专利名称：太阳能联合热泵加热系统节能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热水器，尤其是一种带有热泵且节能的太阳能热水器。
背景技术：
传统太阳能热水器仅仅利用太阳能加热，受到日照长短的影响，水温不能得到保证。为了能全年全天候使用热水，在现在的太阳能热水器储水箱上都加装了辅助加热装置， 辅助加热装置通过测量储水箱内水的温度来控制加热器工作状态，在天气晴朗时，采用太阳能产生热水，在阴雨或无日照时，通过辅助加热装置继续生产热水。现有的辅助加热装置多采用电加热，但仍有部分使用燃气或燃油加热，随着使用年限的增加，此类辅助加热装置若得不到正常维护，难免存在安全上的隐患。这些带有辅助加热的太阳能热水器，通常仅对水温进行监测，无论白天或是晚上， 只要水温低于设定温度，就自行开始加热，夜里的睡觉时段或是白天的上班时段，在没人用水的情况下，辅助加热装置依然会对储水箱内的水进行加热，造成大量能源被浪费；而且， 通常储水箱的进水管一般都处于常开状态，使得储水箱均为满水状态，要维持储水箱内大量水的温度，也需要使用许多能源。热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。热泵能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，为人们提供高品位热能。热泵在工作时，它本身随需消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置自身所消耗的能源仅占输出热能中的一小部分，其热效率可达 460%，而运行费用仅为燃气、燃油热水器的1/3，电热水器的1/4，而且水电分离，无漏电危险，在运行过程中无废热、废水、废气产生，更加洁净、环保。
发明内容本实用新型所要解决的就是现有带有辅助加热装置的太阳能热水器能源浪费严重的问题，提供一种节能的太阳能联合热泵加热系统节能控制装置。本实用新型的一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，包括太阳能板与储水箱，两者间用进水管和出水管连通，太阳能板加热的水通过进水管进入储水箱，储水箱内的水通过出水管进入太阳能板，太阳能板与储水箱均与冷水管连接，冷水通过冷水管补充入太阳能板及储水箱内，其特征在于该控制装置还包括热泵、传感装置和控制装置，热泵通过循环水管与储水箱连接，传感装置安装在太阳能板与储水箱内，控制装置与进水管、冷水管、热泵、循环水管及传感装置连接，控制装置根据传感装置检测的数据控制水流在进水管、冷水管和循环水管内的流动以及热泵的开启关闭。所述的传感装置由水位传感器和水温传感器组成，水位传感器为三个，分别安装在储水箱的满水位处、1/2水位处和1/4水位处；水温传感器分别安装在太阳能板与进水管的连接处以及储水箱下部。所述的控制装置包括单片机、水温控制模块、水位控制模块、水流控制模块和时间控制模块，四个控制模块集成在单片机上。所述的进水管、冷水管及循环水管上均设置水流开关，水流开关与水流控制模块连接。太阳能板与进水管连接处测得的水温为a，储水箱内水温为b，设定四个时间点 Tl、T2、T3和T4，如将Tl至T2设定为白天时段，T2至T3设定为下午下班前时段，T3至T4 为晚上用水时段，T4至Tl为夜间休眠时段；然后设定太阳能板与进水管连接处的水温χ以及储水箱内水温y，传感装置将测得的温度、水温数据传递至单片机，单片机根据时间段及设定的水温对热泵和水流开关进行控制，具体控制步骤为(I)Tl至T2时段内，开启与太阳能板相连接的冷水管上的水流开关，太阳能板内补充冷水，当太阳能板内的水温a大于设定值χ时，进水管内的水流开关开启，热水进入储水箱，储水箱内的冷水进入太阳能板，若太阳能板内的水温a小于设定值X，则进水管内的水流开关关闭；(2)T2至Τ3时段内，储水箱内的水位传感器和水温传感器分别检测水位数据及水温数据，若箱内水位低于满水位时，与储水箱连接的冷水管内的水流开关开启，直至储水箱内补满冷水；同时储水箱内的水温传感器将检测到的水温传递回单片机，若储水箱内水温 b低于设定值y，则开启热泵及循环水管内的水流开关，利用热泵加温；反之，当水温b高于设定值y时，则关闭热泵及循环水管内的水流开关；(3 )T3至T4时段内，控制装置通过储水箱内的水温传感器及1/2处的水位传感器， 保证储水箱内的水温b不低于设定值y，水位高度不低于水位；若水温或水位下降，则开启热泵加热或冷水管补水；(4)T4至Tl时段内，控制装置保证储水箱内水位不低于储水箱的1/4，同时保证储水箱内水温b不定于设定值y，为用户提供少量热水，以备用户使用，同时由于水量减少，热泵加热时也能节省能源；(5)时间达到Tl时，单片机强制关闭热泵及循环水管内的水流开关，完成一个工作循环。用户在第一次使用时，根据需要设定各种数值，然后控制装置将根据设定数值重复步骤(1)至(5)，在保证热水供应的情况下，节约能源消耗，还可以有效提太阳能热水器各部件的使用寿命，降低维护、维修费用。本实用新型的太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，结构简单，设计科学合理， 采用热泵辅助加热，并根多数用户的用水习惯，通过控制装置对水量、加热时间和加热水温进行控制，节能环保，有效提高热水器的使用寿命。
图1为本实用新型结构示意图。其中，太阳能板1，储水箱2，热泵3，进水管4，出水管5，冷水管6，循环水管7，水位传感器8，水温传感器9，水流开关10。
具体实施方式
