節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，屬于采暖設備領域。其特征在于：包括電加熱裝置、太陽能加熱裝置和太陽能供電裝置，電加熱裝置的入水口通過管道同時連接太陽能加熱器出水管（8）和第一電磁閥（9）的一端，第一電磁閥（9）的另一端同時并聯(lián)三條管路：串聯(lián)連接有第二電磁閥（10）的太陽能加熱器進水管（7）、串聯(lián)連接有水泵（12）的供暖回水管（11）以及蓄水管（14）；所述的太陽能供電裝置與電加熱裝置相連。本實用新型可實現多組供電電源自動切換，同時充分利用太陽能進行輔助加熱，充分節(jié)約能源。
【專利說明】節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，屬于采暖設備領域。具體涉及一種可通過太陽能加熱器進行輔助加熱，節(jié)約電能，同時可實現多組供電電源自動切換的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在現有技術的房屋供暖中，除政府集中供暖的方式外，較為常見的是電加熱供暖或太陽能供暖。電加熱供暖會消耗大量的電能，而太陽能供暖受天氣影響較大，同時夜間無法使用，雖然現在市面上已出現太陽能加熱同時電輔助加熱的產品出現，但是普遍存在對太陽能利用率較低，不能充分節(jié)能的缺陷。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種可實現多組供電電源自動切換，同時充分利用太陽能進行輔助加熱，節(jié)約能源的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:該節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:包括電加熱裝置、太陽能加熱裝置和太陽能供電裝置，電加熱裝置的入水口通過管道同時連接太陽能加熱器出水管和第一電磁閥的一端，第一電磁閥的另一端同時并聯(lián)三條管路:串聯(lián)連接有 第二電磁閥的太陽能加熱器進水管、串聯(lián)連接有水泵的供暖回水管以及蓄水管；所述的太陽能供電裝置與電加熱裝置內的供電切換回路相連。
[0005]所述的電加熱裝置為電加熱器，電加熱器包括電氣腔和加熱腔，加熱腔內并排設置有多組加熱單元，所述的供電切換回路設置在電氣腔內，電氣腔內同時設置有對供電切換回路以及整個采暖系統(tǒng)進行控制的控制電路，交流電源線同時與供電切換回路相連。
[0006]所述的加熱單元為7~16組電加熱棒以及與每組電加熱棒配合安裝的金屬換熱管，螺旋狀的金屬換熱管自上而下設置在電加熱棒外部，所有金屬換熱管的入水口和出水口分別通過管道匯于一處形成電加熱器的入水口和出水口。
[0007]所述的太陽能加熱裝置為內部設置有4-7組螺旋狀太陽能集熱管的太陽能加熱器，所述的太陽能加熱器進水管同時連接所有太陽能集熱管的入水口，所有太陽能集熱管的出水口匯于一處同時串聯(lián)連接第一溫度傳感器之后與所述的太陽能加熱器進水管相連。
[0008]所述的供暖回水管同時串聯(lián)連接有第二溫度傳感器。
[0009]所述的蓄水管與自來水相連，其管路上串聯(lián)連接有手動閥門。
[0010]所述的太陽能供電裝置包括同時與供電切換回路相連的太陽能供電模塊和蓄電池供電模塊。
[0011]所述的供電切換回路包括常閉觸點KA1-1、常開觸點KA1-2，常閉觸點KA2-1、常開觸點KA2-2以及常開觸點KA3-1，太陽能供電模塊串聯(lián)常閉觸點KA2-1之后同時并聯(lián)兩條回路:第一條與水泵相連，另一條串聯(lián)常開觸點KA3-1后與加熱棒相連，蓄電池供電模塊串聯(lián)常閉觸點KAl-1之后與繼電器KA2的常開觸點KA2-2相連，交流電供電模塊同時與常開觸點KA1-2和控制電路相連。
[0012]所述的太陽能供電模塊包括依次連接的太陽能電池板和第一穩(wěn)壓電路；
[0013]所述的蓄電池供電模塊包括依次連接的太陽能電池板、充放電控制器以及蓄電池；
[0014]所述的交流電供電模塊包括依次連接的變壓器、整流電路、濾波電路。
