一种光伏直流强制循环太阳能热水器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光伏直流强制循环太阳能热水器，为解决现有太阳能热水器能耗大、结构复杂等问题而设计。该光伏直流强制循环太阳能热水器包括通过循环传热管路连接的太阳能集热器和储热水箱，所述循环传热管路上串接有循环泵，所述循环泵经检测控制装置与光伏组件电连接，当所述检测控制装置检测太阳辐照度值大于等于设定值时启动所述循环泵。该光伏直流强制循环太阳能热水器节能环保、结构简单、精确度高的，且故障率低、噪声低。
【专利说明】一种光伏直流强制循环太阳能热水器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热水器领域，更具体的，涉及一种光伏直流强制循环太阳能热水器。
【背景技术】
[0002]太阳能热水器的集热工质循环方式主要有自然循环和强制循环两种。自然循环方式的换热效率低，且加热不均匀；而强制循环换热效率高、储热水箱放置位置不受限制，但是其控制系统结构复杂，且为市电供电，可靠性差。若用户忘记插热水器电源插头，则无法将太阳能集热器中的热量转移到储热水箱，同时造成太阳能集热器的空晒；在阳光不充足时或者傍晚，太阳能集热器的温度如果低于储热水箱内水的温度，这时循环泵仍在运行，就会将储热水箱储存的热量释放出去。
[0003]目前，公知的强制循环太阳能热水器循环泵采用交流泵，市电供电，功率较大，能耗高，噪音大。另外也有通过光伏组件对循环泵供电的太阳能热水器，系统配置蓄电池，或者采用最大功率点跟踪MPPT控制技术、光控开关和温控开关控制循环泵技术，这些方案结构复杂，且价格昂贵。
实用新型内容
[0004]本实用新型的一个目的是提出一种节能环保、结构简单、精确度高的光伏直流强制循环太阳能热水器；
[0005]本实用新型的再一个目的是提出一种故障率低、噪声低的光伏直流强制循环太阳能热水器；
[0006]本实用新型的还一个目的是提出一种具有防冻功能、结构可靠的光伏直流强制循环太阳能热水器。
[0007]为达此目的，本实用新型的技术方案为:
[0008]一种光伏直流强制循环太阳能热水器，包括通过循环传热管路连接的太阳能集热器和储热水箱，所述循环传热管路上串接有循环泵，所述循环泵经检测控制装置与光伏组件电连接，当所述检测控制装置检测太阳辐照度值大于等于设定值时启动所述循环泵。
[0009]优选的，所述检测控制装置包括电流采集模块、控制器和驱动模块，其中，
[0010]电流采集模块，用于实时检测光伏组件输出的电流值；
[0011]控制器，用于将电流值根据线性关系转化为当前太阳辐照度值，并将当前太阳辐照度值与预置的太阳辐照度阈值进行比较，根据比较结果向驱动模块发出相应信号；
[0012]驱动模块，用于将光伏组件产生的电流输送至循环泵。
[0013]优选的，所述检测控制装置包括太阳辐照度测试仪、控制器和驱动模块，其中，
[0014]太阳辐照度测试仪，用于实时检测当前太阳辐照度值；
[0015]控制器，用于将所述当前太阳辐照度值与预存的太阳辐照度阈值对比，根据比较结果向驱动模块发出相应信号；[0016]驱动模块，用于将光伏组件产生的电流输送至循环泵。
[0017]优选的，所述太阳辐照度阈值为300W/m2。
[0018]优选的，所述检测控制装置还包括延时计时器，所述延时计时器与控制器连接。
[0019]优选的，所述循环泵为无刷直流泵。
[0020]优选的，所述循环泵为零启动电流的无刷直流泵，宽电压工作范围。
[0021]优选的，所述太阳能集热器与所述光伏组件安装于同一平面上且倾斜角度相同。
[0022]优选的，所述循环泵和循环传热管路安装于所述储热水箱的下部。
[0023]优选的，所述储热水箱中间为储水空间，外壁设置夹层空间，夹层空间内充有防冻液，所述循环泵驱动所述防冻液经循环传热管路与太阳能集热器进行热交换，以对储水空间内的水加热。
[0024]本实用新型的有益效果为:
