[發明專利]一種用于太陽能熱水器節水及水溫控制一體化裝置及方法

有效

• 申請號: 201510426827.3
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN104949358B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 喻鵬;方超;王青山;劉曉鈺;歐明鑫
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: F24J2/40
• 分類號: F24J2/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 張火春

1.一種用于太陽能熱水器節水及水溫控制一體化裝置，其特征在于，包括來水分離管道系統（100）、水溫控制體統（200）、自來水管道系統（300）、控制系統（400）以及用水管道系統（500）：

來水分離管道系統（100）主要由用于接收太陽能熱水器加熱的水的主管道（101）、以及與主管道（101）連通的第一支管道（102）、第二支管道（104）構成，主管道（101）內部設有主管道溫度傳感器（106），第一支管道（102）上設有第一電磁閥（103），第二支管道（104）上設有第二電磁閥（105）；

水溫控制系統（200）主要由混合箱（201）、熱水水箱（204）、自來水水箱（205）、熱水進水小管道（206）、自來水進水小管道（208）、混合箱殘余水回收管道（210）以及儲水箱構成，混合箱（201）內部設有混合箱溫度傳感器（203），熱水進水小管道（206）為若干個并且其上均設有控制熱水微型電磁閥（207），自來水進水小管道（208）為若干個并且其上均設有控制自來水微型電磁閥（209），混合箱殘余水回收管道（210）上設有第三電磁閥（211）；

自來水管道系統（300）主要由內部設有自來水溫度傳感器（302）的自來水管道（301）構成；

第一支管道（102）的出水端與儲水箱連通，第二支管道（104）的出水端與熱水水箱（204）連通，用水管道系統（500）與混合箱（201）的下端連通；

控制系統（400）與主管道溫度傳感器（106）、混合箱溫度傳感器（203）、自來水溫度傳感器（302）之間分別設有信號線，與第一電磁閥（103）、第二電磁閥（105）、第三電磁閥（211）、控制熱水微型電磁閥（207）、控制自來水微型電磁閥（209）之間分別設有導線。

2.根據權利要求1所述的一種用于太陽能熱水器節水及水溫控制一體化裝置，其特征在于：混合箱（201）內部設有層狀設置的混水板（202）。

3.根據權利要求2所述的一種用于太陽能熱水器節水及水溫控制一體化裝置，其特征在于：混水板（202）從上至下設有若干層，奇數層為中部掏空狀，偶數層為兩側掏空狀，奇數層中部掏空部分的面積小于偶數層剩余部分的面積。

4.一種采用權利要求1、2或3任一項所述用于太陽能熱水器節水及水溫控制一體化裝置實現的節水及水溫控制方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1，主管道溫度傳感器（106）所測熱水水溫為T₁，用戶設定水溫為T，當T₁﹤T時，第一電磁閥（103）打開、第二電磁閥（105）關閉，當T₁≧T時，第一電磁閥（103）關閉、第二電磁閥（105）打開；

步驟2，自來水溫度傳感器（302）測得自來水水溫為T₂，先假設熱水進水小管道（206）中的熱水和自來水進水管道（208）中的自來水的流速相同，由于熱水進水小管道（206）、自來水進水管道（208）口徑相同，要使熱水、自來水混合后的水溫為T，則需滿足式一

n2n1≈(T1-T)(T-T2)]]>

其中，n₁為熱水進水小管道（206）開啟數目，n₂為自來水進水小管道開啟數目，控制系統（400）經過計算，得到熱水進水小管道（206）、自來水進水管道（208）應開啟的數目之比，控制系統（400）取熱水進水小管道（206）或自來水進水管道（208）開啟數目的最大值，即滿足n₁接近熱水進水小管道的個數或者n₂接近自來水進水管道的個數，控制系統（400）發出信號使控制熱水微型電磁閥（207）打開n₁個，使控制自來水微型電磁閥（209）打開n₂個；

步驟3，混合箱溫度傳感器（203）測得混合箱內混合水的水溫T₃，熱水進水小管道（206）中熱水、自來水進水管道（208）中自來水實際流速并不相同，當T₃>T+3℃或T₃<T-3℃時，實際情況為式二

n1′n2′=n1(T1-T3)(T-T2)n2(T3-T2)(T1-T)]]>

其中，n′₁為熱水進水小管道（206）應當開啟數目，n′₂為自來水進水小管道應當開啟數目，控制系統（400）經過計算，得到熱水進水小管道（206）、自來水進水管道（208）應當開啟的數目之比n′₁∕n′₂，同時控制系統（400）取熱水進水小管道（206）或自來水進水管道（208）應當開啟數目的最大值，即滿足n′₁接近熱水進水小管道的個數或者n′₂接近自來水進水管道的個數；

步驟4，控制系統（400）將n′₁與n₁、n′₂與n₂分別通過式三與式四

Δ₁=n′₁-n₁

Δ₂=n′₂-n₂

進行計算得到Δ₁與Δ₂，其中，Δ₁與Δ₂均取整數，當Δ₁﹥0時，控制系統（400）控制開啟Δ₁個控制熱水微型電磁閥（207），當Δ₁<0時，控制系統（400）控制關閉-Δ₁個控制熱水微型電磁閥（207），當Δ₂>0時，控制系統（400）控制開啟Δ₂個控制自來水微型電磁閥（209）當Δ₂<0時，控制系統（400）控制關閉-Δ₂個控制自來水微型電磁閥（209），此時混合箱水溫達到T±3℃；

步驟5，當用戶用完水后，混合箱溫度傳感器（203）檢測到混合箱內混合水水溫T₃，殘余水的溫度冷卻到預先設定的溫度T′控制系統（400）通過式五

Δ₃=T₃-T′

進行計算得到Δ₃，其中，T₃為混合箱溫度傳感器（203）檢測的混合箱內混合水即殘余水水溫，T′為預先設定的混合箱內混合水的回收臨界溫度，當Δ₃﹥0時，控制系統（400）控制第三電磁閥（211）打開，當Δ₃<0時，控制系統（400）控制第三電磁閥（211）關閉。