一种热水节能计量系统的制作方法

1.本发明涉及太阳能热水器、空气能热水器、光伏热水器等新能源热水技术领域，具体为一种热水节能计量系统。


背景技术：

2.气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出碳达峰和碳中和目标。太阳能光热、光伏、以及空气能热水器等，作为绿色清洁能源，已经进入普通百姓家庭。
3.据国家《新能源和可再生能源产业发展规划》，到2020年，全国住宅用太阳能热水器约有2.32亿立方米的拥有量，普及率达到20％-30％，到2025年，我国太阳能热水器的安装将达到3亿平米，总产值将达到3千亿元。如此巨大的节能产品，缺少计量手段，不能产生可靠直观的节能减排数据，让用户不能直观看到使用绿色节能产品产生的效益，对推广低碳节能产品不利；
4.目前，热计量表、水表、电表及气象站等，都非常成熟，各采集计量单元生产厂家众多，主要是应对工业应用，如果简单组装起来，体积大、成本高，不利于推广到家庭。家用太阳能型热水器(非承压)、阳台壁挂式太阳能热水器、空气能热水器、光伏热水器等节能产品，系统各样，热能计量方式各异；节能减排的数据，还需要考虑电能的统计，
5.因此，我们提出了一种热水节能计量系统以解决上述提出的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种热水节能计量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热水节能计量系统，包括热水器、信息采集模块、控制器、外接电源和用水设备，所述热水器输入端通过管道与外接水源固定连接，所述热水器输出端通过管道与用水设备固定连接，所述热水器与外接电源电性连接，所述热水器与外接电源之间依次电性连接有控制器和信息采集模块。
8.其中，所述热水器包括集热器、水箱和加热器，所述水箱一侧均匀设置有集热器，所述水箱内部设置有加热器，所述水箱输入端通过管道与外接水源固定连接，所述水箱输出端通过管道与用水设备固定连接；所述信息采集模块包括采集电路板、进水温度传感器、进水流量传感器、出水温度传感器、出水流量传感器、出水单向阀和进水单向阀，所述采集电路板电性连接在加热器与外接电源之间的电路上，所述采集电路板分别与所述进水温度传感器、进水流量传感器、出水温度传感器、出水流量传感器、出水单向阀和进水单向阀电性连接，所述进水温度传感器、进水流量传感器和进水单向阀依次设置在所述水箱与外接水源之间的管道上，所述出水温度传感器、出水流量传感器和出水单向阀依次设置在所述水箱与用水设备之间的管道上。
9.其中，所述水箱为非承压水箱，所述加热器为交流电加热器，所述控制器为太阳能控制器。
10.其中，所述水箱与外接水源之间的管道上设置有进水阀门。
11.其中，所述热水器包括集热器、水箱和加热器，所述水箱一侧均匀设置有集热器，所述水箱内部设置有加热器，所述水箱输入端通过管道与外接水源固定连接，所述水箱输出端通过管道与用水设备固定连接；所述信息采集模块包括采集电路板、进水温度传感器、进水流量传感器、出水温度传感器、出水流量传感器，所述采集电路板电性连接在加热器与外接电源之间的电路上，所述采集电路板分别与所述进水温度传感器、进水流量传感器、出水温度传感器和出水流量传感器电性连接，所述进水温度传感器和进水流量传感器依次设置在所述水箱与外接水源之间的管道上，所述出水温度传感器和出水流量传感器依次设置在所述水箱与用水设备之间的管道上。
12.其中，所述水箱为非承压水箱，所述加热器为空气能加热盘管，所述控制器为空气能主机。
13.其中，所述水箱与外接水源之间的管道上设置有进水阀门。
14.其中，所述热水器包括集热器、水箱和加热器，所述水箱与集热器之间通过管道连接，所述水箱内部设置有加热器，所述水箱输入端通过管道与外接水源固定连接，所述水箱输出端通过管道与用水设备固定连接；所述信息采集模块包括采集电路板、进水温度传感器、出水温度传感器、出水流量传感器，所述采集电路板电性连接在加热器与外接电源之间的电路上，所述采集电路板分别与所述进水温度传感器、出水温度传感器和出水流量传感器电性连接，所述进水温度传感器设置在所述水箱与外接水源之间的管道上，所述出水温度传感器和出水流量传感器依次设置在所述水箱与用水设备之间的管道上。
15.其中，所述水箱为承压水箱，所述加热器为交流电加热器，所述控制器为太阳能控制器。
