一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置及方法，该节水及水温控制一体化装置包括来水分离管道系统、水温控制体统、自来水管道系统、控制系统以及用水管道系统，来水分离管道系统、水温控制体统、自来水管道系统均设有温度传感器和电磁阀，温度传感器用于测量相应水流的温度值，控制系统根据采集的温度值进行计算、并根据计算结果控制电磁阀的开闭，以此控制来水分离管道系统、水温控制体统、自来水管道系统。本发明专利技术的有益效果：操作方便、准确控温、节水、节能、结构简单以及使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置及方法
本专利技术属于自动控制装置
，具体涉及一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置及方法。
技术介绍
当今太阳能热水器被广泛使用，太阳能热水器通过太阳能加热冷水使其温度升高，但由于加热一直持续直到没有太阳能供给，即无法控制太阳能加热的时间，以至于太阳能热水器加热的水温度会一直升高到一个较高的值，对于用户来说就需要在使用时调节阀门使冷、热水混合来达到一个适宜的水温，不仅操作繁琐，而且水温变化幅度大。同时，使用太阳能热水器时，由于太阳能热水从楼顶接入室内，热水管道较长，管道中残余的热水会迅速冷却，变成管道残余冷水，用户使用热水时需先放掉这部分冷却的水，导致水资源浪费。针对管道残余冷水问题，目前主要的处理方法是通过水泵将管道残余冷水抽回至加热处进行再次加热，但是存在能量浪费、管道布置复杂的缺陷。而针对水温调节的问题，目前主要的产品是通过热敏元件的热胀冷缩的机械调节方式调节冷、热水各自混合量以调节水温，但是无法实现准确控制水温，并且在水压变化的情况下，热敏元件反复伸缩，容易导致产品的使用寿命降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置及方法，以改善现有技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本专利技术的一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置，包括来水分离管道系统、水温控制体统、自来水管道系统、控制系统以及用水管道系统：来水分离管道系统主要由用于接收太阳能热水器加热的水的主管道、以及与主管道连通的第一支管道、第二支管道构成，主管道内部设有主管道温度传感器，第一支管道上设有第一电磁阀，第二支管道上设有第二电磁阀；水温控制系统主要由混合箱、热水水箱、自来水水箱、热水进水小管道、自来水进水小管道、混合箱残余水回收管道以及储水箱构成，混合箱内部设有混合箱温度传感器，热水进水小管道为若干个并且其上均设有控制热水微型电磁阀，自来水进水小管道为若干个并且其上均设有控制自来水微型电磁阀，混合箱残余水回收管道上设有第三电磁阀；自来水管道系统主要由内部设有自来水温度传感器的自来水管道构成；第一支管道的出水端与储水箱连通，第二支管道的出水端与热水水箱连通，用水管道系统与混合箱的下端连通；控制系统与主管道温度传感器、混合箱温度传感器、自来水温度传感器之间分别设有信号线，与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控制热水微型电磁阀、控制自来水微型电磁阀之间分别设有导线。作为本专利技术的用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置的改进，混合箱内部设有层状设置的混水板。作为本专利技术的用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置进一步改进，混水板从上至下设有若干层，奇数层为中部掏空状，偶数层为两侧掏空状，奇数层中部掏空部分的面积小于偶数层剩余部分的面积。