一種熱水器加熱控制方法及熱水器控制裝置的製作方法
2023-09-16 15:01:00 2
專利名稱：一種熱水器加熱控制方法及熱水器控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種熱水器加熱控制方法及熱水器控制裝置。
背景技術：
太陽能集熱系統具有安全、環保 和節能等優點，所述太陽能集熱系統，包括放置於室外的集熱器，該集熱器與循環管路連接，該循環管路的另一端連接有儲水箱，太陽能加熱導熱介質然後傳遞到儲水箱，加熱儲水箱內的水。目前的雙水箱集熱系統、或者單水箱上下分層加熱系統的加熱控制方法為通過設定集熱器和儲水箱的啟動溫差限值，當集熱器和儲水箱之間達到集熱循環啟動溫差設定值時，循環泵啟動，當此溫差下降到停止設定值時循環泵停止運行，現有的加熱控制方法的缺點是實際情況中，往往低溫水箱首先而且較高頻率的滿足集熱循環啟動條件，因此會造成利用太陽能集熱器多次為低溫水箱加熱，較少次數的為高溫水箱加熱，高溫水箱得不到有效的加熱，只能通過電加熱，造成太陽能資源不能合理利用以及電能的浪費。基於此，如何發明一種雙加熱系統的太陽能熱水器加熱控制方法及採用該方法的熱水器，可以高效利用太陽能加熱，減少電能的使用，節約能源，降低使用成本，是本發明的主要目的。
發明內容
本發明為了解決現有雙集熱系統的太陽能熱水器對太陽能資源利用率不高的問題，提供了一種熱水器加熱控制方法，通過設置對高溫循環加熱系統優先啟動，減少了高溫循環加熱系統對電能的利用，提高了太陽能利用率，節約了使用成本。為了解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案予以實現
一種熱水器加熱控制方法，包括低溫循環加熱系統和高溫循環加熱系統，包括以下步
驟
(1)、分別檢測集熱器溫度和高溫循環加熱系統的溫度，計算溫差值Tl，並比較Tl與高溫循環加熱系統開啟設定值Λ Tl I的大小關係，若Tl彡Λ Tl I，則執行步驟(2 )，否則，執行步驟(3)；
(2)、啟動高溫循環加熱系統，完成一次加熱循環後，返回步驟(I)；
(3)、分別檢測集熱器溫度和低溫循環加熱系統的溫度，計算溫差值Τ2，並比較Τ2與低溫循環加熱系統開啟設定值Λ Τ21的大小關係，若Τ2彡Λ Τ21，則執行步驟(4)，否則，返回步驟(I)；
(4)、啟動低溫循環加熱系統。進一步的，為了防止對低溫循環加熱系統持續加熱，而當集熱器升溫速度快時高溫循環加熱系統卻得不到加熱，在步驟(4)中低溫循環加熱系統運行時間M後，停止運行。又進一步的，步驟(I)中溫差值Tl為集熱器溫度減去高溫循環加熱系統的溫度之差。
同樣原理的，步驟(3)中溫差值T2為集熱器溫度減去低溫循環加熱系統的溫度之差。由於集熱器的升溫速度與當前太陽輻照量強度成正相關，優選在太陽輻照量強時啟動高溫循環加熱系統，因此，步驟(4)之後還包括步驟(5)，低溫循環加熱系統運行停止後，檢測集熱器升溫速度V，並比較V與設定值Vs的大小關係，若V>VS，則繼續執行步驟
(5)，否則，返回步驟(I)。 進一步的，步驟(5)中集熱器升溫速度V的檢測方法為計算集熱器在時間t內所上升的溫度值，該溫度值與時間t的比值即為升溫速度V。再進一步的，步驟(2)中所述的一次加熱循環的時間界定方法為比較Tl與高溫循環加熱系統關閉設定值Λ Τ12的大小，當滿足Tl彡Λ Τ12時，停止高溫循環加熱系統。更進一步的，當高溫循環加熱系統的溫度很高，且滿足一定限值時，沒有必要繼續啟動高溫循環加熱系統，因此，在步驟(I)之前還包括將高溫循環加熱系統的溫度與設定上限值T _相比較的步驟，若高溫循環加熱系統的溫度不小於T R，則執行步驟(3)，否則，執行步驟(I)。