16.其中，所述热水器包括水箱和加热器，所述水箱内部设置有加热器，所述水箱输入端通过管道与外接水源固定连接，所述水箱输出端通过管道与用水设备固定连接；所述信息采集模块包括采集电路板、进水温度传感器、出水温度传感器、出水流量传感器，所述采集电路板电性连接在加热器与外接电源之间的电路上，所述采集电路板分别与所述进水温度传感器、出水温度传感器和出水流量传感器电性连接，所述进水温度传感器设置在所述水箱与外接水源之间的管道上，所述出水温度传感器和出水流量传感器依次设置在所述水箱与用水设备之间的管道上；所述水箱为承压水箱，所述加热器为空气能加热盘管，所述控制器为空气能主机。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.本发明在水箱补水时，通过信息采集模块采集进水温度值、进水流量，依据算法，计算出进水温度、进水流量；用水时，通过信息采集模块统计出水温度值、出水流量，依据算法，计算出出水温度、出水流量，每天的零点，计算出当天的用热水的热能值，可以产生可靠直观的节能减排数据，让用户直观看到使用绿色节能产品产生的效益，有利于推广低碳节能产品；
19.本发明中的采集电路板也集成了wifi、gprs等通讯模块，可以将实时的数据上传到云端；在云端服务器计算、汇总后，再下发到用户移动端，让用户可以看到节能减排的数
据，提升用户的参与度。
附图说明
20.图1为本发明第一实施例节能采集示意图；
21.图2为本发明第二实施例节能采集示意图；
22.图3为本发明第三实施例节能采集示意图；
23.图4为本发明第四实施例节能采集示意图。
24.图中，1、集热器；2、水箱；3、加热器；4、进水温度传感器；5、进水流量传感器；6、出水温度传感器；7、出水流量传感器；8、出水单向阀；9、采集电路板；10、控制器；11、进水阀门；12、进水单向阀；13、用水设备。
具体实施方式
25.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例1
27.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种热水节能计量系统，包括热水器、信息采集模块、控制器10、外接电源和用水设备13，热水器包括集热器1、水箱2和加热器3，水箱2一侧均匀设置有集热器1，水箱2内部设置有加热器3，水箱2输入端通过管道与外接水源固定连接，水箱2输出端通过管道与用水设备13固定连接，加热器3与外接电源电性连接，加热器3与外接电源之间依次电性连接有控制器10和信息采集模块，水箱2为非承压水箱，加热器3为交流电加热器，控制器10为太阳能控制器。
28.其中，信息采集模块包括采集电路板9、进水温度传感器4、进水流量传感器5、出水温度传感器6、出水流量传感器7、出水单向阀8和进水单向阀12，采集电路板9电性连接在加热器3与外接电源之间的电路上，采集电路板9分别与进水温度传感器4、进水流量传感器5、出水温度传感器6、出水流量传感器7、出水单向阀8和进水单向阀12电性连接，进水温度传感器4、进水流量传感器5和进水单向阀12依次设置在水箱2与外接水源之间的管道上，出水温度传感器6、出水流量传感器7和出水单向阀8依次设置在水箱2与用水设备13之间的管道上，水箱2与外接水源之间的管道上设置有进水阀门11。
29.其中，该系统为单管上下水系统，水箱2与外接水源、用水设备共用一个管道，水箱2补水时，进水阀门11开启，冷水依次经过进水单向阀12、进水流量传感器5、进水温度传感器4，进入水箱2，根据进水流量传感器5可以判断进水的时间段，统计该时段的进水温度值、进水流量，依据算法，计算出进水温度、进水流量；用水时，热水依次经过出水单向阀8、出水流量传感器7、出水温度传感器6，在用水设备13处流出；根据出水流量传感器7，可以判断用水的时间段，统计该时段的出水温度值、出水流量，依据算法，计算出出水温度、出水流量。每天的零点，计算出当天的用热水的热能值。
30.进一步地，外接电源为ac220v电源，ac220v电源依次经过采集电路板9和太阳能控制器，控制交流电加热器的启停；采集电路板9上集成有电压、电流测量模块，每天的零点，
计算出当天的用电量；
31.同时采集电路板9也集成了wifi、gprs等通讯模块，可以将实时的数据上传到云端；在云端服务器计算、汇总后，再下发到用户移动端，让用户可以看到节能减排的数据，提升用户的参与度。
32.该系统的热水节能计算方法为：
33.步骤1、进水流量传感器有水流通过时，记录每次冷水进水温度t1；
34.步骤2、用水端用水时，记录用水温度t2，水流量v，采样间隔时间为τ；
35.步骤3、由水温t2及水量v计算得单位时间的质量流量为
