一種用于太陽(yáng)能熱水器的智能溫控系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能熱水器溫度控制領(lǐng)域，具體涉及基于智能溫控系統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水器定溫送水的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，人們生活水平提高，居住條件改善，人們對(duì)居住的舒適性要求越來(lái)越高，建筑智能化越發(fā)重要。不管是居民小區(qū)還是酒店公寓，熱水器都是必不可少的。目前，市場(chǎng)上的熱水器大概有以下四類:燃?xì)鉄崴?、太?yáng)能熱水器、儲(chǔ)水式電熱水器、即熱式電熱水器。而大部分熱水器都需要調(diào)節(jié)水溫，尤其是太陽(yáng)能熱水器在調(diào)節(jié)水溫時(shí)需要放掉大量的冷水，不節(jié)約、不方便，如何用最經(jīng)濟(jì)最方便的方式解決這一問題成為人們研究的熱點(diǎn)。
[0003]人們?cè)谑褂锰?yáng)能熱水器時(shí)需要調(diào)節(jié)水溫，由于太陽(yáng)能熱水器安裝在樓頂，其出水口到用水端有很長(zhǎng)的距離，這就造成了出水管里存儲(chǔ)著大量的冷水，調(diào)節(jié)水溫的同時(shí)會(huì)有很大一部分冷水白白流失，造成了水資源的浪費(fèi)。在目前已經(jīng)投入市場(chǎng)的熱水器中，已經(jīng)有一部分熱水器安裝了通過計(jì)算時(shí)間控制是否出水的裝置，但是通過對(duì)管道中的冷水進(jìn)行二次加熱并通過檢測(cè)太陽(yáng)能的熱水是否可用以控制加熱設(shè)備狀態(tài)的裝置尚未見到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了基于智能溫控系統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水器定溫送水的方法和裝置，根據(jù)出水溫度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，并利用加熱裝置將不滿足需求的冷水加熱利用，從而有效地節(jié)約了水資源！
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0006]—種用于太陽(yáng)能熱水器的智能溫控系統(tǒng)，包括:在熱水器的出水管路內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器、水流方向采集裝置及控制回路；
[0007]所述溫度傳感器將采集的熱水器出水端的水流溫度傳輸至控制單元；
[0008]所述水流方向采集裝置檢測(cè)水流方向，在熱水器出水時(shí)，控制回路控制加熱裝置開始加熱熱水器的出水管路內(nèi)的水；
[0009]所述控制單元根據(jù)溫度傳感器采集的水流溫度控制延時(shí)開關(guān)的動(dòng)作，延時(shí)開關(guān)與控制回路相連。
[0010]進(jìn)一步的，所述水流方向采集裝置包括設(shè)置熱水器的出水管路內(nèi)的磁鋼，所述磁鋼與鉸鏈鉸接，所述鉸鏈嵌入環(huán)形漲塞中，所述環(huán)形漲塞緊貼管壁，磁鋼與感應(yīng)磁控開關(guān)相配合工作，磁鋼靠近感應(yīng)磁控開關(guān)時(shí)，感應(yīng)磁控開關(guān)閉合，同時(shí)感應(yīng)磁控開關(guān)所在回路中固態(tài)繼電器通電，固態(tài)繼電器對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述磁鋼內(nèi)部為N極、S極，感應(yīng)磁控開關(guān)為干簧管式磁控開關(guān)，當(dāng)磁鋼靠近干簧管或繞在干簧管上的線圈通電形成的磁場(chǎng)使簧片磁化時(shí)，簧片的觸點(diǎn)部分就會(huì)被磁力吸引，當(dāng)吸引力大于簧片的彈力時(shí)，感應(yīng)磁控開關(guān)對(duì)應(yīng)的常開接點(diǎn)就會(huì)吸合；當(dāng)磁力減小到設(shè)定程度時(shí)，常開接點(diǎn)被簧片的彈力打開。
[0012]進(jìn)一步的，所述加熱裝置為PTC加熱器，PTC加熱器為盤管狀，PTC加熱器本體內(nèi)設(shè)有加熱腔和電器控制腔，以密封板隔開，電器控制腔內(nèi)設(shè)有加熱電路，加熱腔內(nèi)設(shè)有加熱管，加熱管連接在加熱電路上。
[0013]進(jìn)一步的，所述加熱管為水電隔離式絕緣加熱管。
[0014]進(jìn)一步的，所述固態(tài)繼電器對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)與斷路器、加熱電路、限溫器對(duì)應(yīng)的限溫開關(guān)、延時(shí)繼電器開關(guān)常閉觸點(diǎn)及漏電保護(hù)開關(guān)組成控制回路，漏電保護(hù)開關(guān)與供電電源相連。
[0015]進(jìn)一步的，所述溫度傳感器與信號(hào)轉(zhuǎn)換器相連，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要由測(cè)量單元、信號(hào)處理單元和轉(zhuǎn)換單元組成，溫度傳感器為熱電偶或熱電阻，熱電偶或熱電阻與其他電阻構(gòu)成橋式電路用于測(cè)量溫度變化，并將測(cè)量的信號(hào)傳輸至信號(hào)處理單元進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)傳輸至轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出至控制單元。