[0015]所述的控制電路包括單片機、溫度檢測模塊、電壓檢測模塊、繼電器模塊、電磁閥模塊以及第二穩(wěn)壓模塊，交流電供電模塊與第二穩(wěn)壓模塊相連，第二穩(wěn)壓模塊同時與溫度檢測模塊、單片機以及電壓檢測模塊相連并為其供電，單片機同時與繼電器模塊和電磁閥模塊相連。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的所具有的有益效果是:
[0017]1、本實用新型的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)設置有多組供電電源，并可通過單片機在各電源之間實現自動切換，充分利用太陽能進行供電。
[0018]2、設置有由單片機控制的電磁閥自動實現太陽能加熱器和電加熱器之間水流的切換，當太陽充足時，利用太陽能加熱器對電加熱器進行輔助加熱，進一步節(jié)約了電能。
[0019]3、在管路多出設置有溫度傳感器，是管路切換更加可靠。
[0020]4、結構簡單，擴展性好，可適用于不同面積房屋的供暖。
[0021]5、使用單片機對整個管路切換及供電線路進行切換，智能化程度更高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)結構示意圖。
[0023]圖2為節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)供電切換回路原理圖。
[0024]圖3為節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)太陽能供電模塊原理方框圖。
[0025]圖4為節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)蓄電池供電模塊原理方框圖。
[0026]圖5為節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)交流電供電模塊原理方框圖。
[0027]圖6為節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)控制電路原理方框圖。
[0028]圖7為節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)電壓檢測模塊電路原理圖。
[0029]其中:1、蓄電池2、充放電控制器3、太陽能電池板4、太陽能加熱器5、太陽能集熱管6、第一溫度傳感器7、太陽能加熱器進水管8、太陽能加熱器出水管9、第一電磁閥10、第二電磁閥11、供暖回水管12、水泵13、第二溫度傳感器14、蓄水管15、手動閥門16、供暖出水管17、壓力傳感器18、電加熱棒19、金屬換熱管20、電加熱器21、加熱腔22、電氣腔23、交流電源線。
【具體實施方式】
[0030]圖1~7是本實用新型的最佳實施例，下面結合附圖1~7對本實用新型做進一步說明。
[0031]如圖1所示，本實用新型的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)包括以下幾部分:放置在室外的太陽能電池板3、太陽能加熱器4以及設置在室內的電加熱器20。電加熱器20包括加熱腔21和電氣腔22，其中加熱腔21內設置有多組電加熱棒18和與電加熱棒18配套的金屬換熱管19，金屬換熱管19通過管路與太陽能加熱器4相連；電氣腔22內設置有控制電路以及由控制電路進行控制的供電切換回路，太陽能電池板3通過導線依次連接充放電控制器2和蓄電池1，蓄電池I通過導線連入電氣腔22與供電切換回路相連，太陽能電池板3以及設置在電氣腔22外側的交流電源線23同時通過導線連入電氣腔22與供電切換回路相連。
[0032]在電加熱器20的加熱腔21內，并行設置有多組電加熱棒18，每組電加熱棒18的外部分別設置有一組金屬換熱管19，金屬換熱管19為自下而上設置的螺旋狀，電加熱棒18以及金屬換熱管19的數量可根據需要設置7~16組。每組金屬換熱管19下方的出水口匯于一處并由供暖出水管16引出，供暖出水管16與室內供暖的入口相連，供暖出水管16上同時串聯(lián)設置有壓力傳感器17。每組金屬換熱管19上的入水口匯于一處自加熱腔21引出后通過管路同時連接太陽能加熱器出水管8和第一電磁閥9的一端，第一電磁閥9的另一端同時連接三條管路:串聯(lián)連接有第二電磁閥10的太陽能加熱器進水管7、串聯(lián)連接有第二溫度傳感器13和水泵12的供暖回水管11以及串聯(lián)連接有手動閥門15的蓄水管14。
