一种基于气象数据的太阳能热水智能控制器的制作方法

本实用新型涉及太阳能热水器控制器，特别涉及一种基于气象数据的太阳能热水智能控制器。

背景技术：

目前太阳能热水器在我国居住建筑中被广泛利用，其主要原因是太阳能是一种容易获得的绿色环保的可再生能源。太阳能热水器所加热的热水温度与太阳辐射量密切相关，太阳辐射充足时则太阳能热水器加热的水温高，反之则得不到温度比较高的热水。太阳辐射强度与气象数据相关，因此，气象数据对于用户在使用太阳能热水器过程中有着非常重要的指导作用。在天气晴好的情况下太阳辐射强烈，可能会导致太阳能热水器热水箱中的热水温度过高，用户必须通过兑冷水使用热水；在阴天或冬季时，太阳辐射比较弱，不足以把太阳能热水器热水箱中所有的水加热到用户所需的温度，用户只能通过电热辅助系统对水箱内的全部水进行加热使用，如果当天不能用完已加热的整箱热水，就会造成辅助能源的浪费。目前市面上的太阳能热水器控制器都无法做到根据当天气象数据来控制太阳能热水器以获得所需水温下满足用户所需水量的热水。因此，如何根据当天气象数据来控制太阳能热水器使太阳能热水器的热水箱内的热水达到用户所需水温并满足用户所需求热水量的热水实为本行业技术人员亟待解决的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于气象数据的太阳能热水智能控制器，从而克服现有的太阳能热水器控制器无法根据气象数据来控制太阳能热水器获得用户所需水温并满足用户所需求热水量的热水的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于气象数据的太阳能热水智能控制器，包括：数据转换器，其设置有温度探测器接口和液位计接口，所述温度探测器接口与安装在太阳能热水器的热水箱内及太阳能集热器的热水出水口内的两个温度探测器连接，以用于接收所述热水箱内和所述热水出水口内的水温信息，所述液位计接口与安装在所述热水箱内的液位计连接，以用于接收所述热水箱内的水位信息；主控制器，其设置有加水输出端和加热输出端，所述加水输出端与太阳能热水器循环管路上的加水电磁阀和水泵电磁阀连接，以用于控制所述加水电磁阀和所述水泵电磁阀进行工作，所述加热输出端与所述热水箱内的加热装置连接，以用于控制所述加热装置进行工作；所述主控制器还与所述数据转换器连接，所述数据转换器把接收到的所述热水箱内的水温信息、水位信息及所述热水出水口内的水温信息传输给所述主控制器；单片机，其与所述主控制器连接，该单片机内存储有气象数据库和太阳能集热器参数数据库，所述气象数据库储存有至少一个城市的由连续若干年的每个月的太阳辐射量计算出来的每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量；所述太阳能集热器参数数据库储存有太阳能集热器的安装参数。

优选地，上述技术方案中，所述液位计为超声波液位计。

优选地，上述技术方案中，所述气象数据库储存有若干个城市的由连续若干年的每个月的太阳辐射量计算出来的每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量；且所述太阳能集热器参数数据库储存有若干个型号的太阳能集热器的安装参数。

优选地，上述技术方案中，所述加热装置为电热棒。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过数据转换器接收热水箱内的水位信息、水温信息及热水出水口内的水温信息并传输给主控制器，主控制器上设有控制加水电磁阀和水泵电磁阀进行工作的加水输出端以及控制热水箱内的加热装置进行工作的加热输出端，与主控制器连接的单片机内储存有气象数据库和太阳能集热器参数数据库。用户通过先在单片机中设置太阳能集热器的安装参数，接着在单片机中根据当天天气预报设置天气等级，再接着在单片机中设置所需水温，最后根据预测制热水量设置需求热水量，主控制器根据所需水温、热水箱内的水温信息、水位信息、热水出水口内的水温信息、预测制热水量、需求热水量来控制加水电磁阀、水泵电磁阀和加热装置进行工作，从而使太阳能热水器的热水箱内的热水达到用户所需水温并满足用户所需求热水量的热水。

附图说明

图1是根据本实用新型的一种基于气象数据的太阳能热水智能控制器的结构示意图。

图2是本实用新型工作时的操作流程图。

主要附图标记说明：

1-数据转换器，11-温度探测器接口，12-液位计接口，13-第一电源接口，14-第一超声波数据线接口，15-第一水温数据线接口，2-主控制器，21-加水输出端，22-加热输出端，23-电源输入端，24第二电源接口，25-第二超声波数据线接口，26-第二水温数据线接口，27-显示界面，281-增量按钮，282-减量按钮，283-确认按钮，284-第一选项按钮，285-查看按钮，286-第二选项按钮。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，一种基于气象数据的太阳能热水智能控制器，包括：数据转换器1、主控制器2及单片机。

