一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统

摘要

本发明公开一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，包括内置工作介质的集热板、储水箱和控制器，储水箱内置换热器和电加热器，集热板和换热器间相连通的加热管路中设置循环泵，储水箱的冷水输入管路上设置电磁比例阀、流量传感器和温度传感器；用户用水导致储水箱的水位低于临界低水位时，控制器操纵电磁比例阀自动补水，并启动电加热器，基于冷水的温度、储水箱的水温、流量传感器的流量值，调整电磁比例阀的开度，以使所补入冷水的温度升高到储水箱的水温所需要的热量与电加热器同期产生的热量相当，在冷水补入过程中，使诸水箱的水温维持恒定不变，用户在用水过程不需要频繁调整冷、热水比例，用水非常方便，更有利于用户完成一次用水过程。

权利要求

1.一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：包括内置工作介质的集热板、具有保温功能的储水箱、用于驱动工作介质流动的循环泵、用于工作介质散热的散热器和用于对热水系统进行控制的控制器；所述储水箱的冷水输入管路中串联连通电磁比例阀和第一流量传感器，冷水输入管路中设置用于检测冷水温度的第一温度传感器，储水箱上装配用于检测储水箱内水位的液位传感器以及用于检测储水箱内水温的第二温度传感器，储水箱内置用于对水加热的换热器和电加热器；储水箱的热水输出管路中设置第二流量传感器，适于判断用户有无在用水；所述集热板的输出口、换热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成加热管路，适于工作介质循环流通输运热能并经换热器换热加热储水箱内的水，加热管路上装配用于控制加热管路流通、阻断状态切换的第一电磁阀；所述集热板的输出口、散热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成散热管路，散热管路上装配用于控制散热管路流通、阻断状态切换的第二电磁阀；控制器基于第二温度传感器获取储水箱的水温，当储水箱的水温低于第一预设值时，控制器操纵第一电磁阀动作使加热管路流通，工作介质流经换热器对储水箱的水加热，当储水箱的水温达到第一预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，工作介质流经散热器散热，形成温度较低的工作介质，并经散热管路回流到集热板内，以阻止储水箱中的水温升高，避免水垢产生；控制器基于液位传感器、第二流量传感器分别获取储水箱的液位值、出水流量值，当该出水流量值为非零值且液位值小于预设的临界低水位值时，控制器基于第一温度传感器，第二温度传感器分别获取所输入冷水的温度、储水箱的水温，控制器操纵电加热器启动加热，操纵电磁比例阀调整阀的开度，基于第一流量传感器反馈的流量值计算单位时间内的累积补水量，使所述累积补水量冷水的温度升高至储水箱的水温所需的热量与该单位时间内电加热器所产生的热量相当，直至出水流量值为零值时止，以使诸水箱的水温维持恒定。

2.根据权利要求1所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：所述电磁比例阀的阀开度由公式P∝L*C*(T2-T1)、 确定，其中P为电加热器的加热功率，为电磁比例阀的阀开度，L为冷水的流量，C为水的比热，T1为所补入冷水的温度，T2为储水箱的水温。

3.根据权利要求2所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：所述集热板上装配用于检测工作介质温度的第三温度传感器；所述控制器基于第三温传感器获取工作介质的温度，当储水箱的水温达到第一预设值时，控制器操纵循环泵停止，当工作介质的温度高于集热板正常工作所容许的第二预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，操纵循环泵启动，工作介质流经散热器降温，直到工作介质的温度降到第三预设值时止，第二预设值大于第一预设值，第三预设值小于第二预设值。

4.根据权利要求1所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：所述散热器至少由散热管构成，所述散热管沿着螺旋线方向从上向下延伸，该螺旋线的轴线直立布置，螺旋半径从上向下依次减小，散热管呈倒立的圆台状，散热管的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。

5.根据权利要求4所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：所述散热器还包括用于增强对流效果的引流片，所述引流片直立布置，围绕散热管的轴线呈辐射状分布，引流片被所述散热管贯穿并固定。

6.根据权利要求5所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：所述散热器还包括由侧壁构成的呈倒立圆锥面状的导流屏，导流屏的顶端设置由该顶端向外延伸的与引流片顶端面相配合的外翻边，所述引流片的位于散热管轴线侧的内侧边围成用于容纳导流屏的容纳空间，所述导流屏伸入所述容纳空间和引流片装配，所述外翻边盖合在引流片顶端面；所述散热器的引流片的外侧边设置呈筒状的隔离筒，引流片的外侧边与隔离筒的内侧壁相贴合，隔离筒的上端低于引流片的上端部。

7.根据权利要求1所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：所述控制器基于第二温传感器获取储水箱的水温、基于第三温传感器获取工作介质的温度，当工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值时，控制器操纵第一电磁阀动作使加热管路流通，操纵循环泵开启，工作介质流经换热器加热储水箱内的水，直到工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止，第一换热阈值大于第二换热阈值；当工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值、且储水箱的水温达到第一预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，操纵循环泵开启，工作介质流经散热器散热降温，直到工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止。

8.根据权利要求7所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：当储水箱的水温达到第一预设值、且工作介质的温度高于第二预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，操纵循环泵启动，工作介质流经散热器散热降温，直到工作介质的温度达到第三预设值时止。

9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：所述控制器操纵加热管路流通加热水的过程中，当控制器基于第二流量传感器获取储水箱的出水流量值为非零值时，控制器操纵加热管路阻断暂停加热，直到出水流量值为零值时，再操纵加热管路流通继续加热水；在暂停加热过程中，若工作介质的温度高于第二预设值时，控制器操纵散热管路流通，工作介质流经散热器降温，直到工作介质的温度低于第二预设值时止。

