专利名称：控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置和方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能热水系统，具体地说是涉及一种控制太阳能热水系统辅助热源工作(启停)的装置。
背景技术：
太阳能热水系统是由集热器阵列、储热水箱、辅助加热系统、智能控制系统、管道及循环系统组合而成的，可根据需要随意设置出水温度、能与常规能源配合供应宾馆、洗浴中心、学校、企业等单位的太阳能热水系统。集热器接受太阳辐射，将太阳辐射能转化为热能，逐渐加热集热器内的水；当集热器内的水温达到设定温度时，由控制器控制电磁阀、水泵等设备，将集热器里的热水输送到具有保温功能的储热水箱中自动存储起来，同时将水箱内温度较低的水泵入集热器。当集热器与储热水箱水温之差达到设定的停止温差值时，循环过程停止，待集热器内水温与储热水箱水温之差再一次达至循环启动温差时，系统再一次启动循环过程，如此周而复始的工作。阴雨天没有太阳辐射或光照较弱储水箱温度达不到设定需求温度时，系统启动辅助能源工作给储水箱加热。阴雨天无太阳辐射，系统可与辅助能源系统配合供应热水。目前太阳能热水系统运行主要是靠水位和温度控制，即水位低于预定下限水位时水箱自动进水，水箱的温度低于预定温度时自动自动辅助热源，没有合理有效的控制措施能充分利用太阳能，因此系统存在以下缺陷，当水箱水位低于下限水位时系统进入强制补进冷水状态使水箱温度降低， 而此时即使太阳辐射较强，辅助能源也会工作，造成了没有最大化利用太阳能效率，在阳光充足的情况下辅助能源系统可能将水箱热水温度加热到满足需求温度，造成能源浪费。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种最大化利用太阳能效率，提高节能效果、减少辅助能源使用的控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置。本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题的一种控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，包括接收太阳辐射并产生电流的太阳能电池；采集太阳能电池的电流的电流采集装置；连接到电流采集装置的控制装置；连接到电流采集装置、控制装置，以及热源启停装置的显示装置；对电流和时间进行预设的设置装置，设置装置连接到控制装置；输入端连接到控制装置、输出端连接到辅助热源的热源启停装置。本实用新型进一步具体为太阳能电池采用单晶硅、多晶硅、非晶硅或者复合半导体的太阳能电池。[0015]控制装置是嵌入式微控制器。显示装置是液晶显示器。设置装置为微型计算机。热源启停装置是接触器或者继电器。本实用新型的优点在于通过太阳能电池接收太阳辐射量来控制太阳能热水系统辅助能源工作，通过本装置可实现当太阳辐射较强时，控制辅助能源停止工作，阴雨天或太阳辐射弱时辅助能源才能工作，最大化利用太阳能效率，提高节能效果，减少辅助能源对环境污染。
图1为本实用新型控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置的原理框图；图2为本实用新型控制太阳能热水系统辅助热源工作的方法的流程图；图3为一个图形，说明在某种太阳能辐射条件下，太阳能电池的输出特性曲线。
具体实施方式
请参阅图1所示，本实用新型控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置包括接收太阳辐射并产生电流的太阳能电池1 ；连接到太阳能电池1的电流采集装置2，采集太阳能电池1的电流；连接到电流采集装置2的控制装置3，将通过电流采集装置2所传输的电流与设置装置5预设的时间和电流进行比对，并将比对的结果进行分析，正确的发出指令来控制热源启停装置6;对实时的工作状态、参数进行直观的数字化显示的显示装置4，显示装置4连接到电流采集装置2、控制装置3，以及热源启停装置6 ；对电流和时间进行预设的设置装置5，设置装置5连接到控制装置3 ；输入端连接到控制装置3、输出端连接到辅助热源的热源启停装置6，对控制装置 3发出的启/停指令进行执行。太阳能电池1采用单晶硅、多晶硅、非晶硅或者复合半导体的多种形式的太阳能电池。电流采集装置2以数字方式输出电流信号，电流的大小反映的即是太阳能辐射的强弱。控制装置3可以是嵌入式微控制器，可以是AVR、MCS51、ARM等设备。显示装置4是LED、液晶形式的显示设备，直接以数字的方式显示出实时的太阳能电池1输出的电流，预设的时间、电流以及热源启停装置6的工作状况等。设置装置5可以利用微型计算机(由CPU、RAM、ROM、输出/输入装置组成)进行预设比对时间和预设电流的设置。热源启停装置6可以是接触器、继电器等设备，用于控制辅助热源的开关。现在参照图2的流程图，详细说明使用上述控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置对辅助热源进行控制的方法。