[0025](I)本实用新型提出的光伏直流强制循环太阳能热水器，由光伏组件向循环泵供电，光伏组件的输出功率随光照强度的变化而变化，循环泵的转速也随之变化，从而控制循环传热管路内的循环介质的流量，通过太阳辐照度直接控制循环泵的开启和关闭，当太阳辐照度小于阈值时停止循环，这样既能最大限度地利用太阳能，又能有效防止水箱中储存热量的流失，结构简单，节能环保，精确度和安全性更高；
[0026](2)循环泵采用零启动电流的无刷直流循环泵，无需对光伏组件产生的直流电进行转换，且无刷直流循环泵工作电压范围宽，安全可靠，功耗小，噪声低；
[0027](3)检测控制装置上还设置有延时计时器，当太阳辐照度小于阈值时，需要延时计时器延时一定时间，如果太阳辐照度仍然小于阈值，则循环泵停止运行，否则循环泵持续运行，避免短时间的荫蔽干扰影响太阳能热水器的正常运行，使得对太阳能热水器的加热控制更加精确可靠；
[0028](4)通过循环防冻液对储热水箱内的水进行加热，能够避免管路内的热介质冻住而导致管路冻裂，而且储热水箱内的水温度均衡，有效提高使用舒适度。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本实用新型实施例一光伏直流强制循环太阳能热水器的结构示意图；
[0030]图2是本实用新型实施例二光伏直流强制循环太阳能热水器的结构示意图；
[0031]图3是本实用新型实施例三光伏直流强制循环太阳能热水器的结构示意图；
[0032]图4是本实用新型实施例四光伏直流强制循环太阳能热水器的结构示意图。
[0033]图中:
[0034]1、太阳能集热器；2、储热水箱；21、储水空间；22、夹层空间；3、循环传热管路；4、无刷直流泵；5、检测控制装置；51、电流采集模块；52、控制器；53、驱动模块；54、太阳辐照度测试仪；55、延时计时器；6、光伏组件。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0036]实施例一:
[0037]图1为本实施例光伏直流强制循环太阳能热水器的结构示意图。如图所示，该太阳能热水器包括太阳能集热器I和储热水箱2，太阳能集热器I与储热水箱2通过循环传热管路3连接，循环传热管路3上串接有零启动电流的无刷直流泵4，无刷直流泵4经检测控制装置5与光伏组件6电连接，无刷直流泵4为宽电压工作范围，其工作电压范围为6VDC-24VDC,安全可靠，功耗小，噪声低。由光伏组件6将接收的光能转化为直流电驱动无刷直流泵4运行。
[0038]由于太阳辐照度与此辐照度下光伏组件产生的电流值基本呈线性关系，因此可将光伏组件6产生的电流值转化为太阳辐照度值。太阳能集热器I与光伏组件6安装于同一平面上且倾斜角度相同，使得太阳能集热器I和光伏组件6接受的太阳辐照度统一，确保检测到的光伏组件6产生的电流值能够准确体现太阳能集热器I接受的太阳辐照度。
[0039]检测控制装置5包括电流采集模块51、控制器52和驱动模块53。电流采集模块51用于实时检测光伏组件6输出的电流值；控制器52用于将电流值根据线性关系转化为当前太阳辐照度值，并将当前太阳辐照度值与预置的太阳辐照度阈值进行比较，根据比较结果向驱动模块53发出相应信号；驱动模块53用于将光伏组件6产生的电流输送至无刷直流泵4。
[0040]上述太阳能热水器的工作过程为:控制器内预置有太阳辐照度阈值以及光伏组件输出电流与太阳辐照度的线性换算关系，太阳辐照度阈值为300W/m2。光伏组件在太阳的照射下输出直流电，电流采集模块实时检测光伏组件输出的电流，将电流进行变换、放大，并传输至控制器，控制器根据线性换算关系将电流值转化为当前太阳辐照度值，并将该当前太阳辐照度值与预置的太阳辐照度阈值进行比较，当当前太阳辐照度值大于等于太阳辐照度阈值时，控制器向驱动模块发出信号，使得驱动模块将光伏组件产生的电流输送至无刷直流泵，使得无刷直流泵运行，将储热水箱内的水不断的经循环传热管路与太阳能集热器进行热交换，从而将储热水箱内的水加热；当当前太阳辐照度值小于太阳辐照度阈值时，控制器控制驱动模块停止驱动无刷直流泵的运行。