10.一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：包括内置工作介质的集热板、具有保温功能的储水箱、用于驱动工作介质流动的循环泵、用于工作介质散热的散热器和用于对热水系统进行控制的控制器；所述储水箱的冷水输入管路中串联连通电磁比例阀和第一流量传感器，冷水输入管路中设置用于检测冷水温度的第一温度传感器，储水箱上装配用于检测储水箱内水位的液位传感器以及用于检测储水箱内水温的第二温度传感器，储水箱内置用于对水加热的换热器和电加热器；储水箱的热水输出管路中设置第二流量传感器，适于判断用户有无在用水；所述集热板的输出口、换热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成加热管路，适于工作介质循环流通输运热能并经换热器换热加热储水箱内的水，加热管路上装配用于控制加热管路流通、阻断状态切换的第一电磁阀；所述集热板的输出口、散热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成散热管路，散热管路上装配用于控制散热管路流通、阻断状态切换的第二电磁阀；所述集热板上装配用于检测工作介质温度的第三温度传感器；控制器基于第二温度传感器获取储水箱的水温，当储水箱的水温低于第一预设值时，控制器操纵第一电磁阀使加热管路流通，工作介质流经换热器对储水箱的水进行换热加热，并基于第二流量传感器获取储水箱的出水流量值，当出水流值为非零值的时间与预设的暂停时间的长度相当时，操纵加热管路阻断暂停换热加热，直到出水流量值为零时止；当储水箱的水温升到第一预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，工作介质流经散热器散热，形成温度较低的工作介质，并经散热管路回流到集热板内，以阻止储水箱中的水温升高，避免水垢产生；当控制器被触发操纵启动电加热器对水电加热时，基于第二流量传感器获取出水流量值，当出水流值为非零值时，操纵电加热器暂停电加热，直到出水流量值为零时，重新启动电加热器，直到储水箱的水温达到预设的目标温度时止。

说明书

一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能热水系统，尤其涉及一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，确保水温恒定，方便于使用水。

背景技术

[0002] 太阳能热水器的应用已普及到千家万户，近年来的太阳能热水器还带有电加热功能，即使在阴雨天，也能正常使用热水器，非常的便捷；以及还带有自动补水功能，当水箱的水位过低时自动补水，避免太阳能热水器被“干烧”，而导致太阳能损坏。用户用热水时，当水位低于所设定的临界低水位时，自动补水过程被启动，太阳能热水器被自动补水，冷水的加入使太阳能热水器内的水温越来越低，用户为得到适合的水温，需要不停地调整冷热水的比例，甚至出现水温过低而不适合于使用。例如，洗澡中，水位过低，自动补水导致水温过低，只能匆匆结束洗澡，造成诸多的不便。因而，亟需开发一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，自动补水智能控制水温，使太阳能热水系统的当前水温保持恒定，方便用户用水。

发明内容

[0003] 为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，该系统自动上水智能控制水温，使所加水的水温与太阳能热水器的当前水温相一致，确保水温恒定，方便用户用水。

[0004] 本发明的技术方案如下：

[0005] 一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：包括内置工作介质的集热板、具有保温功能的储水箱、用于驱动工作介质流动的循环泵和用于对热水系统进行控制的控制器；所述储水箱的冷水输入管路中串联连通电磁比例阀和第一流量传感器，冷水输入管路中设置用于检测冷水温度的第一温度传感器，储水箱上装配用于检测储水箱内水位的液位传感器以及用于检测储水箱内水温的第二温度传感器，储水箱内置用于加热水的换热器和电加热器；储水箱的热水输出管路中设置第二流量传感器，适于判断用户有无在用水；所述集热板的输出口、换热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成加热管路，适于工作介质循环流通输运热能并经换热器换热加热储水箱内的水；控制器基于液位传感器、第二流量传感器分别获取储水箱的液位值、出水流量值，当该出水流量值为非零值且液位值小于预设的临界低水位值时，控制器基于第一温度传感器，第二温度传感器分别获取所输入冷水的温度、储水箱的水温，控制器操纵电加热器启动加热，操纵电磁比例阀调整阀的开度，基于第一流量传感器反馈的流量值计算单位时间内的累积补水量，使所述累积补水量冷水的温度升高至储水箱的水温所需的热量与该单位时间内电加热器所产生的热量相当，直至出水流量值为零值时止，以使诸水箱的水温维持恒定。

[0006] 在应用中，本发明还有如下可选的技术方案。

[0007] 可选地，所述电磁比例阀的阀开度由公式P∝L*C*(T2-T1)、 确定，其中P为电加热器的加热功率， 为电磁比例阀的阀开度，L为冷水的流量，C为水的比热，T1为所补入冷水的温度，T2为储水箱的水温。

[0008] 可选地，所述太阳能热水系统还包括用于工作介质散热的散热器，所述集热板的输出口、散热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成散热管路；所述散热管路上装配用于控制散热管路流通、阻断状态切换的第二电磁阀，加热管路上装配用于控制加热管路流通、阻断状态切换的第一电磁阀；所述集热板上装配用于检测工作介质温度的第三温度传感器；控制器基于第二温度传感器获取储水箱的水温，当储水箱的水温升到不产生水垢的第一预设值时，控制器将操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，集热板流出的温度较高的工作介质流经散热器散热，形成温度较低的工作介质，并经散热管路回流到集热板内，以阻止储水箱中的水温升高。

[0009] 可选地，所述控制器基于第三温传感器获取工作介质的温度，当储水箱的水温达到第一预设值、且工作介质的温度高于第二预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作，使散热管路流通，操纵循环泵启动，工作介质流经散热器降温，直到工作介质的温度降到第三预设值时止，第二预设值大于第一预设值。

