基于单片机太阳能热水控制系统

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1、基于单片机太阳能热水控制系统　　摘要提出选用热管真空管式集热器太阳热水系统，采用定温上水与温差循环相结合的运行方式，在此基础上对热管真空管太阳热水系统的工作过程做了具体的设计，并对控制系统硬件做了设计。关键词太阳能；控制系统；单片机中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）21-0028-011概述随着世界经济的不断向前发展，各个国家对能源的需求量越来越大，能源问题成为越来越突出的问题。新能源的使用成为了目前的一个热点，新能源的种类有很多种，如太阳能、风能、地热能、生物质能、核聚变

2、等，其中太阳能取之不尽用之不竭，能量来源源源不断，利用前景非常诱人。太阳能的利用又分为好多种类，而在太阳能的各种利用方式中，太阳能的热利用目前正在被世界各国所重视。但是太阳能也存在能量密度小、间歇性、周期性等不足之处，所以系统常配有辅助能源系统。4本文以单片机为核心构成全智能自动控制的太阳能热水控制系统，系统选用真空热管式集热器，并配以储热水箱和燃气锅炉，以热水箱来储存热水，以燃气锅炉作为备用能源，采用定温控制上水与温差控制循环相结合的运行方式，充分利用太阳能，并保证了整个系统在阳光被云层遮挡和夜晚无阳光的时间能够

3、不间断供热水，既达到节能降耗又能够充分满足生产和生活的需要。系统工作原理如图1。图1太阳能热水系统工作原理图2系统工作原理本系统的工作原理可以从以下几方面来说明。2.1系统工作方式2.1.1定温上水集热器出口温度T1高于设定温度值A5℃时，上水电磁阀自动开启，自来水通过集热下循环管将热水顶入储热水箱内，集热器出口温度T1降至低于设定温度A时，电磁阀关闭，如此循环，直到把热水箱的水加满为止。2.1.2温差循环集热器出口水温T1比储热水箱底部温度T2高8℃时，温差循环泵启动，系统开始循环，直至T1高于T22℃时，温差循

4、环泵停止工作，系统完成温差循环集热。2.2水箱上水4当水箱水位下降到下限水位H1（15%～25%）时，上水电磁阀D1或D4开启（在防冻状态时D4开启，否则D1开启），如果是处于用水时段内，则进行恒温上水，否则进行低温上水，直到水位达到某一特定值H2（40%～60%）为止。水箱上水根据是否在用水时段内分为恒温上水和低温上水。2.2.1恒温上水1）作用：确保水箱水位不低于下限水位H1，具有一定的用水量，且保证水箱水温不低于设定温度A。2）条件：控制器产生水箱上水命令且处于用水时段内。3）过程：当产生恒温上水命令后，水箱

5、开始通过电磁阀D1或D4上冷水，水箱水温T2开始下将，直到T2下降到设定水温A时，关闭电磁阀D1或D4，停止上水，等待T2上升，当T2高于设定温度A5℃时，继续上水，如此循环，直到水位达到特定水位H2（40%～60%）为止，并闭锁水箱上水。2.2.2低温上水1）作用：确保水箱水位高于下限水位H1，且具有一定的水量。2）条件：控制器产生水箱上水命令且处于用水时段外。3）过程：当产生低温上水命令后，电磁阀D1或D4打开，水箱上水，直到水位达到特定值H2为止，闭锁水箱上水。2.3时段温控辅助加热当储热水箱水温T2低于设定

6、值A42℃时，且处于用水时段内时，则打开辅助加热电磁阀D3，启动辅助循环水泵P2，然后给锅炉发点火信号，启动燃气锅炉，开始加热，直到T2高于设定温度8℃时，锅炉停止工作，水泵P2停止，电磁阀D3关闭，完成辅助加热。2.4防冻保护冬季当管路温度达到防冻临近温度4℃时，回水电磁阀D2和排空阀D5开启，使集热系统内存水回流至储热水箱防冻。2.5系统主要技术指标1）集热器出口上限温度85℃。2）防冻临近温度4℃。3）集热器循环温差为8℃（△T=T1-T2=8℃）。4）定温上水温度高于设定温度5℃～8℃。5）集热水箱下限水位

7、H1为水箱水位的20%。6）集热水箱特定水位H2为水箱水位的50%。7）集热水箱上限水位H3为水箱水位的95%。8）辅助加热启动温度高于设定温度2℃。9）辅助加热停止温度高于设定温度8℃。10）A/D转换分辨率为8位。11）时间芯片月时间误差4