CN209445612U - 一种太阳能热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种太阳能热水器，在通过太阳能电池板与蓄电池配合，使得太阳能充足的情况下，太阳能发电系统只做发电工作，并将太阳能转换为电能并存储在蓄电池中；当在雨天或者阴天的时候，集热器并不能很好对热水箱内的水加热，当温度传感器检测到热水箱内水的温度低于设定值时，则通过加热管对热水箱的水管继续加热，当温度传感器检测到水的温度到达设定值时，关闭太阳能发电系统，这样既能将水控制在所适宜的温度，满足人们的使用需求，更加节省了能源，及时的切断太阳能发电系统，使能源更加高效的得到利用。

Description

一种太阳能热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能加热装置领域，尤指一种太阳能热水器。

背景技术

现有的太阳能热水器主要包括太阳能集热板和储水箱，此种太阳能集热板吸收太阳能并将其加热冷水，通过循环将热水储存在储水箱内备用，故此种太阳能只能在有太阳光的时候才能使用，如碰到阴雨天或晚上时，则不能使用；

而且现有的太阳能热水器，不能根据热水器内的热水温度实时的控制加热工作，使得人们不能在合适的时候关闭加热或启动加热，造成有时候水的温度过低、有时候水的温度过高，不能很好的适应人们的使用需求。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种太阳能热水器，水控制在所适宜的温度，满足人们的使用需求，更加节省了能源，及时的切断太阳能发电系统，使能源更加高效的得到利用。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种太阳能热水器，包括集热器、热水箱、太阳能发电系统；所述集热器和热水箱之间连通有热水管和循环管，所述循环管上安装有循环泵；热水箱的出水管道上安装有出水控制泵；太阳能发电系统包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池和逆变器、温度传感器，其中所述太阳能电池板的输出端与蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的输出端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与太阳能控制器的输入端连接，所述太阳能控制器的输出端与内置在热水箱的加热管连接；其中热水箱内设有温度传感器，所述温度传感器的输出端与太阳能控制器的输入端连接。

进一步，还包括报警装置，所述太阳能控制器的输出端与报警装置的输入端连接。

进一步，所述热水管连通于所述集热器的一端和所述热水箱的顶部或上部，所述循环管连通于所述集热器的另一端和所述热水箱的底部或下部。

进一步，所述集热器的底面均连接跟踪控制装置，其中所述跟踪控制装置包括底板、PLC、设置在集热器底面并可360度旋转的球铰，且所述球铰的一端固定在底板上，所述底板和集热器的东侧和南侧之间均安装有支撑稳定用的压缩弹簧，所述底板的北侧和西侧上分别安装有改变太阳能电池板横向角度的横向驱动装置和改变太阳能电池板纵向角度的纵向驱动装置，所述横向驱动装置与纵向驱动装置均与控制其转动改变太阳能板角度的伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与PLC连接，所述PLC内设置有根据当地太阳有效光照角度变化时刻表输出对应角度脉冲给伺服驱动器的定时模块。

进一步，所述横向驱动装置与纵向驱动装置均包括由伺服驱动器驱动转动对应角度的伺服电机，所述伺服电机的输出轴上安装有由其带动转动后改变集热器角度的凸轮，所述凸轮与集热器接触连接，所述集热器与凸轮之间设有保护衬垫。

进一步，所述纵向驱动装置的凸轮在所述PLC控制下一年转动12次，使所述太阳能板的纵向角度分别垂直于当地各月份的平均纵向光照角度；所述横向驱动装置的凸轮在所述PLC控制下，按照当地一天横向光照角度对应变化时刻表每天转动N次，使所述太阳能板的横向角度分别垂直于一天N个时刻的太阳横向光照角度。