[0033]蓄水管14與自來水相連，將手動閥門15打開后，通過蓄水管14將太陽能加熱器4和電加熱器20內的管路注滿水后將手動閥門15關閉。供暖回水管11為室內供暖的回水管，自電加熱器20引出的熱水經供暖出水管16進入室內進行換熱供暖，換熱完成后的水流入供暖回水管11，完成一次換熱循環(huán)。串聯(lián)連接有第二電磁閥10的太陽能加熱器進水管7進入太陽能加熱器4后同時與其內部并排設置的多組太陽能集熱管5的入水口相連，太陽能集熱管5為在太陽能加熱器4的內部自上而下延伸的螺旋狀。每組太陽能集熱管5的出水口匯于一條管路并串聯(lián)連接第一溫度傳感器6后經太陽能加熱器出水管8流入電加熱器20，太陽能集熱管5的數量為4-7組。
[0034]在圖2所示的本實用新型的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)的供電切換回路中，包括繼電器KAI的常閉觸點KA1-1、常開觸點KA1-2，繼電器KA2的常閉觸點KA2-1、常開觸點KA2-2以及繼電器KA3的常開觸點KA3-1。太陽能供電模塊串聯(lián)繼電器KA2的常閉觸點KA2-1之后同時并聯(lián)兩條回路:第一條與水泵12相連，另一條串聯(lián)繼電器KA3的常開觸點KA3-1后與加熱棒18相連。蓄電池供電模塊串聯(lián)繼電器KAl的常閉觸點KAl-1之后與繼電器KA2的常開觸點KA2-2相連。交流電供電模塊同時與繼電器KAl的常開觸點KA1-2和控制電路相連。
[0035]如圖3所示，太陽能供電模塊包括太陽能電池板3、第一穩(wěn)壓模塊。太陽能電池板3連接第一穩(wěn)壓模塊后與負載相連并進行供電，第一穩(wěn)壓模塊的電壓輸出端同時與控制電路中的第一電壓檢測模塊相連，第一電壓檢測模塊與控制電路中的單片機相連。
[0036]如圖4所示，蓄電池供電模塊包括太陽能電池板3、充放電控制器2以及蓄電池I。太陽能電池板3通過充放電控制器2與蓄電池I相連，蓄電池I的電壓輸出端與負載相連并進行供電，蓄電池I的電壓輸出端同時與控制電路中的第二電壓檢測模塊相連，第二電壓檢測模塊與控制電路中的單片機相連。
[0037]如圖5所示，交流電供電模塊包括交流電依次連接的變壓器、整流電路、濾波電路。經濾波電路濾波后同時與控制電路和負載相連并為其供電。
[0038]圖3飛中所示的負載包括電加熱棒18和水泵12，在本實用新型中，電加熱棒18和水泵12均為直流40V供電，在太陽能供電模塊中，太陽能電池板3發(fā)出的電源經第一穩(wěn)壓模塊輸出穩(wěn)定的直流電40V,第一穩(wěn)壓模塊可由多種方式實現，如多個穩(wěn)壓管反向串聯(lián)連接。太陽能電池板3為負載進行供電的同時通過蓄電池供電模塊中的充放電控制器2對蓄電池I進行充電。在交流電供電模塊中，交流電220V通過變壓器、整流電路和濾波電路變?yōu)檩^為純凈的直流電40V。由于控制電路的供電不可間斷，所以通過供電狀態(tài)較為穩(wěn)定的交流電供電模塊直接對控制電路進行供電，交流電220V由交流電源線23提供。
[0039]如圖6所示，本實用新型的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)的控制電路包括:單片機、溫度檢測模塊、電壓檢測模塊、繼電器模塊、電磁閥模塊以及第二穩(wěn)壓模塊。交流電供電模塊與第二穩(wěn)壓模 塊相連，第二穩(wěn)壓模塊同時與溫度檢測模塊、單片機以及電壓檢測模塊相連并為其供電，單片機同時與繼電器模塊和電磁閥模塊相連。其中溫度檢測模塊包括上述的第一溫度傳感器6、第二溫度傳感器13 ;繼電器模塊包括上述的繼電器ΚΑ1?(Α3 ；電磁閥模塊包括上述的第一電磁閥9和第二電磁閥10。