36.步骤4、由于进水水温短期内相对稳定，默认以最近一次记录的进水水温t1为计算依据；
37.步骤5、由t1温度算得对应进水焓值h1，由用水温度t2温度算得对应用水焓值h2；
38.步骤6、太阳能、空气能等清洁能源的节能量为：
[0039][0040]
步骤7、采集器通过测量电压、电流计算出时段内累计用电量e；
[0041]
步骤8、总节能量为：q＝q
s-e。
[0042]
实施例2
[0043]
请参阅图2，本发明提供一种技术方案：一种热水节能计量系统，包括热水器、信息采集模块、控制器10、外接电源和用水设备13，热水器包括集热器1、水箱2和加热器3，水箱2一侧均匀设置有集热器1，水箱2内部设置有加热器3，水箱2输入端通过管道与外接水源固定连接，水箱2输出端通过管道与用水设备13固定连接；加热器3与外接电源电性连接，加热器3与外接电源之间依次电性连接有控制器10和信息采集模块，水箱2为非承压水箱，加热器3为空气能加热盘管，控制器10为空气能主机。
[0044]
其中，信息采集模块包括采集电路板9、进水温度传感器4、进水流量传感器5、出水温度传感器6、出水流量传感器7，采集电路板9电性连接在加热器3与外接电源之间的电路上，采集电路板9分别与进水温度传感器4、进水流量传感器5、出水温度传感器6和出水流量传感器7电性连接，进水温度传感器4和进水流量传感器5依次设置在水箱2与外接水源之间的管道上，出水温度传感器6和出水流量传感器7依次设置在水箱2与用水设备13之间的管道上，水箱2与外接水源之间的管道上设置有进水阀门11。
[0045]
其中，该系统为双管上下水系统，水箱2补水时，进水阀门11开启，冷水依次经过进水流量传感器5、进水温度传感器4，进入水箱2，根据进水流量传感器5可以判断进水的时间段，统计该时段的进水温度值、进水流量，依据算法，计算出进水温度、进水流量；用水时，热水依次经过出水流量传感器7、出水温度传感器6，在用水设备13处流出；根据出水流量传感器7，可以判断用水的时间段，统计该时段的出水温度值、出水流量，依据算法，计算出出水温度、出水流量。每天的零点，计算出当天的用热水的热能值。
[0046]
进一步地，外接电源为ac220v电源，ac220v电源依次经过采集电路板9和空气能主机，控制空气能加热盘管的启停；采集电路板9上集成有电压、电流测量模块，每天的零点，计算出当天的用电量；
[0047]
同时采集电路板9也集成了wifi、gprs等通讯模块，可以将实时的数据上传到云
端；在云端服务器计算、汇总后，再下发到用户移动端，让用户可以看到节能减排的数据，提升用户的参与度。
[0048]
该系统的热水节能计算方法为：
[0049]
步骤1、进水流量传感器有水流通过时，记录每次冷水进水温度t1；
[0050]
步骤2、用水端用水时，记录用水温度t2，水流量v，采样间隔时间为τ；
[0051]
步骤3、由水温t2及水量v计算得单位时间的质量流量为：
[0052]
步骤4、由于进水水温短期内相对稳定，默认以最近一次记录的进水水温t1为计算依据；
[0053]
步骤5、由t1温度算得对应进水焓值h1，由用水温度t2温度算得对应用水焓值h2；
[0054]
步骤6、太阳能、空气能等清洁能源的节能量为：
[0055][0056]
步骤7、采集器通过测量电压、电流计算出时段内累计用电量e；
[0057]
步骤8、总节能量为：q＝q
s-e。
[0058]
实施例3
[0059]
请参阅图3，本发明提供一种技术方案：一种热水节能计量系统，包括热水器、信息采集模块、控制器10、外接电源和用水设备13，热水器包括集热器1、水箱2和加热器3，水箱2与集热器1之间通过管道连接，水箱2内部设置有加热器3，水箱2输入端通过管道与外接水源固定连接，水箱2输出端通过管道与用水设备13固定连接，加热器3与外接电源电性连接，加热器3与外接电源之间依次电性连接有控制器10和信息采集模块，水箱2为承压水箱，加热器3为交流电加热器，控制器10为太阳能控制器。
[0060]
其中，信息采集模块包括采集电路板9、进水温度传感器4、出水温度传感器6、出水流量传感器7，采集电路板9电性连接在加热器3与外接电源之间的电路上，采集电路板9分别与进水温度传感器4、出水温度传感器6和出水流量传感器7电性连接，进水温度传感器4设置在水箱2与外接水源之间的管道上，出水温度传感器6和出水流量传感器7依次设置在水箱2与用水设备13之间的管道上。
[0061]
