本發(fā)明涉及熱水器技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種具有電加熱的太陽能熱水器精準(zhǔn)加熱控制方法。

背景技術(shù)：

室外大型光熱熱水器，當(dāng)陰雨天氣時(shí)，光照不足，需要使用電加熱進(jìn)行熱水器的加熱。由于該類熱水器為開放式，里面的儲(chǔ)水量會(huì)隨著使用或者上水發(fā)生變化，而且由于大型熱水器，水箱高度較高，水溫分層明顯，當(dāng)光照不足需要電加熱時(shí)，由于水位、水溫分層原因，導(dǎo)致加熱時(shí)間較難確定，加熱時(shí)間設(shè)定過長(zhǎng)，導(dǎo)致能源浪費(fèi)，加熱時(shí)間設(shè)定過短，又無法滿足水溫要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有大型太陽能熱水器在進(jìn)行電輔助加熱時(shí)，無法精確的控制加熱時(shí)間，容易導(dǎo)致能源浪費(fèi)或者無法滿足水溫要求的問題，提出了一種太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法，可以解決上述問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法，包括以下步驟：

(1)、將水箱分層，將各層從下至上或者從上至下按照自然數(shù)順序進(jìn)行編號(hào)，檢測(cè)水箱當(dāng)前液位所處層次以及液位以下各層的溫度；

(2)、計(jì)算分別將液位以下各層的溫度加熱至目標(biāo)溫度時(shí)所需總能量，根據(jù)熱水器的電加熱功率，計(jì)算加熱時(shí)間。

進(jìn)一步的，步驟(1)中，將水箱共分n層，水箱內(nèi)布設(shè)有液位檢測(cè)裝置，每一層均布設(shè)有一溫度傳感器，所述液位檢測(cè)裝置用于檢測(cè)水箱當(dāng)前液位，所述溫度傳感器用于檢測(cè)該溫度傳感器所在分層的溫度，其中n為大于1的整數(shù)。

進(jìn)一步的，所述液位檢測(cè)裝置包括密閉的套管、設(shè)置在所述套管內(nèi)的電路板、設(shè)置在所述電路板上的磁性傳感器組，所述套管順著所述水箱的高度方向設(shè)置，所述電路板順著所述套管的長(zhǎng)度方向設(shè)置，所述套管外側(cè)套設(shè)有磁性浮子，所述磁性浮子能夠漂浮在水面上，所述磁性傳感器組中磁性傳感器的數(shù)量為n，均勻分布于水箱的n層中。

進(jìn)一步的，所述磁性傳感器組中，各磁性傳感器相并聯(lián)設(shè)置，各并聯(lián)電路之間設(shè)置有電阻，當(dāng)磁性浮子隨著液位升高或者下降時(shí)，與所述磁性浮子接近的磁性傳感器導(dǎo)通，相應(yīng)的磁性傳感器組中的電流發(fā)生變化，所述電路板上還設(shè)置有電流采集模塊，用于采集磁性傳感器組兩端的電流，并發(fā)送至控制模塊。

進(jìn)一步的，所述溫度傳感器的數(shù)量為n，均勻布設(shè)在所述電路板上，各溫度傳感器分別與控制模塊連接。

進(jìn)一步的，所述溫度傳感器與位于同一層的磁性傳感器在同一水平面上。

進(jìn)一步的，步驟(2)中，加熱時(shí)間計(jì)算方法為：

其中，步驟(1)中將各層從下至上按照自然數(shù)的順序進(jìn)行編號(hào)，檢測(cè)水箱當(dāng)前液位所處層為m，其中，m為大于或者等于1的整數(shù)，l為水箱的高度，ρ為水的密度，s為水箱的橫截面積，t為目標(biāo)溫度，ti為第i層的溫度，1≤i≤m，c為水的比熱容，p為熱水器的電加熱功率。

進(jìn)一步的，當(dāng)水箱內(nèi)當(dāng)前液位低于最底層的磁性傳感器時(shí)，控制模塊控制注水，當(dāng)注水時(shí)液位高于最頂層的磁性傳感器時(shí)，控制模塊控制停止注水。

進(jìn)一步的，所述套管為塑料材質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明的太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法，基于水箱內(nèi)的液位檢測(cè)及溫度檢測(cè)，根據(jù)能量守恒定律精確計(jì)算出加熱時(shí)間，進(jìn)行加熱時(shí)間的控制，有效的解決了電加熱過程中的時(shí)間控制不精準(zhǔn)，容易導(dǎo)致能源浪費(fèi)或者無法滿足水溫要求的問題。

