一種智能恆溫太陽能熱水系統的製作方法

2023-04-23 11:38:01

專利名稱：一種智能恆溫太陽能熱水系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能恆溫太陽能熱水系統。
背景技術：
目前，光合制氫系統中，如何為菌體提供良好、穩定、節能的溫度環境對 制氫反應器的發展有著較大的影響。良好的制氫反應器恆溫系統不僅要考慮 系統自身對溫度的控制還應該充分結合清潔可再生的新能源要求，努力尋求 一種清潔可再生能源作為反應器能源供給。太陽能是公認的清潔可再生能源 如何將太陽能利用引入制氫反應器並實現自動化也一直是制氫反應器研究的 發展重點。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種智能恆溫太陽能熱水系統。
一種智能恆溫太陽能熱水系統，包括太陽能集熱系統、儲熱水箱，太陽 能集熱系統與儲熱水箱循環連接，其中儲熱水箱用於與用水末端循環連接；
該智能恆溫太陽能熱水系統還包括智能恆溫控制單元，該智能恆溫控制單元 包括數據處理器、進水控送單元、第一至第三泵送控制單元、第一至第四溫 度感測單元，第一溫度感測單元的感測頭設於太陽能集熱系統的出水口，第 二溫度感測單元的感測頭設於太陽能集熱系統的進水管上，第三溫度感測單 元的感測頭用於設在用水末端上，第四溫度感測單元的感測頭設於儲熱水箱 上，第一至第四溫度感測單元的信號輸出端用於連接數據處理器的信號輸入
端；進水控送單元設於太陽能集熱系統的進水管上，第一泵送控制單元設於 儲熱水箱向太陽能集熱系統的回水管上，第二泵送控制單元設在儲熱水箱向 用水末端供水的管路上，第三泵送控制單元用於設在用水末端向儲熱水箱回水的管路上，進水控送單元、第一至第三泵送控制單元的控制信號輸入端連 接數據處理器的信號輸出端。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中所述的智能恆溫控制單元還包 括多通道電子模擬開關、A/D轉換器，第一至第四溫度感測單元的信號輸出端 分別對應連接多通道電子模擬開關的第一、第二至第四通道信號輸入端，多 通道電子模擬開關的信號輸出端通過所述A/D轉換器連接所述數據處理器的 信號輸入端。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中第一溫度感測單元電路包括一 溫敏電阻、第一至第三定值電阻、電池，放大器，其中，溫敏電阻、第一至 第三定值電阻依次連接構成環形電橋，電池負極連接溫敏電阻與第三定值電 阻的中間節點，電池正極連接第一、第二定值電阻的中間節點，溫敏電阻與 第一定值電阻的中間節點、第一、第二定值電阻的中間節點分別對應連接放 大器的同相、反相輸入端，放大器的輸出端為溫度感測單元的信號輸出端； 第一至第四溫度感測單元電路結構相同。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中進水控送單元、第一至第三泵 送控制單元均包括一開關控制裝置；進水控送單元包括一電磁閥，進水控送 單元的開關控制裝置控制連接該電磁閥的控制端；第一至第三泵送控制單元 的電路結構相同，均包括一循環泵，第一至第三泵送控制單元的開關控制裝 置分別對應控制連接各單元循環泵的啟閉控制端。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中所述進水控送單元、第一至第 三泵送控制單元的開關控制裝置均為固態繼電器，各固態繼電器均包括一光 電耦合器、 一電磁線圈，各光電耦合器的信號輸入端均連接所述數據處理器 的信號輸出端，各光電耦合器的信號輸出端與相應的電磁線圈串接後連接於 供電電源上；所述進水控送單元的電磁線圈控制電磁閥的動觸點；第一至第 三泵送控制單元的固態繼電器還包括一組常開接點，第一至第三泵送控制單元的電磁線圈、常開接點分別控制連接相應循環泵的供電端。