專利名稱：一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能作為一種潔凈的可再生能源，具有其它能源無(wú)可比擬的無(wú)環(huán)境污染、無(wú)安全隱患等優(yōu)點(diǎn)。隨著全國(guó)各地用電、用氣的日益緊張，太陽(yáng)能熱水器越來(lái)越受到人們的青睞。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水器將集熱管和水箱安裝在建筑物的樓頂，集熱管吸收太陽(yáng)的熱量使水溫升高，熱水儲(chǔ)備于水箱中，當(dāng)需要的時(shí)候，熱水由戶外的熱水管引入室內(nèi)，供人們使用。在夏季，由于光照時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度高，造成水箱內(nèi)水溫過(guò)高，熱水不能直接使用，需依靠熱水管與自來(lái)水管連接，由混合閥來(lái)調(diào)節(jié)水溫的高低，這樣出水溫度波動(dòng)大，在使用時(shí)常常需要反復(fù)調(diào)節(jié)，不僅麻煩，而且大大降低了洗浴的舒適性。在冬季，尤其是在北方，因光照時(shí)間短、強(qiáng)度小，水箱內(nèi)的熱水往往達(dá)不到人們需要的溫度，此時(shí)水箱內(nèi)的加熱器工作，先將熱水加熱到所需的溫度，由此人們?cè)诙臼褂脮r(shí)很不方便，易發(fā)生感冒，不但洗浴的舒適性較差，而且還造成了水資源的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能夠恒溫出水的基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器。因?yàn)闊崴髦械闹饕訜岵?件是集熱器，因此本實(shí)用新型主要通過(guò)控制集熱器的出水溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器的恒溫出水。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，包括集熱器，集熱器的進(jìn)水口通過(guò)管道與外部水源連通，其特征在于，所述基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，還包括溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器、流量控制器和中央控制器；所述溫度傳感器為兩個(gè)，分別設(shè)置在集熱器的進(jìn)水口和出水口，用于測(cè)量集熱器的進(jìn)水口和出水口的水的溫度；所述光照傳感器設(shè)置在集熱器的吸熱部，用于檢測(cè)太陽(yáng)光的強(qiáng)度；所述流量傳感器設(shè)置在進(jìn)水口與外部水源的連接管道上，用于測(cè)量進(jìn)入集熱器的水的流量；所述流量控制器設(shè)置在進(jìn)水口與外部水源的連接管道上，用于控制進(jìn)入集熱器的水的流量；所述溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器、流量控制器與所述中央控制器之間通訊連接；所述中央控制器包括調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述溫度傳感器、光照傳感器和流量傳感器的測(cè)量值，產(chǎn)生控制所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)，以改變流入相應(yīng)的所述集熱器的水的流量，使得所述集熱器內(nèi)的流體溫度保持不變。管道內(nèi)水的單位時(shí)間的流量值的公式為:AV = (RXAX η)/(Ρ XCLX (Τ3_Τ))，其中AV為管道內(nèi)流體單位時(shí)間的流量值，R為太陽(yáng)輻射值，A為集熱器有效吸熱面積，η為熱損失系數(shù)，取值范圍為0.95-0.98之間，P為管道內(nèi)水的密度,CL為管道內(nèi)水所在溫度區(qū)間的平均比熱，T3是集熱器需要達(dá)到的水溫，T是集熱器的平均水溫，即T = (Tl+T2)/2，Tl、Τ2分別為集熱器出口和集熱器入口的溫度。所述中央控制器還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、邏輯控制器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器測(cè)量的數(shù)值以及流量值的公式，所述邏輯控制器根據(jù)所述測(cè)量的數(shù)值以及流量值的公式計(jì)算單位時(shí)間的流量值，計(jì)算流量值與流量傳感器的測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，以確定增大還是減小流量，使得所述管道內(nèi)的流體溫度保持不變。所述集熱器內(nèi)設(shè)置電加熱裝置。所述集熱器還包括太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)。所述集熱器進(jìn)一步包括:設(shè)定時(shí)間段，測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段平均太陽(yáng)輻照值；測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段平均集熱器的出口溫度Tl;測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段的平均所述集熱器出口溫度Τ2 ;根據(jù)設(shè)定集熱器終端溫度Τ3以及測(cè)量的數(shù)值計(jì)算集熱器的水的流量。流量控制器是閥門或泵。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器具有如下的優(yōu)點(diǎn):I)可以通過(guò)測(cè)量溫度和光照強(qiáng)度，通過(guò)控制流量來(lái)實(shí)現(xiàn)熱水器溫度的恒定；2)通過(guò)設(shè)置電加熱裝置，可以實(shí)現(xiàn)在天氣不好的情況下對(duì)熱水器獨(dú)立進(jìn)行加熱控制，也可以同溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器和中央控制器一起實(shí)現(xiàn)對(duì)熱水器溫度的共同控制。3)可以按照時(shí)間段對(duì)熱水器溫度進(jìn)行控制。

