一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法与流程

本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法。

背景技术：

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金；

太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的加热装置，将水从低温加热到高温，以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，主要以真空管式太阳能热水器为主，占据国内95％的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成，把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管，真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而得到所需热水，阳光穿过吸热管的第一层玻璃照到第二层玻璃的黑色吸热层上，将太阳光能的热量吸收，由于两层玻璃之间是真空隔热的，传热将大大减小(辐射传热仍然存在，但没有了热传导和热对流)，绝大部分热量只能传给玻璃管里面的水，使玻璃管内的水加热，加热的水变轻沿着玻璃管受热面往上进入保温储水桶，桶内温度相对较低的水沿着玻璃管背光面进入玻璃管补充，如此不断循环，使保温储水桶内的水不断加热，从而达到热水的目的；

太阳能热水器在使用时，经过太阳能一天的加热，太阳能热水器内的水只能在加热当天使用，若还能剩余一部分的热水，可供第二天进行使用，在太阳能热水器内的水用完后，在对太阳能热水器进行上水时，需要家庭人员对太阳能热水器的上水情况进行关注，在出水口有水喷出，表示太阳能热水器内的水已上满，且在对太阳能热水器进行上水后，家庭人员通常都会去做其他家务，很容易忘记关注太阳能热水器的上水情况，很容易造成出水口长时间有水漫出，造成水资源浪费，尤其在雨天或是阴天，没有足够的太阳能对太阳能热水器进行加热，导致太阳能热水器内的水得不到加热，使得太阳能热水器内的水无法进行使用，降低了太阳能热水器的使用效益。

技术实现要素：

基于现有的太阳能热水器在上水过程中，容易造成出水口长时间有水漫出，造成水资源浪费，以及在阴雨天太阳能热水器内的水得不到加热，使得太阳能热水器内的水无法进行使用，降低了太阳能热水器的使用效益的技术问题，本发明提出了一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法。

本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法，包括本体，所述本体包括支撑架、太阳能集热管和水箱，所述支撑架的两侧上表面均固定连接有第一连接杆，两个所述第一连接杆的内壁均开设有第一连通口，所述第一连通口的内壁固定连接有第一导热管，所述第一导热管的一侧内壁开设有第二连接口，所述第二连接口的内壁固定连接有第一连接柱；

所述第一连接柱的内壁设置有吸热放电装置；

所述水箱的一端内壁分别开设有进水口和溢流口，所述进水口的内壁固定连接有进水管，所述溢流口的内壁固定连接有溢流管，所述溢流管的内壁设置有触发装置。

优选地，所述水箱的外表面固定连接有保温层，所述保温层的外表面固定连接有第一连接筒，所述第一连接筒的内壁分别开设有第一安装腔和第二安装腔，所述太阳能集热管的一端固定连接于支撑架的一侧表面，所述第一连接筒的一侧表面开设有第一连接口，所述太阳能集热管的另一端表面与第一连接口的内壁固定连接，所述太阳能集热管的内壁设置有u形管。

优选地，多个所述太阳能集热管的一侧外表面均开设有第二连通口，所述第二连通口的一端延伸至太阳能集热管的另一侧外表面，多个所述第一连接柱的外表面均与第二连通口的内壁固定连接，所述第一连接柱的另一端表面与另一个所述第一连通口的内壁固定连接。

优选地，所述吸热放电装置包括第三连接口和第四连接口，所述第三连接口和第四连接口均开设于第一连接柱的内壁，所述第三连接口的内壁固定连接有第一吸热管，所述第一吸热管通过第二连接口与第一导热管的内壁固定连通；

所述第四连接口的内壁固定连接有隔温层，所述隔温层的内部设置有玻璃纤维，所述隔温层的内表面固定连接有第一连接导线，所述第一连接杆的内壁开设有第五连接口，所述第五连接口的内壁固定连接有第二连接导线，所述第一连接导线的电极与第二连接导线的电极电性连接，所述第一安装腔的内壁固定连接有蓄电池，所述第二安装腔的内壁设置有热电材料，所述热电材料包括p型半导体和n型半导体，所述p型半导体和n型半导体均固定连接于第二安装腔的内壁，所述第一导热管的一端与第二安装腔的内壁固定连通，所述第二连接导线的电极与蓄电池的电极电性连接，所述蓄电池的正极与p型半导体的电极电性连接，所述蓄电池的负极与n型半导体的电极电性连接，所述第二连通口的内壁开设有第六连接口。

