一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统及测评方法
【专利摘要】本发明主要涉及太阳能热水器【技术领域】，尤其涉及一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统及测评方法。本发明通过控制执行计算系统对述制水装置、混水加热装置的自动控制，可按已设定好的时间顺序实现全自动测试，完成自动制水、自动送水、自动上水、自动混水、自动放水的功能，进而减少试验的误操作，保证试验步骤的正确性，减轻试验人员的工作强度。
【专利说明】一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统及测评方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及太阳能热水器【技术领域】，尤其涉及一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统及测评方法。
【背景技术】
[0002]在测试家用太阳能热水系统的热性能和能效系数性能指标时，按照GB/T19141-2011《家用太阳能热水系统技术条件》及GB/T18708-2002《家用太阳能热水系统热性能试验方法》的要求，现有的测试装置完全由手动来控制，无法进行全自动测试，由于测试的时间性比较强，测试时的日得热量试验时间是正午前4小时和正午后4小时，而热水器水箱热损试验是在夜间完成的，这样准备时间和试验时间都在试验人员的工作时间之夕卜，另外，由于试验前需要对供水水箱中的水进行降温或升温的处理，试验前还需要对热水器水箱进行控温处理，以使其达到试验要求。现有的测试装置无自动控制功能，这样造成了试验人员的劳动强度大，增加了工作时间和人为因素操作造成的测试结果不准确性。
[0003]现有测试装置中的制水系统，为达到试验要求的初始水温需要夜间进行处理，且是由人工根据供水水箱的温度来确定是加温还是制冷，因而增加了试验人员的工作强度，且由于人工存在测量误差，因而无法真正提供试验要求的初始水温，易导致测试结果不准确。
[0004]另外，现有的测试装置中混水加热装置中无安全保护措施，因而混水加热装置中存有以下缺陷:水泵无法防空转，加热器无法防干烧，因而易发生火灾，无法保证设备运行安全。
[0005]再者，现有的测试装置中的上水管道设置在混水加热装置中混水泵的进口管道上，在上水前，混水泵的出口管道上有关闭的电磁阀，因而易在上水前在混水泵内及混水泵的进水管道中存有空气，使混水泵无法正常运行。
【发明内容】
[0006]为克服上述现有技术中存有的缺陷，本发明的主要目的在于提供一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统及测评方法，利用该系统可实现全自动测控，进而减少试验的误操作，保证试验步骤的正确性，完全按照标准要求完成试验，真正实现无人值守，减轻试验人员的工作强度。
[0007]本发明的其二目的在于提供一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，该系统中的混水加热装置具有防止混水泵空转和防止加热器干烧的功能，有效地保证试验人员的人身安全和设备安全。
[0008]本发明的其三目的在于提供一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，该系统的混水加热装置中混水泵可正常运行，而不会出现因混水泵内存有空气而无法正常运行的情形。
[0009]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为: 一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，该系统包括制水装置、混水加热装置和控制执行计算系统，制水装置与混水加热装置之间连接有上水管道和放水管道，控制执行计算系统与前述制水装置、混水加热装置电信号连接。