·圖1為本實(shí)用新型太陽(yáng)能熱水器的示意圖圖2為本實(shí)用新型溫度控制的流程示意圖附圖標(biāo)記如下:I集熱器，2集熱器出口的溫度傳感器的位置，3集熱器入口的溫度傳感器的位置，4流量傳感器的位置，5中央控制器，6電加熱裝置，7流量控制器的位置
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。首先，請(qǐng)參考圖1，一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，包括集熱器1，集熱器I的進(jìn)水口通過(guò)管道與外部水源連通，熱水器還包括溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器、流量控制器和中央控制器；所述溫度傳感器為兩個(gè)，分別設(shè)置在集熱器的進(jìn)水口的位置3和出水口位置2上，用于測(cè)量集熱器I的進(jìn)水口和出水口的水的溫度；光照傳感器設(shè)置在集熱器I的吸熱部(圖1沒(méi)有示出)，用于檢測(cè)太陽(yáng)光的強(qiáng)度；流量傳感器設(shè)置在進(jìn)水口與外部水源的連接管道上，如圖1所示的附圖標(biāo)記4的位置，用于測(cè)量進(jìn)入集熱器I的水的流量；流量控制器設(shè)置在進(jìn)水口與外部水源的連接管道上，如圖1所示的附圖標(biāo)記7的位置，用于控制進(jìn)入集熱器I的水的流量；所述溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器、流量控制器與所述中央控制器5之間通訊連接；所述中央控制器包括調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)溫度傳感器和光照傳感器測(cè)量值，產(chǎn)生控制所述流量傳感器的調(diào)節(jié)信號(hào)，以改變流入相應(yīng)的所述集熱器I的水的流量，使得所述集熱器I內(nèi)的流體溫度保持不變。[0022]所述太陽(yáng)輻射值計(jì)算管道內(nèi)水的單位時(shí)間的流量值的公式為:AV = (RXAX η)/(Ρ XCLX (T3-T))，其中Λ V為管道內(nèi)流體單位時(shí)間的流量值，R為太陽(yáng)輻射值，A為集熱器I有效吸熱面積，η為熱損失系數(shù)，取值范圍為0.95-0.98之間，P為管道內(nèi)水的密度，CL為管道內(nèi)水所在溫度區(qū)間的平均比熱，Τ3是集熱器I需要達(dá)到的水溫，T是集熱器I的平均水溫，即T = (Τ1+Τ2)/2，Τ1、Τ2分別為集熱器I出口和集熱器I入口的溫度。當(dāng)然，集熱器I的平均溫度還有許多其他的測(cè)量方式，例如在集熱器I的一個(gè)或多個(gè)位置處設(shè)置溫度傳感器，通過(guò)計(jì)算多個(gè)位置處的水的平均溫度來(lái)測(cè)量集熱器I的水溫。如果采取此種方式，則不需要在集熱器I進(jìn)出口設(shè)置溫度傳感器，而需要在集熱器I內(nèi)部設(shè)置一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器。中央控制器5還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、邏輯控制器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器測(cè)量的數(shù)值以及流量值的公式，所述邏輯控制器根據(jù)所述測(cè)量的數(shù)值以及流量值的公式計(jì)算單位時(shí)間的流量值，使得所述管道內(nèi)的流體溫度保持不變。所述集熱器I內(nèi)設(shè)置電加熱裝置6，所述電加熱裝置6可以在沒(méi)有陽(yáng)光(例如晚上或者陰天)的情況下獨(dú)立工作，也可以在陽(yáng)光無(wú)法滿足正常的熱水使用的情況下，在中央控制器5的控制下，配合溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器和中央控制器5 —起實(shí)現(xiàn)對(duì)熱水器溫度的共同控制。此外，中央控制器5可以獨(dú)立控制電加熱裝置6來(lái)實(shí)現(xiàn)集熱器I需要達(dá)到的水溫，例如可以在集熱器I箱體中設(shè)置至少一個(gè)溫度傳感器，根據(jù)溫度傳感器測(cè)量的水溫來(lái)控制電加熱裝置6進(jìn)行加熱。也可以根據(jù)集熱器I進(jìn)水口和出水口測(cè)量的水溫的平均值來(lái)控制電加熱裝置6進(jìn)行加熱。 所述集熱器I還包括太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，通過(guò)太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)，可以使集熱器實(shí)時(shí)的跟蹤太陽(yáng)，以達(dá)到最大的利用太陽(yáng)能。所述集熱器I的溫度控制可以實(shí)時(shí)進(jìn)行控制，也可以根據(jù)時(shí)間段進(jìn)行控制。根據(jù)時(shí)間段控制得情況下，需要設(shè)定時(shí)間段，測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段平均太陽(yáng)輻照值；測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段平均集熱器I的出口溫度Tl;測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段的平均所述集熱器出口溫度Τ2 ;根據(jù)設(shè)定集熱器I終端溫度Τ3以及測(cè)量的數(shù)值計(jì)算集熱器I的水的流量。