优选地，所述第六连接口的一端延伸至u形管的内壁，第六连接口的内壁固定连接有电加热管，所述隔温层的一侧内表面开设有第七连接口，所述第七连接口的一端贯穿第一连接柱的内壁并延伸至电加热管的内壁，所述第一连接导线的外表面固定连接有第三连接导线，所述第三连接导线的电极通过第七连接口与电加热管的电极电性连接，所述水箱的内顶壁开设有排气口，所述排气口的一端贯穿并延伸至第一连接筒的外表面，所述排气口的内壁固定连接有排气管。

优选地，所述进水管的上表面固定连接有安装环，所述安装环的内壁固定安装有电动马达，所述电动马达的输出轴通过联轴器固定连接有转轴，所述进水管的上表面开设有第三连通口，所述第三连通口的内壁开设有操作槽，所述转轴的外表面通过轴承与第三连通口的内壁固定连接，所述转轴的外表面固定连接有触发杆，所述触发杆的外表面位于操作槽的内壁，所述操作槽的两侧内壁均固定连接有第一停止开关，所述转轴的一端表面固定连接有球阀，所述球阀的下表面固定连接有连接轴，所述连接轴的外表面通过轴承与进水管的内壁固定连接。

优选地，所述触发装置包括滑槽，所述滑槽开设于溢流管的内壁，所述溢流管的一端内壁固定连接有控制开关，所述溢流管的一端内壁开设有环形槽，所述环形槽的内壁固定连接有密封套，所述密封套的内表面与控制开关的外表面活动套接，所述控制开关和第一停止开关的电极均与电动马达的电极电性连接。

优选地，所述滑槽的内壁滑动插接有滑环，所述滑环的一端表面均固定连接有触发块，所述触发块的外表面与溢流管的内壁活动套接，所述滑环的一侧表面固定连接有压力弹簧，所述压力弹簧的一端自由端与滑槽的一端内壁固定连接。

优选地，一种控制方法，具体包括如下步骤：

步骤一、在太阳能集热管对水箱内部的水进行加热时，第一连接柱内部的第一吸热管对太阳能集热管的部分热量进行吸热，多个第一吸热管在太阳能集热管内部吸收的热量通过第一吸热管传送至第一导热管的内壁，通过第一导热管将热量传送至第二安装腔内；

步骤二、第二安装腔内的热量对p型半导体和n型半导体进行操作，控制p型半导体和n型半导体将热能转换为电能储存在蓄电池内，在阴雨天气时，使用人员按下屋内的第一启动开关，蓄电池对第二连接导线进行供电，第二连接导线通过第一连接导线对第三连接导线进行供电，进而对电加热管进行供电，通过多个电加热管对太阳能集热管内的水进行加热，使得水箱内的水进行循环加热，进而达到提高水箱内水温；

步骤三、在需要对水箱进行上水时，使用人员按下屋内的第二启动开关，电动马达得电正转，带动球阀旋转90°，使得触发杆触碰到第一停止开关，电动马达停止，使得进水管可正常上水，在水箱内水上满后，水的压力对溢流管内的触发环进行推动，触发环带动滑环向溢流管的一端进行移动，当触发块触碰到控制开关时，电动马达得电反转，带动球阀逆时针旋转90°，对进水管内的水流进行截流，使得水箱停止上水。

优选的，所述太阳能集热管内设置有多个温度传感器，所述电加热管对太阳能集热管内的水进行加热时根据所述太阳能集热管内的水的温度进行加热长度控制，所述加热长度控制包括：

a1、获取太阳能集热管内的水温度；

其中，t为所述太阳能集热管内的水温度，ai为所述太阳能集热管内的第i个温度传感器感应到的温度，n为所述太阳能集热管内的温度传感器的数目；

a2、根据下述公式预估所述电加热管所需加热热量；

上述公式中，q为预估的所述电加热管所需加热热量，c为水的比热容，ρ为水的密度，r为太阳能集热管的半径，d为太阳能集热管的长度，t为所述太阳能集热管内的水的目标温度，s为电加热管与太阳能集热管之间的传热系数；

