本实用新型涉及太阳能热泵工程技术领域，具体涉及一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统。
背景技术：
太阳能热水器利用光热转换原理将水由低温加热至高温,以满足人们对热水使用的需求，但在实际应用中逐渐显示出一些不足，如在辐照量不充足的阴雨天气和冬季时，其热效率低且换热水量少，无法满足四季应用要求。
热泵(heatpump)是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是全世界倍受关注的新能源技术。它不同于人们所熟悉的可以提高位能的机械设备——“泵”，热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品味热能。而将太阳能集热系统与空气源热泵系统机组相结合,空气源热泵系统作为辅助热源,充分利用太阳能资源，解决因阴雨天气和冬季日照时数低、太阳能资源不足时热水供应的保证率，可做到全年、全天候供应热水。然而目前还没有一个能够全自动控制太阳能热泵工程热水系统的控制系统。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，具体技术方案如下：
一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，所述太阳能热泵工程热水系统包括进水管、保温储热水箱、太阳能循环泵、太阳能集热器、空气源热泵系统、热泵循环泵、太阳能集热器进水管、太阳能集热器出水管、空气源热泵系统进水管、空气源热泵系统出水管、用户用水出水管；自来水通过进水管进入保温储热水箱，再通过太阳能循环泵、太阳能集热器进水管将自来水输送至太阳能集热器加热，然后通过太阳能集热器出水管将加热后的水输送至保温储热水箱；当太阳能集热器的热量无法将保温储热水箱的水加热至预设温度时，保温储热水箱中的自来水通过空气源热泵系统进水管进入至空气源热泵系统进行加热，再通过空气源热泵系统出水管输送至保温储热水箱；其特征在于：所述控制系统包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪；
所述第一电磁阀设置在进水管上，用于控制是否进水；
所述第二电磁阀设置在太阳能集热器出水管上，用于控制集热器出水管是否输送水至保温储热水箱；
所述第三电磁阀设置在空气源热泵系统出水管上，用于控制空气源热泵系统出水管是否输送水至保温储热水箱；
所述第一温度传感器设置在太阳能集热器进水管与太阳能集热器的连接处，用于采集太阳能集热器进水的温度；
所述第二温度传感器设置在太阳能集热器出水管与太阳能集热器的连接处，用于采集太阳能集热器出水的温度；
所述流量计设置在太阳能集热器进水管上，用于采集进入太阳能集热器的流量；
所述水温测量电路用于测量保温储热水箱内的水温情况；
所述水位测量电路用于测量保温储热水箱内的水位情况；
所述空气温度传感器固定设置在太阳能热泵工程热水系统上，用于采集外界空气温度；
所述太阳能辐照仪固定设置在太阳能集热器上，用于采集太阳能总辐射量；
所述控制器用于采集第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪的数据，并控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀的开闭；
所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪分别与控制器连接。
优选地，所述水位测量电路采用若干根钢针，若干根钢针分别置于保温储热水箱内部的不同高度，每根钢针上串联一个电阻，并分别与电源连接；每根钢针分别与电子开关连接，电子开关与控制器连接，电源给电阻一个偏置电压，当某个钢针不接触水面时，其输出为高电平，当其接触水面时，输出为低电平，如此可测量保温储热水箱内部的水位。
优选地，所述水温测量电路包括热敏电阻、运算放大器；所述热敏电阻与运算放大器连接，所述运算放大器与控制器连接。
优选地，所述控制器采用stm32处理器。
本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，通过控制器采集第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪的数据，了解外部环境的情况、太阳能集热器的工作状况，以便决定是否启动热泵，并控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、继电器的开闭；本实用新型提供的控制系统原理简单，自动化程度高，适合推广使用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为水温测量电路的原理示意图；
图3为水位测量电路原理示意图；
其中，yv1：第一电磁阀、yv2：第二电磁阀、yv3：第三电磁阀、rt1：第一温度传感器、rt2：第二温度传感器。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，太阳能热泵工程热水系统包括进水管、保温储热水箱、太阳能循环泵、太阳能集热器、空气源热泵系统、热泵循环泵、太阳能集热器进水管、太阳能集热器出水管、空气源热泵系统进水管、空气源热泵系统出水管、用户用水出水管；自来水通过进水管进入保温储热水箱，再通过太阳能循环泵、太阳能集热器进水管将自来水输送至太阳能集热器加热，然后通过太阳能集热器出水管将加热后的水输送至保温储热水箱；当太阳能集热器的热量无法将保温储热水箱的水加热至预设温度时，保温储热水箱中的自来水通过空气源热泵系统进水管进入至空气源热泵系统进行加热，再通过空气源热泵系统出水管输送至保温储热水箱；其特征在于：控制系统包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪；
第一电磁阀设置在进水管上，用于控制是否进水；
第二电磁阀设置在太阳能集热器出水管上，用于控制集热器出水管是否输送水至保温储热水箱；
第三电磁阀设置在空气源热泵系统出水管上，用于控制空气源热泵系统出水管是否输送水至保温储热水箱；
第一温度传感器设置在太阳能集热器进水管与太阳能集热器的连接处，用于采集太阳能集热器进水的温度；
第二温度传感器设置在太阳能集热器出水管与太阳能集热器的连接处，用于采集太阳能集热器出水的温度；
流量计设置在太阳能集热器进水管上，用于采集进入太阳能集热器的流量；
水温测量电路用于测量保温储热水箱内的水温情况；
水位测量电路用于测量保温储热水箱内的水位情况；
空气温度传感器固定设置在太阳能热泵工程热水系统上，用于采集外界空气温度；
太阳能辐照仪固定设置在太阳能集热器上，用于采集太阳能总辐射量；