本专利技术的一种采用用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置实现的节水及水温控制方法，包含以下步骤：步骤1，主管道温度传感器所测热水水温为T1，用户设定水温为T，当T1＜T时，第一电磁阀打开、第二电磁阀关闭，当T1≧T时，第一电磁阀关闭、第二电磁阀打开；步骤2，自来水温度传感器测得自来水水温为T2，先假设热水进水小管道中的热水和自来水进水管道中的自来水的流速相同，由于热水进水小管道、自来水进水管道口径相同，要使热水、自来水混合后的水温为T，则需满足式一其中，n1为热水进水小管道开启数目，n2为自来水进水小管道开启数目，控制系统经过计算，得到热水进水小管道、自来水进水管道应开启的数目之比，控制系统取热水进水小管道或自来水进水管道开启数目的最大值，即满足n1接近热水进水小管道的个数或者n2接近自来水进水管道的个数，控制系统发出信号使控制热水微型电磁阀打开n1个，使控制自来水微型电磁阀打开n2个；步骤3，混合箱温度传感器测得混合箱内混合水的水温T3，热水进水小管道中的热水、自来水进水管道中的自来水实际流速并不相同，当T3＞T+3℃或T3＜T-3℃时，实际情况为式二其中，n′1为热水进水小管道应当开启数目，n′2为自来水进水小管道应当开启数目，控制系统经过计算，得到热水进水小管道、自来水进水管道应当开启的数目之比n′1/n′2，同时控制系统取热水进水小管道或自来水进水管道应当开启数目的最大值，即满足n′1接近热水进水小管道的个数或者n′2接近自来水进水管道的个数；步骤4，控制系统400将n′1与n1、n′2与n2分别通过式三与式四Δ1＝n′1-n1Δ2＝n′2-n2进行计算得到Δ1与Δ2，其中，Δ1与Δ2均取整数，当Δ1＞0时，控制系统控制开启Δ1个控制热水微型电磁阀，当Δ1＜0时，控制系统控制关闭-Δ1个控制热水微型电磁阀，当Δ2＞0时，控制系统控制开启Δ2个控制自来水微型电磁阀当Δ2＜0时，控制系统控制关闭-Δ2个控制自来水微型电磁阀，此时混合箱水温达到T±3℃；步骤5，当用户用完水后，混合箱温度传感器检测到混合箱内混合水水温T3，残余水的温度冷却到预先设定的温度T′控制系统通过式五Δ3＝T3-T′进行计算得到Δ3，其中，T3为混合箱温度传感器检测的混合箱内混合水即残余水水温，T′为预先设定的混合箱内混合水的回收临界温度，当Δ3＞0时，控制系统控制第三电磁阀打开，当Δ3＜0时，控制系统控制第三电磁阀关闭。本专利技术的有益效果：1.用户只需在使用热水前设定好所需水温值，就可在水龙头处直接使用热水，因此本专利技术具有操作方便的优点；2.控制系统通过两次计算已配置好一定的冷、热水，均匀混合后水温能达到设定值，因此本专利技术能够准确控温；3.太阳能热水器的管道残余冷水经来水分离管道系统分离后由储水箱回收，混合箱的残余冷水由储水箱回收，避免了这部分水的人为浪费，因此本专利技术具有节水的优点；4.太阳能热水器的管道残余冷水无需通过水泵抽上太阳能加热水箱，而直接作为生活用水，使得整个装置耗电量小，因此本专利技术具有节能的优点；5.本专利技术的装置大体是通过管道、混合箱、控制系统和电磁阀组成，结构简单；6.本专利技术的装置最终运行由电磁阀开闭为主，电磁阀性能稳定且寿命较长，装置比较耐用，使用寿命长。附图说明图1为本专利技术的一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置的立体结构示意图；图2为本专利技术的一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置的正视结构示意图；图3为本专利技术的混合箱的结构示意图；图4为本专利技术的混合箱的透视结构示意图。附图标记：来水分离管道系统100，主管道101，第一支管道102，第一电磁阀103，第二支管道104，第二电磁阀105，主管道温度传感器106，水温控制体统200，混合箱201，混水板202，混合箱温度传感器203，热水水箱204，自来水水箱205，热水进水小管道206，控制热水微型电磁阀207，自来水进水小管道208，控制自来水微型电磁阀209，混合箱残余水回收管道210，第三电磁阀211，自来水管道系统300，自来水管道301，自来水温度传感器302，控制系统400，用水管道系统500，用水阀门501，用水水龙头502。