[0041]光伏组件的输出功率随光照强度的变化而变化，无刷直流泵的转速也随之变化，从而控制循环传热管路内的水的流量，这样既能够最大限度的利用太阳能，又能有效防止水箱中储存热量的流失。
[0042]无刷直流泵4和循环传热管路3设置于储热水箱2的下部，储热水箱2内经加热后的热水比重小，在热虹吸压力下由下端向上端流动，而冷水比较大，易于向下端流动，并由无刷直流泵4驱动进入循环传热管路3。该设置能够提高储热水箱2内的换热效率，使得储热水箱2的水加热均匀。
[0043]实施例二:
[0044]本实施例的光伏直流强制循环太阳能热水器的基本结构与实施例一相同，如图2所示，包括太阳能集热器I和储热水箱2，太阳能集热器I与储热水箱2通过循环传热管路3连接，循环传热管路3上串接有无刷直流泵4，无刷直流泵4经检测控制装置5与光伏组件6电连接，由光伏组件6将接收的光能转化为直流电驱动无刷直流泵4运行。所述检测控制装置5包括电流采集模块51、控制器52和驱动模块53。
[0045]与实施例一的不同之处在于，本实施例的储热水箱2中间为储水空间21，外壁设置夹层空间22，夹层空间22内充有防冻液，所述防冻液通过无刷直流泵4引出，经过循环传热管路3与太阳能集热器I进行热交换后返回夹层空间22，并通过箱壁进一步加热储水空间21内的水。
[0046]通过循环防冻液对储热水箱内的水进行加热，能够避免管路内的热介质冻住而导致管路冻裂，而且储热水箱内的水温度均衡，有效提高使用舒适度。
[0047]实施例三:
[0048]如图3所示，本实施例的光伏直流强制循环太阳能热水器的基本结构与实施例一相同，包括太阳能集热器I和储热水箱2，太阳能集热器I与储热水箱2通过循环传热管路3连接，循环传热管路3上串接有无刷直流泵4，无刷直流泵4经检测控制装置5与光伏组件6电连接，由光伏组件6将接收的光能转化为直流电驱动无刷直流泵4运行
[0049]与实施例一的不同之处在于，本实施例的检测控制装置5包括太阳辐照度测试仪54、控制器52和驱动模块53。其中，太阳辐照度测试仪54用于实时检测当前太阳辐照度值；控制器52用于将所述当前太阳辐照度值与预存的太阳辐照度阈值对比，根据比较结果向驱动模块53发出相应信号；驱动模块53用于将光伏组件6产生的电流输送至无刷直流泵4。
[0050]上述太阳能热水器的工作过程为:控制器内预置太阳辐照度阈值为300W/m2。光伏组件在太阳的照射下输出直流电，电流采集模块实时检测光伏组件输出的电流，太阳辐照度测试仪实时检测当前的太阳辐照度值并传输至控制器，控制器将所述当前太阳辐照度值与预存的太阳辐照度阈值对比，当当前太阳辐照度值大于等于太阳辐照度阈值时，控制器向驱动模块发出信号，使得驱动模块将光伏组件产生的电流输送至无刷直流泵；当当前太阳辐照度值小于太阳辐照度阈值时，控制器控制驱动模块停止向无刷直流泵输送电流。
[0051]本实施例通过太阳辐照度测试仪检测直接获得当前的太阳辐照度值，能够更加准确地判断当前的太阳辐照强度是否需要进行水循环加热，控制更加精确可靠。
[0052]实施例四:
[0053]本实施例的光伏直流强制循环太阳能热水器的基本结构与实施例一相同，包括太阳能集热器I和储热水箱2，太阳能集热器I与储热水箱2通过循环传热管路3连接，循环传热管路3上串接有无刷直流泵4，无刷直流泵4经检测控制装置5与光伏组件6电连接，由光伏组件6将接收的光能转化为直流电驱动无刷直流泵4运行。所述检测控制装置5包括电流采集模块51、控制器52和驱动模块53。
[0054]与实施例一的不同之处在于，本实施例的控制器52上还连接有延时计时器55,控制器52内预置有延时时间T，当检测到的当前太阳辐照度值小于太阳辐照度阈值时，延时计时器55开始计时，当经过时间T，检测到的当前太阳辐照度值仍然小于太阳辐照度阈值，则控制器52控制驱动模块53停止驱动无刷直流泵4的运行，否则仍然驱动无刷直流泵4对水进行循环加热。
