专利名称：新型的带电加热功能的太阳能热水器及电加热控制方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热水器，尤其涉及带电加热功能的太阳能热水器及电加热控制方法。
背景技术：
目前，带电加热功能的太阳能热水器已经得到广泛的应用。太阳能热水器设置电加热功能的目的是为了解决没有阳光或阳光不足而导致的太阳能热水器难以产生足够的热水而影响使用的问题。众所周知，太阳能热水器为了尽可能多地利用太阳能，其储水箱的体积较大，一般是普通电热水器储水箱体积的数倍。目前的带电加热功能的太阳能热水器，其电加热空间和太阳能集热管的热交换空 间完全重合在一起，在没有阳光或阳光不足的时候，整个储水箱几百升水都一起被电加热加热到适于洗澡的温度，不仅加热所需时间很长，而且实际使用有时只需要一小部分热水，电能浪费很严重。有违太阳能热水器节约能源的本意。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种新型的带电加热功能的太阳能热水器，其既保持太阳能热水器容量大的特点，同时又能显著减少用电量，并为太阳能热水器的电加热控制优化提供方法。为此，本发明采用以下技术方案它包括控制器、水位水温传感器、带保温层的储水箱、太阳能集热管和电加热元件；所述储水箱被左右分为大水箱和小水箱，大水箱和小水箱均连接有太阳能集热管，所述大水箱和小水箱在上端相连通；所述储水箱的进水口设置在大水箱的下端，所述储水箱热水出水ロ设在小水箱的中部，所述电加热元件被设置在小水箱中；所述水温水位传感器设置在小水箱中，所述水温水位传感器设有ー个温度探測点，温度探測点的位置低于所述热水出水ロ，所述水温水位传感器沿小水箱的高度设有多个水位探測点，所述小水箱内的水温水位传感器与控制器连接，以传递信号，所述电加热元件与控制器连接，以使控制器控制电加热元件的启动和关停。在采用以上技术方案的基础上，本发明还可采用以下进ー步的技术方案
所述小水箱设有热水出水管，所述热水出水管竖立在小水箱中固定在小水箱底部，或者从小水箱中部的侧端固定引出所述热水出水管，将所需热水从小水箱中引出。所述储水箱被竖直设立的隔板左右分隔为大水箱和小水箱，在隔板顶部开ー小孔将大水箱和小水箱连通。或者，大水箱和小水箱分别由两个独立的内胆构成，它们之间在顶部用连通管连通。所述小水箱的容积约在50至80升，相当于ー个普通电热水器的容积，大水箱的容积比小水箱的容积大很多。所述太阳能热水器在进水管路上还设有进水电磁阀，所述进水电磁阀与控制器连接，受所述控制器控制而开关。本发明另ー个所要解决的技术问题是提供一种基于上述太阳能热水器的电加热控制方法。为此，本发明采用以下技术方案
所述太阳能热水器在大水箱中设有第二温度传感器，所述第二温度传感器与控制器连接，以传递信号，所述第二温度传感器的温度探測点略高于进水口 ；所述太阳能热水器对于第二温度传感器温度探測点探測的温度设定有第二温度阈值；
所述太阳能热水器还设有时间值；
所述太阳能热水器对于第一温度传感器温度探測点探測的温度设定有第一温度下限阈值和第一温度上限阈值；
在所述时间值时，如第二温度传感器温度探測点探測的温度大于或大于等于第二温度阈值，只要小水箱的水温不低于第一温度下限阈值，则电加热元件至次日的时间值前处于停止加热状态，所述低于为小于或小于等于； 当第一温度传感器温度探測点探測的温度低于第一温度下限阈值时，则控制器控制电加热元件处于加热状态直至第一温度传感器温度探測点探測的温度大于或大于等于第一温度上限阈值。进ー步地，当第一温度传感器温度探測点探測的温度大于或大于等于第一温度上限阈值时，则电加热元件处于停止加热状态。