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是本發明的一種熱水器加熱控制方法，通過設定優先啟動控制，也即對水溫要求較高的高溫循環加熱系統優先啟動，可以減少其對電能的浪費，極大的利用了太陽能資源，有效降低了能耗，以及降低了使用成本，通過設定低溫循環加熱系統加熱時的加熱時間，保證了可以在太陽輻照量強時啟動高溫循環加熱系統。基於上述的一種熱水器加熱控制方法，本發明同時提供了一種採用上述控制方法控制加熱的熱水器，採用以下技術方案予以實現
一種熱水器控制裝置，包括
用於檢測集熱器溫度的第一溫度檢測單元，用於檢測高溫循環加熱系統溫度的第二溫度檢測單元，用於檢測低溫循環加熱系統溫度的第三溫度檢測單元，與溫度檢測單元連接控制執行啟動高溫循環加熱系統和低溫循環加熱系統的控制單元。進一步的，所述的控制單元還包括用於對低溫循環加熱系統運行時間進行計時的計時單元。與現有熱水器控制裝置相比，本發明的熱水器控制裝置更加節能，使用成本低。結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述後，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。
圖I是本發明所提出的熱水器加熱控制方法一種實施例的流程 圖2是本發明所提出的熱水器的結構示意 圖3是本發明所提出的另外一種熱水器的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細地說明。針對現有雙集熱系統的太陽能熱水器對太陽能資源利用率不高的問題，本發明提供了一種熱水器加熱控制方法，通過設置優先啟動條件，即當高溫循環加熱系統滿足條件時，優先啟動，減少了高溫循環加熱系統對電能的利用，提高了太陽能利用率，節約了使用成本。實施例一，本實施例的熱水器加熱控制方法，包括低溫循環加熱系統和高溫循環加熱系統，參見圖I所示，包括以下步驟
SI、分別檢測集熱器溫度和高溫循環加熱系統的溫度，計算溫差值Tl，並比較Tl與高溫循環加熱系統開啟設定值Λ Tll的大小關係，若Tl彡ΛΤ11，則執行步驟S2，否則，執行步驟S3 ；
本步驟通過首先進行高溫循環加熱系統的啟動判斷，當高溫循環加熱系統的溫差較大、滿足啟動條件時，優先啟動高溫循環加熱，這樣，可以避免由於低溫循環加熱系統首先滿足啟動條件而首先對其進行加熱的問題，因為低溫加熱循環即使溫差較大，但是不需要電加熱進行補償，可以在高溫循環加熱系統不啟動時插空為其加熱。S2、啟動高溫循環加熱系統，完成一次加熱循環後，返回步驟SI ;
對高溫循環加熱系統完成一次加熱循環後，返回步驟Si，重新判斷高溫循環加熱的啟動條件，確保對高溫循環加熱系統充分加熱，充分利用太陽能資源。作為一個具體的實施例，步驟S2中所述的一次加熱循環的時間界定方法為比較Tl與高溫循環加熱系統關閉設定值Λ Τ12的大小，當滿足Tl Τ12時，停止高溫循環加熱系統。S3、分別檢測集熱器溫度和低溫循環加熱系統的溫度，計算溫差值Τ2，並比較Τ2與低溫循環加熱系統開啟設定值Λ Τ21的大小關係，若Τ2彡Λ Τ21，則執行步驟S4，否則，返回步驟SI ；