[0040]如圖7所示，電源Vl同時并聯(lián)電阻Rf R2的一端，電阻R2的另一端同時并聯(lián)集成運算放大器UlA的同相輸入端和穩(wěn)壓管Dl的陰極，穩(wěn)壓管Dl的陽極接地。電阻Rl的另一端串聯(lián)電位器Wl后接地，電位器Wl的調節(jié)端與集成運算放大器UlA的反相輸入端相連。集成運算放大器UlA的輸出端與單片機相連；電源V2同時并聯(lián)電阻R3~R4的一端，電阻R3的另一端同時并聯(lián)集成運算放大器UlB的同相輸入端和穩(wěn)壓管D2的陰極，穩(wěn)壓管D2的陽極接地。電阻R3的另一端串聯(lián)電位器W2后接地，電位器W2的調節(jié)端與集成運算放大器UlB的反相輸入端相連。集成運算放大器UlB的輸出端同時與單片機相連。
[0041]電源Vl和電源V2分別為太陽能供電模塊和蓄電池供電模塊的輸出電壓。電源Vl(電源V2)通過電阻Rl (電阻R3)和電位器Wl (電位器W2)加載到集成運算放大器UlA (集成運算放大器UlB)的反相輸入端，集成運算放大器UlA (集成運算放大器UlB)的同相輸入端由穩(wěn)壓管Dl (穩(wěn)壓管D2)提供穩(wěn)定電壓，當電源Vl (電源V2)電壓值變化時，集成運算放大器UlA (集成運算放大器UlB)的輸出端向單片機發(fā)出信號，由單片機進行控制。集成運算放大器UlA和集成運算放大器UlB可由常見的集成運放芯片實現，如LM358。
[0042]具體工作原理及過程如下:首先打開手動閥門15使自來水由蓄水管14進入，當太陽能集熱管5和金屬換熱管19以及各處的連接管路、換熱循環(huán)管路內注滿自來水之后，關閉手動閥門15，自來水停止進入。
[0043]水泵12開始工作，使自來水開始循環(huán)。此時第一溫度傳感器6和第二溫度傳感器13開始分別對太陽能加熱器4的出水溫度和室內供暖的回水溫度進行檢測。由于剛開始工作時，太陽能加熱器4和電加熱器20內的水溫較低，所以由第二溫度傳感器13檢測到的回水溫度較低，低于設定的水溫下限值，此時單片機控制繼電器KA3動作，常開觸點KA3-1閉合，電加熱棒18開始工作，對金屬換熱管19內的自來水進行加熱，加熱后的自來水經供暖出水管16流出對室內進行供暖，供暖完成后由供暖回水管11流回，如此循環(huán)。由于此時當太陽能加熱器4的出水溫度低于室內供暖的回水溫度，單片機控制第二電磁閥10關閉，第一電磁閥9打開，由供暖出水管16流回的水再次進入電加熱器20內，由電加熱棒18進行加熱，此時自來水在電加熱器20與室內管道之間循環(huán)。
[0044]隨著太陽能加熱器4開始工作，太陽能集熱管5內的水溫開始上升，當第一溫度傳感器6檢測到太陽能集熱管5內的水溫高于第二溫度傳感器13檢測到的回水溫度時，單片機控制第一電磁閥9關閉，第二電磁閥10開啟。此時由供暖回水管11流回的水首先進入太陽能加熱器4內的太陽能集熱管5內，將太陽能集熱管5內的溫度已升高的水推入電加熱器20內的金屬換熱管19中，由太陽能集熱管5輔助電加熱棒18進行加熱，降低了電加熱棒18的負荷，同時有助于供暖水溫的快速升高。此時自來水在電加熱器20、太陽能加熱器4和室內管道之間循環(huán)。隨著供暖的逐漸平穩(wěn)，當第二溫度傳感器13檢測到回水溫度高于設定的溫度上限時，單片機控制繼電器KA3動作，常開觸點KA3-1斷開，電加熱棒18停止工作。當夜晚太陽能加熱器4不再工作，太陽能集熱管5內的水溫再次低于回水溫度時，單片機再次控制第一電磁閥9開啟，第二電磁閥10關閉，此時自來水在電加熱器20與室內管道之間循環(huán)。
[0045]在電加熱棒18和水泵12的供電回路選擇上，當單片機檢測到第一電壓檢測模塊無信號輸入時，電加熱棒18和水泵12由太陽能電池板3提供電能，太陽能電池板3對提供能源的同時通過充放電控制器2對蓄電池I進行充電。當夜晚太陽能電池板3不工作時，第一電壓檢測模塊向單片機發(fā)出信號，單片機驅動繼電器KA2動作，常閉觸點KA2-1斷開，常開觸點KA2-2閉合，由蓄電池I對電加熱棒18和水泵12進行供電。當蓄電池I電量不足時，第二電壓檢測模塊向單片機發(fā)出信號，單片機驅動繼電器KAl動作，常閉觸點KAl-1斷開，常開觸點KA1-2閉合，由交流電對電加熱棒18和水泵12進行供電。