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中該智能恆溫太陽能熱水系統還 包括一水位傳感器，該水位傳感器設置於儲熱水箱上；該水位傳感器的信號 輸出端連接所述數據處理器的信號輸入端。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中該智能恆溫太陽能熱水系統還 包括一輔助鍋爐，該輔助鍋爐的進水管、出水管均連通儲熱水箱，該輔助鍋 爐的出水管上設置第四泵送控制單元，該第四泵送控制單元的信號輸入端連 接所述數據處理器的信號輸出端；該輔助鍋爐的啟動控制單元的信號輸入端 連接所述數據處理器的信號輸出端。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中該智能恆溫太陽能熱水系統還 包括一水淨化系統，該水淨化系統的進水管用於連接供水管，該水淨化系統 的出水管通過進水控送單元連接太陽能集熱系統的進水口。
所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其中所述的儲熱水箱向用水末端送 水的出水管上設置有恆溫器。
本實用新型採用上述技術方案將達到如下的技術效果
本實用新型的智能恆溫太陽能熱水系統，由第一、第二、第三溫度感測 單元感測熱水器集熱系統和用水末端的溫度，將相應信號送至數據處理器處 理後，由數據處理器控制第一至第三泵送控制單元使熱水器集熱系統與儲熱 水箱進行水循環、使儲熱水箱與用水末端之間進行水循環，從而使送至用水 末端的熱水保持穩定的溫度。為避免陰雨天氣陽光不足導致無法使熱水器集 熱系統收集到足夠熱量，特別增加了輔助鍋爐；此外，為進一步提高用水末 端出水的溫度恆定，在儲熱水箱相用水末端送水的出水管上設置恆溫器。綜 上可見，本實用新型的智能恆溫太陽能熱水系統，可為光合制氫系統等對溫 度要求較高的用水之處提供高質量的恆溫熱水。

圖1為本實用新型智能恆溫太陽能熱水系統的結構示意圖2為本實用新型智能恆溫太陽能熱水系統中智能恆溫控制單元的電路
原理圖。
具體實施方式
一種智能恆溫太陽能熱水系統，如圖1所示，包括水淨化處理器l、太陽
能集熱系統2、儲熱水箱3、輔助熱水鍋爐4、恆溫器6、智能恆溫控制單元， 其中，太陽能集熱系統2的出水管、進水管分別對應與儲熱水箱3的第一進 水管、第一出水管相連接，構成閉合循環；輔助熱水鍋爐的出水管、進水管 分別對應與儲熱水箱3的第二進水管、第二出水管相連接，構成閉合循環； 用水末端7的進水管、回水管分別對應與儲熱水箱3的第三出水管、第三進 水管連接，構成閉合循環，其中，恆溫器6設置於用水末端7的進水口處。 所述智能恆溫控制單元包括數據處理器5 (採用單片機AT89C51)、進水控送 單元、第一至第四泵送控制單元、第一至第四溫度感測單元進水控送單元 包括一電磁閥K0;第一至第四泵送控制單元均有一循環泵，分別是第一至第 四循環泵M1、 M2、 M3、 M4;第一至第四溫度感測單元分別有一溫敏電阻，分 別是第一至第四溫敏電阻Tl、 T2、 T3、 T4(均採用溫敏電阻Ptl00);第一溫 敏電阻T1設於太陽能集熱系統2的出水口，用於採集太陽能集熱系統2的出 水溫度；第二溫敏電阻T2設於太陽能集熱系統2的進水管上，用於採集該處 進水溫度，以便傳輸給數據處理器5進行防凍處理；第三溫敏電阻T3用於設 在用水末端7上，不僅用於採集用水末端7的水溫，還用於傳輸信號給數據 處理器5進行防凍處理；第四溫敏電阻T4設於儲熱水箱3上，用於採集儲熱 水箱3的水溫；進水控送單元的電磁閥KO，設於水淨化處理器1的出水口與 太陽能集熱系統2的進水口之間，水淨化處理器1的進水口用於連接供水管； 第一循環泵Ml設於儲熱水箱3向太陽能集熱系統2回水的出水管上，第二循 環泵M2設在儲熱水箱3的第三出水管上，第三循環泵M3用於設在用水末端7向儲熱水箱3回水的管路上，第四循環泵M4設在輔助熱水鍋爐4向儲熱水箱 3供水的出水管上；儲熱水箱3上還設置有水位傳感器Sl，該水位傳感器Sl 的信號輸出端連接數據處理器5的信號輸入端。
