專利名稱：控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置和方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及太陽能熱水系統(tǒng)，具體地說是涉及一種控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作(啟停)的裝置。
背景技術(shù)：
太陽能熱水系統(tǒng)是由集熱器陣列、儲熱水箱、輔助加熱系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、管道及循環(huán)系統(tǒng)組合而成的，可根據(jù)需要隨意設置出水溫度、能與常規(guī)能源配合供應賓館、洗浴中心、學校、企業(yè)等單位的太陽能熱水系統(tǒng)。集熱器接受太陽輻射，將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，逐漸加熱集熱器內(nèi)的水；當集熱器內(nèi)的水溫達到設定溫度時，由控制器控制電磁閥、水泵等設備，將集熱器里的熱水輸送到具有保溫功能的儲熱水箱中自動存儲起來，同時將水箱內(nèi)溫度較低的水泵入集熱器。當集熱器與儲熱水箱水溫之差達到設定的停止溫差值時，循環(huán)過程停止，待集熱器內(nèi)水溫與儲熱水箱水溫之差再一次達至循環(huán)啟動溫差時，系統(tǒng)再一次啟動循環(huán)過程，如此周而復始的工作。陰雨天沒有太陽輻射或光照較弱儲水箱溫度達不到設定需求溫度時，系統(tǒng)啟動輔助能源工作給儲水箱加熱。陰雨天無太陽輻射，系統(tǒng)可與輔助能源系統(tǒng)配合供應熱水。目前太陽能熱水系統(tǒng)運行主要是靠水位和溫度控制，即水位低于預定下限水位時水箱自動進水，水箱的溫度低于預定溫度時自動自動輔助熱源，沒有合理有效的控制措施能充分利用太陽能，因此系統(tǒng)存在以下缺陷，當水箱水位低于下限水位時系統(tǒng)進入強制補進冷水狀態(tài)使水箱溫度降低， 而此時即使太陽輻射較強，輔助能源也會工作，造成了沒有最大化利用太陽能效率，在陽光充足的情況下輔助能源系統(tǒng)可能將水箱熱水溫度加熱到滿足需求溫度，造成能源浪費。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種最大化利用太陽能效率，提高節(jié)能效果、減少輔助能源使用的控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置。本實用新型采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的一種控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，包括接收太陽輻射并產(chǎn)生電流的太陽能電池；采集太陽能電池的電流的電流采集裝置；連接到電流采集裝置的控制裝置；連接到電流采集裝置、控制裝置，以及熱源啟停裝置的顯示裝置；對電流和時間進行預設的設置裝置，設置裝置連接到控制裝置；輸入端連接到控制裝置、輸出端連接到輔助熱源的熱源啟停裝置。本實用新型進一步具體為太陽能電池采用單晶硅、多晶硅、非晶硅或者復合半導體的太陽能電池。[0015]控制裝置是嵌入式微控制器。顯示裝置是液晶顯示器。設置裝置為微型計算機。熱源啟停裝置是接觸器或者繼電器。本實用新型的優(yōu)點在于通過太陽能電池接收太陽輻射量來控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助能源工作，通過本裝置可實現(xiàn)當太陽輻射較強時，控制輔助能源停止工作，陰雨天或太陽輻射弱時輔助能源才能工作，最大化利用太陽能效率，提高節(jié)能效果，減少輔助能源對環(huán)境污染。

圖1為本實用新型控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置的原理框圖；圖2為本實用新型控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的方法的流程圖；圖3為一個圖形，說明在某種太陽能輻射條件下，太陽能電池的輸出特性曲線。
具體實施方式
請參閱圖1所示，本實用新型控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置包括接收太陽輻射并產(chǎn)生電流的太陽能電池1 ；連接到太陽能電池1的電流采集裝置2，采集太陽能電池1的電流；連接到電流采集裝置2的控制裝置3，將通過電流采集裝置2所傳輸?shù)碾娏髋c設置裝置5預設的時間和電流進行比對，并將比對的結(jié)果進行分析，正確的發(fā)出指令來控制熱源啟停裝置6;對實時的工作狀態(tài)、參數(shù)進行直觀的數(shù)字化顯示的顯示裝置4，顯示裝置4連接到電流采集裝置2、控制裝置3，以及熱源啟停裝置6 ；對電流和時間進行預設的設置裝置5，設置裝置5連接到控制裝置3 ；輸入端連接到控制裝置3、輸出端連接到輔助熱源的熱源啟停裝置6，對控制裝置 3發(fā)出的啟/停指令進行執(zhí)行。太陽能電池1采用單晶硅、多晶硅、非晶硅或者復合半導體的多種形式的太陽能電池。電流采集裝置2以數(shù)字方式輸出電流信號，電流的大小反映的即是太陽能輻射的強弱?？刂蒲b置3可以是嵌入式微控制器，可以是AVR、MCS51、ARM等設備。顯示裝置4是LED、液晶形式的顯示設備，直接以數(shù)字的方式顯示出實時的太陽能電池1輸出的電流，預設的時間、電流以及熱源啟停裝置6的工作狀況等。設置裝置5可以利用微型計算機(由CPU、RAM、ROM、輸出/輸入裝置組成)進行預設比對時間和預設電流的設置。熱源啟停裝置6可以是接觸器、繼電器等設備，用于控制輔助熱源的開關(guān)?