專利名稱：全天候節(jié)能型輔助電加熱太陽能熱水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輔助電加熱的太陽能熱水器。
太陽能熱水器目前正逐漸為消費(fèi)者所接受，但僅靠太陽能加熱受日照強(qiáng)度和日照時間限制，有時難以保證正常使用。隨之出現(xiàn)的輔助電加熱的太陽能熱水器也只是將兩種熱水器簡單組合，通過電加熱器來加熱整個貯水箱中的水，故升溫慢，能耗大且時常造成能源的浪費(fèi)。
本實(shí)用新型目的在于，提供一種以“二合一貯水箱體”為主要特點(diǎn)的，以節(jié)能和方便使用為特點(diǎn)的輔助電加熱智能化太陽能熱水器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，它由貯水箱體，真空太陽能集熱管，聚焦反射板，支架及進(jìn)出水管等組成，貯水箱與若干平行設(shè)置的真空太陽能集熱管相連通，聚焦反射板位于真空集熱管下方，支架將貯水箱及真空太陽能集熱管固定，本技術(shù)方案的特點(diǎn)是，它的組成中還包括有溫度計，水位計，加熱器，總控制箱及操作盒等，貯水箱體分為兩個相互獨(dú)立的貯水空間即A貯水箱和B貯水箱，帶有電磁閥的進(jìn)水管與A貯水箱相連通，帶有電磁閥的出水管與B出水箱相連通，A貯水箱與B貯水箱之間由帶有過水電磁閥的管道相連通，A、B貯水箱的頂部均設(shè)置有排氣管，在B貯水箱內(nèi)部設(shè)置有電加熱器、溫度計、水位計，總控制箱與操縱盒相連接，總控制箱內(nèi)又由帶有記憶存貯功能的集成電路芯片、電源電路、漏電保護(hù)電路、傳感信號檢測處理電路和執(zhí)行電路等組成，執(zhí)行電路中各執(zhí)行回路分別與進(jìn)水電磁閥、出水電磁閥、過水電磁閥、電加熱器相連接，水位計、溫度計與傳感信號接收處理電路相連接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，保留了傳統(tǒng)太陽能熱水器的全部功能；由于采用的是“二合一貯水箱”結(jié)構(gòu)，僅對B貯水箱中的水進(jìn)行電加熱，具有升溫快的特點(diǎn)，而當(dāng)B貯水箱中的熱水水位降至最低安全水位時，從另一貯水箱中補(bǔ)充過來的水則是被太陽能持續(xù)加熱過的水，這樣就達(dá)到了節(jié)省電能的設(shè)計效果；另外由于采用軟件編程自動控制技術(shù)，整套熱水器的技術(shù)參數(shù)設(shè)定容易，使用方便安全可靠。此外，在控制電路及軟件編程中做了規(guī)定，即每次電加熱過程開始前使用者都必須重新啟動電加熱狀態(tài)開關(guān)，從而可以減少電加熱器始終處于加熱狀態(tài)所造成的電能浪費(fèi)。
以下結(jié)合附圖介紹本實(shí)用新型的兩個實(shí)施例。
附


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一貯水箱結(jié)構(gòu)及相關(guān)測量控制裝置組成的示意圖。
附圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的操縱盒操作面板外形示意圖。
附圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一貯水箱頂部的排氣管結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一總控制箱電路結(jié)構(gòu)框圖。
附圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一總控制箱電原理圖。
附圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例一操縱盒電路結(jié)構(gòu)框圖。
附圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例一操縱盒電原理圖。
附圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例二貯水箱結(jié)構(gòu)及相關(guān)測量控制裝置組成的示意圖。
實(shí)施例一本實(shí)施例的外形同一般太陽能熱水器。貯水箱體分為兩個相互獨(dú)立的貯水空間，貯水箱A為傳統(tǒng)太陽能加熱貯水箱，貯水箱B則為傳統(tǒng)太陽能加熱并能適時輔助電加熱貯水箱，貯水箱A和貯水箱B均為若干平行設(shè)置的真空太陽能集熱管相連通，聚焦反射板位于真空集熱管下方，支架將貯水箱A、B及真空太陽能集熱管固定。真空太陽能集熱管采用市場上有售的薄膜玻璃真空集熱管，配合裝有鏡面光能反射板增加吸收率，全面發(fā)揮集熱管功能。A、B貯水箱外部及其之間均設(shè)置有保溫層1，A貯水箱與B貯水箱之間由帶有電磁過水閥2和管道3相連通，A、B貯水箱頂部均設(shè)置有彎曲狀排氣管4、6，排氣管出口處設(shè)置有擋板5、7，帶有進(jìn)水閥8的進(jìn)水管9與A貯水箱相連通，帶有出水閥10的出水管11與B貯水箱相連通，在B貯水箱內(nèi)設(shè)置有電加熱器12、溫度計13、水位計14?？偪刂葡?5也安裝固定在支架上，操縱盒則安裝在使用者方便操作的位置，該總控制箱與操縱盒之間采用標(biāo)準(zhǔn)接線插頭插座方式連接?？偪刂葡?5由帶有記憶存貯功能的集成芯片、電源電路、傳感信號檢測處理電路、漏電保護(hù)電路、執(zhí)行電路及操縱盒16等組成，執(zhí)行電路中各執(zhí)行回路輸出端分別與進(jìn)水電磁閥8、出水電磁閥10、過水電磁閥2、電加熱器12相連接，溫度計13、水位計14則與傳感信號檢測處理電路的輸入端相連接。
帶有記憶存貯功能的集成電路芯片成為整個控制裝置的核心，它能存貯預(yù)先編制好的軟件程序，以滿足使用者對熱水器自動控制過程以及各性能技術(shù)參數(shù)的需要。這樣，總控制箱中帶有記憶存貯功能的集成化主控制電路及與之相連接的傳感信號采集處理電路、執(zhí)行電路等可按上述控制程序及時地測量水位、水溫，并顯示在操作盒顯示屏上，在需電輔助加熱時，還能根據(jù)使用者所設(shè)定的水溫要求適時自動地停止電加熱，適時地開啟、關(guān)閉進(jìn)、出水閥和過水閥。
以下結(jié)合附圖具體介紹本實(shí)施例的總控制箱電路和操縱盒電路。
本實(shí)施例的總控制箱電路結(jié)構(gòu)框圖如附圖4所示，總控制箱電原理圖如附圖5所示。該總控制箱采用AT89C51為控制核心，可細(xì)分為傳感信號檢測電路、執(zhí)行電路、記憶功能控制IC電路及電源電路。傳感信號檢測電路，又可分為水位檢測及溫度檢測兩大項(xiàng)，其中水位檢測電路(a)輸入端接至AT89C51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3之接腳，分別為第一水位，第二水位，第三水位及第四水位，依水位的高低觸發(fā)4個不同長度水位水位感測棒之感測電路，當(dāng)高于水位感測時，AT89C51之水位接腳信號則為低電位信號，反之，低于水位感測棒時，接腳為高電位訊號，借助此變化可清楚檢測到水位的高度，另一溫度感測(b)方面采用熱敏電阻(Thermistor)作為溫度感測元件，而溫度測量使用的技巧為采用RC充放電路的技術(shù)，計算出充放電時間后將它轉(zhuǎn)換成溫度值，在溫度感測電路中可分為放電電路，其接于AT89C51之/WR，當(dāng)/WR輸出低電位，則可快速放掉RC之電位，再有是充電電路，其由AT89C51之INTO控制，當(dāng)INTO輸出低電位時，則是對RC電路開始充電，充電的變化可借助接于AT89C51之INT1取得資料，當(dāng)RC電路充電到高電位時，對由一反向器轉(zhuǎn)為低電位，促使INT1產(chǎn)生中斷停止計時器，而最后使用計時器之計時值來轉(zhuǎn)換成實(shí)際的溫度值?？