[0010]依上述结构，所述制水装置包括一供水水箱和一连通供水水箱的循环温控管路，该循环温控管路包括循环出水管道及循环回水管道，循环出水管道上设有一循环水泵，且该循环出水管道通过一电动三通阀分别与制冷装置、加热装置连接，该制冷装置、加热装置的另一端连通至循环回水管道，所述循环水泵和电动三通阀与前述控制执行计算系统电信号连接。
[0011]依上述结构，所述混水加热装置包括一热水器水箱和一连通热水器水箱的混水回路，该混水回路包括一具有混水电磁阀、加热器的进水管道及一具有混水泵的出水管道，所述混水电磁阀、加热器和混水泵均与前述控制执行计算系统电信号连接。
[0012]依上述结构，所述控制执行计算系统包括电气控制系统、数据采集系统和计算机系统，所述电气控制系统与前述制水装置及混水加热装置电信号连接，所述数据采集系统包括单片机和传感器，传感器设于前述制水装置及混水加热装置中，所述计算机系统为一PC机，该计算机系统分别与电气控制系统、数据采集系统连接。
[0013]依上述结构，所述的电气控制系统包括电气执行器件、PLC和触摸屏,所述电气执行器件与前述制水装置和混水加热装置连接，该触摸屏为PLC的输入界面，电气执行器件与PLC连接并受PLC控制，前述PC机与PLC连接并控制PLC动作。
[0014]依上述结构，所述放水管道上设有放水电磁阀和放水单向阀，所述上水管道上设有流量计、上水电磁阀和上水单向阀，前述控制执行计算系统与放水电磁阀、上水电磁阀电性信号连接。
[0015]依上述结构，所述上水管道连接在混水加热装置中出水管道上混水泵的出口端处。
[0016]依上述结构，所述混水加热装置中的出水管道上设有一水流开关，所述加热器外部设有一防干烧的温度保护开关。
[0017]一种基于上述全自动太阳能热水器性能及能效测评系统的测评方法，包括以下步骤:
(1)检测自动工作模式是否打开，若是，则进入下一步；
(2)在触摸屏或PC机上按时钟设置工作顺序和相关参数，包括上水启动时间、加热前混水启动时间、加热启动时间、加热后混水启动时间、试验开始时间、试验结束时间、放水时间和热水器水箱试验要求水温；
(3)判断是否到达步骤(2)设定的上水启动时间，若是，则启动送水泵、打开上水电磁阀；
(4)判断热水器水箱I内的水位开关是否接通，若是，则停止送水泵的工作并关闭上水电磁阀，完成上水；
(5)判断是否到达步骤(2)设定的加热前混水启动时间，若是，则打开混水电磁阀，启动混水泵，使热水器水箱内的水充分混匀，实现自动混水；
(6)判断是否到达步骤(2)设定的加热启动时间，若是，保持打开混水电磁阀和启动混水泵，同时启动加热器，对热水器水箱中的水进行加热； (7)判断热水器水箱I的水温是否达到步骤(2)设定的热水器水箱试验要求水温，若是，则关闭混水电磁阀，停止混水泵和加热器，完成自动加热；
(8)判断是否达到步骤(2)设定的加热后混水启动时间，若是，则打开混水电磁阀，启动混水泵；
(9)判断是否达到步骤(2)设定的试验开始时间，若是，则关闭混水电磁阀，停止混水泵的运行；
(10)判断是否达到步骤(2)设定的试验结束时间，若是，则打开混水电磁阀，启动混水栗;
(11)判断是否达到步骤(2)设定的放水时间，若是，则保持打开混水电磁阀和启动混水泵，并同时打开放水电磁阀；
(12)判断水流开关是否已经断开，若是，则关闭放水电磁阀，停止混水泵，系统结束工作。
[0018]依上述方法，于步骤(2)中加入对制水启动时间和供水水箱试验要求水温的设定，且在步骤(2)之后步骤(3)之前加入以下步骤:
(a)判断是否到达制水启动时间，若是，则进入下一步；
(b)判断供水水箱16的水温是否为供水水箱试验要求水温，若是则进入上述步骤(3);若否，则进入下一步；
(c)判断供水水箱的水温是否低于供水水箱试验要求水温，若是，则进入步骤(d);若否，则进入步骤(e);
(d)启动循环水泵19，并打开电动三通阀20中循环出水管道18与加热装置22间的阀门通道，对供水水箱16内的水进行加热；
(e)启动循环水泵19，并打开电动三通阀20中循环出水管道18与制冷装置21间的阀门通道，对供水水箱16内的水进行制冷；
(f)判断供水水箱16的水温是否为供水水箱试验要求水温，若是，则停止循环水泵19，并关闭电动三通阀20，进入上述步骤(3)。
[0019]与以往技术相比，本发明所带来的有益效果为:
