一种集热器温度恒定的智能控制太阳能热水器

摘要

本发明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。本发明可以通过自动控制保持集热器水温的恒定。

主权项

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，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； 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、第二流量控制器、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，每层的热膨胀系数依次变大；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、第二流量控制器、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，在底壁和侧壁的每一个上分别都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，用于对水箱内胆中的水进行加热；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，所述流量传感器和第二流量控制器设置在热水入口管上，所述流量传感器用于测量流入水箱内胆的水的流量；所述的第二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内胆水位和流量来控制第二流量控制器的流速；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；进入集热器的水的单位时间的流量值的公式为：ΔV＝（R ×A×η）/（ρ×CL×（T3－T）），其中ΔV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，η为热损失系数，取值范围为0.95‑0.98之间，ρ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T=(T1+T2)/2,T1、T2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。