偪刂葡渲械膱?zhí)行電路(c)部分可分為加熱執(zhí)行電路(c1)，出水閥執(zhí)行路(c3)，進(jìn)水閥執(zhí)行電路(c2)及循環(huán)水閥執(zhí)行電路(c4)，分別由AT89C51之P1.0、P2.1、P2.2、P2.3各接腳來控制，輸出低電位由一反向器轉(zhuǎn)為高位，來驅(qū)動8085導(dǎo)通，促使繼電器動作，進(jìn)而達(dá)成加熱、出水、進(jìn)水及循環(huán)等各項(xiàng)功能。記憶功能及控制IC電路(e)，主要由AT89C51和串列傳輸介面(接口)(d)所構(gòu)成，AT89C51是總控制箱的核心，對于系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)具有記憶的功能，至于串列傳輸介面是用來將溫度值及水位值傳給室內(nèi)操縱盒，并可接收送來的各參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，傳輸方式采全雙工RS-232介面，而AT89C51提供的串列傳輸介面，經(jīng)由ICL-232之位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成RS-232的電器規(guī)格將信號傳到遠(yuǎn)端，而傳輸有效距離約為20公尺。電源電路(f)部分主要由漏電保護(hù)裝置、變壓器及穩(wěn)壓電路所構(gòu)成。
本實(shí)施例的操縱盒電路結(jié)構(gòu)框圖如附圖6所示，操縱盒電原理圖如附圖7所示。在操縱盒電路中，采用AT89C51(g)為控制核心，操縱盒上的電路功能包括，溫度顯示，狀態(tài)顯示，按鍵輸入(h)，RS-232傳輸介面(i)及蜂鳴器。溫度顯示電路(j)中，本實(shí)例采用3個共陽極的七段顯示器，以軟件掃描方式，由AT89C51之P0做編碼之動作，而由P20、P21、P22的各接腳來點(diǎn)亮顯示器，在2毫秒內(nèi)點(diǎn)亮一個七段顯示器，利用此方法可使溫度的讀值清楚且不閃爍。狀態(tài)顯示部分也是接于溫度顯示電路上，由P23控制點(diǎn)亮各狀態(tài)顯示燈，而狀態(tài)顯示燈共用了8個LED，分別用來表示四組水位指示燈(j1-j4)、出水指示燈(j5)、循環(huán)指示燈(j6)、加熱指示燈(j7)、進(jìn)水指示燈(j8)。串列傳輸電路用來將各個參數(shù)的動作狀態(tài)傳給總控制箱，并接收主控制箱傳來的溫度值及水位值。
以下結(jié)合一個具體實(shí)用的自動控制程序及使用操作步驟來較詳細(xì)的介紹本實(shí)施例的工作過程及節(jié)能特點(diǎn)。處于常開狀態(tài)的過水閥使A貯水箱和B貯水箱相互連通，如同一個傳統(tǒng)的單一太陽能熱水器。在日照條件理想情況下，貯水箱中水溫逐步上升并在操縱盒顯示屏上顯示出溫度數(shù)值，當(dāng)水溫達(dá)到使用者所需要的溫度即可使用。當(dāng)日照條件差，僅憑太陽能無法達(dá)到使用者所需要的溫度，使用者可在操縱盒上通過溫度設(shè)定按鈕設(shè)定所需的溫度，以手動方式將電加熱狀態(tài)開關(guān)置于開啟位置，此時總控制箱中的各電路在軟件程序的作用下，首先關(guān)閉過水閥，B貯水箱中的經(jīng)過太陽能預(yù)先加熱的水開始被電加熱器加熱，一旦水溫達(dá)到設(shè)定溫度時，電加熱器自動停止加熱。當(dāng)B貯水箱中的水被使用至最低安全水位(水位1)時，過水閥、進(jìn)水閥相繼自動開啟，原先貯存在A水箱中的一部分經(jīng)過太陽能預(yù)先加熱的水進(jìn)入B貯水箱，此時，按下強(qiáng)制進(jìn)水按鈕，進(jìn)水電磁閥開啟，進(jìn)水管補(bǔ)充進(jìn)水至所需水位時進(jìn)水閥關(guān)閉，整套加熱裝置恢復(fù)到使用太陽能加熱的狀態(tài)。此時，若仍需輔助是加熱，必須重新再次將電加熱狀態(tài)開關(guān)置于開啟位置，才能循環(huán)以上電加熱各步驟。上述控制操縱過程中包含了以下節(jié)能措施，一是對經(jīng)過太陽能預(yù)熱的水進(jìn)行電加熱；二是每次電加熱過程都必須重新啟動加熱開關(guān)，以防止忘記關(guān)閉所造成的能源浪費(fèi)；另外，貯水箱頂部的彎曲狀排氣管口及單向擋板也起到了減少熱能損耗的作用。