a3、根据所需加热热量计算加热长度控制；

其中，x为所述电加热管的加热长度，u为所述蓄电池的输出电压，h为所述电加热管的预设加热时间，w为所述电加热管的工作温度；

进而按照计算的所述电加热管的加热长度x通过发热对太阳能集热管内的水进行加热。

本发明中的有益效果为：

1、通过设置第四连接口的内壁固定连接有隔温层，隔温层的内部设置有玻璃纤维，隔温层的内表面固定连接有第一连接导线，第一连接杆的内壁开设有第五连接口，第五连接口的内壁固定连接有第二连接导线，第一连接导线的电极与第二连接导线的电极电性连接，第一安装腔的内壁固定连接有蓄电池，第二安装腔的内壁设置有热电材料，热电材料包括p型半导体和n型半导体，p型半导体和n型半导体均固定连接于第二安装腔的内壁，第一导热管的一端与第二安装腔的内壁固定连通，第二连接导线的电极与蓄电池的电极电性连接，蓄电池的正极与p型半导体的电极电性连接，蓄电池的负极与n型半导体的电极电性连接，第二连通口的内壁开设有第六连接口，达到了通过第一吸热管在太阳能集热管内部吸收的热量通过第一吸热管传送至第一导热管的内壁，通过第一导热管将热量传送至第二安装腔内，通过p型半导体和n型半导体热电材料将热能转换为电能储存在蓄电池内，在阴雨天气通过蓄电池对电加热管进行供电，进而对水箱内的水温进行提升的效果，从而解决了在阴雨天太阳能热水器内的水得不到加热，使得太阳能热水器内的水无法进行使用，降低了太阳能热水器的使用效益的问题。

2、通过设置第六连接口的一端延伸至u形管的内壁，第六连接口的内壁固定连接有电加热管，隔温层的一侧内表面开设有第七连接口，第七连接口的一端贯穿第一连接柱的内壁并延伸至电加热管的内壁，第一连接导线的外表面固定连接有第三连接导线，第三连接导线的电极通过第七连接口与电加热管的电极电性连接，水箱的内顶壁开设有排气口，排气口的一端贯穿并延伸至第一连接筒的外表面，排气口的内壁固定连接有排气管，达到了在阴雨天气通过蓄电池内储存的电能通过第一连接导线、第二连接导线和第三连接导线对电加热管进行供电，进而对水箱内的水进行加热的效果。

3、通过设置触发装置包括滑槽，滑槽开设于溢流管的内壁，溢流管的一端内壁固定连接有控制开关，溢流管的一端内壁开设有环形槽，环形槽的内壁固定连接有密封套，密封套的内表面与控制开关的外表面活动套接，控制开关和第一停止开关的电极均与电动马达的电极电性连接，达到了通过控制开关以及第一停止开关控制电动马达的启动和停止进行控制，进而控制进水管内水量的流通和阻断的效果，从而解决了现有的太阳能热水器在上水过程中，容易造成出水口长时间有水漫出，造成水资源浪费的问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的示意图；

图2为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的水箱结构剖视图；

图3为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的第二安装腔结构剖视图；

图4为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的第一安装腔结构剖视图；

图5为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的第一连接杆结构剖视图；

图6为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的图2中a处结构放大图；

图7为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的图3中b处结构放大图；

图8为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的图4中c处结构放大图；

图9为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的图4中d处结构放大图；

图10为本发明提出的一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法的图5中e处结构放大图。

图中：1、本体；2、支撑架；3、太阳能集热管；4、水箱；5、第一连接杆；6、第一连通口；7、第一导热管；8、第二连接口；9、第一连接柱；10、进水口；11、溢流口；12、进水管；13、溢流管；14、保温层；15、第一连接筒；16、第一安装腔；17、第二安装腔；18、第一连接口；19、第二连通口；20、第三连接口；21、第四连接口；22、第一吸热管；23、隔温层；24、第一连接导线；25、第五连接口；26、第二连接导线；27、蓄电池；28、p型半导体；29、n型半导体；30、第六连接口；31、电加热管；32、第七连接口；33、第三连接导线；34、安装环；35、电动马达；36、操作槽；37、触发杆；38、第一停止开关；39、球阀；40、滑槽；41、控制开关；42、环形槽；43、密封套；44、滑环；45、触发块；46、压力弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-10，一种可蓄热的智能家居用太阳能热水器及控制方法，如图1-8和图10所示，包括本体1，本体1包括支撑架2、太阳能集热管3和水箱4，水箱的内壁设置有温度传感器，水箱4的外表面固定连接有保温层14，保温层14的外表面固定连接有第一连接筒15，第一连接筒15的内壁分别开设有第一安装腔16和第二安装腔17，太阳能集热管3的一端固定连接于支撑架2的一侧表面，第一连接筒15的一侧表面开设有第一连接口18，太阳能集热管3的另一端表面与第一连接口18的内壁固定连接，太阳能集热管3的内壁设置有u形管，支撑架2的两侧上表面均固定连接有第一连接杆5，两个第一连接杆5的内壁均开设有第一连通口6，第一连通口6的内壁固定连接有第一导热管7，第一导热管7的一侧内壁开设有第二连接口8，第一连接杆5的一侧表面固定连接有第一连接柱9，多个太阳能集热管3的一侧外表面均开设有第二连通口19，第二连通口19的一端延伸至太阳能集热管3的另一侧外表面，多个第一连接柱9的外表面均与第二连通口19的内壁固定连接，第一连接柱9的另一端表面与另一个第一连通口6的内壁固定连接；

