一种集热器温度恒定的智能控制太阳能热水器制造技术

本发明专利技术提供了一种集热器温度恒定的智能控制太阳能热水器，所述太阳能热水器包括集热器和与集热器连接的水箱，调节单元根据温度传感器、光照传感器和流量计的测量值，产生控制所述第一流量控制器的调节信号，以改变流入所述集热器的水的流量，使得所述集热器内的流体温度保持不变。本发明专利技术可以通过自动控制保持集热器水温的恒定。

【技术实现步骤摘要】
一种集热器温度恒定的智能控制太阳能热水器
本专利技术属于太阳能领域，尤其涉及一种集热器温度恒定的智能控制太阳能热水器。
技术介绍
太阳能作为一种洁净的可再生能源，具有其它能源无可比拟的无环境污染、无安全隐患等优点。随着全国各地用电、用气的日益紧张，太阳能热水器越来越受到人们的青睐。传统的太阳能热水器将集热管和水箱安装在建筑物的楼顶，集热管吸收太阳的热量使水温升高，热水储备于水箱中，当需要的时候，热水由户外的热水管引入室内，供人们使用。在夏季，由于光照时间长、强度高，造成水箱内水温过高，热水不能直接使用，需依靠热水管与自来水管连接，由混合阀来调节水温的高低，这样出水温度波动大，在使用时常常需要反复调节，不仅麻烦，而且大大降低了洗浴的舒适性。在冬季，尤其是在北方，因光照时间短、强度小，水箱内的热水往往达不到人们需要的温度，此时水箱内的加热器工作，先将热水加热到所需的温度，由此人们在冬季使用时很不方便，易发生感冒，不但洗浴的舒适性较差，而且还造成了水资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能够恒温出水的太阳能热水器温度控制系统。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:一种具有辅助加热功能的智能控制太阳能热水器，包括中央控制器、集热器和与集热器连接的水箱，集热器的进水口通过管道与外部水源连通，所述集热器包括:温度传感器、光照传感器、流量计、流量控制器；所述温度传感器为两个，分别设置在集热器的进水口和出水口，用于测量集热器的进水口和出水口的水的温度；光照传感器设置在集热器的吸热部，用于检测太阳光的强度；流量计设置在进水口与外部水源的连接管道上，用于测量进入集热器的水的流量；流量控制器设置在进水口与外部水源的连接管道上，用于控制进入集热器的水的流量；所述温度传感器、光照传感器、流量计、流量控制器与所述中央控制器之间通讯连接；所述中央控制器包括第一调节单元，所述第一调节单元根据温度传感器、光照传感器和流量计的测量值，产生控制所述流量控制器的调节信号，以改变流入所述集热器的水的流量，使得所述集热器内的流体温度保持不变；所述水箱包括:水箱内胆、电加热器、水入口管、热水出口管、温度传感器、水位控制器、流量控制器、流量传感器；所述内胆包括有四层结构，每相邻的两层紧密贴合，由内至外的第一层是内涂料层，第二层是合金层，第三层是不锈钢层，第四层是外涂料层；所述水箱内胆从内向外，每层的热膨胀系系数逐渐升高；热水出口管和水入口管的一端与水箱内胆连接，水入口管的另一端与集热器的出水口连接，所述的温度传感器、水位控制器、流量控制器、流量传感器、电加热器与所述中央控制器之间通讯连接，所述内胆包括四个侧壁和一个底壁，在底壁和每个侧壁上分别设置有四个电加热器，分别是第一电加热器、第二电加热器、第三电加热器和第四电加热器，用于对热水器中的水进行加热；当开始加热时，底壁和每个侧壁上的所述的第一电加热器启动加热，第二电加热器、第三电加热器和第四电加热器不启动加热；当水的温度达到第一温度时，底壁和每个侧壁上的所述的第二电加热器开始启动加热，底壁和每个侧壁上的所述的第一电加热器、第二电加热器一起加热，底壁和每个侧壁上的第三电加热器和第四电加热器不启动加热；当温度达到第二温度时，底壁和每个侧壁上的所述的第三电加热器开始启动，底壁和每个侧壁上的所述的第一电加热器、第二电加热器、第三电加热器一起对水进行加热，底壁和每个侧壁上的第四电加热器不启动加热；当温度达到第四温度时，底壁和每个侧壁上的所述的第四电加热器开始启动，底壁和每个侧壁上的所述的所有电加热器一起对水进行加热；所述温度传感器设置在内胆内，用于测量水的温度，所述流量传感器和流量控制器设置在热水器入口管上，所述流量传感器用于测量流入水箱内胆的水的流量；所述的流量控制器用来控制水入口管上的水的流速，所述水位控制器用于测量水箱内胆的水位，所述中央控制器包括第二调节单元，所述第二调节单元根据所述温度传感器测量的水的温度，产生控制所述电加热器的调节信号；为了保证内胆的水位保持一定的高度，中央控制器根据测量的水位和流量来控制流量控制器的流速；为了保证内胆的水的温度达到预定温度，中央控制器能够根据内胆水温、集热器出水口的水温和流入内胆的流量控制第二流量控制器的流速； 所述水箱进一步包括保温层，保温层具有三层，从内向外保温层的每层的热膨胀系数逐渐升高。