[0010] 可选地，所述散热器至少由散热管构成，所述散热管沿着螺旋线方向从上向下延伸，该螺旋线的轴线直立布置，螺旋半径从上向下依次减小，散热管呈倒立的圆台状，散热管的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。

[0011] 可选地，所述散热器还包括用于增强对流效果的引流片，所述引流片直立布置，围绕散热管的轴线呈辐射状分布，引流片被所述散热管贯穿并固定。

[0012] 可选地，所述散热器还包括由侧壁构成的呈倒立圆锥面状的导流屏，导流屏的顶端设置由该顶端向外延伸的与引流片顶端面相配合的外翻边，所述引流片的位于散热管轴线侧的内侧边围成用于容纳导流屏的容纳空间，所述导流屏伸入所述容纳空间和引流片装配，所述外翻边盖合在引流片顶端面；所述散热器的引流片的外侧边设置呈筒状的隔离筒，引流片的外侧边与隔离筒的内侧壁相贴合，隔离筒的上端低于引流片的上端部。

[0013] 可选地，所述控制器基于第二温传感器获取储水箱的水温、基于第三温传感器获取工作介质的温度，当工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值时，控制器操纵第一电磁阀动作使加热管路流通，操纵循环泵开启，工作介质流经换热器加热储水箱内的水，直到工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止，第一换热阈值大于第二换热阈值；当工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第一换热阈值、且储水箱的水温达到第一预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，操纵循环泵开启，工作介质流经散热器散热降温，直到工作介质的温度与储水箱的水温之差达到第二换热阈值时止。

[0014] 可选地，当储水箱的水温达到第一预设值、且工作介质的温度高于第二预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，操纵循环泵启动，工作介质流经散热器散热降温，直到工作介质的温度达到第三预设值时止。

[0015] 可选地，所述控制器操纵加热管路流通加热水的过程中，当控制器基于第二流量传感器获取储水箱的出水流量值为非零值时，操制器操纵加热管路阻断暂停加热，直到出水流量值为零值时，再操纵加热管路流通继续加热水；在暂停加热过程中，若工作介质的温度高于第二预设值时，控制器操纵散热管路流通，工作介质流经散热器降温，直到工作介质的温度低于第二预设值时止。

[0016] 本发明的另一技术方案如下：

[0017] 一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，其特征在于：包括内置工作介质的集热板、具有保温功能的储水箱、用于驱动工作介质流动的循环泵、用于工作介质散热的散热器和用于对热水系统进行控制的控制器；所述储水箱的冷水输入管路中串联连通电磁比例阀和第一流量传感器，冷水输入管路中设置用于检测冷水温度的第一温度传感器，储水箱上装配用于检测储水箱内水位的液位传感器以及用于检测储水箱内水温的第二温度传感器，储水箱内置用于对水加热的换热器和电加热器；储水箱的热水输出管路中设置第二流量传感器，适于判断用户有无在用水；所述集热板的输出口、换热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成加热管路，适于工作介质循环流通输运热能并经换热器换热加热储水箱内的水，加热管路上装配用于控制加热管路流通、阻断状态切换的第一电磁阀；所述集热板的输出口、散热器、循环泵、集热板的输入口通过管道连通构成散热管路，散热管路上装配用于控制散热管路流通、阻断状态切换的第二电磁阀；所述集热板上装配用于检测工作介质温度的第三温度传感器；控制器基于第二温度传感器获取储水箱的水温，当储水箱的水温低于第一预设值时，控制器操纵第一电磁阀使加热管路流通，工作介质流经换热器对储水箱的水进行换热加热，并基于第二流量传感器获取储水箱的出水流量值，当出水流值为非零值的时间与预设的暂停时间的长度相当时，操纵加热管路阻断暂停换热加热，直到出水流量值为零时止；当储水箱的水温升到第一预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，工作介质流经散热器散热，形成温度较低的工作介质，并经散热管路回流到集热板内，以阻止储水箱中的水温升高，避免水垢产生；当控制器被触发操纵启动电加热器对水电加热时，基于第二流量传感器获取出水流量值，当出水流值为非零值时，操纵电加热器暂停电加热，直到出水流量值为零时，重新启动电加热器，直到储水箱的水温达到预设的目标温度时止。

[0018] 现有技术的太阳能热水系统，用户用水导致储水箱的水位低于所设定的临界低水位时，触发启动自动补水过程，冷水的输入，导致水温越来越低，需要不停地调整冷、热水的比例，时常会发生水温过低不能再使用，给用水带来了诸多的不便，影响用户正常用水。

[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0020] 本发明的太阳能热水系统，用户用水导致水位低于临界低水位时，控制器启动自动补水过程，同时启动电加热器，对所输入的冷水增温，控制器调整电磁比例阀的开度，基于第一流量传感器反馈的流量值计算单位时间输入冷水的累积输入量，使该累积输入量冷水的温度升高至储水箱的水温所需的热量与该单位时间内电加热器所产生的热量相当，即所输入冷水的温度升高到储水箱的水温所需要的热量由电加热器提供，这样操作，在自动补入冷水的过程中，诸水箱的水温维持恒定，水温保持不变，用户在用水过程不需要频繁调整冷、热水比例，用水非常的方便；且确保有充足的热水，使用户完成一次用水过程，避免尴尬出现，如洗澡洗一半时，水温过低而匆匆结束洗澡；以及出现水位过低时，可以使用户快速结束当前用水过程，避免出现尴尬。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0022] 图1实施方式中的一种太阳能热水系统的结构示意图。