进一步，所述伺服电机通过电机底座固定安装在底板上。

进一步，所述凸轮固定在凸轮轴上，所述凸轮轴通过联轴器与伺服电机的输出轴连接。

本实用新型的有益效果在于：在通过太阳能电池板与蓄电池配合，使得太阳能充足的情况下，太阳能发电系统只做发电工作，并将太阳能转换为电能并存储在蓄电池中；当在雨天或者阴天的时候，集热器并不能很好对热水箱内的水加热，当温度传感器检测到热水箱内水的温度低于设定值时，则通过加热管对热水箱的水管继续加热，当温度传感器检测到水的温度到达设定值时，关闭太阳能发电系统，这样既能将水控制在所适宜的温度，满足人们的使用需求，更加节省了能源，及时的切断太阳能发电系统，使能源更加高效的得到利用。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型中跟踪控制装置结构示意图。

图3是跟踪控制装置的逻辑框图。

附图标号说明：101.集热器；102.热水箱；103.热水管；104.循环管；105.循环泵；106.出水管道；107.出水控制泵；108.蓄电池；109.逆变器；110.太阳能控制器；111.温度传感器；112.报警装置；113.加热管；114.太阳能电池板；1.底板；3.球铰；4.压缩弹簧；5.电机底座；6.伺服电机；61.第一伺服电机；62.第二伺服电机；7.联轴器；8.凸轮轴；9.凸轮；91.第一凸轮；92.第二凸轮；10.轴承；11.轴承支撑板；12.PLC 12；13.伺服驱动器。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型予以详细说明。

请参阅图1-3所示，本实用新型关于一种太阳能热水器，包括集热器101、热水箱102、太阳能发电系统；所述集热器101和热水箱102之间连通有热水管103和循环管104，所述循环管104上安装有循环泵105；热水箱102的出水管道106上安装有出水控制泵107；太阳能发电系统包括太阳能电池板114、太阳能控制器110、蓄电池108和逆变器109、温度传感器111，其中所述太阳能电池板114的输出端与蓄电池108的输入端连接，所述蓄电池108的输出端与逆变器109的输入端连接，所述逆变器109的输出端与太阳能控制器110的输入端连接，所述太阳能控制器110的输出端与内置在热水箱102的加热管113连接；其中热水箱102内设有温度传感器111，所述温度传感器111的输出端与太阳能控制器110的输入端连接。

本实用新型在通过太阳能电池板114与蓄电池108配合，使得太阳能充足的情况下，太阳能发电系统只做发电工作，并将太阳能转换为电能并存储在蓄电池108中；当在雨天或者阴天的时候，集热器101并不能很好对热水箱102内的水加热，当温度传感器111检测到热水箱102内水的温度低于设定值时，则通过加热管113对热水箱102的水管继续加热，当温度传感器111检测到水的温度到达设定值时，关闭太阳能发电系统，这样既能将水控制在所适宜的温度，满足人们的使用需求，更加节省了能源，及时的切断太阳能发电系统，使能源更加高效的得到利用。

进一步，还包括报警装置112，所述太阳能控制器110的输出端与报警装置112的输入端连接。为了进一步防止水温满足人们的使用需求，本实用新型设置在热水器上的报警装置112感应温度变化，当水温过低或过高时，都自动的切断太阳能热水器，防止因水的温度造成人们、特别是小孩和老人的伤害。

进一步，所述热水管103连通于所述集热器101的一端和所述热水箱102的顶部或上部，所述循环管104连通于所述集热器101的另一端和所述热水箱102的底部或下部。其中热水管103与循环管104分开设置，可防止热量的流失，保证加热工作效率。

请参阅图2-3所示，进一步，所述集热器101的底面连接有跟踪控制装置，其中所述跟踪控制装置包括底板1、PLC 12、设置在集热器101底面并可360度旋转的球铰3，且所述球铰3的一端固定在底板1上，所述底板1和集热器101的东侧和南侧之间均安装有支撑稳定用的压缩弹簧4，所述底板1的北侧和西侧上分别安装有改变太阳能电池板114横向角度的横向驱动装置和改变太阳能电池板114纵向角度的纵向驱动装置，所述横向驱动装置与纵向驱动装置均与控制其转动改变太阳能板角度的伺服驱动器13连接，所述伺服驱动器13与PLC 12连接，所述PLC 12内设置有根据当地太阳有效光照角度变化时刻表输出对应角度脉冲给伺服驱动器13的定时模块。