結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明所提出的太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法的一種實(shí)施例流程圖；

圖2是本發(fā)明所提出的太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法的一種實(shí)施例中結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3是圖2的局部細(xì)節(jié)圖；

圖4是本發(fā)明所提出的太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法的一種實(shí)施例中磁性傳感器電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

目前的室外大型光熱熱水器，水箱高約3米或者更高，由于是開放式水箱，因此水箱內(nèi)液位高度隨著用戶使用或者注水而發(fā)生變化，當(dāng)陰雨天氣時(shí)，光照不足，需要使用電加熱進(jìn)行熱水器的加熱以滿足用戶需求溫度，本發(fā)明的控制方法尤其針對(duì)帶有電加熱功能的太陽能熱水器的電加熱精確控制，由于水箱高度較高，水溫分層較明顯，液位處于不同分層時(shí)表示水量不同，因此，加熱所需的時(shí)間是不相同的，而且，液位處于不同分層時(shí)而且，加熱時(shí)間根據(jù)各層的當(dāng)前溫度的不同而發(fā)生變化，目前一般是通過設(shè)定固定時(shí)間進(jìn)行加熱，或者僅根據(jù)水箱水量確定加熱時(shí)間，容易導(dǎo)致能源浪費(fèi)或者無法滿足水溫要求的問題，為了解決上述問題，本實(shí)施例提出了一種太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法，如圖1所示，包括以下步驟：

s1、將水箱分層，將各層從下至上或者從上至下按照自然數(shù)順序進(jìn)行編號(hào)，檢測(cè)水箱當(dāng)前液位所處層次以及液位以下各層的溫度；水箱內(nèi)水溫具有分層的自然特性，也即從下至上水溫逐漸升高，水溫自然分層的溫度變化是緩慢的，本步驟為了方便計(jì)算，通過人為的方式將水箱分為若干層，高度相同的水箱，分的層數(shù)越多，計(jì)算精度越高，相應(yīng)計(jì)算量也越大，分的層數(shù)可以根據(jù)實(shí)際水箱高度和實(shí)際計(jì)算能力進(jìn)行設(shè)定，將各層進(jìn)行編號(hào)為了便于計(jì)算。

s2、計(jì)算分別將液位以下各層的溫度加熱至目標(biāo)溫度時(shí)所需總能量，根據(jù)熱水器的電加熱功率，計(jì)算加熱時(shí)間。根據(jù)能量守恒定律，計(jì)算分別將液位以下各層的溫度加熱至目標(biāo)溫度時(shí)所需總能量，由于水箱的電加熱功率為已知，因此，水箱的電加熱時(shí)間即可計(jì)算出。本實(shí)施例的太陽能熱水器電加熱精準(zhǔn)控制方法，基于水箱內(nèi)的液位檢測(cè)及溫度檢測(cè)，根據(jù)能量守恒定律精確計(jì)算出加熱時(shí)間，進(jìn)行加熱時(shí)間的控制，有效的解決了電加熱過程中的時(shí)間控制不精準(zhǔn)，容易導(dǎo)致能源浪費(fèi)或者無法滿足水溫要求的問題。

作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，步驟s1中，將水箱共分n層，水箱內(nèi)布設(shè)有液位檢測(cè)裝置，每一層均布設(shè)有一溫度傳感器，液位檢測(cè)裝置用于檢測(cè)水箱當(dāng)前液位，溫度傳感器用于檢測(cè)該溫度傳感器所在分層的溫度，其中n為大于1的整數(shù)。實(shí)際計(jì)算時(shí)，只需要位于液位之下分層的溫度傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)，也即，n個(gè)溫度傳感器中，一部分溫度傳感器是處在液位以下的，另外一部分處在液位以上。其中只需要處在液位下的溫度傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，是對(duì)當(dāng)前水位分層后的溫度數(shù)值情況。