进ー步地，所述太阳能热水器还设有进水电磁阀，所述进水电磁阀与控制器连接，受所述控制器控制而开关；所述太阳能热水器设定有小水箱水位阈值，所述水位阈值大于所述出水ロ高度；当小水箱水位大于水位阈值时，控制器控制所述进水电磁阀处于关闭状态，当小水箱水位小于等于水位阈值时，控制器控制所述进水电磁阀处于打开状态。由于采用本发明的技术方案，本发明在将储水箱隔离为大水箱和小水箱的基础上，使电加热区域和太阳能集热管的热交换区互相配合、互相补充。当一天太阳充足的时候，当在设定时间点之前(比如下午4点)大水箱的温度已达到足够高(如50度)吋，小水箱的电加热功能不启动，也可通过控制器关闭对小水箱的电加热功能，让大水箱和小水箱充分吸收太阳能产热水。用热水的时候，小水箱用去一部分热水(约25%)，控制器就打开电磁阀进一部分冷水，把大水箱的热水顶入小水箱，ー边用水，ー边进水，可以直至把热水用完；当一天没有太阳或太阳能不足的时候，通过控制器启动对小水箱的电加热功能，使小水箱像电热水器一祥保持在一个设定的温度，既保证洗澡，又避免了对大容量水箱冷水的加热。更巧妙的是由于小水箱的热水出水ロ设在小水箱高度的中部，使得前面洗澡的人不可能把小水箱的热水放完，在补入冷水后，可以继续把中部以下的热水顶上来放出来，况且从大水箱补入小水箱的水有可能是被太阳能加热过的热水或温水；再者，在ー边用水，一边补水时，小水箱内水温一旦下降至低于设定的温度下限时，控制器立即启动电加热，使小水箱的温度在短时间内迅速恢复到设定的温度上限。经反复试验证明，只要设定合适的电加热温度上限和温度下限，系统就能保证源源不断供热水。洗澡人数和热水需求量的不同，只要改变设置这两个温度即可。对整个系统来说，太阳能加热为主，电加热补充为辅，采用合理的水箱结构，通过控制系统的优化控制进一歩地节约电能、充分利用太阳能，在保证24小时全天候供热水的基础上，实现最大限度的节能。经实际检测，采用本技术所述的水箱结构和控制系统所生产的太阳能热水器，比传统带电加热功能的太阳热水器省电70%以上。
图I为本发明所提供的太阳能热水器实施例I的示意图。图2为本发明所提供的太阳能热水器实施例2的示意图。
具体实施例方式实施例I，參照附图。本发明包括控制器40、水位水温传感器31、带保温层的储水箱I、太阳能集热管2和电加热元件3，所述储水箱I被左右分为大水箱11和小水箱12，大水箱11和小水箱12均连接有太阳能集热管2，所述大水箱11和小水箱12在顶部通过连通管50相连通；所述储水箱的进水口 14设置在大水箱的下端，所述储水箱热水的出水ロ 15处在小水箱的中部；所述电加热元件3被设置在小水箱12中；所述水位水温传感器31设置在小水箱12中，所述水位水温传感器31的测温点31-10低于所述热水出水ロ 15，大水箱11的容积大于小水箱12的容积，所述水位水温传感器31在沿小水箱12的高度设有多个水位探測点，在本实 施例中，共有4个水位探測点31-11、31-12、31-13、31-14，分别对应水位高度为小水箱高度的1/4、1/2、3/4和满箱；所述水位水温传感器31与控制器40连接，以传递信号，所述电加热元件3与控制器40连接，以使控制器控制电加热元件3的启动和关停。所述小水箱12中设有热水出水管4，所述热水出水管4竖立在小水箱12中，固定在小水箱12的底部，热水出水ロ 15为热水出水管4上端进ロ，热水通过出水管4流出。所述小水箱12的容积约为50至80升。小水箱12和大水箱11所配置的集热管的排列密度可相同。所述太阳能热水器还设有进水电磁阀16，所述进水电磁阀16与控制器40连接，受所述控制器40控制而开关。附图标号17为储水箱的排气ロ。实施例2，參照附图2。在本实施例中，所述大水箱内设有第二温度传感器31-9，所述第二温度传感器31-9与控制器连接，以传递信号，所述第二温度传感器的温度探測点略高于进水口 14。本发明的工作特点为