當不滿足高溫循環加熱系統的啟動條件時，則檢查低溫循環加熱系統的啟動條件是否滿足，以避免太陽能的浪費。S4、啟動低溫循環加熱系統。由於步驟S4中啟動了低溫循環加熱系統，為了防止對低溫循環加熱系統持續加熱，期間若高溫循環加熱系統的啟動條件滿足了，且太陽輻照量強度大時高溫循環加熱系統卻得不到加熱，在步驟S4中低溫循環加熱系統運行時間M後，停止運行。S卩，通過限定低溫循環加熱系統的運行時間，防止長時間為期加熱導致能源浪費。需要說明的是，在運行低溫循環加熱系統期間，實時進行高溫循環加熱系統的啟動判斷，一旦滿足高溫循環加熱系統的啟動條件，則馬上終止低溫循環加熱系統運行，啟動高溫循環加熱系統。作為一個具體的實施例，步驟SI中溫差值Tl為集熱器溫度減去高溫循環加熱系統的溫度之差。在太陽能熱水器循環加熱系統中，根據太陽能熱水器的結構設置不同，有的是設置兩個水箱，每個水箱分別對應一個循環加熱系統，而有的太陽能熱水器則是只需設置一個水箱，水箱的上層和下層分別對應一個循環加熱系統，因此，檢測循環加熱系統的溫差值時需要相應的檢測不同位置或區域的溫度值。同樣原理的，步驟S3中溫差值Τ2為集熱器溫度減去低溫循環加熱系統的溫度之差。由於集熱器的升溫速度與當前太陽輻照量強度成正相關，優選在太陽輻照量強時啟動高溫循環加熱系統，因此，步驟S4之後還包括步驟S5，低溫循環加熱系統運行停止後，、檢測集熱器升溫速度V，並比較V與設定值Vs的大小關係，若V > Vs，則繼續執行步驟S5，以便於集熱器繼續升溫，進而可以達到高溫循環加熱系統的啟動條件，否則，返回步驟SI。也即，當檢測到當前太有輻照量強度較大時，為了充分利用太陽能為高溫循環加熱啟動加熱，繼續檢測集熱器升溫速度，讓集熱器持續升溫，一旦升溫速度減小，即不能滿足V ^ Vs,則返回步驟SI，檢測是否滿足了高溫循環加熱系統的啟動條件。步驟S5中集熱器升溫速度V的檢測方法為計算集熱器在時間t內所上升的溫度值，該溫度值與時間t的比值即為升溫速度V。具體在本實施例中，可以設置t為5分鐘。為了便於應對一些特殊情況，當高溫循環加熱系統的溫度很高，且滿足一定限值時，沒有必要繼續啟動高溫循環加熱系統，因此，在步驟SI之前還包括將高溫循環加熱系統的溫度與設定上限值!^相比較的步驟，若高溫循環加熱系統的溫度不小於TR，則執行步驟S3，否則，執行步驟SI。本實施例的一種熱水器加熱控制方法，通過設定優先啟動控制，也即對水溫要求較高的高溫循環加熱系統優先啟動，可以減少其對電能的浪費，極大的利用了太陽能資源，有效降低了能耗，以及降低了使用成本，通過設定低溫循環加熱系統加熱時的加熱時間，保證了可以在太陽輻照量強時啟動高溫循環加熱系統。實施例二,基於實施例一中的一種熱水器加熱控制方法，本實施例提供了一種米用上述控制方法控制加熱的熱水器控制裝置，包括
用於檢測集熱器溫度的第一溫度檢測單元，用於檢測高溫循環加熱系統溫度的第二溫度檢測單元，用於檢測低溫循環加熱系統溫度的第三溫度檢測單元，與溫度檢測單元連接控制執行啟動高溫循環加熱系統和低溫循環加熱系統的控制單元。進一步的，所述的控制單元還包括用於對低溫循環加熱系統運行時間進行計時的計時單元。參見圖2所示，作為一個具體實施例，本實施例給出了一種採用上述控制裝置的熱水器，包括控制器1，對應上述的控制單元、集熱器2、高溫水箱3、以及低溫水箱4，高溫水箱3內設置有熱交換器31和溫度傳感器32，以及低溫水箱內設置有熱交換器41和溫度傳感器42，其中，溫度傳感器32對應第二溫度檢測單元，用於檢測高溫循環加熱系統的溫度，也即高溫水箱3的溫度，溫度傳感器42對應第三溫度檢測單元，用於檢測低溫循環加熱系統的溫度，也即低溫水箱4內的水溫，集熱器2的出口處設置有溫度傳感器5，其中，溫度傳感器5對應第一溫度檢測單元，用於檢測集熱器溫度，在集熱器2與高溫水箱連接的管路中設置有循環泵6，集熱器2與低溫水箱連接的管路中設置有循環泵7，其中，所述集熱器2、熱交換器31、以及循環泵6組成高溫循環加熱系統，所述集熱器2、熱交換器41、以及循環泵7組成低溫循環加熱系統，所述控制器I執行實施例一中的加熱控制方法進行加熱控制，也即