[0023] 图2实施方式中的散热器的前剖视示意图。

[0024] 图3散热器的俯视示意图。

[0025] 图4散热器的对流流场示意图。

[0026] 图5导流屏的结构示意图。

[0027] 图6实施方式中的太阳能热水系统的控制原理图。

[0028] 其中，10-集热板，20-储水箱，21-换热器，30-循环泵，40-散热器，41-散热管，42-引流片，43-导流屏，431-外翻边，44-隔离筒，50-温度传感器组，51-第一温度传感器，52-第二温度传感器，53-第三温度传感器，60-流量传感器组，61-第一流量传感器，62-第二流量传感器，70-电磁阀组，71-第一电磁阀，72-第二电磁阀，73-电磁比例阀，80-液位传感器，90-电加热器。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本发明实施例中有关方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0030] 作为本发明的一种实施方式，一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，如图1所示，所述太阳能热水系统为分体式结构，包括集热板10、储水箱20、换热器21、循环泵30、电加热器90以及控制器。集热板10内置有工作介质，可选管式集热板，集热板10用于将光能转换为热能，并将热能存储在工作介质内。储水箱20覆裹有保温层，具有保温性能。换热器21被装配在储水箱20的内部，工作介质流经换热器21，通过热交换方式来加热储水箱内的水；储水箱20的内部还装配有电加热器90，用于对储水箱内的水进行电加热，即使在阴雨天，用户也可以正常使用热水。所述换热器21、电加热器90位于储水箱的下部。储水箱20的底部设置用于热水输出的输出管路，该热水输出管路中设置第二流量传感器62，用于检测热水的出水流量，以此来判断用户有无用水，当出水流量值为零值时做出用户未用水的判断，当出水流量值为非零值时做出用户在用水的判断。循环泵30用于驱动工作介质流动，输运热量，工作介质经换热器21换热以加热储水箱内的水。所述储水箱20的顶部设置用于冷水输入的输入管路，该输入管路中设置电磁比例阀73、第一流量传感器61，电磁比例阀73、第一流量传感器61相串联连通，构成自动补水单元。上述的输入管路中还设置第一温度传感器51，用于检测向储水箱所补入冷水的温度。

[0031] 所述集热板10的输出口、位于储水箱20内的换热器21、循环泵30、集热板10的输入口通过管道连通构成加热管路，适于工作介质循环流通输运热能并经换热器21换热加热储水箱20内的水，如图1所示，该加热管路上装配第一电磁阀71，第一电磁阀71用于控制加热管路的流通、阻断状态的切换。当加热管路处于流通状态时，在循环泵30的抽吸驱动作用下，工作介质可以流经换热器21，并通过热交换的方式来加热储水箱内的水。循环泵30位于集热板10的输入口侧，循环泵30迫使工作介质在加热管路中流动，用于输运热量加热储水箱内的水。所述储水箱20上装配第二温度传感器52，用于检测储水箱内的水温；集热板10上装配第三温度传感器53，用于检测集热板内的工作介质的温度。所述第一电磁阀71、第二电磁阀72为处于常闭阻断连通状态的电磁阀，即在失电状态时，第一电磁阀71、第二电磁阀72阻断连通；电磁比例阀73为处于常闭阻断连通状态的电磁阀，即在失电状态时，电磁比例阀73处于阻断连通的状态。

[0032] 控制器基于液位传感器80、第二流量传感器62分别获取储水箱20的液位值、出水流量值，当该出水流量值为非零值，可理解为有用户在用水，且液位值小于预设的临界低水位值时，控制器操纵冷水输入管路上的电磁比例阀开启，冷水输水管路连通，向储水箱20内输送补入冷水，以避免水位过低发生“干烧”，同时控制器操纵电加热器启动加热，在该补入冷水的过程中，控制器采集第一温度传感器51、第二温度传感器52的检测信号，并基于第一温度传感器51、第二温度传感器52的检测信号分别获取所补入冷水的温度、储水箱的水温，操纵电磁比例阀73调整阀开度，基于第一流量传感器反馈的流量值计算单位时间内的累积输水量，使该累积输水量冷水的温度升高至储水箱的水温所需的热量与该单位时间内电加热器所产生的热量相当，以使诸水箱的水温维持恒定，直至出水流量值为零值时止，不再控制输水流量与电加热器的加热功率间的关系，可以操纵电磁比例阀73达到最大开度，快速输入水，使储水箱的水位达到预设的临界高水位值。

[0033] 本发明上述的太阳能热水系统，用户用水导致水位低于临界低水位时，控制器启动自动补水过程，同时启动电加热器，对所补入的冷水增温，控制器调整电磁比例阀的开度，基于第一流量传感器反馈的流量值计算单位时间输入冷水的累积输入量，使该累积输入量冷水的温度升高至储水箱的水温所需的热量与该单位时间内电加热器所产生的热量相当，即所输入冷水的温度升高到储水箱的水温所需要的热量由电加热器提供，这样操作，在自动输入冷水的过程中，诸水箱的水温维持恒定，水温保持不变，用户在用水过程不需要频繁调整冷、热水比例，用水非常的方便；且确保有充足的热水，使用户完成一次用水过程，避免尴尬出现，如洗澡洗一半时，水温过低而匆匆结束洗澡。以及还可以当出现水位过低时，有利于用户快速结束当前用水过程，避免出现尴尬。

[0034] 进一步，用户用水的过程中，太阳能热水系统自动补入冷水，所补入冷水的温度升高到储水箱的水温所需要的热量由电加热器提供，基于电加热器的热功率，可以由公式P∝L*C*(T2-T1)， 及来确定电磁比例阀73在任一补水时刻的阀开度。式中， 为电磁比例阀的阀开度，L为冷水的流量，C为水的比热，T1为所输送冷水的温度，T2为当前用水时储水箱的水温。基于公式P∝L*C*(T2-T1)，L∝Δm，可以得到 即电磁比例阀的阀开度与电加热器的热功率P成正比关系、与水的比热C成反比关系，与储水箱的水温与冷水的温度之差成反比关系。