，F(xiàn)在參照圖2的流程圖，詳細說明使用上述控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置對輔助熱源進行控制的方法。包括下述步驟在步驟S00，通過設置裝置5進行初始的設置并存入控制裝置3，具體而言，將預設時間設置為t，太陽能能電池輸出初始電流為10，預設太陽能輸出電流為I ；然后是步驟S01，當太陽能電池1接收到來自太陽輻射的能量，實時的太陽能電池 1輸出的電流由IO變?yōu)镮l ；在步驟S02中，控制裝置3對太陽能電池1輸出的電流Il進行第一次采用；在步驟S03中，控制系統(tǒng)3將太陽能電池1實時輸出的電流Il與預設的太陽能輸出電流I比對；在步驟S04中，如比對結(jié)果11<1時(即11<1成了)，則進入步驟S05 ；反之，11>1時 (即11>1時成立)，流程返回到步驟S02，重復步驟S02到步驟S04 ；在步驟S05中，將輸出的電流Il 一直持續(xù)的時間tl與預設的時間t進行比對；在步驟S06中，在輸出的電流Il 一直持續(xù)的時間tl>t(即tl>t成立)的情況下，則進入步驟S07 ；反之，tl<t (即tl<t成立)，流程返回到步驟S02，重復步驟S02到步驟S06 ；在步驟S07中，在11<1和tl>t均成立的情況下，則控制裝置3通過熱源啟停裝置 6向輔助熱源發(fā)出開始工作指令；在步驟S08中，電流采集裝置2繼續(xù)對太陽能電池1進行輸出電流12的采樣，并傳輸?shù)娇刂蒲b置3中；在步驟S09、S10中，控制裝置3將進行12與I的比對，如比對結(jié)果12<1時(即12<1 成了)，流程返回到步驟S08，重復步驟S08到步驟S10，當比對結(jié)果12>1時(即12>1成立)， 繼續(xù)到下一步驟；在步驟S11、S12中，控制裝置3對太陽能電池1輸出的電流12進行比對后，比對結(jié)果12<1，在輸出電流12 —直持續(xù)的時間t2>t (即t2>t成立)，則進行下一步驟；反之，t2<t (即t2<t成立)，流程返回到步驟S08，重復步驟S08到步驟S12 ；在步驟S013中，在12>1和t2>t均成立，則由控制裝置3過熱源啟停裝置6向輔助熱源發(fā)出停止工作指令，輔助熱源停止工作后，繼續(xù)返回到步驟S02中，進行重復的流程。通過上述流程步驟的控制，可知太陽能輻射強度比較強時，無需啟動熱水輔助加熱系統(tǒng)，只通過太陽能集熱器直接加熱即可。陰雨天、夜晚等太陽能輻射強度弱時，系統(tǒng)則啟動熱水輔助加熱負載，來進行熱水的輔助加熱，達到備用的目的，也最大化的利用了太陽能，減少了陰雨天、夜晚等對熱水需求的影響，降低了負載的使用率，合理了輔助啟停方式。 所以本實用新型在工業(yè)、民用等太陽能供水的系統(tǒng)中起到了極大的作用。請參閱圖3所示，鑒于太陽能電池最大電力點的電力Pmax近似與太陽能輻射量成正比，所以太陽能輻射越強，輸出電流就越大，這時說明太陽能能輻射能力就強，因此此時只需要利用太陽能真空管即可將生活熱水加溫到適當溫度，既經(jīng)濟又節(jié)能。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本實用新型的范圍的限定，熟悉本領域的技術(shù)人員在依照本實用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求所保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，其特征在于包括接收太陽輻射并產(chǎn)生電流的太陽能電池；采集太陽能電池的電流的電流采集裝置；連接到電流采集裝置的控制裝置；連接到電流采集裝置、控制裝置，以及熱源啟停裝置的顯示裝置；對電流和時間進行預設的設置裝置，設置裝置連接到控制裝置；輸入端連接到控制裝置、輸出端連接到輔助熱源的熱源啟停裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，其特征在于太陽能電池采用單晶硅、多晶硅、非晶硅或者復合半導體的太陽能電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，其特征在于控制裝置是嵌入式微控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，其特征在于顯示裝置是液晶顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，其特征在于設置裝置為微型計算機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，其特征在于熱源啟停裝置是接觸器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，其特征在于熱源啟停裝置是繼電器。
專利摘要一種控制太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源工作的裝置，該裝置包括接收太陽輻射并產(chǎn)生電流的太陽能電池；采集太陽能電池的電流的電流采集裝置；連接到電流采集裝置的控制裝置；顯示裝置；對電流和時間進行預設的設置裝置，其接到控制裝置；輸入端連接到控制裝置、輸出端連接輔助熱源的熱源啟停裝置。該裝置通過比對實時采集的太陽能電池的輸出電流和設定的初始值I和設定比對的時間t來實現(xiàn)對輔助熱源的控制，采集的太陽能電池輸出電流大于設定值持續(xù)的時間大于設定時間t時，則開啟太陽能熱水系統(tǒng)輔助熱源。上述2種比對結(jié)果必須同時滿足才開啟輔助熱源，否則關(guān)閉輔助熱源。本實用新型的優(yōu)點在于能夠達到最大化利用太陽能效率，提高節(jié)能性能。
文檔編號F24J2/40GK202274664SQ20112040644
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者周先勝, 孟祥輝, 李多德, 韋文軍, 顧啟德 申請人:安徽郁金香新能源科技有限公司