本发明通过在触摸屏、PC机的显示器上按时钟设置工作顺序和参数，由PLC控制系统执行,按已设定好的时间顺序实现全自动测试,完成自动制水、自动送水、自动上水、自动混水、自动放水的功能，进而减少试验的误操作，保证试验步骤的正确性，减轻试验人员的工作强度。再者，温度保护开关及水流开关的设置起到了防止加热器干烧、混水泵空转的作用，有效地保证试验人员的人身安全和设备安全。另外，由于上水管道连接在混水泵的出口端处，因而上水前，混水泵中及混水泵的进口到热水器水箱的管路中都充满水，这样混水泵即不会出现抽空的情况，保证了混水泵的正常工作。
[0020]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明中全自动太阳能热水器性能及能效测评系统的结构框图；
图2为本发明中全自动太阳能热水器性能及能效测评方法的流程图。
[0021]【具体实施方式】:
如图1所示，本发明涉及一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，该系统包括一制水装置50、一混水加热装置40和一控制执行计算系统60。
[0022]制水装置50包括一供水水箱16、一循环温控管路及一上水管道12，循环温控管路及上水管道12均与供水水箱16连接，该循环温控管路的具体结构为:于供水水箱16的下部连接一循环出水管道18，该循环出水管道18上设有一循环水泵19，且该循环出水管道18通过一电动三通阀20分别连接至一制冷装置21及一加热装置22，该制冷装置21及加热装置22的另一端通向一循环回水管道17，该循环回水管道17连通至供水水箱16的上部。供水水箱16通过一上水管道12连接至混水加热装置40，该上水管道12上设有一送水泵23、流量计11、上水电磁阀10及通向混水加热装置40的上水单向阀9。
[0023]混水加热装置40包括一热水器水箱1、一混水管路和一放水管道15，热水器水箱I内设有一水位开关，热水器水箱I内的水到达试验要求水位后，水位开关连通。混水管路连接在热水器水箱I上，该混水管路的具体结构为:于热水器水箱I的下部连接一出水管道8，该出水管道8上设有一混水泵7，出水管道8与进水管道2连接，进水管道2连通至热水器水箱I的上部，以形成一回路，且该进水管道2上设有一混水电磁阀5和一加热器3。放水管道15的出水口连接在出水管道8与进水管道2的交接处，放水管道15的另一端连接至前述供水水箱16上，且该放水管道15上设有一放水电磁阀13及一通向供水水箱16的放水单向阀15。
[0024]加热器3的外部连接有一温度保护开关4，该温度保护开关4可预防加热器3干烧。另外，前述混水管路上设有一水流开关6，水流开关6可防止加热器3干烧和混水泵7空转，因而有效地保证试验人员的人身安全和设备安全。
[0025]上水管道12连接在前述出水管道8上的混水泵7的出口端处，因而上水前,混水泵7中及混水泵7的进口到热水器水箱I的管路中都充满水，这样混水泵7即不会出现抽空的情况，保证混水泵7的正常工作。
[0026]控制执行计算系统60与制水装置50、混水加热装置40电信号连接，控制执行计算系统60控制制水装置50、混水加热装置40动作以实现全自动测评。该控制执行计算系统60包括有:电气执行器件24、PLC25、PC机28和数据采集系统27。数据采集系统27由单片机和多个复数个传感器组成，该传感器设于制水装置50及混水加热装置40内，单片机通过传感器采集数据并将数据传送给PC机28。PC机28与PLC25连接并控制PLC25工作，PLC25具有一输入显示界面，该输入显示界面为触摸屏26。混水加热装置40、制水装置50均与电气执行器件24连接且受电气执行器件24的控制，其中，混水泵7、加热器3、混水电磁阀5、放水电磁阀13、上水电磁阀10、送水泵23、循环水泵19和电动三通阀20均与电气执行器件24连接并受电气执行器件24控制动作。
[0027]如图2所示，一个基于上述全自动太阳能热水器性能及能效测评系统的方法为:
(1)检测自动工作模式是否打开，若是，则进入下一步；
(2)触摸屏26或PC机28上按时钟设置工作顺序和相关参数，包括上水启动时间、加热前混水启动时间、加热启动时间、加热后混水启动时间、试验开始时间、试验结束时间、放水时间和热水器水箱试验要求水温；