[0035] 相对于上述的太阳能热水系统，还有进一步的技术方案。所述太阳能热水系统还包括的散热器40，用于工作介质散热，以避免工作介质因高温气化，在集热板内形成高压，导致集热板损坏，甚至爆炸。所述集热板10的输出口、散热器10、循环泵30、集热板10的输入口通过管道连通构成散热管路。所述散热管路上装配第二电磁阀72，用于控制该散热管路流通、阻断流通状态的切换。上述的加热管路上装配第一电磁阀71，用于控制该加热管路流通、阻断状态的切换。所述的加热管路和散热管路共用循环泵30。所述集热板10上装配第三温度传感器53，用于检测工作介质的温度。

[0036] 控制器采集第二温度传感器52的检测信号，基于该第二温度传感器52的检测信号获取储水箱20的水温，当储水箱20的水温低于第一预设值时，控制器操纵第一电磁阀71动作使加热管路流通，散热管路保持阻断，在循环泵30的抽吸驱动作用下，从集热板10流出的温度较高的工作介质流通加热管路，工作介质流经换热器21通过热交换方式来加热储水箱内的水，使水温逐步升高。当储水箱20的水温达到第一预设值时，控制器操纵第一电磁阀71动作使加热管路阻断流通、第二电磁阀72动作使散热管路流通，在循环泵30的抽吸驱动作用下，从集热板10流出的温度较高的工作介质流通散热管路，工作介质流经散热器40散热，以阻止储水箱20中的水温升高，形成温度较低的工作介质，并经循环泵30回流到集热板10内，有效地避免了储水箱20的内壁及换热器21上生成水垢，直至工作介质的温度降到安全的温度范围时止，以避免工作介质因高温导致集热板损坏，甚至爆炸。作为一种改进方案，当储水箱的水温达到第一预设值，控制器操纵循环泵30停止，以节省电能，当工作介质的温度高于第二预设值时，控制器操纵第二电磁阀72动作，使散热管路流通，操纵循环泵30启动，工作介质流经散热器降温，直到工作介质的温度降到第三预设值时止，第二预设值大于第一预设值，这样的控制方案可以减少循环泵的运转时间，以节省电能消耗，延长循环泵的使用寿命。所述第一预设值可理解为不产生水垢的任一温度值，可选为65℃，当储水箱的水温达到65℃时，控制器控纵加热管路阻断流通、操纵散热管路流通，从集热板内流出的温度较高的工作介质不能流经换热器21对水加热，而仅能流经散热器40散热降温，使工作介质的温度将到安全温度范围，可以确保储水箱的水温不升高，维持在第一预设值(65℃)以下。该发明的太阳能热水系统智能控制水温的最高值，有效地避免了水垢的生成，热水出口因积垢堵塞；换热器上无积垢，换热效率高，避免工作介质因高温而导致集热板发生损坏甚至爆炸。

[0037] 为节省管道及简化管路，如图1所示，所述第一电磁阀71、第二电磁阀72分别经三通管和集热板10的输出口相连通，所述散热器40的输出口、换热器21的输出口分别通过三通管和循环泵30的输入口相连通，循环泵30的输出口和集热板10的输入口相连通。所述集热板10的输出口、第一三通管(图1左侧)、第二电磁阀72、散热器40、第二三通管(图1右侧)、循环泵30、集热板10的输入口通过管道依次连通构成上述的散热管路，所述集热板10的输出口、第一三通管(图1左侧)、第一电磁阀71、储水箱20的换热器21、第二三通管(图1右侧)、循环泵30、集热板10的输入口通过管道依次连通构成所述的加热管路。为了提高散热效果，减少循环泵30的运行时间，将散热器40装配在集热板10的阴面处。

[0038] 所述第1温度传感器51、第二温度传感器52、第三温度传感器53、第一电磁阀71、第二电磁阀72、电磁比例阀73、循环泵30、第一流量传感器61、第二流量传感器62、液位传感器80、电加热器90，如图6所示，分别和控制器电连接，受控制器控制其运行状态。控制器基于获取的集热板内的工作介质的温度、储水箱的水温，自动控制储水箱内的水温，使水温低于第一预设值，优选地不高于65℃，可以有效地避免在储水箱内壁及换热器上产生水垢，使换热器具有良好的换热效率，避免工作介质温度过高而导致集热板被损坏甚至发生爆炸。所述第一电磁阀71、第二电磁阀72、电磁比例阀73构成电磁阀组70，所述第1温度传感器51、第二温度传感器52、第三温度传感器53构成温度过传感器组50。

[0039] 为了减少循环泵30的运行时间，以节省电能消耗，本实施方式中采用温差控制方式来控制循环泵30的启、停，加热储水箱内的水及工作介质散热。控制器采集第二温度传感器52、第三温度传感器53的检测信号，基于第二温度传感器52、第三温度传感器53的检测信号分别获取储水箱20的水温、集热板10内的工作介质的温度，当工作介质的温度与储水箱的水温之差当达到第一换热阈值时，控制器操纵第一电磁阀71得电被开启流通、第二电磁阀72失电保持阻断流通，上述的加热管路连通，工作介质可以在加热管流中流通，控制器操纵循环泵30得电被启动，加热管路中形成使工作介质流动的驱动力，工作介质流经换热器21通过换热的方式来加热储水箱20内的水，直到集热板10的工作介质的温度与储水箱20的水温之差达到第二换热阈值时止，或当储水箱20的水温达到上述的第一预设值时止，控制器操纵第一电磁阀71失电被关闭阻断流通、第二电磁阀72保持失电被阻断流通，所述的加热管路及散热管路均被阻断流通，控制器操纵循环泵30失电被停止运转，工作介质停止流动。至此，完成一次对储水箱内的水进行加热的过程。所述第一换热阈值大于第二换热阈值，例如，作为一种可选的方案，其中第一换热阈值可以取值为10℃、第二换热阈值可以取值为3℃。也就是说，当集热板内的工作介质的温度与储水箱的水温之差达到10℃时，上述的加热管路流通，循环泵30被启动，工作介质流通换热器加热诸水箱内的水；当集热板内的工作介质的温度与储水箱的水温之差小于3℃时，循环泵30被停止，上述的加热管路被阻断流通，工作介质不流通以加热水。采用温差控制方式，一方面可以有效地减少循环泵30的运行时间节省电能；另一方面温度差越大，换热效率越高，可以有效地减少循环泵30的运行时间，进一步节省电能消耗。如此反复，加热储水箱内的水，水温逐步地升高。当储水箱内的水温达到第一预设值时，可理解为不易产生水垢的任一温度值，如65℃，当工作介质的温度与储水箱的水温之差当达到上述的第一换热阈值时，控制器将不再操纵加热管路流通，不对储水箱内的水进行加热，以使其维持在第一预设值，以避免储水箱的内壁及换热器上产生水垢。