圖2為智能恆溫控制單元的電路原理圖，所述智能恆溫控制單元除數據 處理器U1 (圖1中數據處理器標號5)夕卜，還包括多通道電子模擬開關U2、 A/D轉換器U3;其中，第一至第四溫度感測單元電路結構相同，以第一溫度 感測單元為例包括第一溫敏電阻T1、第一至第三定值電阻Rll、 R12、 R13、 電池E1，放大器AD1，其中，第一溫敏電阻T1、第一至第三定值電阻Rll、 R12、 R13依次連接構成環形電橋，電池El負極連接第一溫敏電阻Tl與第三 定值電阻R13的中間節點，電池El正極連接第一、第二定值電阻Rll、 R12 的中間節點，第一溫敏電阻Tl與第一定值電阻Rll的中間節點、第一、第二 定值電阻Rll、 R12的中間節點分別對應連接放大器AD1的同相、反相輸入端， 放大器AD1的輸出端連接多通道電子模擬開關U2的第一通道信號輸入端；第 二至第四溫度感測單元電路的信號輸出端分別連接多通道電子模擬開關U2的 第二至第四通道信號輸入端，水位傳感器S1的信號輸出端經放大器AD5連接 多通道電子模擬開關U2的第五通道信號輸入端，多通道電子模擬開關U2的 信號輸出端通過所述A/D轉換器U3連接所述數據處理器Ul的信號輸入端。 本實施例中的放大器AD廣AD5均採用AD520, A/D轉換器U3採用AD650。
所述的進水控送單元、第一至第四泵送控制單元均包括一開關控制裝置， 各開關控制裝置均為固態繼電器，各固態繼電器均包括一光電耦合器、 一電 磁線圈，所述的進水控送單元、第一至第四泵送控制單元的光電耦合器分別 為SR0、 SR1、 SR2、 SR3、 SR4，所述的進水控送單元、第一至第四泵送控制單 元的電磁線圈分別為L0、 Ll、 L2、 L3、 L4;各光電耦合器SR0、 SR1、 SR2、 SR3、 SR4的信號輸入端均連接所述數據處理器U1的信號輸出端，各光電耦合 器SR0、 SR1、 SR2、 SR3、 SR4的信號輸出端與相應的電磁線圈L0、 Ll、 L2、L3、 L4串接後連接於220V市電供電電源上；所述進水控送單元的電磁線圈 L0控制電磁閥K0的動觸點；第一至第四泵送控制單元的固態繼電器還都包括 一組三相常開接點，各三相常開接點分別用於控制相應循環泵的三相供電端 上電，第一至第四泵送控制單元的常開接點分別是Sl、 S2、 S3、 S4，第--至 第四泵送控制單元的電磁線圈L1、 L2、 L3、 L4、常開接點S1、 S2、 S3、 S4分 別對應控制連接相應循環泵M1、 M2、 M3、 M4的供電端。
當第一至第四溫敏電阻T1、 T2、 T3、 T4實時將當前的溫度信號分別經過 相應的電橋、放大器處理後再由多通道電子模擬開關U2送經A/D轉換器U3 轉換成數位訊號傳送給數據處理器U1進行相應處理，若當前第四溫敏電阻T4 檢測到儲熱水箱3的溫度低於數據處理器Ul設定的水溫時，數據處理器Ul 控制光電耦合器SR1得電，常開接點S1吸合，第一循環泵M1得電，將儲熱 水箱3內的水泵到太陽能集熱系統2中，進行再加熱，直至儲熱水箱內的水 溫達到數據處理器Ul設定的水溫範圍；第二溫敏電阻T2檢測到太陽能集熱 系統2的進水管內的水溫低於數據處理器Ul設定的防凍溫度時，同樣控制第 