[發明專利]一種根據時間段智能控制太陽能熱水器

無效

• 申請號: 201310650591.2
• 申請日: 2013-05-03
• 公開（公告）號: CN103604227A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 張麗;郝身剛;劉金江;程寧
• 申請（專利權）人: 南陽師范學院
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40
• 代理公司: 濟南智圓行方專利代理事務所(普通合伙企業) 37231
• 代理人: 王立曉

1.一種根據時間段智能控制太陽能熱水器，包括中央控制器、集熱器和與集熱器連接的水箱，集熱器的進水口通過管道與外部水源連通，其特征在于，

所述集熱器包括：溫度傳感器、光照傳感器、流量計、第一流量控制器；所述溫度傳感器為兩個，分別設置在集熱器的進水口和出水口，用于測量集熱器的進水口和出水口的水的溫度；光照傳感器設置在集熱器的吸熱部，用于檢測太陽光的強度；流量計設置在進水口與外部水源的連接管道上，用于測量進入集熱器的水的流量；第一流量控制器設置在進水口與外部水源的連接管道上，用于控制進入集熱器的水的流量；所述溫度傳感器、光照傳感器、流量計、第一流量控制器與所述中央控制器之間通訊連接；所述中央控制器包括第一調節單元，所述第一調節單元根據溫度傳感器、光照傳感器和流量計的測量值，產生控制所述第一流量控制器的調節信號，以改變流入所述集熱器的水的流量，使得所述集熱器內的流體溫度保持不變；

所述水箱包括：水箱內膽、電加熱器、水入口管、熱水出口管、溫度傳感器、水位控制器、第二流量控制器、流量傳感器；所述內膽包括有四層結構，每相鄰的兩層緊密貼合，由內至外的第一層是內涂料層，第二層是合金層，第三層是不銹鋼層，第四層是外涂料層；所述水箱內膽從內向外，每層的熱膨脹系數依次變大；熱水出口管和水入口管的一端與水箱內膽連接，水入口管的另一端與集熱器的出水口連接，所述的溫度傳感器、水位控制器、第二流量控制器、流量傳感器、電加熱器與所述中央控制器之間通訊連接，所述內膽包括四個側壁和一個底壁，在底壁和每個側壁上分別設置有四個電加熱器，分別是第一電加熱器、第二電加熱器、第三電加熱器和第四電加熱器，用于對熱水器中的水進行加熱；當開始加熱時，底壁和每個側壁上的所述的第一電加熱器啟動加熱，第二電加熱器、第三電加熱器和第四電加熱器不啟動加熱；當水的溫度達到第一溫度時，底壁和每個側壁上的所述的第二電加熱器開始啟動加熱，底壁和每個側壁上的所述的第一電加熱器、第二電加熱器一起加熱，底壁和每個側壁上的第三電加熱器和第四電加熱器不啟動加熱；當溫度達到第二溫度時，底壁和每個側壁上的所述的第三電加熱器開始啟動，底壁和每個側壁上的所述的第一電加熱器、第二電加熱器、第三電加熱器一起對水進行加熱，底壁和每個側壁上的第四電加熱器不啟動加熱；當溫度達到第四溫度時，底壁和每個側壁上的所述的第四電加熱器開始啟動，底壁和每個側壁上的所述的所有電加熱器一起對水進行加熱；所述溫度傳感器設置在內膽內，用于測量水的溫度，所述流量傳感器和流第二量控制器設置在熱水器入口管上，所述流量傳感器用于測量流入水箱內膽的水的流量；所述的第二流量控制器用來控制水入口管上的水的流速，所述水位控制器用于測量水箱內膽的水位，所述中央控制器包括第二調節單元，所述第二調節單元根據所述溫度傳感器測量的水的溫度，產生控制所述電加熱器的調節信號；為了保證內膽的水位保持一定的高度，中央控制器根據測量的內膽水位和流量來控制第二流量控制器的流速；為了保證內膽的水的溫度達到預定溫度，中央控制器能夠根據內膽水溫、集熱器出水口的水溫和流入內膽的流量控制第二流量控制器的流速；

所述水箱的每個側壁和/或底壁上的第四電加熱器的功率大于第三電加熱器的功率，第三電加熱器的功率大于第二電加熱器的功率，第二電加熱器的功率大于第一電加熱器的功率；

進入集熱器的水的單位時間的流量值的公式為：ΔV＝（R?×A×η）/（ρ×CL×（T3－T）），其中ΔV為管道內流體單位時間的流量值，R為太陽輻射值，A為集熱器有效吸熱面積，η為熱損失系數，取值范圍為0.95-0.98之間，ρ為管道內水的密度，?T3是集熱器需要達到的水溫，?T集熱器的平均水溫，即T=(T1+T2)/2,T1、T2分別為集熱器出口和集熱器入口的溫度，CL為管道內水平均溫度的比熱；

在集熱器中，根據時間段來調整流量，包括設定時間段，測得每個所述時間段平均太陽輻照值；測得每個所述時間段平均集熱器的出口溫度T1；測得每個所述時間段的平均所述集熱器出口溫度T2；根據設定集熱器終端溫度T3以及測量的數值計算集熱器的水的流量。