本實用新型涉及一種太陽能熱水器，特別涉及太陽能熱水器的水管保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

太陽能熱水器是將太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置，將水從低溫加熱到高溫，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器按結(jié)構(gòu)形式分為真空管式太陽能熱水器和平板式太陽能熱水器，主要以真空管式太陽能熱水器為主，占據(jù)國內(nèi)95％的市場份額。真空管式家用太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及支架等相關(guān)零配件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠真空集熱管，真空集熱管利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而達(dá)到所需熱水。隨著不同地區(qū)人們的需求不同，為了提高太陽能熱水器的適用范圍，太陽能熱水器在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上已經(jīng)有了升級，除了傳統(tǒng)的真空式完全依靠太陽散發(fā)出熱量加熱水之外，目前已經(jīng)發(fā)展成給傳統(tǒng)太陽能熱水器增加光伏發(fā)電裝置和依靠～220v市電輔助加熱等這類太陽能熱水器。

傳統(tǒng)熱水器主要依靠太陽光加熱涼水，但是由于受光照和季節(jié)影響，遇到陰雨天以及冬季光照不充足時常常難以滿足用戶使用熱水的需要，因此，為了使太陽能熱水器適用范圍更加廣泛，傳統(tǒng)太陽能熱水器內(nèi)部已經(jīng)增加了加熱棒裝置，外部增加輔助電源裝置。例如增加獨立型光伏發(fā)電裝置，當(dāng)光照充足時，太陽能熱水器依靠光照加熱儲水箱涼水，同時，太陽能電池板發(fā)電存儲到蓄電池中，當(dāng)遇到陰雨天等光照比較弱的時候，此時蓄電池釋放之前存儲的電能給太陽能熱水器內(nèi)部加熱棒加熱，從而達(dá)到所需溫度。還有一種是利用家庭電路220V市電輔助太陽能熱水器加熱，當(dāng)自然光照無法將儲水箱里的水加熱，則利用家庭220V交流電輔助加熱。具體可參考圖3所示。

盡管太陽能熱水器的構(gòu)造已經(jīng)得到升級，可以在陰雨天以及冬季光照量不夠的情況下利用輔助加熱裝置加熱水，但是，北方冬季天氣寒冷，雖然輔助加熱裝置可以對太陽能內(nèi)部熱水進(jìn)行加熱，但室外溫度較低，太陽能熱水器進(jìn)出水管雖 然利用保溫膜包裹做了防凍保護(hù)，但是，當(dāng)外界溫度較低時，對水管的防凍保護(hù)作用甚微。北方冬季經(jīng)常出現(xiàn)這種情況，室外太陽能熱水器內(nèi)部水已經(jīng)被加熱，由于溫度較低，室外進(jìn)水管和出水管內(nèi)部殘留水冬季常常被凍住，導(dǎo)致太陽能熱水器內(nèi)部熱水放不出來，外部涼水進(jìn)不去，嚴(yán)重的將凍裂水管，既影響用戶正常使用熱水，同時帶來經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的，在于提供一種太陽能熱水器水管保護(hù)裝置，其可擴(kuò)大太陽能熱水器的使用范圍，即使在冬季也能滿足人們對熱水的需求。

為了達(dá)成上述目的，本實用新型的解決方案是：

一種太陽能熱水器水管保護(hù)裝置，包括單片機(jī)、n個溫度傳感器、m根發(fā)熱電阻絲、控制開關(guān)和供電電源，其中，n、m均為自然數(shù)，n個溫度傳感器分別鋪設(shè)在太陽能熱水器位于室外的進(jìn)水管和出水管表面，分別用于感測進(jìn)、出水管的溫度并送入單片機(jī)；m根發(fā)熱電阻絲分別鋪設(shè)在太陽能熱水器位于室外的進(jìn)水管和出水管表面，且這m根發(fā)熱電阻絲經(jīng)控制開關(guān)連接供電電源；單片機(jī)與控制開關(guān)連接，根據(jù)溫度傳感器感測的溫度控制控制開關(guān)的閉合或斷開。

上述n個溫度傳感器等距設(shè)置在進(jìn)水管和出水管上。

上述溫度傳感器采用DSB18B20溫度傳感器。

上述控制開關(guān)設(shè)置m個，m根發(fā)熱電阻絲相互并聯(lián)后，分別連接供電電源，而m個控制開關(guān)對應(yīng)連接在m根發(fā)熱電阻絲與供電電源之間。

上述m根發(fā)熱電阻絲串聯(lián)后，經(jīng)控制開關(guān)連接供電電源。

上述m根發(fā)熱電阻絲分為數(shù)組，每一組相互串聯(lián)后，再經(jīng)一個控制開關(guān)連接供電電源。

上述單片機(jī)采用AT89C51。

上述供電電源采用光伏發(fā)電蓄電池或經(jīng)整流后的220V市電。

上述控制開關(guān)使用繼電器，繼電器觸頭串聯(lián)在供電電源與發(fā)熱電阻絲的回路中，單片機(jī)的輸出引腳經(jīng)由電阻連接三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極經(jīng)由繼電器線圈連接電源。