请参阅图2所示，进一步，所述横向驱动装置与纵向驱动装置均包括由伺服驱动器13驱动转动对应角度的伺服电机6，所述伺服电机6的输出轴上安装有由其带动转动后改变集热器101角度的凸轮9，所述凸轮9与集热器101接触连接，所述集热器101与凸轮9之间设有保护衬垫。

本发明所述PLC 12通过内置的定时模块根据当地太阳有效光照角度变化时刻表向伺服驱动器13发送高速脉冲，所述伺服驱动器13接收高速脉冲并驱动横向驱动装置与纵向驱动装置的伺服电机6转动对应角度，横向驱动装置与纵向驱动装置的伺服电机6带动相应的凸轮9转动，凸轮9转动时分别可以改变所述集热器101的横向角度和纵向角度，使其正对太阳光照。并且压缩弹簧4具有较大弹簧刚度，对所述太阳能板施加推力，同时防止所述太阳能板在风力或其他外力下摆动，所述压缩弹簧4的推力保证所述集热器101带有保护衬垫的下侧始终与所述凸轮9接触由其改变角度正对太阳光照。

本实施例所述当地太阳有效光照角度变化时刻表包括一年12个月份的有效光照纵向角度变化时刻表和每天有效光照横向角度时刻表，所述纵向驱动装置的凸轮9即第一凸轮91的轮廓曲线的一个周期分别对应当地各月份太阳光照的纵向角度变化，所述横向驱动装置的凸轮9即第二凸轮92的轮廓曲线的一个周期分别对应当地一天的太阳光照的横向角度变化。凸轮9转动时分别可以改变所述太阳能板的横向角度和纵向角度，使其正对太阳光照。对于某个地方而言，所述太阳能板的纵向角度与其所处的纬度和季度有关，横向角度与当天的时间有关。本实施例的所述纵向驱动装置的凸轮9即第一凸轮91的轮廓曲线根据当地太阳光照的纵向角度变化设计，一个周期分别对应当地各月份太阳光照的纵向角度变化，如所述纵向驱动装置的凸轮9即第一凸轮91转到最低点时所述集热板的纵向角度垂直于夏至时的太阳光照纵向角度，所述纵向驱动装置的凸轮9即第一凸轮91转到最高点时所述集热板的纵向角度垂直于冬至时的太阳光照纵向角度；所述横向驱动装置的凸轮9即第二凸轮92的轮廓曲线根据太阳光照的横向角度设计，一个周期分别对应当地一天的太阳光照的横向角度变化，如所述横向驱动装置的凸轮9即第二凸轮92转到最高点时所述集热板的横向角度垂直于日出时的太阳光照横向角度，所述横向驱动装置的凸轮9即第二凸轮92转到最低点时所述集热板的横向角度垂直于日落时的太阳光照横向角度。

请参阅图2所示，本实施例所述纵向驱动装置的凸轮9即第一凸轮91在所述PLC 12控制下一年转动12次，使所述集热板的纵向角度分别垂直于当地各月份的平均纵向光照角度；所述横向驱动装置的凸轮9即第二凸轮92在所述PLC 12控制下，按照当地一天横向光照角度对应变化时刻表每天转动N次，使所述太阳能板的横向角度分别垂直于一天N个时刻的太阳横向光照角度(第一次是从前一天的日落角度转动到当天的日出角度)。

请参阅图2所示，进一步，所述纵向驱动装置的凸轮9在所述PLC 12控制下一年转动12次，使所述太阳能板的纵向角度分别垂直于当地各月份的平均纵向光照角度；所述横向驱动装置的凸轮9在所述PLC 12控制下，按照当地一天横向光照角度对应变化时刻表每天转动N次，使所述太阳能板的横向角度分别垂直于一天N个时刻的太阳横向光照角度。