實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一相比，主要在貯水箱的結(jié)構(gòu)上做了改進(jìn)(參見附圖8)，即貯水箱體中的B貯水箱與A貯水箱之間的分隔內(nèi)膽17上部開有通氣孔18，A貯水箱設(shè)置有排氣管19，該排氣管的進(jìn)氣口20位于A貯水箱的頂部，該排氣管沿A貯水箱保溫層21排布，該排氣管出氣口22豎直向下伸出貯水箱外殼23。這樣，B貯水箱上部的氣體通過該通氣孔進(jìn)入A貯水箱后再經(jīng)A貯水箱的排氣管排出。另外，為了使整套熱水器裝置結(jié)構(gòu)緊湊，本實(shí)施例將主控制箱箱體24安裝于B貯水箱外側(cè)面，進(jìn)水管25也位于出水管一側(cè)，該進(jìn)水管穿過B貯水箱和A貯水箱上方的保溫層21，該進(jìn)水管的進(jìn)水口26置于A貯水箱內(nèi)。若使用時貯水箱的相對高度不夠，會出現(xiàn)水壓低的問題，安裝時可以在貯水箱出口處用一增壓泵取代出水閥，以增加出水壓力。本實(shí)施例電控部分即主控制箱和操縱盒同實(shí)施例一，本實(shí)施例的工作原理及過程也基本同實(shí)施例一，在此不重復(fù)。
權(quán)利要求1.一種全天候節(jié)能型輔助電加熱太陽能熱水器，它由貯水箱體，真空太陽能集熱管，聚焦反射板，支架及進(jìn)出水管等組成，貯水箱與若干平行設(shè)置的真空太陽能集熱管相連通，聚焦反射板位于真空集熱管下方，支架將貯水箱及真空太陽能集熱管固定，其特征在于它的組成中還包括有溫度計，水位計，加熱器，總控制箱及操作盒等，貯水箱體分為兩個相互獨(dú)立的貯水空間即A貯水箱和B貯水箱，帶有電磁閥的進(jìn)水管與A貯水箱相連通，帶有電磁閥的出水管與B出水箱相連通，A貯水箱與B貯水箱之間由帶有過水電磁閥的管道相連通，A、B貯水箱的頂部均設(shè)置有排氣管，在B貯水箱內(nèi)部設(shè)置有電加熱器、溫度計、水位計，總控制箱與操縱盒相連接，總控制箱內(nèi)又由帶有記憶存貯功能的集成電路芯片、電源電路、漏電保護(hù)電路、傳感信號檢測處理電路和執(zhí)行電路等組成，執(zhí)行電路中各執(zhí)行回路輸出端分別與進(jìn)水電磁閥、出水電磁閥、過水電磁閥、電加熱器相連接，水位計、溫度計與傳感信號接收處理電路相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候節(jié)能型輔助電加熱太陽能熱水器，其特征在于A、B貯水箱頂部設(shè)置的排氣管呈彎曲狀，并在排氣管出口處設(shè)置有單向活動擋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候節(jié)能型輔助電加熱太陽能熱水器，其特征在于所述貯水箱體中的B貯水箱與A貯水箱之間的分隔內(nèi)膽上部開有通氣孔；A貯水箱設(shè)置有排氣管，該排氣管的進(jìn)氣口位于A貯水箱的頂部，該排氣管沿A貯水箱保溫層排布，該排氣管出氣口豎直向下伸出貯水箱外殼。
專利摘要本實(shí)用新型為一種節(jié)能型輔助電加熱太陽能熱水器，其特點(diǎn)是，它有兩個獨(dú)立的貯水箱，兩個貯水箱之間用帶有過水閥的管道相連通，其中一個貯水箱內(nèi)設(shè)置有輔助電加熱裝置，總控制箱內(nèi)諸電路按照預(yù)先編制的程序及時檢測溫度、水位信號，使用者開啟電加熱開關(guān)，總控制箱能適時開啟、關(guān)閉各閥門和電加熱器，節(jié)能效果明顯。另外，操縱盒與總控制箱的分離式設(shè)計，顯示清楚，操作方便，安全可靠。
文檔編號F24J2/40GK2539940SQ0022002
公開日2003年3月12日 申請日期2000年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月26日
發(fā)明者鄭法榮 申請人:南京榮星建材有限公司