(3)判断是否到达步骤(2)设定的上水启动时间，若是，则启动送水泵23、打开上水电磁阀10 ；
(4)判断热水器水箱I内的水位开关是否接通，若是，则停止送水泵23的工作并关闭上水电磁阀10，完成上水； (5)判断是否到达步骤(2)设定的加热前混水启动时间，若是，则打开混水电磁阀5，启动混水泵7，使热水器水箱I内的水充分混匀，实现自动混水；
(6)判断是否到达步骤(2)设定的加热启动时间，若是，保持打开混水电磁阀5和启动混水泵7，同时启动加热器3，对热水器水箱I中的水进行加热；
(7)判断热水器水箱I的水温是否达到步骤(2)设定的热水器水箱试验要求水温，若是，则关闭混水电磁阀5，停止混水泵7和加热器3，完成自动加热；
(8)判断是否达到步骤(2)设定的加热后混水启动时间，若是，则打开混水电磁阀5，启动混水栗7 ；
(9)判断是否达到步骤(2)设定的试验开始时间，若是，则关闭混水电磁阀5，停止混水泵7的运行；
(10)判断是否达到步骤(2)设定的试验结束时间，若是，则打开混水电磁阀5，启动混水泵7 ;
(11)判断是否达到步骤(2)设定的放水时间，若是，则保持打开混水电磁阀5和启动混水泵7，并同时打开放水电磁阀13 ；
(12)判断水流开关6是否已经断开，若是，则关闭放水电磁阀13，停止混水泵7，系统结束工作。
[0028]作为一种优选方案，还可于上述方法中加入自动制水步骤，即可在上述步骤(2)中加入对制水启动时间和供水水箱试验要求水温的设定，且在步骤(2)之后步骤(3)之前加入以下步骤:
(a)判断是否到达制水启动时间，若是，则进入下一步；
(b)判断供水水箱16的水温是否为供水水箱试验要求水温，若是则进入上述步骤(3);若否，则进入下一步；
(c)判断供水水箱的水温是否低于供水水箱试验要求水温，若是，则进入步骤(d);若否，则进入步骤(e);
(d)启动循环水泵19，并打开电动三通阀20中循环出水管道18与加热装置22间的阀门通道，对供水水箱16内的水进行加热；
(e)启动循环水泵19，并打开电动三通阀20中循环出水管道18与制冷装置21间的阀门通道，对供水水箱16内的水进行制冷；
(f)判断供水水箱16的水温是否为供水水箱试验要求水温，若是，则停止循环水泵19，并关闭电动三通阀20，进入上述步骤(3)。
[0029]本发明通过在触摸屏26、PC机28的显示器上按时钟设置工作顺序和参数，由PLC25控制系统执行，按已设定好的时间顺序实现全自动测试，完成自动制水、自动送水、自动上水、自动混水、自动放水的功能，进而减少试验的误操作，保证试验步骤的正确性，减轻试验人员的工作强度。
【权利要求】
1.一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:该系统包括制水装置、混水加热装置和控制执行计算系统，制水装置与混水加热装置之间连接有上水管道和放水管道，控制执行计算系统与前述制水装置、混水加热装置电信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:所述制水装置包括一供水水箱和一连通供水水箱的循环温控管路，该循环温控管路包括循环出水管道及循环回水管道，循环出水管道上设有一循环水泵，且该循环出水管道通过一电动三通阀分别与制冷装置、加热装置连接，该制冷装置、加热装置的另一端连通至循环回水管道，所述循环水泵和电动三通阀与前述控制执行计算系统电信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:所述混水加热装置包括一热水器水箱和一连通热水器水箱的混水回路，该混水回路包括一具有混水电磁阀、加热器的进水管道及一具有混水泵的出水管道，所述混水电磁阀、加热器和混水泵均与前述控制执行计算系统电信号连接。
4.根据权利要求1所述的一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:所述控制执行计算系统包括电气控制系统、数据采集系统和计算机系统，所述电气控制系统与前述制水装置及混水加热装置电信号连接，所述数据采集系统包括单片机和传感器，传感器设于前述制水装置及混水加热装置中，所述计算机系统为一 PC机，该计算机系统分别与电气控制系统、数据采集系统连接。