在本實(shí)施例中，如圖2、圖3所示，液位檢測(cè)裝置包括密閉的套管11、設(shè)置在套管11內(nèi)的電路板12、設(shè)置在電路板12上的磁性傳感器組13，套管11順著水箱10的高度方向設(shè)置，電路板12順著套管11的長(zhǎng)度方向設(shè)置，套管11外側(cè)套設(shè)有磁性浮子14，磁性浮子14能夠漂浮在水面上，磁性傳感器組13中磁性傳感器的數(shù)量為n，均勻分布于水箱的n層中，也即，水箱的每一層均分布有一磁性傳感器，相鄰兩磁性傳感器之間的間距相等。例如，對(duì)于高度為3米的水箱，相應(yīng)電路板12的長(zhǎng)度為3米，密封在高度至少為3米的套管11內(nèi)，將水箱分層n為10，也即將水箱分為10層，也即每一層的高度為30厘米，本結(jié)構(gòu)的液位檢測(cè)裝置的套管，材料優(yōu)選采用塑料制作，可以做到輕薄，易于實(shí)現(xiàn)，材料成本低，與目前的玻璃管封裝的干簧管相比，不易碎，使用壽命長(zhǎng)，而且由于可以做到輕薄，不影響磁性傳感器對(duì)磁性浮子的靈敏度。

如圖4所示，本實(shí)施例中的磁性傳感器可以采用tmr1340實(shí)現(xiàn)，磁性傳感器組中，各磁性傳感器相并聯(lián)設(shè)置，各并聯(lián)電路之間設(shè)置有電阻r1,r2…，當(dāng)磁性浮子隨著液位升高或者下降時(shí)，與磁性浮子接近的磁性傳感器導(dǎo)通，相應(yīng)的磁性傳感器組中的電流發(fā)生變化，電路板上還設(shè)置有電流采集模塊，用于采集磁性傳感器組兩端的電流，并發(fā)送至控制模塊。

溫度傳感器15的數(shù)量為n，均勻布設(shè)在電路板12上，分別用于檢測(cè)各層的溫度，各溫度傳感器分別與控制模塊16連接，用于將檢測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制模塊。

由于每一層具有一定的層高，為了使得所測(cè)得有效溫度數(shù)據(jù)的數(shù)量與液位檢測(cè)裝置所檢測(cè)的液位所在層相匹配，溫度傳感器與位于同一層的磁性傳感器在同一水平面上，也即，例如，當(dāng)前液位高于第2層的頂部，低于第3層的頂部，將當(dāng)前液位判斷為第2層還是第3層關(guān)鍵看液位檢測(cè)裝置在各層的設(shè)置位置，若液位檢測(cè)裝置設(shè)置的高度較高，則判斷為第2層，若液位檢測(cè)裝置設(shè)置的高度較低，則判斷為第3層，因此，為了使當(dāng)判斷為第2層時(shí)，相應(yīng)具有2個(gè)有效的溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷為第3層時(shí)，相應(yīng)具有3個(gè)有效的溫度數(shù)據(jù)，通過將溫度傳感器與位于同一層的磁性傳感器設(shè)置在同一水平面上，保證了兩者相一致性。

步驟s2中，加熱時(shí)間計(jì)算方法為：

其中，步驟s1中將各層從下至上按照自然數(shù)的順序進(jìn)行編號(hào)，檢測(cè)水箱當(dāng)前液位所處層為m，其中，m為大于或者等于1的整數(shù)，l為水箱的高度，ρ為水的密度，s為水箱的橫截面積，t為目標(biāo)溫度，ti為第i層的溫度，1≤i≤m，c為水的比熱容，p為熱水器的電加熱功率。上述公式中，分母為液位以下各層的溫度加熱至目標(biāo)溫度時(shí)所需總能量，通過將總能量除以熱水器的電加熱功率，即可得到所需加熱時(shí)間，由于本公式為理想公式，未考慮能量損耗，在實(shí)際操作控制中，可以在計(jì)算得到的理想值的基礎(chǔ)上加上一定的損耗折算時(shí)間，也即：

δt為損耗折算時(shí)間，既可以保證不會(huì)造成能源浪費(fèi)，同時(shí)可以避免水箱內(nèi)水溫?zé)o法滿足設(shè)定溫度要求。

本實(shí)施例中的液位傳感器所檢測(cè)的液位同時(shí)具有在注水至高水位時(shí)防溢出以及在低水位時(shí)控制注水的功能，當(dāng)水箱內(nèi)當(dāng)前液位低于最底層的磁性傳感器時(shí)，控制模塊控制注水，當(dāng)注水時(shí)液位高于最頂層的磁性傳感器時(shí)，控制模塊控制停止注水。

當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。