所述水箱内的温度传感器为多个，其中至少一个温度传感器设置在内胆的热水出口位置，用来测量出口热水的温度，至少一个温度传感器设置在内胆的水入口位置，用来测量入口水的水温，其中至少一个温度传感器设置在水箱内胆的其他位置，用来测量水箱内胆内水的温度，所述调节单元通过多个温度传感器测量的温度的平均值来产生控制所述水箱的调节信号。所述水箱的每个侧壁和/或底壁上的第四电加热器的功率大于第三电加热器的功率，第三电加热器的功率大于第二电加热器的功率，第二电加热器的功率大于第一电加热器的功率。所述的水箱每个侧壁上的电加热器沿水箱内胆的高度方向分布，其中从水箱内胆下部往上依次是第四电加热器、第二电加热器、第一电加热器、第三电加热器；所述的每个侧壁和/或底壁上的电加热器沿水箱内胆的高度错列分布。所述的水箱的每个侧壁上的电加热器沿水箱内胆的高度呈直线分布，在高度方向上，第二电加热器与第一电加热器是第一电加热器与第三电加热器距离的0.8-0.9倍，第四电加热器与第二电加热器的距离是第二电加热器与第一电加热器距离的0.7-0.75倍。水箱的第二层为铝合金层，所述铝合金层的铝合金的组分的质量百分比如下:6.0% Cu ,0.9% Mg ,0.6% Ag ,0.8% Mn ,0.13% Zr ,0.1% Ce ,0.10% Ti,0.15%Si，其余为Al。电加热器由电热合金组成，所述电热合金的质量百分比如下Ni 34% ;Cr 18% ；Al 5% ；C 0.05% ；B 0.006% ； Co 2% ；ff 4% ；Mo 4% ；Ti 2% ；Nb 0.1% ；La 0.2% ；Ce0.2% ;Fe 余量。进入集热器的水的单位时间的流量值的公式为:AV = (R XAX η)/ ( P XCLX(Τ3 - Τ))，其中AV为管道内流体单位时间的流量值，R为太阳辐射值，A为集热器有效吸热面积，H为热损失系数，取值范围为0.95-0.98之间，P为管道内水的密度，T3是集热器需要达到的水温，T集热器的平均水温，即Τ=(Τ1+Τ2)/2，Tl、Τ2分别为集热器出口和集热器入口的温度，CL为管道内水平均温度的比热。所述集热器内设置电加热装置；所述集热器包括三层结构，从内向外的每层热膨胀系数逐渐降低。所述热水器还包括太阳能跟踪系统。所述的每个侧壁上的电加热器沿热水器内胆的高度呈直线分布，所述直线与侧壁的中线的夹角为30 — 45°。集热器中，根据时间段来调整流量，包括设定时间段，测得每个所述时间段平均太阳辐照值；测得每个所述时间段平均集热器的出口温度Tl ;测得每个所述时间段的平均所述集热器出口温度Τ2 ;根据设定集热器终端温度Τ3以及测量的数值计算集热器的水的流量。与现有技术相比较，本专利技术太阳能热水器具有如下的优点: I)通过水箱的辅助加热，来实现出水的温度恒定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能热水器，包括中央控制器、集热器和与集热器连接的水箱，集热器的进水口通过管道与外部水源连通，其特征在于，所述集热器包括：温度传感器、光照传感器、流量计、第一流量控制器；所述温度传感器为两个，分别设置在集热器的进水口和出水口，用于测量集热器的进水口和出水口的水的温度；光照传感器设置在集热器的吸热部，用于检测太阳光的强度；流量计设置在进水口与外部水源的连接管道上，用于测量进入集热器的水的流量；第一流量控制器设置在进水口与外部水源的连接管道上，用于控制进入集热器的水的流量；所述温度传感器、光照传感器、流量计、第一流量控制器与所述中央控制器之间通讯连接；所述中央控制器包括第一调节单元，所述第一调节单元根据温度传感器、光照传感器和流量计的测量值，产生控制所述第一流量控制器的调节信号，以改变流入所述集热器的水的流量，使得所述集热器内的流体温度保持不变。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能热水器，包括中央控制器、集热器和与集热器连接的水箱，集热器的进水口通过管道与外部水源连通，其特征在于， 所述集热器包括:温度传感器、光照传感器、流量计、第一流量控制器；所述温度传感器为两个，分别设置在集热器的进水口和出水口，用于测量集热器的进水口和出水口的水的温度；光照传感器设置在集热器的吸热部，用于检测太阳光的强度；流量计设置在进水口与外部水源的连接管道上，用于测量进入集热器的水的流量；第一流量控制器设置在进水口与外部水源的连接管道上，用于控制进入集热器的水的流量；所述温度传感器、光照传感器、流量计、第一流量控制器与所述中央控制器之间通讯连接；所述中央控制器包括第一调节单元，所述第一调节单...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝身刚，张丽，王兴，程宁，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：