[0055]延时计时器的设置能够避免短时间的荫蔽干扰影响太阳能热水器的正常运行，使得对太阳能热水器的加热控制更加精确可靠。
[0056]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种光伏直流强制循环太阳能热水器，包括通过循环传热管路(3)连接的太阳能集热器(I)和储热水箱(2 )，其特征在于:所述循环传热管路(3 )上串接有循环泵，所述循环泵经检测控制装置(5)与光伏组件(6)电连接，当所述检测控制装置(5)检测太阳辐照度值大于等于设定值时启动所述循环泵。
2.根据权利要求1所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述检测控制装置(5 )包括电流采集模块(51)、控制器(52 )和驱动模块(53 )，其中， 电流采集模块(51)，用于实时检测光伏组件(6)输出的电流值； 控制器(52)，用于将电流值根据线性关系转化为当前太阳辐照度值，并将当前太阳辐照度值与预置的太阳辐照度阈值进行比较，根据比较结果向驱动模块(53)发出相应信号； 驱动模块(53 )，用于将光伏组件(6 )产生的电流输送至循环泵。
3.根据权利要求1所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述检测控制装置(5)包括太阳辐照度测试仪(54)、控制器(52)和驱动模块(53)，其中， 太阳辐照度测试仪(54)，用于实时检测当前太阳辐照度值； 控制器(52)，用于将所述当前太阳辐照度值与预存的太阳辐照度阈值对比，根据比较结果向驱动模块(53)发出相应信号； 驱动模块(53 )，用于将光伏组件(6 )产生的电流输送至循环泵。
4.根据权利要求2或3所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述太阳辐照度阈值为300W/m2。
5.根据权利要求2或3所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述检测控制装置(5)还包括延时计时器(55)，所述延时计时器(55)与控制器(52)连接。
6.根据权利要求1所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述循环泵为无刷直流泵(4)。
7.根据权利要求6所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述循环泵为零启动电流的无刷直流泵(4)，宽电压工作范围。
8.根据权利要求1所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述太阳能集热器(I)与所述光伏组件(6 )安装于同一平面上且倾斜角度相同。
9.根据权利要求1所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述循环泵和循环传热管路(3)安装于所述储热水箱(2)的下部。
10.根据权利要求1所述的一种光伏直流强制循环太阳能热水器，其特征在于:所述储热水箱(2)中间为储水空间(21)，外壁设置夹层空间(22)，夹层空间(22)内充有防冻液，所述循环泵驱动所述防冻液经循环传热管路(3)与太阳能集热器(I)进行热交换，以对储水空间(21)内的水加热。
【文档编号】F24J2/30GK203533904SQ201320558426
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】周志成, 闫成奎, 谢丹丹 申请人:海尔集团公司, 青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司