实施例1 一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，包括太阳能板1、储水箱2、热泵3、传感装置和控制装置，太阳能板1与储水箱2之间用进水管4和出水管5连通，太阳能板1加热的水通过进水管4进入储水箱2，储水箱2内的冷水通过出水管5进入太阳能板1，太阳能板1与储水箱2均与冷水管6连接，冷水通过冷水管6补充入太阳能板1及储水箱2内，热泵3通过循环水管7与储水箱2连接；传感装置由水位传感器8和水温传感器 9组成，水位传感器8为三个，分别安装在储水箱2的满水位处、1/2水位处和1/4水位处； 水温传感器9分别安装在太阳能板1与进水管4的连接处以及储水箱2下部；控制装置包括单片机、水温控制模块、水位控制模块、水流控制模块和时间控制模块，四个控制模块集成在单片机上，进水管4、冷水管6及循环水管7上均设置有水流开关10，水流开关10与水流控制模块连接；单片机根据传感装置检测的数据控制水流在进水管4、冷水管6和循环水管7内的流动以及热泵3的开启关闭。太阳能板1与进水管4连接处测得的水温为a，储水箱2内水温为b，分别设定四个时间点8点、17点、18点和23点；然后设定太阳能板1与进水管4连接处的水温为60°C 以及储水箱2内水温50°C，传感装置将测得的温度、水温数据传递至单片机，单片机根据时间段及设定的水温对热泵3和水流开关10进行控制，控制步骤如下(1)8点至17点内，开启与太阳能板1相连接的冷水管6上的水流开关10，太阳能板1内补充冷水，当太阳能板1内的水温a大于60°C时，进水管4内的水流开关10打开，热水进入储水箱2，直至将储水箱2补满；若太阳能板1内的水温a小于60所述的，则进水管 4内的水流开关10关闭；(2)17点至18点内，储水箱2内的水位传感器8和水温传感器9将检测水位数据及水温数据传递至单片机，若箱内水位低于满水位时，与储水箱2连接的冷水管6内的水流开关10开启，通过冷水管6将储水箱2补满；同时，若储水箱2内水温b低于50°C，则开启热泵3及循环水管7内的水流开关10，利用热泵3加温；若水温b高于50°C，则关闭热泵3 及循环水管7内的水流开关10，热泵3停止加热，以此为用户提前准备充足热水，供用户回家即可使用热水；(3)18点至23点内，控制装置通过储水箱2内的水温传感器9及1/2处的水位传感器8，保证储水箱2内的水温b不低于50°C，水位不低于1/2储水箱2 ；若水温或水位下降，则开启热泵3加热或冷水管6补水；(4)23点至次日8点内，控制装置保证储水箱2内水位不低于储水箱2的1/4，同时保证储水箱2内水温b不定于50°C，为用户提供少量热水，以备用户使用，同时由于水量减少，热泵3加热时也能节省能源；(5)次日8点时，单片机强制关闭热泵3及循环水管7内的水流开关10，完成一个工作循环。
权利要求1.一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，包括太阳能板(1)与储水箱(2)，两者间用进水管(4)和出水管(5)连通，太阳能板(1)加热的水通过进水管(4)进入储水箱(2)， 储水箱(2)内的水通过出水管(5)进入太阳能板(1)，太阳能板(1)与储水箱(2)均与冷水管(6)连接，冷水通过冷水管(6)补充入太阳能板(1)及储水箱(2)内，其特征在于该控制装置还包括热泵(3 )、传感装置和控制装置，热泵(3 )通过循环水管(7 )与储水箱(2 )连接，传感装置安装在太阳能板(1)与储水箱(2)内，控制装置与进水管(4)、冷水管(6)、热泵(3)、 循环水管(7 )及传感装置连接，控制装置根据传感装置检测的数据控制水流在进水管(4 )、 冷水管(6)和循环水管(7)内的流动以及热泵(3)的开启关闭。
2.如权利要求1所述的一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，其特征在于所述的传感装置由水位传感器(8)和水温传感器(9)组成，水位传感器(8)为三个，分别安装在储水箱(2)的满水位处、1/2水位处和1/4水位处；水温传感器(9)分别安装在太阳能板(1) 与进水管(4)的连接处以及储水箱(2)下部。
3.如权利要求1所述的一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，其特征在于所述的控制装置包括单片机、水温控制模块、水位控制模块、水流控制模块和时间控制模块，四个控制模块集成在单片机上。
4.如权利要求1所述的一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，其特征在于所述的进水管(4)、冷水管(6)及循环水管(7)上均设置水流开关(10)，水流开关(10)与水流控制模块连接。
专利摘要一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，涉及热水器，尤其是一种带有热泵且节能的太阳能热水器。本实用新型的一种太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，包括太阳能板与储水箱，其特征在于该控制装置还包括热泵、传感装置和控制装置，热泵通过循环水管与储水箱连接，传感装置安装在太阳能板与储水箱内，控制装置与进水管、冷水管、热泵、循环水管及传感装置连接，控制装置根据传感装置检测的数据控制水流在进水管、冷水管和循环水管内的流动以及热泵的开启关闭。本实用新型的太阳能联合热泵加热系统节能控制装置，结构简单，设计科学合理，节能环保，有效提高热水器的使用寿命。
文档编号F24J2/40GK202303996SQ201120374600
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者王彦平, 范玉刚 申请人:云南滇新能源有限公司