请参阅图2所示，进一步，所述伺服电机6通过电机底座5固定安装在底板1上。

请参阅图2所示，进一步，所述凸轮9固定在凸轮轴8上，所述凸轮轴8通过联轴器7与伺服电机6的输出轴连接。本实施例所述凸轮9通过轴承支撑板11固定在底板1上，凸轮9的凸轮轴8与轴承支撑板11之间安装有轴承10，方便凸轮9的转动。

请参阅图2-3所示，跟踪控制装置的工作流程如下：

步骤S1、通过计算或者测量得到当地不同月份太阳光照的纵向角度变化时刻表以及每天太阳光照的横向角度变化时刻表，导入所述PLC 12的定时模块中；

步骤S2、所述PLC 12按照时刻表由定时模块发送高速脉冲给所述伺服驱动器13；

步骤S3、所述伺服驱动器13接收高速脉冲，并驱动所述第一伺服电机61和所述第二伺服电机62转动；

步骤S4、所述第一伺服电机61带动所述第一凸轮91转动，从而改变所述集热器101的纵向角度；所述第二伺服电机62带动所述第二凸轮92转动，从而改变所述集热器101的横向角度。

结构简单、可靠性高，能充分提高太阳能利用率，避免风力或其他外力对集热器101的影响，采用凸轮轮廓曲线匹配太阳光照角度的方法实现了不同月份、不同时刻的光照角度自动跟踪。

以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种太阳能热水器，其特征在于：包括集热器、热水箱、太阳能发电系统；所述集热器和热水箱之间连通有热水管和循环管，所述循环管上安装有循环泵；热水箱的出水管道上安装有出水控制泵；太阳能发电系统包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池和逆变器、温度传感器，其中所述太阳能电池板的输出端与蓄电池的输入端连接，所述蓄电池的输出端与逆变器的输入端连接，所述逆变器的输出端与太阳能控制器的输入端连接，所述太阳能控制器的输出端与内置在热水箱的加热管连接；其中热水箱内设有温度传感器，所述温度传感器的输出端与太阳能控制器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于，还包括报警装置，所述太阳能控制器的输出端与报警装置的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于，所述热水管连通于所述集热器的一端和所述热水箱的顶部或上部，所述循环管连通于所述集热器的另一端和所述热水箱的底部或下部。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能热水器，其特征在于，所述集热器的底面连接有跟踪控制装置，其中所述跟踪控制装置包括底板、PLC、设置在集热器底面并可360度旋转的球铰，且所述球铰的一端固定在底板上，所述底板和集热器的东侧和南侧之间均安装有支撑稳定用的压缩弹簧，所述底板的北侧和西侧上分别安装有改变太阳能电池板横向角度的横向驱动装置和改变太阳能电池板纵向角度的纵向驱动装置，所述横向驱动装置与纵向驱动装置均与控制其转动改变太阳能板角度的伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与PLC连接，所述PLC内设置有根据当地太阳有效光照角度变化时刻表输出对应角度脉冲给伺服驱动器的定时模块。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能热水器，其特征在于，所述横向驱动装置与纵向驱动装置均包括由伺服驱动器驱动转动对应角度的伺服电机，所述伺服电机的输出轴上安装有由其带动转动后改变集热器角度的凸轮，所述凸轮与集热器接触连接，所述集热器与凸轮之间设有保护衬垫。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能热水器，其特征在于，所述纵向驱动装置的凸轮在所述PLC控制下一年转动12次，使所述太阳能板的纵向角度分别垂直于当地各月份的平均纵向光照角度；所述横向驱动装置的凸轮在所述PLC控制下，按照当地一天横向光照角度对应变化时刻表每天转动N次，使所述太阳能板的横向角度分别垂直于一天N个时刻的太阳横向光照角度。

7.根据权利要求5所述的一种太阳能热水器，其特征在于，所述伺服电机通过电机底座固定安装在底板上。

8.根据权利要求5所述的一种太阳能热水器，其特征在于，所述凸轮固定在凸轮轴上，所述凸轮轴通过联轴器与伺服电机的输出轴连接。