I、大水箱11纯利用太阳能产热水，小水箱12除了吸收太阳能还可以用电加热补充。2、控制器上有一个开关电加热的按键和ー个温度设置按键。白天先让两个水箱充分吸收太阳能，当在设定时间点(如下午4点)大水箱的温度已经足够高(如50度)吋，小水箱的恒温电加热功能不启动，如果到设定时间点大水箱的温度不够，可以启动小水箱的恒温加热功能。白天的时候也可以通过控制器上的按键把小水箱的加热功能关闭，让两个水箱都充分吸收太阳能来制热，当没有太阳或太阳能不够的时候，打开电加热功能，大水箱吸收太阳能，小水箱既吸收太阳能又启动电加热。3、小水箱12内的电加热元件3是通过控制器预先设定好的温度上限和温度下限来控制的。当电加热功能开启时，如果小水箱的水温低于设定的温度下限，立即启动电加热，加热至设定的温度上限自动停止。4、上述的温度阈值可由用户根据自己的用水习惯通过控制器而自由设置。如果临时着急用水或者热水需求量大，就把温度下限阈值和温度上限阈值都调高，如果洗澡的人数少或热水需求量不多，只要把温度上限和温度下限阈值都调低即可，合理的设置范围为温度上限阈值范围为65 85°C，温度下限阈值范围为55-75で。第二温度传感器31-9后，本发明的电加热控制方法如下
所述太阳能热水器对于第二温度传感器温度探測点探測的温度设定有第二温度阈
值；
所述太阳能热水器还设有时间值；
所述太阳能热水器对于第一温度传感器温度探測点探測的温度设定有第一温度下限阈值和第一温度上限阈值；
在所述时间值时，如第二温度传感器温度探測点探測的温度大于或大于等于第二温度阈值，只要小水箱的水温不低于第一温度下限阈值，则电加热元件至次日的时间值前处于 停止加热状态，所述低于为小于或小于等于；所述时间值可通过控制器设定，时间值可以是ー个，也可以是两个，分别对应第二温度传感器温度探測点探測温度的时间和所述的“次日的时间值”。当第一温度传感器温度探測点探測的温度低于第一温度下限阈值时，则控制器控制电加热元件处于加热状态直至第一温度传感器温度探測点探測的温度大于或大于等于第一温度上限阈值。在结合用水、补水后，本发明电加热的控制方法如下
当打开水龙头用热水吋，热水从出水管4流出，当小水箱12的水位从水位点31-14满水位降至水位点31-13所对应的3/4水位时，控制器立刻打开进水阀16补水，冷水从进水ロ 14进入大水箱11底部，将大水箱11内原有的冷水或温水或热水通过连通管50顶入小水箱12，当小水箱12内的水位补至31-14满水位吋，自动停止补水。如果补入小水箱12的是冷水，将沉入到小水箱12的底部，从而将热水往上顶，如果补入的是热水，将与原来的热水混合，这样保证了热水被充分利用。在补水的过程中，如果补入的是冷水，小水箱12内的混合温度会降低，当温度降到温度下限阈值时，控制器立刻启动电加热，将小水箱12内的水加热至温度上限阈值后自动停止。用水、补水、加热不断循环保证热水源源不断供应，如果通过大水箱11补入小水箱12的是热水，则加热时间则更短。热水出水ロ 15设在小水箱12中部的位子，是为了保证热水放不完而且放出的永远是热水。由于只对小水箱里的水进行电加热，如果有太阳，小水箱里的水还能通过太阳能制热，并能得到大水箱中的热水的补充，因此，能极大地节约电能。以上实施例仅为了对本发明做充分和便于理解的说明，并不对本发明的保护范围做任何约束性縮小，基于本发明设计思路的任何变化都属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.新型的带电加热功能的太阳能热水器，它包括控制器、水位水温传感器、带保温层的储水箱、太阳能集热管和电加热元件；其特征在于所述储水箱被左右分为大水箱和小水箱，大水箱和小水箱均连接有太阳能集热管，所述大水箱和小水箱在上端相连通；所述储水箱的进水口设置在大水箱的下端，所述储水箱热水出水ロ设在小水箱的中部，所述电加热元件被设置在小水箱中；所述水温水位传感器设置在小水箱中，所述水温水位传感器设有ー个温度探測点，温度探測点的位置低于所述热水出水ロ，所述水温水位传感器沿小水箱的高度设有多个水位探測点，所述小水箱内的水温水位传感器与控制器连接，以传递信号，所述电加热元件与控制器连接，以使控制器控制电加热元件的启动和关停。