5.根据权利要求4所述的一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:所述的电气控制系统包括电气执行器件、PLC和触摸屏，所述电气执行器件与前述制水装置和混水加热装 置连接，该触摸屏为PLC的输入界面，电气执行器件与PLC连接并受PLC控制，前述PC机与PLC连接并控制PLC动作。
6.根据权利要求1所述的一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:所述放水管道上设有放水电磁阀和放水单向阀，所述上水管道上设有流量计、上水电磁阀和上水单向阀，前述控制执行计算系统与放水电磁阀、上水电磁阀电性信号连接。
7.根据权利要求3所述的一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:所述上水管道连接在混水加热装置中出水管道上混水泵的出口端处。
8.根据权利要求3所述的一种全自动太阳能热水器性能及能效测评系统，其特征在于:所述混水加热装置中的出水管道上设有一水流开关，所述加热器外部设有一防干烧的温度保护开关。
9.一种基于权利要求1所述全自动太阳能热水器性能及能效测评系统的测评方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)检测自动工作模式是否打开，若是，则进入下一步； (2)在触摸屏或PC机上按时钟设置工作顺序和相关参数，包括上水启动时间、加热前混水启动时间、加热启动时间、加热后混水启动时间、试验开始时间、试验结束时间、放水时间和热水器水箱试验要求水温； (3)判断是否到达步骤(2)设定的上水启动时间，若是，则启动送水泵、打开上水电磁阀； (4)判断热水器水箱I内的水位开关是否接通，若是，则停止送水泵的工作并关闭上水电磁阀，完成上水；(5)判断是否到达步骤(2)设定的加热前混水启动时间，若是，则打开混水电磁阀，启动混水泵，使热水器水箱内的水充分混匀，实现自动混水； (6)判断是否到达步骤(2)设定的加热启动时间，若是，保持打开混水电磁阀和启动混水泵，同时启动加热器，对热水器水箱中的水进行加热； (7)判断热水器水箱I的水温是否达到步骤(2)设定的热水器水箱试验要求水温，若是，则关闭混水电磁阀，停止混水泵和加热器，完成自动加热； (8)判断是否达到步骤(2)设定的加热后混水启动时间，若是，则打开混水电磁阀，启动混水泵； (9)判断是否达到步骤(2)设定的试验开始时间，若是，则关闭混水电磁阀，停止混水泵的运行； (10)判断是否达到步骤(2)设定的试验结束时间，若是，则打开混水电磁阀，启动混水栗; (11)判断是否达到步骤(2)设定的放水时间，若是，则保持打开混水电磁阀和启动混水泵，并同时打开放水电磁阀； (12)判断水流开关是否已经断开，若是，则关闭放水电磁阀，停止混水泵，系统结束工作。
10.根据权利要求9所述的评测方法，其特征在于:于上述步骤(2)中加入对制水启动时间和供水水箱试验要求水温的设定，且在步骤(2)之后步骤(3)之前加入以下步骤: (a)判断是否到达制水启动时间，若是，则进入下一步； (b)判断供水水箱16的水温是否为供水水箱试验要求水温，若是则进入上述步骤(3);若否，则进入下一步； (c)判断供水水箱的水温是否低于供水水箱试验要求水温，若是，则进入步骤(d);若否，则进入步骤(e); (d)启动循环水泵19，并打开电动三通阀20中循环出水管道18与加热装置22间的阀门通道，对供水水箱16内的水进行加热； (e)启动循环水泵19，并打开电动三通阀20中循环出水管道18与制冷装置21间的阀门通道，对供水水箱16内的水进行制冷； (f)判断供水水箱16的水温是否为供水水箱试验要求水温，若是，则停止循环水泵19，并关闭电动三通阀20，进入上述步骤(3)。
【文档编号】G01M99/00GK104048841SQ201410230379
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】王新威, 张文, 邓致富 申请人:东莞绿光新能源科技有限公司