如图2-7和图10所示，第一连接柱9的内壁设置有吸热放电装置，吸热放电装置包括第三连接口20和第四连接口21，第三连接口20和第四连接口21均开设于第一连接柱9的内壁，第三连接口20的内壁固定连接有第一吸热管22，第一吸热管22通过第二连接口8与第一导热管7的内壁固定连通，第四连接口21的内壁固定连接有隔温层23，隔温层23的内部设置有玻璃纤维，隔温层23的内表面固定连接有第一连接导线24，第一连接杆5的内壁开设有第五连接口25，第五连接口25的内壁固定连接有第二连接导线26，第一连接导线24的电极与第二连接导线26的电极电性连接，第一安装腔16的内壁固定连接有蓄电池27，第二安装腔17的内壁设置有热电材料，热电材料包括p型半导体28和n型半导体29，p型半导体28和n型半导体29均固定连接于第二安装腔17的内壁，第一导热管7的一端与第二安装腔17的内壁固定连通，第二连接导线26的电极与蓄电池27的电极电性连接，蓄电池27的正极与p型半导体28的电极电性连接，蓄电池27的负极与n型半导体29的电极电性连接，第二连通口19的内壁开设有第六连接口30；

如图4-3、图6-7和图10所示，达到了通过第一吸热管22在太阳能集热管3内部吸收的热量通过第一吸热管22传送至第一导热管7的内壁，通过第一导热管7将热量传送至第二安装腔17内，通过p型半导体28和n型半导体29热电材料将热能转换为电能储存在蓄电池27内，在阴雨天气通过蓄电池27对电加热管31进行供电，进而对水箱4内的水温进行提升的效果，从而解决了在阴雨天太阳能热水器内的水得不到加热，使得太阳能热水器内的水无法进行使用，降低了太阳能热水器的使用效益的问题；

如图1-7和图10所示，第六连接口30的一端延伸至u形管的内壁，第六连接口30的内壁固定连接有电加热管31，隔温层23的一侧内表面开设有第七连接口32，第七连接口32的一端贯穿第一连接柱9的内壁并延伸至电加热管31的内壁，第一连接导线24的外表面固定连接有第三连接导线33，第三连接导线33的电极通过第七连接口32与电加热管31的电极电性连接，水箱4的内顶壁开设有排气口，排气口的一端贯穿并延伸至第一连接筒15的外表面，排气口的内壁固定连接有排气管，达到了在阴雨天气通过蓄电池27内储存的电能通过第一连接导线24、第二连接导线26和第三连接导线33对电加热管31进行供电，进而对水箱4内的水进行加热的效果；

如图4和图8-9所示，水箱4的一端内壁分别开设有进水口10和溢流口11，进水口10的内壁固定连接有进水管12，进水管12的上表面固定连接有安装环34，安装环34的内壁固定安装有电动马达35，电动马达35的输出轴通过联轴器固定连接有转轴，进水管12的上表面开设有第三连通口，第三连通口的内壁开设有操作槽36，转轴的外表面通过轴承与第三连通口的内壁固定连接，转轴的外表面固定连接有触发杆37，触发杆37的外表面位于操作槽36的内壁，操作槽36的两侧内壁均固定连接有第一停止开关38，转轴的一端表面固定连接有球阀39，球阀39的下表面固定连接有连接轴，连接轴的外表面通过轴承与进水管12的内壁固定连接；

