一種基于太陽能和電能的電加熱系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采暖裝置，具體的涉及一種基于太陽能和電能的電加熱系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國北方地區(qū)冬季存在采暖需求，城市地區(qū)通常采用燃煤集中供暖的方式，但這種方式存在供暖效率低造價成本高，管網(wǎng)普及率有限，不能滿足城市發(fā)展需求等問題，所以不少的建筑小區(qū)花園和不少家庭不能接入到集中供暖的管網(wǎng)中。在城市部分地區(qū)和廣大農(nóng)村地區(qū)家庭還是采用燃煤或天然氣等方式以家庭為單位進(jìn)行自采暖，這一方面存在著環(huán)境污染的問題，另一方面也容易因空氣不夠通暢而造成燃燒不充分，從而引起一氧化碳中毒事故時有發(fā)生。傳統(tǒng)的燃煤采暖爐不便于分時段供暖，不利于節(jié)能，而且污染嚴(yán)重。
[0003]隨著能源和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，冬季采暖的發(fā)展趨勢逐漸向電采暖方式轉(zhuǎn)移。市面上也出現(xiàn)了電熱暖氣爐，但存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水電不分離、電熱轉(zhuǎn)換效率低等諸多問題，使這類產(chǎn)品未能得到普及推廣。
[0004]另一方面，現(xiàn)有的采暖裝置一般都是采用電能進(jìn)行供熱，不利于保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源，而如果單獨采用太陽能供熱，則容易出現(xiàn)反季節(jié)利用問題，通常認(rèn)為是不具有實際應(yīng)用價值的。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中還有一些生活熱水加熱裝置與太陽能集熱水箱進(jìn)行結(jié)合，在太陽能充足的季節(jié)，可以直接采用太陽能集熱水箱提供生活熱水。太陽能集熱水箱能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為熱能存儲在儲水箱中，在需要時為用戶提供生活用熱水。
[0006]這種解決方案只利用到太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，而且在冬季環(huán)境溫度低的情況下，太陽能轉(zhuǎn)化出的熱能在環(huán)境中散失比較高，實用價值不高。
[0007]此外在采暖季節(jié)，電采暖爐對電能的需要量很大，這樣的解決方案對冬季電采暖的節(jié)能沒有任何幫助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]基于上述提到的現(xiàn)有的電加熱裝置存在的缺點，提供一種基于太陽能和電能的電加熱系統(tǒng)，能夠采用太陽能和電能雙重功能加熱，在太陽充足時，收集太陽能進(jìn)行加熱，并將太陽能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行存儲，節(jié)省能源，保護(hù)環(huán)境。另一方面，電加熱裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，具有防干燒、防高溫及防凍等功能，加熱速度快，效率高，并且能根據(jù)需要調(diào)節(jié)功率，使用壽命長。
[0009]具體的，本發(fā)明提供一種基于太陽能和電能的電加熱系統(tǒng)，其包括太陽能采集裝置、太陽能集熱水箱以及電加熱裝置，所述太陽能采集裝置與所述電加熱裝置電連接，所述太陽能集熱水箱的出水口連接所述電加熱裝置的入水口 ；
[0010]所述太陽能采集裝置包括太陽能光伏發(fā)電板、電壓管理模塊以及蓄電池，
[0011]所述太陽能光伏發(fā)電板還包括核心CPU模塊，核心CPU模塊包括第一單片機(jī)和外圍電路，第一單片機(jī)的一組1的輸出端口連接PWM驅(qū)動芯片的輸入端，所述PWM驅(qū)動芯片的輸出端連接IGBT絕緣柵雙極型晶體管的控制端，用于控制所述IGBT絕緣柵雙極型晶體管的通斷，所述IGBT絕緣柵雙極型晶體管連接所述太陽能光伏發(fā)電板與所述電壓管理模塊的輸入端，所述電壓管理模塊的輸出端連接蓄電池，以便于所述太陽能光伏發(fā)電板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能存儲在所述蓄電池中，所述蓄電池通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為用于為所述電加熱裝置供電的交流電；