SI、溫度傳感器32檢測高溫水箱3的溫度，溫度傳感器5檢測集熱器溫度，控制器I計算兩者的溫差值Tl，並比較Tl與高溫循環加熱系統開啟設定值Λ Tll的大小關係，若Tl彡Λ Τ11，則執行步驟S2，否則，執行步驟S3 ；
具體的，溫差值Tl為集熱器溫度值減去高溫水箱3的溫度值。 S2、啟動高溫循環加熱系統，完成一次加熱循環後，返回步驟SI ;
本步驟中所述的一次加熱循環的時間界定方法為控制器I比較Tl與高溫循環加熱系統關閉設定值Λ Τ12的大小，當滿足Tl彡Λ Τ12時，停止高溫循環加熱系統。其中，啟動高溫循環加熱系統，是由控制器I控制循環泵6開啟和關閉，進而控制高溫循環加熱系統的啟動和結束。S3、溫度傳感器42檢測低溫水箱4的溫度，溫度傳感器5檢測集熱器溫度，控制器I計算兩者的溫差值Τ2，並比較Τ2與低溫循環加熱系統開啟設定值Λ Τ21的大小關係，若Τ2彡Λ Τ21，則執行步驟S4，否則，返回步驟SI ； 同樣原理的，溫差值Τ2為集熱器溫度值減去低溫水箱4的溫度值。S4、啟動低溫循環加熱系統。當不滿足高溫循環加熱系統的啟動條件時，則控制器I檢查低溫循環加熱系統的啟動條件是否滿足，以避免太陽能的浪費。啟動低溫循環加熱系統，是由控制器I控制循環泵7開啟和關閉，進而控制低溫循環加熱系統的啟動和結束。由於步驟S4中啟動了低溫循環加熱系統，為了防止對低溫循環加熱系統持續加熱，期間若高溫循環加熱系統的啟動條件滿足了，且太陽輻照量強度大時高溫循環加熱系統卻得不到加熱，本實施例還包括計時單元，用於對低溫循環加熱系統運行時間進行計時，在步驟S4中低溫循環加熱系統運行時間M後，停止運行。即，通過限定低溫循環加熱系統的運行時間，防止長時間為期加熱導致能源浪費。由於集熱器的升溫速度與當前太陽輻照量強度成正相關，優選在太陽輻照量強時啟動高溫循環加熱系統，因此，步驟S4之後還包括步驟S5，低溫循環加熱系統運行停止後，檢測集熱器升溫速度V，並比較V與設定值Vs的大小關係，若V SVs，則返回步驟SI，否則，返回步驟S3。也即，當檢測到當前太有輻照量強度較大時，為了充分利用太陽能為高溫循環加熱啟動加熱，所以返回步驟SI，檢測是否滿足了高溫循環加熱系統的啟動條件。若條件不滿足的話，則進行低溫循環加熱系統的啟動條件檢測。為了便於應對一些特殊情況，當高溫水箱3的溫度很高，且滿足一定限值時，沒有必要繼續啟動高溫循環加熱系統，因此，在步驟SI之前還包括將高溫水箱3的溫度與設定上限值Tr相比較的步驟，若高溫水箱3的溫度不小於T R，則執行步驟S3，否則，執行步驟SI。實施例三，基於實施例一中的一種熱水器加熱控制方法，本實施例提供了另外一種結構形式的採用上述控制裝置的熱水器，具體技術方案為
一種熱水器，參見圖3所示，包括控制器I、集熱器2、以及一個儲水箱3，所述儲水箱3的上層設置有上層熱換器31和用於檢測上層水溫的溫度傳感器32，下層設置有下層熱換器41和用於檢測下層水溫的溫度傳感器42，集熱器2的出口處設置有用於檢測集熱器溫度的溫度傳感器5，在連接集熱器2與上層熱換器31的管路中設置有上層循環泵6，在連接集熱器2與下層熱換器41的管路中設置有下層循環泵7，所述集熱器2、上層熱換器31以及上層循環泵6組成高溫循環加熱系統，所述集熱器2、下層熱換器41以及下層循環泵7組成低溫循環加熱系統，所述控制器執行上述的加熱控制方法進行加熱控制，本實施例中的控制流程與實施例二中的控制流程相類似，在此不做贅述。