数据转换器1设置有温度探测器接口11和液位计接口12。温度探测器接口11与安装在太阳能热水器的热水箱内及太阳能集热器的热水出水口内的两个温度探测器连接，以用于接收热水箱内和热水出水口内的水温信息。液位计接口12与安装在热水箱内的液位计连接，以用于接收热水箱内的水位信息。优选地，液位计为超声波液位计。液位计接口12包括超声波液位计输入探头R接口和超声波液位计输出探头T接口，超声波液位计输入探头R接口、超声波液位计输出探头T接口分别与安装在热水箱内下部、上部的两个超声波液位计连接。

主控制器2设置有加水输出端21和加热输出端22。加水输出端21与太阳能热水器循环管路上的加水电磁阀和水泵电磁阀连接，以用于控制加水电磁阀和水泵电磁阀进行工作，从而使主控制器2通过控制加水电磁阀进行工作来控制热水箱内的进水量，通过控制水泵电磁阀进行工作来控制热水出水口内及热水箱内水的冷热水循环以使热水箱内的水温达到用户所需水温Te。加热输出端22与热水箱内的加热装置连接，以用于控制加热装置进行工作，从而实现辅助热水箱内的水温达到用户所需水温Te。优选地，加热装置为电热棒。主控制器2还与数据转换器1连接，数据转换器1把接收到的热水箱内的水温信息、水位信息及热水出水口内的水温信息传输给主控制器2。主控制器2可通过设置有电源输入端23外接电源，外接的电源可以是220V交流电源。主控制器2还可设置有第二电源接口24、第二超声波数据线接口25、第二水温数据线接口26。数据转换器1上还可设置有第一电源接口13、第一超声波数据线接口14、第一水温数据线接口15。第二电源接口24与第一电源接口13连接，为数据转换器1的运行提供电源；第二超声波数据线接口25与第一超声波数据线接口14连接，数据转换器1把接收到的热水箱内的水位信息传输给主控制器2，从而使主控制器2实现对热水箱内的水位的实时监测；第二水温数据线接口26与第一水温数据线接口15连接，数据转换器1把接收到的热水箱内的水温信息及热水出水口内的水温信息传输给主控制器2，从而使主控制器2实现对热水箱内的水温及热水出水口内水温T2的实时监测。

单片机与主控制器2连接，单片机内存储有气象数据库和太阳能集热器参数数据库。单片机能够通过主控制器2接收热水箱内的水温信息、水位信息及热水出水口内的水温信息，并使得主控制器2能够根据气象数据库、太阳能集热器参数数据库、热水箱内的水温信息、水位信息及热水出水口内的水温信息、天气等级、所需水温Te及需求热水量M2通过单片机来控制加水电磁阀、水泵电磁阀及加热装置进行工作。气象数据库储存有至少一个城市的由连续若干年的每个月的太阳辐射量计算出来的每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量，可以是连续10年的每个月的太阳辐射量计算出来的每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量，每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量依次作为该月份晴天、多云、阴雨天的日平均太阳辐射量，气象数据库也可储存有若干个城市的由连续若干年的每个月的太阳辐射量计算出来的每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量。上述每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量的获取方法为：首先将太阳能集热器安装城市连续若干年的每日的逐时太阳辐射量进行累计叠加得到日太阳辐射量，其次，将太阳能集热器安装城市每月的日太阳辐射量从高到低排列分为高、中、低三段(每段10天)，然后分别对这三段的日辐射量求平均值，即为每月的优、良、差等级太阳辐射量，最后再对连续若干年相应月的优、良、差等级太阳辐射量分别各取平均值，即得每个月的优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量。太阳能集热器参数数据库储存有太阳能集热器的安装参数，可以是若干个型号的太阳能集热器的安装参数。太阳能集热器的安装参数包括安装使用的城市、太阳能集热器的集热面积、太阳能集热器朝向、太阳能集热器的倾角、不同太阳能集热器朝向和不同太阳能集热器倾角下对应的太阳能集热器的倾角系数、玻璃盖板的透射率、吸热板的吸收率、太阳能集热器的总热损失系数、保温材料的导热系数、保温材料的厚度、玻璃盖板层数。单片机能够通过选择的太阳能集热器的安装参数、日平均太阳辐射量及所需水温Te计算出太阳能集热器当天的预测集热量。