控制器用于采集第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪的数据，并控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、继电器的开闭；
第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪分别与控制器连接。控制器采用stm32处理器。一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统还包括显示器模块，显示器模块与控制器连接，采用lcd触摸屏显示器。在本实施例中，空气温度传感器固定在保温储热水箱上，并采用支架固定。
如图2所示，在本实施例中，水位测量电路采用9根钢针，9根钢针分别置于保温储热水箱内部的不同高度，每根钢针上串联一个电阻，并分别与5v电源连接；每根钢针分别与电子开关连接，电子开关与控制器连接，5v电源给电阻一个偏置电压，当某个钢针不接触水面时，其输出为高电平，当其接触水面时，输出为低电平，它们的输出接至电子开关cd4069,经过cd4069反向并经74ls244驱动后分别接入stm32处理器的输入引脚。stm32处理器对这些引脚进行判断后，就可以得到相应的水位值，并输送至lcd触摸屏显示器显示对应的水位。显示共分9档，每档为满水位的1/9。这种方法简单，易实现，省去了传统的a/d转换器，成本低，如此可测量保温储热水箱内部的水位。
水温测量电路包括热敏电阻、运算放大器；热敏电阻与运算放大器连接，运算放大器与控制器连接。热敏电阻采用ntc负温度系数热电阻，如图3所示。水温测量电路的原理是，利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，将随温度变化的电阻信号转化为变化的电压信号，然后将这个电压信号经运放放大处理成0-3.3v的电压信号。因为stm32处理器自带ad转换口，可将电压信号直接接入处理器的ad输入口，转换变成数字信号，这种电路测量比较精确。其中，运算放大器采用lm324运算放大器。
第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、继电器采用传统型号的继电器即可。
流量计采用lwgy-rs485-dn40涡轮流量计，具备rs485输出。
太阳能辐照仪采用tbq-2型总辐射表,采用光电转换感应原理,并结合dl-2型标准电流变送器。
第一温度传感器、第二温度传感器采用ac-pd-1数字温度传感器，精度高，稳定性好；集传感变送于一体，安装方便，精度高、功耗低；具备rs485输出。
空气温度传感器采用ac-pd-3壁挂式数字温湿度传感器/变送器，集传感变送于一体。
本实用新型提供的一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统还包括max485转换电路，流量计、第一温度传感器、第二温度传感器分别通过max485转换电路将采集的数据传输至stm32处理器中。
本实用新型的工作原理为：控制器用于采集第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪的数据，并控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、继电器的开闭。第一温度传感器采集到的太阳能集热器进水管处的水温为t1，第二温度传感器采集到的太阳能集热器出水管处的水温为t2，太阳能集热器的集热量通过以下公式计算：
其中，
当保温储热水箱中的水位低于预设水位时，控制器控制进水管上的第一电磁阀打开，给保温储热水箱中加水。
本实用新型不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，所述太阳能热泵工程热水系统包括进水管、保温储热水箱、太阳能循环泵、太阳能集热器、空气源热泵系统、热泵循环泵、太阳能集热器进水管、太阳能集热器出水管、空气源热泵系统进水管、空气源热泵系统出水管、用户用水出水管；自来水通过进水管进入保温储热水箱，再通过太阳能循环泵、太阳能集热器进水管将自来水输送至太阳能集热器加热，然后通过太阳能集热器出水管将加热后的水输送至保温储热水箱；当太阳能集热器的热量无法将保温储热水箱的水加热至预设温度时，保温储热水箱中的自来水通过空气源热泵系统进水管进入至空气源热泵系统进行加热，再通过空气源热泵系统出水管输送至保温储热水箱；其特征在于：所述控制系统包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪、继电器；
所述第一电磁阀设置在进水管上，用于控制是否进水；
所述第二电磁阀设置在太阳能集热器出水管上，用于控制集热器出水管是否输送水至保温储热水箱；
所述第三电磁阀设置在空气源热泵系统出水管上，用于控制空气源热泵系统出水管是否输送水至保温储热水箱；
所述第一温度传感器设置在太阳能集热器进水管与太阳能集热器的连接处，用于采集太阳能集热器进水的温度；
所述第二温度传感器设置在太阳能集热器出水管与太阳能集热器的连接处，用于采集太阳能集热器出水的温度；
所述流量计设置在太阳能集热器进水管上，用于采集进入太阳能集热器的流量；
所述水温测量电路用于测量保温储热水箱内的水温情况；
所述水位测量电路用于测量保温储热水箱内的水位情况；
所述空气温度传感器固定设置在太阳能热泵工程热水系统上，用于采集外界空气温度；
所述太阳能辐照仪固定设置在太阳能集热器上，用于采集太阳能总辐射量；
所述继电器设置在空气源热泵系统与电源的连接线路上，用于控制空气源热泵系统的启停；
所述控制器用于采集第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪的数据，并控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、继电器的开闭；
所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计、水温测量电路、水位测量电路、空气温度传感器、太阳能辐照仪、继电器分别与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，其特征在于：所述水位测量电路采用若干根钢针，若干根钢针分别置于保温储热水箱内部的不同高度，每根钢针上串联一个电阻，并分别与电源连接；每根钢针分别与电子开关连接，电子开关与控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，其特征在于：所述水温测量电路包括热敏电阻、运算放大器；所述热敏电阻与运算放大器连接，所述运算放大器与控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能热泵工程热水系统的控制系统，其特征在于：所述控制器采用stm32处理器。
技术总结