一循環泵M1得電，將儲熱水箱3內的溫度較高的水通過太陽能集熱系統2的 第一進水管泵回太陽能集熱系統2，這樣太陽能集熱系統2進水管內即使同時 進入冷水，也不至於被凍結；若用水末端7內的水若長時間未用，己冷卻， 第三溫敏電阻T3檢測到該處水溫低於數據處理器Ul設定溫度時，數據處理 器U1控制第三循環泵M3將用水末端7內的水泵回儲熱水箱3，同時，控制第 二循環泵M2將儲熱水箱3內溫度較高的水經恆溫器6處理後送到用水末端7 內；若第一溫敏電阻Tl檢測到熱水器集熱系統2內的水低於數據處理器Ul 設定的溫度時，數據處理器Ul控制輔助熱水鍋爐4啟動、第四循環泵M4開 啟，使儲熱水箱3內的水進入輔助熱水鍋爐4內加熱，輔助熱水鍋爐4內的 熱水經第四循環泵M4泵回儲熱水箱3。水位傳感器Sl感測到當前水位高於設 定水位線時，將輸出一信號到放大器AD5進行放大，之後，該放大後的信號經多通道電子模擬開關U2的第五通道送入數據處理器Ul的信號輸入端，由 數據處理器U1處理後關閉對進水控送單元輸出的信號，進水控送單元中的光
電耦合器SRO斷開，電磁線圈L0斷電，電磁閥K0關閉向熱水器集熱系統2 的進水，熱水器集熱系統2內水壓平衡，不再向儲熱水箱3內壓水。
所述的電橋，以第一溫度檢測單元為例，四個電阻中Rll、 R12、 R13為 定值電阻，溫敏電阻T1為變值電阻，當T1XR13=R12XR14時，電橋平衡，沒 有信號輸入放大器，當T1XR13^R12XR14時，將有信號輸出。
進水控送電路中，電磁線圈L0連接220V電源，當光電耦合器SR0連通 時，電磁線圈LO產生磁力，將電磁閥L0中動觸點通過磁力吸引，與靜觸點 連通，從而使電磁閥K0處於閉合狀態，光電耦合器SR0斷開，電磁線圈L0 磁力消失，電磁閥LO恢復斷開狀態。
第一至第四泵送控制單元的工作原理相同，以第一泵送控制單元為例 電磁線圈L1連接220V電源，當光電耦合器SR1連通時，電磁線圈L1產生磁 力，將三相常開接點Sl吸合，從而使循環泵Ml上電工作；光電耦合器SR1 斷開，電磁線圈L1磁力消失，循環泵M1斷電。
權利要求1、一種智能恆溫太陽能熱水系統，包括太陽能集熱系統、儲熱水箱，太陽能集熱系統與儲熱水箱循環連接，其特徵在於儲熱水箱用於與用水末端循環連接；該太陽能熱水器還包括智能恆溫控制單元，該智能恆溫控制單元包括數據處理器、進水控送單元、第一至第三泵送控制單元、第一至第四溫度感測單元，第一溫度感測單元的感測頭設於太陽能集熱系統的出水口，第二溫度感測單元的感測頭設於太陽能集熱系統的進水管上，第三溫度感測單元的感測頭用於設在用水末端上，第四溫度感測單元的感測頭設於儲熱水箱上，第一至第四溫度感測單元的信號輸出端用於連接數據處理器的信號輸入端；進水控送單元設於太陽能集熱系統的進水管上，第一泵送控制單元設於儲熱水箱向太陽能集熱系統的回水管上，第二泵送控制單元設在儲熱水箱向用水末端供水的管路上，第三泵送控制單元用於設在用水末端向儲熱水箱回水的管路上，進水控送單元、第一至第三泵送控制單元的控制信號輸入端連接數據處理器的信號輸出端。
2、 如權利要求l所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於所述的智 能恆溫控制單元還包括多通道電子模擬開關、A/D轉換器，第一至第四溫度感測 單元的信號輸出端分別對應連接多通道電子模擬開關的第一、第二至第四通道 信號輸入端，多通道電子模擬開關的信號輸出端通過所述A/D轉換器連接所述 數據處理器的信號輸入端。