[0040] 进一步地，在上述控制器操纵加热管路加热水的过程中，所述控制器还采集第二流量传感器62的检测信号，基于第二量传感器62的检测信号获取出水流量值。当工作介质的温度与储水箱的水温之差当达到第一换热阈值控制器操纵加热管路连通加热水的过程中，当出水流量值不为零值时，即用户在用水时，控制器操纵加热管路阻断连通，暂停对储水箱内的水进行加热，如可以操纵循环泵30关闭，还可以操纵第一电磁阀阻断流通，以暂停换热加热水；当出水流量值为零值时，即用户无用水时，再操纵加热管路连通继续对储水箱内的水进行加热。如此控制，可避免形成用户边用水边加热的状况，导致水越用水温越高，需要不停地调整冷、热水的比例，带来了诸多不便。在上述的暂停换热加热水的期间，若工作介质的温度高于上述的第二预设值时，控制器操纵散热管路流通，工作介质流经散热器降温，直到工作介质的温度低于第二预设值时止，优选地降到下述的第三预设值时止，有利减少循环泵30的启、停次数，操纵散热管路阻断流通，停止散热；第二预设值可理解为集热板正常工作时工作介质所允许的最高温度。如此控制，可以避免工作介质因高温气化在集热板内形成高压，导致集热板损坏，甚至爆炸。

[0041] 在上述的储水箱20的水温达到第一预设值(如65℃)时停止换热加热的过程中，为了避免工作介质因高温损坏集热板，当储水箱20的水温达到第一预设值、且集热板10内工作介质的温度高于上述的第二预设值时，第二预设值大于第一预设值，例如，作为一种可选的方案，第二预设值可取值为115℃，第一预设值可取值为65℃，表示不产生水垢的较佳的温度，能有效地避免在储水箱20内壁及换热器21上沉积水垢，控制器操纵第一电磁阀71失电保持关闭阻断流通、第二电磁阀72得电开启形成流通，所述的散热管路形成流通的通路，控制器操纵循环泵30得电被启动，在循环泵30的抽吸驱动下，产生使工作介质沿散热管路流动的驱动力，工作介质沿散热管路流经散热器40与空气换热，工作介质的温度被降低，形成温度较低的工作介质，该温度较低的介质经循环泵30抽吸回流到集热板10内，如此循环，直到集热板内的工作介质的温度达到第三预设值时止，控制器操纵第二电磁阀72失电被关闭阻断流通、第一电磁阀71失电保持阻断流通，所述的散热管路被阻断，控制器操纵循环泵30失电停止运动，工作介质不流动。至此，完成一次使工作介质散热的过程，工作介质的温度降低到安全温度范围内，以避免工作介质因高温气化在集热板内形成高压，导致集热板损坏，甚至爆炸，有利延长集热板的使用寿命。所述第三预设值可理解为集热板正常工作时工作介质所容许的任一较低的温度值，为了减少循环泵30的启动次数，以节省电能，第三预设值可取值为略高于第一预设值的某一值，例如，可选高于10℃，若第一预设值取值为65℃，则第三预设值可取值为75℃。

[0042] 其中，所述散热器40，如图2所示，至少由散热管41构成。所述散热管41沿着螺旋线方向从上向下延伸，散热管41的螺旋线的轴线直立布置，散热管41的下端为工作介质的输入口，上端为工作介质的输出口。集热板10内的温度较高的工作介质从散热管41的位于下端的输入口流入，工作介质沿着散热管41从下向上流动，散热管41与外部空气换热，工作介质的温度降低，形成温度较低的工作介质，并从散热管41的位于上端的输出口流出，经循环泵30回流到集热板10的内。散热器40所在处的空气被换热加热，该区域的空气密度减小，在重力的作用下，密度较小的热空气上浮，周边密度大的冷空气向下流动，形成自然对流流场，提高了散热效果，增强了工作介质的散热效率。发明人经过实验研究发现，当散热器40的散热管41直立布置、温度较高的工作介质从下端流入、上端流出时，自然对流的强度最大，散热器的散热效果最好，使工作介质产生相同的温度降幅时，循环泵30的运行时间更少，有益于节约能量消耗。此外，散热器40在同样散热功率时，散热器40的体积可以做得更小，有利节约材料并降低成本。所述散热管41的材质可选作铜。