其中，该系统为双管上下水系统，水箱2补水时，冷水经过进水温度传感器4，进入水箱2，根据进水温度传感器4可以判断进水的时间段，统计该时段的进水温度值，依据算法，计算出进水温度；用水时，热水依次经过出水流量传感器7、出水温度传感器6，在用水设备13处流出；根据出水流量传感器7，可以判断用水的时间段，统计该时段的出水温度值、出水流量，依据算法，计算出出水温度、出水流量。每天的零点，计算出当天的用热水的热能值。
[0062]
进一步地，外接电源为ac220v电源，ac220v电源依次经过采集电路板9和太阳能控制器，控制交流电加热器的启停；采集电路板9上集成有电压、电流测量模块，每天的零点，计算出当天的用电量；
[0063]
同时，采集电路板9也集成了wifi、gprs等通讯模块，可以将实时的数据上传到云端；在云端服务器计算、汇总后，再下发到用户移动端，让用户可以看到节能减排的数据，提升用户的参与度。
[0064]
该系统的热水节能计算方法为：
[0065]
步骤1、承压系统用水端用水时，由温度传感器分别记录每次冷水进水温度t1与热水出水温度t2，流量传感器记录水流量v；
[0066]
步骤2、由水温t2及水量v计算得单位时间的质量流量为：
[0067]
步骤3、由t1温度算得对应进水焓值h1，由用水温度t2温度算得对应用水焓值h2；
[0068]
步骤4、太阳能、空气能等清洁能源的节能量为：
[0069][0070]
步骤5、采集器通过测量电压、电流计算出时段内累计用电量e；
[0071]
步骤6、总节能量为：q＝q
s-e。
[0072]
实施例4
[0073]
请参阅图4，本发明提供一种技术方案：一种热水节能计量系统，包括热水器、信息采集模块、控制器10、外接电源和用水设备13，热水器包括水箱2和加热器3，水箱2内部设置有加热器3，水箱2输入端通过管道与外接水源固定连接，水箱2输出端通过管道与用水设备13固定连接，加热器3与外接电源电性连接，加热器3与外接电源之间依次电性连接有控制器10和信息采集模块，水箱2为承压水箱，加热器3为空气能加热盘管，控制器10为空气能主机。
[0074]
其中，信息采集模块包括采集电路板9、进水温度传感器4、出水温度传感器6、出水流量传感器7，采集电路板9电性连接在加热器3与外接电源之间的电路上，采集电路板9分别与进水温度传感器4、出水温度传感器6和出水流量传感器7电性连接，进水温度传感器4设置在水箱2与外接水源之间的管道上，出水温度传感器6和出水流量传感器7依次设置在水箱2与用水设备13之间的管道上。
[0075]
其中，该系统为双管上下水系统，水箱2补水时，冷水经过进水温度传感器4，进入水箱2，根据进水温度传感器4可以判断进水的时间段，统计该时段的进水温度值，依据算法，计算出进水温度；用水时，热水依次经过出水流量传感器7、出水温度传感器6，在用水设备13处流出；根据出水流量传感器7，可以判断用水的时间段，统计该时段的出水温度值、出水流量，依据算法，计算出出水温度、出水流量。每天的零点，计算出当天的用热水的热能值。
[0076]
进一步地，外接电源为ac220v电源，ac220v电源依次经过采集电路板9和空气能主机，控制空气能加热盘管的启停；采集电路板9上集成有电压、电流测量模块，每天的零点，计算出当天的用电量；
[0077]
同时，采集电路板9也集成了wifi、gprs等通讯模块，可以将实时的数据上传到云端；在云端服务器计算、汇总后，再下发到用户移动端，让用户可以看到节能减排的数据，提升用户的参与度。
[0078]
该系统的热水节能计算方法为：
[0079]
步骤1、承压系统用水端用水时，由温度传感器分别记录每次冷水进水温度t1与热水出水温度t2，流量传感器记录水流量v；
[0080]
步骤2、由水温t2及水量v计算得单位时间的质量流量为：
[0081]
步骤3、由t1温度算得对应进水焓值h1，由用水温度t2温度算得对应用水焓值h2；
[0082]
步骤4、太阳能、空气能等清洁能源的节能量为：
[0083][0084]
步骤5、采集器通过测量电压、电流计算出时段内累计用电量e；
[0085]
步骤6、总节能量为：q＝q
s-e。
[0086]
终上所述，采用非承压水箱时，该热水节能计量系统适用非承压系式的太阳能、空气能热水系统，针对非承压式的太阳能、空气能热水系统的热量计算算法可以采用实施例1和实施例2的热水节能计算系统；采用承压水箱时，该热水节能计量系统适用承压系式的太阳能、空气能热水系统，针对非承压式的太阳能、空气能热水系统的热量计算算法可以采用实施例3和实施例4的热水节能计算系统。
[0087]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。