3、 如權利要求1或2所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於第一 溫度感測單元電路包括一溫敏電阻、第一至第三定值電阻、電池，放大器，其 中，溫敏電阻、第一至第三定值電阻依次連接構成環形電橋，電池負極連接溫 敏電阻與第三定值電阻的中間節點，電池正極連接第一、第二定值電阻的中間 節點，溫敏電阻與第一定值電阻的中間節點、第一、第二定值電阻的中間節點 分別對應連接放大器的同相、反相輸入端，放大器的輸出端為溫度感測單元的信號輸出端；第一至第四溫度感測單元電路結構相同。
4、 如權利要求1或2所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於進水 控送單元、第一至第三泵送控制單元均包括一開關控制裝置；進水控送單元包 括一電磁閥，進水控送單元的開關控制裝置控制連接該電磁閥的控制端；第一 至第三泵送控制單元的電路結構相同，均包括一循環泵，第一至第三泵送控制 單元的開關控制裝置分別對應控制連接各單元循環泵的啟閉控制端。
5、 如權利要求4所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於所述進水控送單元、第一至第三泵送控制單元的開關控制裝置均為固態繼電器，各固態 繼電器均包括一光電耦合器、 一電磁線圈，各光電耦合器的信號輸入端均連接 所述數據處理器的信號輸出端，各光電耦合器的信號輸出端與相應的電磁線圈串接後連接於供電電源上；所述進水控送單元的電磁線圈控制電磁閥的動觸點； 第一至第三泵送控制單元的固態繼電器還包括一組常開接點，第一至第三泵送 控制單元的電磁線圈、常開接點分別控制連接相應循環泵的供電端。
6、 如權利要求1或2所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於該太 陽能熱水器還包括一水位傳感器，該水位傳感器設置於儲熱水箱上；該水位傳 感器的信號輸出端連接所述數據處理器的信號輸入端。
7、 如權利要求1或2所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於該太陽能熱水器還包括一輔助鍋爐，該輔助鍋爐的進水管、出水管均連通儲熱水箱， 該輔助鍋爐的出水管上設置第四泵送控制單元，該第四泵送控制單元的信號輸 入端連接所述數據處理器的信號輸出端；該輔助鍋爐的啟動控制單元的信號輸 入端連接所述數據處理器的信號輸出端。
8、 如權利要求1或2所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於該太陽能熱水器還包括一水淨化系統，該水淨化系統的進水管用於連接供水管，該 該水淨化系統的出水管通過進水控送單元連接太陽能集熱系統的進水口。
9、 如權利要求1或2所述的智能恆溫太陽能熱水系統，其特徵在於所述的儲熱水箱向用水末端送水的出水管上設置有恆溫器。
專利摘要一種智能恆溫太陽能熱水系統，其智能恆溫控制單元中第一溫度感測單元的感測頭設於太陽能集熱系統的出水口，第二溫度感測單元的感測頭設於太陽能集熱系統的進水管上，第三溫度感測單元的感測頭用於設在用水末端上，第四溫度感測單元的感測頭設於儲熱水箱上，第一至第四溫度感測單元的信號輸出端用於連接數據處理器的信號輸入端；進水控送單元設於太陽能集熱系統的進水管上，第一泵送控制單元設於儲熱水箱向太陽能集熱系統的回水管上，第二泵送控制單元設在儲熱水箱向用水末端供水的管路上，第三泵送控制單元用於設在用水末端向儲熱水箱回水的管路上，進水控送單元、第一至第三泵送控制單元的控制信號輸入端連接數據處理器的信號輸出端。
文檔編號F24J2/00GK201382490SQ20092008967
公開日2010年1月13日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年4月17日
發明者劉煥霞, 劉肖飛, 李德峰 申請人:劉煥霞;劉肖飛;李德峰