主控制器2上还可设置有设置按钮，用于设置太阳能集热器的安装参数、当前日期、当前时间、天气等级、所需水温Te及需求热水量M2。天气等级包括优、良、差三个等级的日平均太阳辐射量，分别对应天气预报的晴天、多云、阴雨天。主控制器2上还可设置有显示界面27，用于显示本实用新型的参数的设置情况及结果。显示界面27包括主界面、初始设置界面、日常设置界面、预测结果界面。设置按钮可包括增量按钮281、减量按钮282、确认按钮283、第一选项按钮284、查看按钮285、第二选项按钮286。增量按钮281和减量按钮282用于设置过程中对值大小的设定。确认按钮283用于设置后确认设定值并返回主界面27。在主界面27上可以直观的显示当前日期、当前时间、当前环境温度及太阳能热水器热水箱内的实时水温T1、实时水量。第一选项按钮284可以显示日常设置界面。增量按钮281和减量按钮282配合第一选项按钮284用于调整当前日期、当前时间，并用于设置每天的天气等级、所需水温Te及需求热水量M2。查看按钮285可以显示预测结果界面，用于查看当天的太阳能集热器的预测集热量和预测制热水量M1。第二选项按钮286用于查看初始设置界面，初始设置界面显示太阳能集热器的部分安装参数的设置结果。增量按钮281和减量按钮282配合第二选项按钮286能够设置液位计的安装水位、太阳能集热器朝向、太阳能集热器倾角、太阳能集热器集热面积、安装城市等太阳能集热器的安装参数。

如图2所示，本实用新型的具体使用方式为：首先在单片机中预存气象数据库和太阳能集热器参数数据库；其次在单片机中设置太阳能集热器的安装参数、当前日期、当前时间，此时单片机会自动根据设置的太阳能集热器的安装参数在太阳能集热器参数数据库中匹配出与所安装的太阳能集热器对应的太阳能集热器参数数据库；再次根据所在城市当天的天气预报，在单片机中设置所在城市当天的天气等级，单片机会根据气象数据库、天气等级、安装参数、当前日期匹配出当天的日平均太阳辐射量；然后往单片机中设置所需水温Te，单片机结合太阳能集热器的安装参数、当天的日平均太阳辐射量、所需水温Te、热水箱内的水温信息计算出太阳能集热器的预测集热量，单片机再根据所需水温Te、热水箱内的水温信息、当天太阳能集热器的预测集热量计算出预测制热水量M1；最后再根据预测制热水量M1在单片机中设置需求热水量M2，主控制器2通过单片机根据所需水温Te、热水箱内的水温信息、水位信息、热水出水口内的水温信息、预测制热水量M1、需求热水量M2来控制加水电磁阀、水泵电磁阀和加热装置进行工作。首先主控制器2控制加水电磁阀工作使得热水箱内的水量达到需求热水量M2后控制加水电磁阀关闭。其次，主控制器2先控制电热装置不工作，并控制太阳能热水器正常工作，假如热水箱内的实时水温T1达到所需水温Te时，主控制器2控制水泵电磁阀关闭，并控制太阳能热水器结束工作。太阳下山后，当预测制热水量M1不小于需求热水量M2时，若热水箱内的实时水温T1不小于所需水温Te时，主控制器2控制电热装置不工作，反之，主控制器2控制电热装置工作，直到热水箱内的实时水温T1达到所需水温Te；而当预测制热水量M1小于需求热水量M2时，主控制器2控制电热装置工作，直到热水箱内的实时水温T1达到所需水温Te。

本实用新型通过数据转换器1接收热水箱内的水位信息、水温信息及热水出水口内的水温信息并传输给主控制器2，主控制器2上设有控制加水电磁阀和水泵电磁阀进行工作的加水输出端21以及控制热水箱内的加热装置进行工作的加热输出端22，与主控制器2连接的单片机内储存有气象数据库和太阳能集热器参数数据库。用户通过在单片机中设置太阳能集热器的安装参数，接着在单片机中根据当天天气预报设置天气等级，再接着在单片机中设置所需水温Te，最后根据预测制热水量M1设置需求热水量M2，主控制器2通过单片机根据所需水温Te、热水箱内的水温信息、水位信息、热水出水口内的水温信息、预测制热水量M1、需求热水量M2来控制加水电磁阀、水泵电磁阀和加热装置进行工作，从而使太阳能热水器的热水箱内的热水达到用户所需水温Te并满足用户所需求热水量M2的热水。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。