調(diào)節(jié)單元通過(guò)調(diào)整閥門的開度大小改變流入相應(yīng)的所述集熱器I的水的流量。當(dāng)然調(diào)整流量的大小還有其他方法，例如通過(guò)控制泵等。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例披露如上，但本實(shí)用新型并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，包括集熱器，集熱器的進(jìn)水口通過(guò)管道與外部水源連通，其特征在于，所述基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器還包括溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器、流量控制器和中央控制器；所述溫度傳感器為兩個(gè)，分別設(shè)置在集熱器的進(jìn)水口和出水口，用于測(cè)量集熱器的進(jìn)水口和出水口的水的溫度；所述光照傳感器設(shè)置在集熱器的吸熱部，用于檢測(cè)太陽(yáng)光的強(qiáng)度；所述流量傳感器設(shè)置在進(jìn)水口與外部水源的連接管道上，用于測(cè)量進(jìn)入集熱器的水的流量；所述流量控制器設(shè)置在進(jìn)水口與外部水源的連接管道上，用于控制進(jìn)入集熱器的水的流量；所述溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器、流量控制器與所述中央控制器之間通訊連接；所述中央控制器包括調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述溫度傳感器、光照傳感器和流量傳感器的測(cè)量值，產(chǎn)生控制所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)，以改變流入相應(yīng)的所述集熱器的水的流量，使得所述集熱器內(nèi)的流體溫度保持不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，其特征在于:進(jìn)入集熱器的水的單位時(shí)間的流量值的公式為:AV = (RXAX n)/(p XCLX (Τ3-Τ))，其中AV為管道內(nèi)流體單位時(shí)間的流量值，R為太陽(yáng)輻射值，A為集熱器有效吸熱面積，η為熱損失系數(shù)，取值范圍為0.95-0.98之間，P為管道內(nèi)水的密度，Τ3是集熱器需要達(dá)到的水溫，T是集熱器的平均水溫，即T = (Τ1+Τ2)/2，Τ1、Τ2分別為集熱器出口和集熱器入口的溫度，CL為管道內(nèi)水平均溫度的比熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，其特征在于:中央控制器還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、邏輯控制器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器測(cè)量的數(shù)值、集熱器需要達(dá)到的水溫Τ3以及流量值的公式，所述邏輯控制器根據(jù)所述測(cè)量的數(shù)值以及流量值的公式計(jì)算單位時(shí)間的流量值，計(jì)算流量值與流量傳感器的測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，以確定增大還是減小流量，使得所述管道內(nèi)的流體溫度保持不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，其特征在于:所述集熱器內(nèi)設(shè)置電加熱裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，其特征在于:所述熱水器還包括太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，其特征在于:熱水器根據(jù)時(shí)間段來(lái)調(diào)整流量，包括設(shè)定時(shí)間段，測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段平均太陽(yáng)輻照值；測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段平均集熱器的出口溫度Tl;測(cè)得每個(gè)所述時(shí)間段的平均所述集熱器出口溫度Τ2 ;根據(jù)設(shè)定集熱器終端溫度Τ3以及測(cè)量的數(shù)值計(jì)算集熱器的水的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，其特征在于:流量控制器是閥門或泵。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于多傳感器的智能控制太陽(yáng)能熱水器，包括集熱器、溫度傳感器、光照傳感器、流量傳感器、流量控制器和中央控制器，集熱器的進(jìn)水口通過(guò)管道與外部水源連通；所述溫度傳感器分別設(shè)置在集熱器的進(jìn)水口和出水口；所述光照傳感器設(shè)置在集熱器的吸熱部；所述流量傳感器和流量控制器設(shè)置在進(jìn)水口與外部水源的連接管道上；所述中央控制器包括調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述溫度傳感器、光照傳感器和流量傳感器的測(cè)量值，產(chǎn)生控制所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)，以改變流入相應(yīng)的所述集熱器的水的流量，使得所述集熱器內(nèi)的流體溫度保持不變。本實(shí)用新型可以通過(guò)控制流量來(lái)實(shí)現(xiàn)熱水器的出水溫度的恒定。
文檔編號(hào)F24J2/00GK203116325SQ20132010012
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者張麗, 郝身剛, 劉金江, 程寧 申請(qǐng)人:南陽(yáng)師范學(xué)院