[0016]進(jìn)一步的，所述控制單元還與顯示單元相連，所述顯示單元用于實(shí)時(shí)顯示熱水器的出水管路內(nèi)水流的溫度。
[0017]進(jìn)一步的，基于智能溫控系統(tǒng)的太陽(yáng)能熱水器定溫送水的方法，包括以下步驟:
[0018]步驟一:首先對(duì)熱水器的出水管路內(nèi)水流方向進(jìn)行采集，判斷是否是出水，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟二，否則結(jié)束；
[0019]步驟二:水流方向采集裝置對(duì)應(yīng)的感應(yīng)磁控開關(guān)閉合，感應(yīng)磁控開關(guān)所在的回路開始工作，溫度傳感器采集熱水器的出水管路內(nèi)出水溫度，判斷出水溫度是否達(dá)標(biāo)，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟三，否則，轉(zhuǎn)入步驟四；
[0020]步驟三:延時(shí)開關(guān)動(dòng)作，停止加熱；
[0021 ]步驟四:加熱裝置開始對(duì)熱水器的出水管路內(nèi)的水流加熱，判斷加熱后的水是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，如果是，則限溫開關(guān)斷開，否則繼續(xù)加熱直至預(yù)設(shè)值。
[0022]本發(fā)明的主要思路是利用溫度傳感器測(cè)量太陽(yáng)能出水管的溫度，利用PTC對(duì)管道里的水進(jìn)行二次加熱，待出水溫度達(dá)到其內(nèi)限溫開關(guān)設(shè)定值后PTC加熱系統(tǒng)自動(dòng)斷開，實(shí)現(xiàn)出水溫度即達(dá)到人們需求的效果;其次太陽(yáng)能在陰雨天或霧霾天沒有發(fā)揮作用時(shí)也可以對(duì)水進(jìn)行電加熱處理，滿足人們對(duì)熱水的需求。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
[0024](I)通過PTC加熱器能夠開始就得熱水，達(dá)到節(jié)約水資源的目的；
[0025](2)—般熱水器需要等待冷水流出后才能得到熱水，本發(fā)明可以一定程度的減少使用者的等待時(shí)間；
[0026](3) —般太陽(yáng)能在霧霾或者是陰天的天氣情況下不能夠很好地發(fā)揮加熱作用，本發(fā)明可以充當(dāng)臨時(shí)加熱器對(duì)水進(jìn)行加熱；
[0027](4)本發(fā)明在太陽(yáng)能中的熱水可以使用時(shí)，自動(dòng)斷開加熱回路并提醒使用者，避免重復(fù)加熱，保障使用者的安全。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029I圖2流向計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3與流向計(jì)相配合的管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剖面圖；
[0031]圖4磁鋼內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5溫度控制回路電路圖；
[0033]圖6信號(hào)放大電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；
[0034]圖7溫度傳感器對(duì)應(yīng)的信號(hào)放大電路與數(shù)模轉(zhuǎn)換具體電路圖；
[0035]圖8控制單元電路圖；
[0036]圖9出水控制流程圖；
[0037]圖中，1、PTC加熱器，2、流向計(jì)，3、溫度傳感器，4、出水管管壁，5、環(huán)形漲塞，6、鉸鏈，7、磁鋼。
【具體實(shí)施方式】
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[0038]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0039]本發(fā)明旨在使用太陽(yáng)能熱水器時(shí)能夠達(dá)到節(jié)水的目的，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的節(jié)能減排意識(shí)不斷的提高。通過本發(fā)明可以使居民用水資源得到最大化利用。
[0040]隨著現(xiàn)在的空氣質(zhì)量的日益下降，霧霾天的狀況日益嚴(yán)重，太陽(yáng)能的工作效率逐漸下降，在很多情況下都不能得到很好地利用，所以當(dāng)太陽(yáng)能熱水器不能發(fā)揮相應(yīng)作用的時(shí)候，本發(fā)明還可以充當(dāng)電熱水器的作用，能夠確保使用者可以使用熱水。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明針對(duì)居民使用太陽(yáng)能熱水器時(shí)，需先將管道中冷水放出后才能使用熱水的問題。本發(fā)明利用流向計(jì)2判斷水流方向，通過PTC加熱器I對(duì)管中的水進(jìn)行加熱，同時(shí)傳感器采集管道中的出水溫度，并將數(shù)據(jù)傳至控制器，由控制器控制加熱回路的開斷。該方法既能夠充分利用存儲(chǔ)在出水管道里的冷水，達(dá)到節(jié)約水資源的目的;又能滿足人們實(shí)時(shí)使用熱水的需求，進(jìn)而節(jié)約使用者的時(shí)間以及符合人機(jī)工程學(xué)的要求。