2.如权利要求I所述的新型的带电加热功能的太阳能热水器，其特征在于所述小水箱设有热水出水管，所述热水出水管竖立在小水箱中固定在小水箱底部，或者从小水箱中部的侧端固定引出所述热水出水管，将所需热水从小水箱中引出。
3.如权利要求I所述的新型的带电加热功能的太阳能热水器，其特征在于所述储水箱被竖直设立的隔板左右分隔为大水箱和小水箱，在隔板顶部开ー小孔将大水箱和小水箱连通。
4.如权利要求I所述的新型的带电加热功能的太阳能热水器，其特征在于大水箱和小水箱分别由两个独立的内胆构成，它们之间在顶部用连通管连通。
5.如权利要求I所述的新型的带电加热功能的太阳能热水器，其特征在于所述小水箱的容积约在50至80升。
6.如权利要求I所述的新型的带电加热功能的太阳能热水器，其特征在于所述太阳能热水器在进水管路上还设有进水电磁阀，所述进水电磁阀与控制器连接，受所述控制器控制而开关。
7.基于如权利要求1、2、3、4、5或6所述的新型的带电加热功能太阳能热水器的电加热控制方法，其特征在干 所述太阳能热水器在大水箱中设有第二温度传感器，所述第二温度传感器与控制器连接，以传递信号，所述太阳能热水器对于第二温度传感器探測的温度设定有第二温度阈值； 所述太阳能热水器还设有时间值； 所述太阳能热水器对于第一温度传感器探測的温度设定有第一温度下限阈值和第一温度上限阈值； 在所述时间值时，如第二温度传感器探測的温度大于或大于等于第二温度阈值，只要小水箱的水温不低于第一温度下限阈值，则电加热元件至次日的时间值前处于停止加热状态，所述低于为小于或小于等于； 当第一温度传感器温度探測点探測的温度低于第一温度下限阈值时，则控制器控制电加热元件处于加热状态直至第一温度传感器温度探測点探測的温度大于或大于等于第一温度上限阈值。
8.基于如权利要求7所述的新型的带电加热功能太阳能热水器的电加热控制方法，其特征在于 当第一温度传感器温度探測点探測的温度大于或大于等于第一温度上限阈值时，则电加热元件处于停止加热状态。
9.如权利要求6所述的电加热控制方法，其特征在于所述太阳能热水器还设有进水电磁阀，所述进水电磁阀与控制器连接，受所述控制器控制而开关；所述太阳能热水器设定有小水箱水位阈值，所述水位阈值大于所述出水口高度；当小水箱水位大于水位阈值时，控制器控制所述进水电磁阀处于关闭状态，当小水箱水位小于等于水位阈值时，控制器控制所述进水电磁阀处于打开状态。
全文摘要
本发明提供一种带电加热功能的太阳能热水器，它包括控制器、传感器、储水箱、太阳能集热管和电加热元件；储水箱分为大水箱和小水箱，均连接有太阳能集热管，电加热元件和传感器设在小水箱中；传感器设有温度探测点和多个水位探测点，传感器与控制器连接传递信号，控制器控制电加热元件的启动和关停。本发明还提供一种基于上述太阳能热水器的电加热控制方法。本发明以太阳能加热为主，电加热为辅，采用合理的水箱结构，通过控制系统的优化节约电能、充分利用太阳能，在保证24小时全天候供热水的基础上，实现最大限度的节能。经实际检测，采用本发明的太阳能热水器，比传统带电加热功能的太阳热水器省电70%以上。
文档编号F24J2/00GK102692080SQ201210154559
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者潘永良 申请人:潘永良