[0046]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本實用新型技術方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:包括電加熱裝置、太陽能加熱裝置和太陽能供電裝置，電加熱裝置的入水口通過管道同時連接太陽能加熱器出水管(8)和第一電磁閥(9)的一端，第一電磁閥(9)的另一端同時并聯(lián)三條管路:串聯(lián)連接有第二電磁閥(10)的太陽能加熱器進水管(7)、串聯(lián)連接有水泵(12)的供暖回水管(11)以及蓄水管(14);所述的太陽能供電裝置與電加熱裝置內的供電切換回路相連。
2.根據權利要求1所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的電加熱裝置為電加熱器(20)，電加熱器(20)包括電氣腔(22)和加熱腔(21)，加熱腔(21)內并排設置有多組加熱單元，所述的供電切換回路設置在電氣腔(22)內，電氣腔(22)內同時設置有對供電切換回路以及整個采暖系統(tǒng)進行控制的控制電路，交流電源線(23)同時與供電切換回路相連。
3.根據權利要求2所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的加熱單元為7~16組電加熱棒(18)以及與每組電加熱棒(18)配合安裝的金屬換熱管(19)，螺旋狀的金屬換熱管(19)自上而下設置在電加熱棒(18)外部，所有金屬換熱管(19)的入水口和出水口分別通過管道匯于一處形成電加熱器(20)的入水口和出水口。
4.根據權利要求1所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能加熱裝置為內部設置有4-7組螺旋狀太陽能集熱管(5)的太陽能加熱器(4)，所述的太陽能加熱器進水管(7)同時連接所有太陽能集熱管(5)的入水口，所有太陽能集熱管(5)的出水口匯于一處同時串聯(lián)連接第一溫度傳感器(6)之后與所述的太陽能加熱器進水管(7)相連。
5.根據權利要求1所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的供暖回水管(11)同時串聯(lián)連接有第二溫度傳感器(13)。
6.根據權利要求1所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的蓄水管(14 )與自來水相連，其管路上串聯(lián)連接有手動閥門(15 )。
7.根據權利要求1所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能供電裝置包括同時與供電切換回路相連的太陽能供電模塊和蓄電池供電模塊。
8.根據權利要求7所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的供電切換回路包括常閉觸點KA1-1、常開觸點KA1-2，常閉觸點KA2-1、常開觸點KA2-2以及常開觸點KA3-1，太陽能供電模塊串聯(lián)常閉觸點KA2-1之后同時并聯(lián)兩條回路:第一條與水泵12相連，另一條串聯(lián)常開觸點KA3-1后與加熱棒18相連，蓄電池供電模塊串聯(lián)常閉觸點KAl-1之后與繼電器KA2的常開觸點KA2-2相連，交流電供電模塊同時與常開觸點KA1-2和控制電路相連。
9.根據權利要求8所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能供電模塊包括依次連接的太陽能電池板(3)和第一穩(wěn)壓電路； 所述的蓄電池供電模塊包括依次連接的太陽能電池板(3)、充放電控制器(2)以及蓄電池(I); 所述的交流電供電模塊包括依次連接的變壓器、整流電路、濾波電路。
10.根據權利要求2或8所述的節(jié)能型光伏太陽能低電壓采暖系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制電路包括單片機、溫度檢測模塊、電壓檢測模塊、繼電器模塊、電磁閥模塊以及第二穩(wěn)壓模塊，交流電供電模塊與第二穩(wěn)壓模塊相連，第二穩(wěn)壓模塊同時與溫度檢測模塊、單片機以及電壓檢測 模塊相連并為其供電，單片機同時與繼電器模塊和電磁閥模塊相連。
【文檔編號】F24D19/10GK203571850SQ201320762627
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】邴科 申請人:邴科