[0042]其中，水流方向采集裝置為流向計(jì)2，因?yàn)樘?yáng)能熱水器的進(jìn)水和出水使用一條管道進(jìn)行，所以，在系統(tǒng)工作前需要判斷水流方向，在本發(fā)明中設(shè)計(jì)了一個(gè)以磁控開關(guān)為基礎(chǔ)的方向判定裝置，這樣可以準(zhǔn)確判斷出水流方向，并決定是否啟動(dòng)加熱裝置。由于整個(gè)系統(tǒng)是智能化控制，所以水流的方向決定是否需要加熱前提條件。可知，當(dāng)給太陽(yáng)能或者是熱水器中上水時(shí)，雖然有水的流動(dòng)，卻不需要加熱，此時(shí)上水側(cè)的水壓是大于出水側(cè)的水壓，流向計(jì)2控制的常開觸點(diǎn)是不動(dòng)作的，即上水時(shí)PTC加熱器I不會(huì)進(jìn)行加熱；當(dāng)人們需要用熱水時(shí)，水的流動(dòng)方向相反，此時(shí)出水側(cè)的水壓比上水側(cè)的水壓要大，此時(shí)流量計(jì)控制的常開觸點(diǎn)閉合，觸發(fā)PTC加熱器I進(jìn)行對(duì)水的加熱處理。
[0043]本水流方向采集裝置的電源為小幅電壓供電，流向計(jì)2結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用干簧管式磁控開關(guān)，在控制回路中作為電源開關(guān)，當(dāng)磁鋼靠近干簧管或繞在干簧管上的線圈通電形成的磁場(chǎng)使簧片磁化時(shí)，簧片的觸點(diǎn)部分就會(huì)被磁力吸引，當(dāng)吸引力大于簧片的彈力時(shí)，常開接點(diǎn)就會(huì)吸合；當(dāng)磁力減小到一定程度時(shí)，接點(diǎn)被簧片的彈力打開。由于干簧管不能直接接入較大電流電路，所以本發(fā)明采用其控制繼電器的方法，通過控制繼電器的輸入回路和觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)被控制回路的通斷，本發(fā)明采用的繼電器為固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器的輸入端可以用微小的控制信號(hào)，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。磁鋼內(nèi)部如圖4所示。
[0044]控制回路中，需采用漏電保護(hù)開關(guān)，用以對(duì)低壓電網(wǎng)直接觸電和間接觸電進(jìn)行有效保護(hù)，Kl為固態(tài)繼電器的輔助觸點(diǎn)，當(dāng)控制回路的固態(tài)繼電器通電后，觸點(diǎn)Kl隨之閉合，控制回路工作，控制回路電路圖如圖5所示。
[0045]如圖3所示，為了實(shí)現(xiàn)水流方向的檢測(cè)，本發(fā)明采用環(huán)形漲塞，漲塞的設(shè)計(jì)要盡量緊貼管壁，并且減小漲塞的體積，這樣對(duì)水流的影響可以降到最低，在漲塞中嵌入帶有磁鋼的鉸鏈，將環(huán)形漲塞固定在管道中，這樣當(dāng)有水流時(shí)，鉸鏈上的磁鋼就會(huì)隨水流的方向改變位置。進(jìn)水時(shí)，磁鋼被沖向磁控感應(yīng)開關(guān)相反方向，這樣磁控感應(yīng)開關(guān)不動(dòng)作；用水時(shí)，磁鋼被沖向磁控開關(guān)所在的方向，此時(shí)開關(guān)感應(yīng)閉合，控制回路開始通電，隨之帶動(dòng)本控制回路工作。
[0046]流向計(jì)2包括設(shè)置熱水器的出水管路內(nèi)的磁鋼7，所述磁鋼7與鉸鏈6鉸接，所述鉸鏈6嵌入環(huán)形漲塞5中，所述環(huán)形漲塞5緊貼出水管管壁4，磁鋼7與感應(yīng)磁控開關(guān)相配合工作，磁鋼7靠近感應(yīng)磁控開關(guān)時(shí)，感應(yīng)磁控開關(guān)閉合，同時(shí)感應(yīng)磁控開關(guān)所在回路中固態(tài)繼電器通電，固態(tài)繼電器對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合。
[0047 ]流向計(jì)2工作流程:當(dāng)太陽(yáng)能進(jìn)水的時(shí)候，磁鋼7被水沖向左邊，此時(shí)無(wú)動(dòng)作；當(dāng)太陽(yáng)能出水時(shí)，磁鋼7被沖向右邊，接近磁控感應(yīng)開關(guān)，磁控感應(yīng)開關(guān)閉合，整個(gè)控制回路接通，控制回路中的固態(tài)繼電器通電之后，常開觸點(diǎn)Kl被吸和，被控制回路導(dǎo)通，開始加熱。當(dāng)水流停止或反向時(shí)，磁鋼由于自身重力恢復(fù)位置。
[0048]本發(fā)明采用溫度傳感器3采集出水溫度，人們?cè)谑褂锰?yáng)能熱水器時(shí)，開始流出的冷水會(huì)讓其自行流走而不能采取有效措施，隨著人們節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，也想出了許多防止浪費(fèi)水