[0043] 进一步地，对于上述的散热器40的散热管41还有一种改进的技术方案。所述散热管41的螺旋半径，如图2所示，从上向下依次减小，即上方的螺旋半径大，下方的螺旋半径小，散热管41形成呈倒立的圆台状，散热管41位于圆台的侧面上。温度较高的工作介质流入散热器40位于下端的输入口，沿着散热管41从下向上流动，经散热管41与周边空气换热，释放能量，温度降低，最后从散热器40位于上端的输出口流出，经循环泵30回流到集热板10的内。因而，散热器40的最下端部的散热管41的螺旋半径最小，自然对流驱动力更强，更快速地形成自然对流流场，则进一步提高散热效率，工作介质达到相同的温度降幅时，循环泵30的运行时间更短，以节约能耗。

[0044] 进一步地，对于上述的散热器40还有一种可选的改进方案。所述散热器40，如图2、图3所示，包括呈现薄片状的多个引流片42，引流片42在本例中可选地被限定为呈直角梯形状。所述的多个引流片42直立设置，围绕散热管41的轴线所在的圆周呈辐射状均匀分布，可理解为引流片42沿着散热管41螺旋半径的径向均匀分布，如图3所示。引流片42的呈斜坡状的斜腰边位于散热管41的轴线侧，该斜腰边构成呈倒立圆锥(或台)面状的容纳空间，引流片42的呈直角的直立腰边位于散热管41的外侧，该直立腰边位于圆柱面上；引流片42的上顶边构成散热器40的顶端面，引流片42的下底边构成散热器40的底端面。所述散热管41贯穿引流片42，散热管41与引流片42充分热接触，并相固定。可选地，所述散热管41、引流片42的材质为纯铜。所述引流片42对散热器40区域所形成的对流空气进行引流，使进入该区域的空气沿着引流片42只能向上流动，避免对流空气沿周向流动产生扰流消耗动能，对流空气的对流强度大，使散热器具有较高的散热效率；另一方面，引流片42也有利于使散热器40提高散热效率，使工作介质温度快速下降，减小循环泵30的运行时间。在相同的散热功率情况下，可以缩小散热器40的体积，减小制造成本。

[0045] 进一步地，对于上述的散热器40还有进一步改进的技术方案。所述散热器40还包括导流屏43。导流屏43，如图2、图4、图5所示，可选地由侧壁围成且呈倒立的圆锥面状，也可以是圆台面状。导流屏43的顶端，如图5所示，设置由该顶端部从内向外延伸的外翻边431，外翻边431沿周向环绕一周，形成板状的圆环状。该圆环状的外翻边431和散热器40的引流片42所构成的顶端面相配合。所述导流屏43与容纳空间相配合，引流片42的位于散热管轴线侧的内侧边围成的容纳空间可以容纳导流屏43。所述导流屏43伸入所述容纳空间内，并和引流片42装配，所述外翻边431盖合在引流片42的顶端面上。所述导流屏43束缚对流空气的流向，如图4所示，对流空气从下向上流动，对流空气由散热器40的轴线处逐步向运离该轴线的方向向外倾斜流动，位于顶部的散热管41和更大量的对流空气充分接触，则提高散热效率，促进工作介质温度快速下降，减少循环泵30的运行时间，节约能耗。此外，更重要的可以避免在上述的容纳空间内形成湍流，提高散热效果。在相同散热功率情况下，还有利于散热器40减小体积，降低制造成本。

[0046] 进一步地，对于上述的散热器40还有再一步改进的技术方案。所述散热器40还包括隔离筒44。隔离筒44，如图4所示，为由侧壁构成的两端开口的呈筒状的柱面结构。隔离筒44与引流片42的直立腰边相配合，隔离筒44套装在引流片42的外侧边，且隔离筒44的上端低于引流片的上端部，有利于对流空气从散热器40的顶部流出，所受阻力小，动能损失少，保持较高的散热效率。引流片42的外侧边设置隔离筒44，隔离筒44的内侧面与引流片42的外侧边相贴合，也可以相离布置。隔离筒44的采用，使得外部温度较低的冷空气只能从散热器下端部流入，上端部流出，避免了冷空气从散热器40的侧面部流入，进一步提高了散热器
40的对流强度，则散热器10的散热效率更高，工作介质可以被快速降温，进一步减小循环泵
30的运行时间，节省能耗。

[0047] 上述的散热器的散热管直立布置，散热管的下端作为输入口、上端作为输出口，散热管的螺旋半径从上向下依次减小，直立布置的多个引流片围绕散热管的轴线呈辐射状均匀分布，引流片所围成的空间内设置呈倒立圆锥面状的导流屏，在引流片的外侧边套装隔离筒，均有利于提高散热器所在区域空气的对流强度，提高散热器的散热效率，散热效率可以提高18％以上；减小循环泵的运行时间，节约能耗，循环泵的散热能耗可以节省22％以上；还可以使散热器小型化，节省制造成本。

[0048] 作为本发明的另一种实施方式，主要描述该实施方式与上述的实施方式相区别的技术内容。

[0049] 一种自动补水智能恒温的太阳能热水系统，包括内置工作介质的集热板10、具有保温功能的储水箱20、用于驱动工作介质流动的循环泵30、用于工作介质散热的散热器40和用于对热水系统进行控制的控制器。所述储水箱的冷水输入管路中串联连通电磁比例阀73和第一流量传感器61，冷水输入管路中设置用于检测冷水温度的第一温度传感器51，储水箱上装配用于检测储水箱内水位的液位传感器80以及用于检测储水箱内水温的第二温度传感器52。储水箱内置用于对水加热的换热器21和电加热器90。储水箱的热水输出管路中设置第二流量传感器62，适于判断用户有无在用水，当出水流量值为零值时表明用户未用水，当出水流量值为非零值是表明用户在用水。所述集热板10的输出口、换热器21、循环泵30、集热板10的输入口通过管道连通构成加热管路，适于工作介质循环流通输运热能并经换热器21以热交换的方式加热储水箱20内的水，加热管路上装配用于控制加热管路流通、阻断状态切换的第一电磁阀71。所述集热板10的输出口、散热器40、循环泵30、集热板10的输入口通过管道连通构成散热管路，散热管路上装配用于控制散热管路流通、阻断状态切换的第二电磁阀72。所述集热板上装配用于检测工作介质温度的第三温度传感器53。