具体实施方式太阳能热水器主要由平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置，其特征在于，包括来水分离管道系统（100）、水温控制体统（200）、自来水管道系统（300）、控制系统（400）以及用水管道系统（500）：来水分离管道系统（100）主要由用于接收太阳能热水器加热的水的主管道（101）、以及与主管道（101）连通的第一支管道（102）、第二支管道（104）构成，主管道（101）内部设有主管道温度传感器（106），第一支管道（102）上设有第一电磁阀（103），第二支管道（104）上设有第二电磁阀（105）；水温控制系统（200）主要由混合箱（201）、热水水箱（204）、自来水水箱（205）、热水进水小管道（206）、自来水进水小管道（208）、混合箱残余水回收管道（210）以及储水箱构成，混合箱（201）内部设有混合箱温度传感器（203），热水进水小管道（206）为若干个并且其上均设有控制热水微型电磁阀（207），自来水进水小管道（208）为若干个并且其上均设有控制自来水微型电磁阀（209），混合箱残余水回收管道（210）上设有第三电磁阀（211）；自来水管道系统（300）主要由内部设有自来水温度传感器（302）的自来水管道（301）构成；第一支管道（102）的出水端与储水箱连通，第二支管道（104）的出水端与热水水箱（204）连通，用水管道系统（500）与混合箱（201）的下端连通；控制系统（400）与主管道温度传感器（106）、混合箱温度传感器（203）、自来水温度传感器（302）之间分别设有信号线，与第一电磁阀（103）、第二电磁阀（105）、第三电磁阀（211）、控制热水微型电磁阀（207）、控制自来水微型电磁阀（209）之间分别设有导线。...

【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置，其特征在于，包括来水分离管道系统(100)、水温控制系统(200)、自来水管道系统(300)、控制系统(400)以及用水管道系统(500)：来水分离管道系统(100)主要由用于接收太阳能热水器加热的水的主管道(101)、以及与主管道(101)连通的第一支管道(102)、第二支管道(104)构成，主管道(101)内部设有主管道温度传感器(106)，第一支管道(102)上设有第一电磁阀(103)，第二支管道(104)上设有第二电磁阀(105)；水温控制系统(200)主要由混合箱(201)、热水水箱(204)、自来水水箱(205)、热水进水小管道(206)、自来水进水小管道(208)、混合箱残余水回收管道(210)以及储水箱构成，混合箱(201)内部设有混合箱温度传感器(203)，热水进水小管道(206)为若干个并且其上均设有控制热水微型电磁阀(207)，自来水进水小管道(208)为若干个并且其上均设有控制自来水微型电磁阀(209)，混合箱残余水回收管道(210)上设有第三电磁阀(211)；自来水管道系统(300)主要由内部设有自来水温度传感器(302)的自来水管道(301)构成；第一支管道(102)的出水端与储水箱连通，第二支管道(104)的出水端与热水水箱(204)连通，用水管道系统(500)与混合箱(201)的下端连通；控制系统(400)与主管道温度传感器(106)、混合箱温度传感器(203)、自来水温度传感器(302)之间分别设有信号线，与第一电磁阀(103)、第二电磁阀(105)、第三电磁阀(211)、控制热水微型电磁阀(207)、控制自来水微型电磁阀(209)之间分别设有导线。2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置，其特征在于：混合箱(201)内部设有层状设置的混水板(202)。3.根据权利要求2所述的一种用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置，其特征在于：混水板(202)从上至下设有若干层，奇数层为中部掏空状，偶数层为两侧掏空状，奇数层中部掏空部分的面积小于偶数层剩余部分的面积。4.一种采用权利要求1、2或3任一项所述用于太阳能热水器节水及水温控制一体化装置实现的节水及水温控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，主管道温度传感器(106)所测热水水温为T1，用户设定水温为T，当T1﹤T时，第一电磁阀(103)打开、第二电磁阀(105)关闭，当T1≧T时，第一电磁阀(103)关闭、第二电磁阀(105)打开；步骤2，自来水温度传感器(302)测得自来水水温为T2，先假设热水进水小管道(206)中的热水和自来水进水小管道(208)中的自来水的流速相同，...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻鹏，方超，王青山，刘晓钰，欧明鑫，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42