上述繼電器線圈的兩端還反并聯(lián)二極管。

采用上述方案后，本實用新型通過在太陽能熱水器室外進(jìn)水管和出水管表面 鋪設(shè)溫度傳感器以及發(fā)熱電阻絲，通過實時監(jiān)測水管溫度，來判斷是否需要對水管進(jìn)行加熱，適用于帶有輔助加熱裝置的太陽能熱水器，例如帶有獨立型光伏發(fā)電裝置或者利用220V市電輔助加熱的太陽能熱水器，不適用于傳統(tǒng)完全依靠太陽光加熱太陽能熱水器。本實用新型采用多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，能夠保證溫度量精度。

附圖說明

圖1是本實用新型的流程圖；

其中，A-接線端；

圖2是本實用新型的實現(xiàn)電路圖；

圖3是現(xiàn)有升級后的太陽能熱水器結(jié)構(gòu)原理圖；

其中，(a)表示升級后的太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)示意圖，(b)表示采用220V市電輔助的電路圖，(c)表示采用蓄電池輔助的電路圖；

其中，B-溫度水位檢測，10-加熱棒，20-光伏電池，3-進(jìn)水管，4-出水管，D-輸入端，UO-輸出。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案及有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實用新型提供一種太陽能熱水器水管保護(hù)裝置，包括單片機(jī)、n個溫度傳感器1、m根發(fā)熱電阻絲2、控制開關(guān)和供電電源，其中，n、m均為自然數(shù)，下面分別介紹。

n個溫度傳感器分別鋪設(shè)在太陽能熱水器位于室外的進(jìn)水管3和出水管4表面，分別用于感測進(jìn)、出水管不同位置的溫度，并送入單片機(jī)，為了最大限度地確保進(jìn)、出水管能夠全部被檢測到，且降低成本，將n個溫度傳感器等距設(shè)置在進(jìn)水管和出水管上。在本實施例中，溫度傳感器采用DSB18B20溫度傳感器。

m根發(fā)熱電阻絲分別鋪設(shè)在太陽能熱水器位于室外的進(jìn)水管和出水管表面，且這m根發(fā)熱電阻絲經(jīng)控制開關(guān)連接供電電源。在具體實現(xiàn)時，可以將這m根發(fā)熱電阻絲分別對應(yīng)一個控制開關(guān)連接供電電源，也即這m根發(fā)熱電阻絲相互并聯(lián)，每條并聯(lián)支路都對應(yīng)連接有一個控制開關(guān)，也可以降低成本，將所有發(fā)熱電阻絲串聯(lián)后，經(jīng)控制開關(guān)連接供電電源，更可以將m根發(fā)熱電阻絲進(jìn)行分組，每 一組的發(fā)熱電阻絲相互串聯(lián)后，再分別連接供電電源，比如將進(jìn)水管劃分為三段，每一段上分別鋪設(shè)同一組的發(fā)熱電阻絲，這樣可根據(jù)每一段的溫度進(jìn)行發(fā)熱控制，當(dāng)某一段進(jìn)水管的溫度較高時，則不開啟發(fā)熱電阻絲，節(jié)能環(huán)保。

單片機(jī)分別與n個溫度傳感器及控制開關(guān)連接，單片機(jī)接收來自溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，并與閾值進(jìn)行比較(如設(shè)置啟動閾值為2℃，停止閾值為5℃)，當(dāng)水管溫度低于啟動閾值時，向控制開關(guān)發(fā)出閉合指令，對應(yīng)的發(fā)熱電阻絲得電，對水管進(jìn)行加熱，從而提高水管溫度；當(dāng)水管溫度高于停止閾值時，則向控制開關(guān)發(fā)出斷開指令，對應(yīng)的發(fā)熱電阻絲失電，停止加熱，節(jié)約電能。

配合圖2所示，是本實用新型的具體實現(xiàn)電路圖，其中，單片機(jī)可采用51單片機(jī)，性價比高，抗干擾能力強(qiáng)；溫度傳感器可采用DS18B20，它是常用的溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點。工作電源：3.0～5.5V/DC，可以使用光伏發(fā)電蓄電池或經(jīng)整流后的220V市電。整個系統(tǒng)在使用中不需要任何外圍元件。

控制開關(guān)可使用繼電器，如圖2所示，繼電器觸頭串聯(lián)在供電電源與發(fā)熱電阻絲的回路中，繼電器線圈KA與單片機(jī)連接，具體來說，單片機(jī)AT89C51的P2.0引腳經(jīng)由電阻連接三極管的基極，三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極經(jīng)由繼電器線圈KA連接電源，同時為了電路穩(wěn)定，繼電器線圈KA的兩端還反并聯(lián)有二極管VD。

具體工作時，太陽能熱水器進(jìn)水管和出水管表面每隔一定距離安裝一個DSB18B20溫度傳感器，并且在進(jìn)水管和出水管表面鋪設(shè)發(fā)熱電阻絲，當(dāng)檢測到溫度低于2℃時，溫度傳感器向單片機(jī)輸入信號，單片機(jī)P2.0引腳輸出低電平,繼電器線圈KA得電，驅(qū)動繼電器觸頭閉合，發(fā)熱電阻絲工作，對水管進(jìn)行加熱；當(dāng)加熱溫度高于5℃時則停止加熱，節(jié)約電能，同時防止溫度過高對水管造成破壞。

以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。