[0050] 控制器基于第二温度传感器52获取储水箱的水温，当储水箱的水温低于上述的第一预设值时，第一预设值可理解为不产生水垢的较高的某一温度值，如可取值为68℃，控制器操纵第一电磁阀71动作使加热管路流通，工作介质流经换热器21对储水箱的水进行换热加热，并基于第二流量传感器62获取储水箱的出水流量值，当出水流值为非零值时统计非零值的时间长度，当该时间长度与预设的暂停时间的长度相当时，操纵加热管路阻断暂停换热加热，直到出水流量值为零时止。其中出水流值为非零值的时间长度可理解为用户用水时连续用水的时间长度，暂停时间为一比较参考值，当用户连续用水的时间大于该参考值时，表明用户需长时间用水，如洗澡，例如上述预设的时间长度可以取值0.5分钟，也可取其它值。本实施方式中采用“暂停时间”的时间段来判断用户的用水状况，确定是否需要触发暂停以换热方式对水加热，可以避免用户的短暂用水特别是频繁的短暂用水，如几秒钟，甚至1分钟，导致加热管路被频繁阻断暂停加热，增加能耗及控制器的资源消耗，因为如此短暂时间的用水，其水温被换热加热而导致的变化微乎其微。当储水箱的水温升到第一预设值时，控制器操纵第二电磁阀动72作使散热管路流通、操纵第一电磁阀71动作阻断加热管路，工作介质流经散热器散热，形成温度较低的工作介质，并经散热管路回流到集热板内，以阻止储水箱中的水温升高，避免水垢产生。如遇阴雨天气或冬天，储水箱的水温较低不适合用水，用户可操纵控制器启用电加热增温，则控制器被触发操纵启动电加热器90对储水箱的水进行电加热，在电加热的过程中，控制器基于第二流量传感器62获取储水箱的出水流量值，当出水流值为非零值时，即用户在用水，操纵电加热器90暂停电加热，直到出水流量值为零时，重新启动电加热器90，直到储水箱的水温达到预设的目标温度时止。这样有利于用户用水过程中保持水温稳定，不需要频繁地调整冷热水的比例，方便用水。

[0051] 在此需要说明的是，上述提及的集热板、储水箱均为现有技术，本文中将不再对其具体结构、连接关系及工作原理作详述；所提及的控制器的硬件组态也是现有技术，其可以由单片机、FPGA、PLC等任一种具有数据处理功能的器件构成，对其组态不再详述。

[0052] 现有技术的太阳能热水系统，一方面，用户用水导致储水箱的水位低于所设定的临界低水位时，触发启动自动补水过程，冷水的补入，导致水温越来越低，需要不停地调整冷、热水的比例，时常会发生水温过低不能再使用，给用水带来了诸多的不便；另一方面，太阳能热水系统的储水箱内壁和换热器上，易形成水垢，水垢越积越多，导致太阳能储水箱的容积越来越小、出水口堵塞，阀门、淋浴喷头损坏，甚至由于换热器换热效率低致使工作介质温度过高导致集热板损坏、甚至发生爆炸。

[0053] 和现有技术相比，本发明取得了如下技术效果：

[0054] 本发明的太阳能热水系统，用户用水导致水位低于临界低水位时，控制器启动自动补水过程，同时启动电加热器，对所输入的冷水增温，控制器调整电磁比例阀的开度，基于第一流量传感器反馈的流量值计算单位时间输入冷水的累积输入量，使该累积输入量冷水的温度升高至储水箱的水温所需的热量与该单位时间内电加热器所产生的热量相当，即所输入冷水的温度升高到储水箱的水温所需要的热量由电加热器提供，这样操作，在自动补入冷水的过程中，诸水箱的水温维持恒定，水温保持不变，用户在用水过程不需要频繁调整冷、热水比例，用水非常的方便；且确保有充足的热水，使用户完成一次用水过程，避免尴尬出现，如洗澡洗一半时，水温过低而匆匆结束洗澡；以及出现水位过低时，可以使用户快速结束当前用水过程，避免出现尴尬。

[0055] 太阳能热水系统还旁接有散热管路，散热管路上连接散热器；加热管路和散热管路共用循环泵，以驱动集热板内的工作介质循环流动，进行能量输运换热。当储水箱的水温低于第一预设值，如取值65℃时，控制器操纵第一电磁阀动作使加热管路流通，工作介质流经换热器加热储水箱内的水；当储水箱的水温达到第一预设值时，控制器操纵第二电磁阀动作使散热管路流通，集热板流出的工作介质流经散热器散热，并经散热管路回流到集热板内，使工作介质的温度降到安全温度范围，以阻止储水箱中的水温升高，使其保持在第一预设值，有效地避免了储水箱及换热器上积结水垢，使换热器保持较高的换热效率，且不会因水垢积结导致储水箱容积变小、出水口堵塞，以及避免工作介质因温度过高而导致集热板发生损坏，甚至发生爆炸。

[0056] 散热器的散热管直立布置，散热管的下端作为输入口、上端作为输出口，散热管的螺旋半径从上向下依次减小，直立布置的多个引流片围绕散热管的轴线呈辐射状均匀分布，引流片所围成的空间内设置呈倒立圆锥面状的导流屏，在引流片的外侧边套装隔离筒，均有利于提高散热器所在区域空气的对流强度，提高散热器的散热效率，减小循环泵的运行时间，节约能耗，还可以使散热器小型化，节省制造成本。

[0057] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。