包括下述步骤在步骤S00，通过设置装置5进行初始的设置并存入控制装置3，具体而言，将预设时间设置为t，太阳能能电池输出初始电流为10，预设太阳能输出电流为I ；然后是步骤S01，当太阳能电池1接收到来自太阳辐射的能量，实时的太阳能电池 1输出的电流由IO变为Il ；在步骤S02中，控制装置3对太阳能电池1输出的电流Il进行第一次采用；在步骤S03中，控制系统3将太阳能电池1实时输出的电流Il与预设的太阳能输出电流I比对；在步骤S04中，如比对结果11<1时(即11<1成了)，则进入步骤S05 ；反之，11>1时 (即11>1时成立)，流程返回到步骤S02，重复步骤S02到步骤S04 ；在步骤S05中，将输出的电流Il 一直持续的时间tl与预设的时间t进行比对；在步骤S06中，在输出的电流Il 一直持续的时间tl>t(即tl>t成立)的情况下，则进入步骤S07 ；反之，tl<t (即tl<t成立)，流程返回到步骤S02，重复步骤S02到步骤S06 ；在步骤S07中，在11<1和tl>t均成立的情况下，则控制装置3通过热源启停装置 6向辅助热源发出开始工作指令；在步骤S08中，电流采集装置2继续对太阳能电池1进行输出电流12的采样，并传输到控制装置3中；在步骤S09、S10中，控制装置3将进行12与I的比对，如比对结果12<1时(即12<1 成了)，流程返回到步骤S08，重复步骤S08到步骤S10，当比对结果12>1时(即12>1成立)， 继续到下一步骤；在步骤S11、S12中，控制装置3对太阳能电池1输出的电流12进行比对后，比对结果12<1，在输出电流12 —直持续的时间t2>t (即t2>t成立)，则进行下一步骤；反之，t2<t (即t2<t成立)，流程返回到步骤S08，重复步骤S08到步骤S12 ；在步骤S013中，在12>1和t2>t均成立，则由控制装置3过热源启停装置6向辅助热源发出停止工作指令，辅助热源停止工作后，继续返回到步骤S02中，进行重复的流程。通过上述流程步骤的控制，可知太阳能辐射强度比较强时，无需启动热水辅助加热系统，只通过太阳能集热器直接加热即可。阴雨天、夜晚等太阳能辐射强度弱时，系统则启动热水辅助加热负载，来进行热水的辅助加热，达到备用的目的，也最大化的利用了太阳能，减少了阴雨天、夜晚等对热水需求的影响，降低了负载的使用率，合理了辅助启停方式。 所以本实用新型在工业、民用等太阳能供水的系统中起到了极大的作用。请参阅图3所示，鉴于太阳能电池最大电力点的电力Pmax近似与太阳能辐射量成正比，所以太阳能辐射越强，输出电流就越大，这时说明太阳能能辐射能力就强，因此此时只需要利用太阳能真空管即可将生活热水加温到适当温度，既经济又节能。虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
权利要求1.一种控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，其特征在于包括接收太阳辐射并产生电流的太阳能电池；采集太阳能电池的电流的电流采集装置；连接到电流采集装置的控制装置；连接到电流采集装置、控制装置，以及热源启停装置的显示装置；对电流和时间进行预设的设置装置，设置装置连接到控制装置；输入端连接到控制装置、输出端连接到辅助热源的热源启停装置。
2.根据权利要求1所述的控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，其特征在于太阳能电池采用单晶硅、多晶硅、非晶硅或者复合半导体的太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，其特征在于控制装置是嵌入式微控制器。
4.根据权利要求1所述的控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，其特征在于显示装置是液晶显示器。
5.根据权利要求1所述的控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，其特征在于设置装置为微型计算机。
6.根据权利要求1所述的控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，其特征在于热源启停装置是接触器。
7.根据权利要求1所述的控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，其特征在于热源启停装置是继电器。
专利摘要一种控制太阳能热水系统辅助热源工作的装置，该装置包括接收太阳辐射并产生电流的太阳能电池；采集太阳能电池的电流的电流采集装置；连接到电流采集装置的控制装置；显示装置；对电流和时间进行预设的设置装置，其接到控制装置；输入端连接到控制装置、输出端连接辅助热源的热源启停装置。该装置通过比对实时采集的太阳能电池的输出电流和设定的初始值I和设定比对的时间t来实现对辅助热源的控制，采集的太阳能电池输出电流大于设定值持续的时间大于设定时间t时，则开启太阳能热水系统辅助热源。上述2种比对结果必须同时满足才开启辅助热源，否则关闭辅助热源。本实用新型的优点在于能够达到最大化利用太阳能效率，提高节能性能。
文档编号F24J2/40GK202274664SQ20112040644
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者周先胜, 孟祥辉, 李多德, 韦文军, 顾启德 申请人:安徽郁金香新能源科技有限公司