[0012]所述太陽能集熱水箱用于向所述電加熱裝置供水；
[0013]所述電加熱裝置包括殼體以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)部的加熱體，
[0014]所述加熱體包括并排設(shè)置的多根導(dǎo)熱管、夾設(shè)在每兩根導(dǎo)熱管之間的多個PTC陶瓷發(fā)熱體、以及包圍所述導(dǎo)熱管和PTC陶瓷發(fā)熱體的保護(hù)罩，其中，
[0015]每兩根導(dǎo)熱管之間夾設(shè)有多個PTC陶瓷發(fā)熱體，所述PTC陶瓷發(fā)熱體分為三組，分別與三相交流電源板電氣連通構(gòu)成回路，從而在控制模塊的控制下發(fā)熱和停止發(fā)熱，PTC發(fā)熱體外部包覆有電氣絕緣漆；
[0016]所述控制模塊還設(shè)置有電壓采集模塊，用于采集所述蓄電池電壓以判斷是否開啟市電供電，當(dāng)電壓低于預(yù)定電壓時，所述控制模塊開啟市電供電。
[0017]優(yōu)選地，還包括遠(yuǎn)程控制器，所述遠(yuǎn)程控制器與所述電加熱裝置通訊連接。
[0018]優(yōu)選地，所述電加熱系統(tǒng)包括生活用熱水功能和采暖功能。
[0019]優(yōu)選地，所述太陽能集熱水箱的出水口與所述電加熱裝置的入水口的連接處設(shè)置有電磁閥；
[0020]所述電加熱裝置殼體內(nèi)部設(shè)置有電源板、控制模塊以及通訊模塊，所述殼體的外表面設(shè)置有操作面板以及顯示屏；
[0021]所述加熱體的液體流出口處設(shè)置有第一溫度傳感器以及過溫保護(hù)裝置，所述加熱體的液體流入口處設(shè)置有第二溫度傳感器，所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器以及過溫保護(hù)裝置通過電源線與所述蓄電池連接，
[0022]所述控制模塊通過所述第一溫度傳感器采集所述加熱體的實時水溫并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的第一溫度閾值對實時水溫進(jìn)行比較，判斷是否進(jìn)入爐體超溫保護(hù)工作模式；
[0023]所述控制模塊通過所述第二溫度傳感器采集的加熱體的液體流入口處實時水溫并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的溫度閾值對實時水溫進(jìn)行比較，判斷是否控制加熱體開始工作或進(jìn)入太陽能集熱水箱超溫保護(hù)工作t旲式。
[0024]優(yōu)選地，所述通訊模塊將所述第一溫度傳感器采集到的實時水溫上傳至所述遠(yuǎn)程控制器，所述遠(yuǎn)程控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)置的第三溫度閾值與實時水溫進(jìn)行比較，判斷是否開啟防凍保護(hù)。
[0025]優(yōu)選地，當(dāng)所述第一溫度傳感器采集到的實時水溫超過第一溫度閾值時，所述控制模塊控制所述過溫保護(hù)裝置自動切斷所述加熱體的電源，并控制電加熱裝置的小功率水泵進(jìn)入工作狀態(tài)，為電加熱裝置補(bǔ)充冷水。
[0026]優(yōu)選地，所述第二溫度傳感器采集的加熱體的液體流入口處實時水溫低于40度時，控制模塊控制加熱體開始工作，當(dāng)所述第二溫度傳感器采集的加熱體的液體流入口處實時水溫高于80度時，控制模塊關(guān)閉電磁閥，并控制電加熱裝置的小功率水泵對太陽能集熱水箱補(bǔ)充冷水。
[0027]優(yōu)選地，所述控制模塊包括第二單片機(jī)、串口通訊芯片、繼電器以及電磁閥，所述第二單片機(jī)的一個輸出端連接串口通訊芯片的輸入端，串口通訊芯片的輸出端連接遠(yuǎn)程控制器的輸入端，所述第二單片機(jī)的一組1 口與繼電器的輸入端連接，控制繼電器的開關(guān)通斷，所述單片機(jī)的另一組1 口與電磁閥的輸入端連接，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、過溫保護(hù)裝置與第二單片機(jī)分別通訊連接。
[0028]優(yōu)選地，當(dāng)電壓低于預(yù)定電壓時，所述控制模塊通過繼電器控制電源板工作。
[0029]優(yōu)選地，一種根據(jù)上述的基于太陽能和電能的電加熱系統(tǒng)的電加熱方法，其包括以下步驟:
[0030]①電加熱裝置根據(jù)用戶需要選擇生活用熱水功能和采暖功能；
[0031]②在生活用熱水功能模式下，在電加熱裝置入口處設(shè)置第二溫度傳感器檢測實時水溫，如果水溫高于40度，接通太陽能集熱水箱的出水水路，同時切斷電加熱裝置的出水水路，從而使得用戶打開熱水龍頭時獲得太陽能集熱水箱的熱水；如果水溫低于40度，切斷太陽能集熱水箱出水