如图8-9所示，溢流口11的内壁固定连接有溢流管13，溢流管13的内壁设置有触发装置，触发装置包括滑槽40，滑槽40开设于溢流管13的内壁，溢流管13的一端内壁固定连接有控制开关41，溢流管13的一端内壁开设有环形槽42，环形槽42的内壁固定连接有密封套43，密封套43的内表面与控制开关41的外表面活动套接，控制开关41和第一停止开关38的电极均与电动马达35的电极电性连接，滑槽40的内壁滑动插接有滑环44，滑环44的一端表面均固定连接有触发块45，触发块45的外表面与溢流管13的内壁活动套接，滑环44的一侧表面固定连接有压力弹簧46，压力弹簧46的一端自由端与滑槽40的一端内壁固定连接；

如图8-9所示，房屋内分别设置有第一启动开关和第二启动开关，第一启动开关的电极与蓄电池的电极电性连接，第二启动开关的电极与电动马达的电极电性连接，温度传感器的电极与蓄电池的电极电性连接，达到了通过控制开关41以及第一停止开关38控制电动马达35的启动和停止进行控制，进而控制进水管12内水量的流通和阻断的效果，从而解决了现有的太阳能热水器在上水过程中，容易造成出水口长时间有水漫出，造成水资源浪费的问题。

工作原理：在太阳能集热管3对水箱4内部的水进行加热时，第一连接柱9内部的第一吸热管22对太阳能集热管3的部分热量进行吸热，多个第一吸热管22在太阳能集热管3内部吸收的热量通过第一吸热管22传送至第一导热管7的内壁，通过第一导热管7将热量传送至第二安装腔17内；

第二安装腔17内的热量对p型半导体28和n型半导体29进行操作，控制p型半导体28和n型半导体29将热能转换为电能储存在蓄电池27内，在阴雨天气时，使用人员按下屋内的第一启动开关，蓄电池27对第二连接导线26进行供电，第二连接导线26通过第一连接导线24对第三连接导线33进行供电，进而对电加热管31进行供电，通过多个电加热管31对太阳能集热管3内的水进行加热，使得水箱4内的水进行循环加热，进而达到提高水箱4内水温，在水温达到一定时，温度传感器控制蓄电池停止供电；

在需要对水箱4进行上水时，使用人员按下屋内的第二启动开关，电动马达35得电正转，带动球阀39旋转90°，使得触发杆37触碰到第一停止开关38，电动马达35停止，使得进水管12可正常上水，在水箱4内水上满后，水的压力对溢流管13内的触发环进行推动，触发环带动滑环44向溢流管13的一端进行移动，当触发块45触碰到控制开关41时，电动马达35得电反转，带动球阀39逆时针旋转90°，对进水管12内的水流进行截流，使得水箱4停止上水。

本发明提供的一个实施例中，所述太阳能集热管内设置有多个温度传感器，所述电加热管31对太阳能集热管3内的水进行加热时根据所述太阳能集热管内的水的温度进行加热长度控制，所述加热长度控制包括：

a1、获取太阳能集热管内的水温度；

其中，t为所述太阳能集热管内的水温度，ai为所述太阳能集热管内的第i个温度传感器感应到的温度，n为所述太阳能集热管内的温度传感器的数目；

a2、根据下述公式预估所述电加热管所需加热热量；

上述公式中，q为预估的所述电加热管所需加热热量，c为水的比热容，ρ为水的密度，r为太阳能集热管的半径，d为太阳能集热管的长度，t为所述太阳能集热管内的水的目标温度，s为电加热管与太阳能集热管之间的传热系数；

a3、根据所需加热热量计算加热长度控制；

其中，x为所述电加热管的加热长度，u为所述蓄电池的输出电压，h为所述电加热管的预设加热时间，w为所述电加热管的工作温度；

进而按照计算的所述电加热管的加热长度x通过发热对太阳能集热管内的水进行加热。

有益效果：通过上述技术方案可以使得所述电加热管在预设加热时间内使太阳能集热管中的水达到目标温度，进而达到在阴雨天气通过蓄电池对电加热管进行供电，对水箱内的水温进行温度提升的效果，避免在阴雨天太阳能热水器内的水得不到加热，无法进行热水使用，降低了太阳能热水器的使用效益的问题，而且所述电加热管的加热长度是根据预估的所述电加热管所需加热热量和所述蓄电池的输出电压确定的，使得所述电加热管在预设加热时间准确完成对太阳能集热管中的水的加热。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。