱内的高液位处和低液位处。

5.根据权利要求2所述的新型太阳能热水系统，其特征在于：所述第二保温箱内的两个液位传感器分别安装在第二保温箱内的高液位处和低液位处。

6.根据权利要求2所述的新型太阳能热水系统，其特征在于：所述的太阳能集热管、第一保温箱和第二保温箱采用从高到低的位置安装以保证太阳能集热管、第一保温箱和第二保温箱之间水的正常流动。