當然，上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不僅限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種熱水器加熱控制方法，包括低溫循環加熱系統和高溫循環加熱系統，其特徵在於，包括以下步驟 (1)、分別檢測集熱器溫度和高溫循環加熱系統的溫度，計算溫差值Tl，並比較Tl與高溫循環加熱系統開啟設定值Λ Tl I的大小關係，若Tl彡Λ Tl I，則執行步驟(2 )，否則，執行步驟(3)； (2)、啟動高溫循環加熱系統，完成一次加熱循環後，返回步驟(I)； (3)、分別檢測集熱器溫度和低溫循環加熱系統的溫度，計算溫差值Τ2，並比較Τ2與低溫循環加熱系統開啟設定值Λ Τ21的大小關係，若Τ2彡Λ Τ21，則執行步驟(4)，否則，返回步驟(I); (4)、啟動低溫循環加熱系統。
2.根據權利要求I所述的熱水器加熱控制方法，其特徵在於，步驟(4)中低溫循環加熱系統運行時間M後，停止運行。
3.根據權利要求I或2所述的熱水器加熱控制方法，其特徵在於，步驟(I)中溫差值Tl為集熱器溫度減去高溫循環加熱系統的溫度之差。
4.根據權利要求I或2所述的熱水器加熱控制方法，其特徵在於，步驟(3)中溫差值Τ2為集熱器溫度減去低溫循環加熱系統的溫度之差。
5.根據權利要求2所述的熱水器加熱控制方法，其特徵在於，步驟(4)之後還包括步驟(5),低溫循環加熱系統運行停止後，檢測集熱器升溫速度V，並比較V與設定值Vs的大小關係，若V≥V設 則繼續執行步驟(5 )，否則，返回步驟(I)。
6.根據權利要求5所述的熱水器加熱控制方法，其特徵在於，步驟(5)中集熱器升溫速度V的檢測方法為計算集熱器在時間t內所上升的溫度值，該溫度值與時間t的比值即為升溫速度V。
7.根據權利要求I所述的熱水器加熱控制方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的一次加熱循環的時間界定方法為比較Tl與高溫循環加熱系統關閉設定值Λ Τ12的大小，當滿足Tl彡Λ Τ12時，停止高溫循環加熱系統。
8.根據權利要求3所述的熱水器加熱控制方法，其特徵在於，在步驟(I)之前還包括將高溫循環加熱系統中水箱或水層的溫度與設定上限值Tr相比較的步驟，若高溫循環加熱系統中水箱或水層的溫度不小於T R，則執行步驟(3)，否則，執行步驟(I )。
9.一種熱水器控制裝置，其特徵在於，包括 用於檢測集熱器溫度的第一溫度檢測單元，用於檢測高溫循環加熱系統溫度的第二溫度檢測單元，用於檢測低溫循環加熱系統溫度的第三溫度檢測單元，與溫度檢測單元連接控制執行啟動高溫循環加熱系統和低溫循環加熱系統的控制單元。
10.根據權利要求9所述的熱水器控制裝置，其特徵在於，所述的控制單元還包括用於對低溫循環加熱系統運行時間進行計時的計時單元。
全文摘要
本發明公開了一種熱水器加熱控制方法及熱水器控制裝置，包括低溫循環加熱系統和高溫循環加熱系統，包括步驟(1)、計算高溫循環加熱系統的溫差值T1，比較T1與高溫循環加熱系統開啟設定值△T11的大小，若T1≥△T11，則執行步驟(2)，否則，執行步驟(3)；(2)、啟動高溫循環加熱系統,完成一次加熱循環後，返回步驟(1)；(3)、計算低溫循環加熱系統的溫差值T2，並比較T2與低溫循環加熱系統開啟設定值△T21的大小關係，若T2≥△T21，則執行步驟(4)，否則，返回步驟(1)；(4)、啟動低溫循環加熱系統。本發明的加熱控制方法，通過設定優先啟動控制，可以減少其對電能的浪費，極大的利用了太陽能資源，有效降低了能耗，以及降低了使用成本。
文檔編號F24J2/40GK102645037SQ20121006116
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者劉桂永, 莊長宇, 渠榮華 申請人:海爾集團公司, 重慶海爾熱水器有限公司, 青島經濟技術開發區海爾熱水器有限公司