文档介绍：太阳能热水器的组成及工作原理
系统总体结构设计
排气管
不锈钢保温水箱
图2-1系统结构图
图2-1为系统设计的结构图,该图的系统控制原理图如下图2-2:
T3
T2
F 3
热集
水热太阳光
F1
箱器
T1
D
自来水
F2
图2-2 系统控制原理图
注释:T1:热水箱的温度传感器
T2:循环水管中的温度传感器
T3:集热器中的温度传感器
F1:循环水阀门
F2:冷水阀门
F3:热水阀门
此款热水器利用微机控制主要有以下几种控制功能:晨水加热控制、温水循环控制、冷水集热控制、水箱加热控制。
早晨水温控制
由于清晨太阳光较弱,所以太阳能热水器从系统发挥作用。为了提供温度不低于30摄氏度的水,热水器在清晨4-7点之间对水箱进行电加热,具体控制过程如下:
首先,关闭冷水阀门F2和循环水阀门F1,然后微机开始进行水箱的温度采集,同时进行温度的比较,当水箱的温度小于30摄氏度时,电热器D接通进行加热,同时微机继续对热水箱的温度进行采集。当温度加热到大于30摄氏度时电热器断开,如此反复循环保证了温度的稳定。
循环水集热过程
早晨水温控制之后(7~9点),设定当日的水箱温度N(由两位BCD次齿轮开关设定),输入微机,再利用微机控制系统,通过太阳光能对热水箱加热以达到理想温度N。具体控制过程如下:
打开循环阀门F1,关闭冷水进水阀门F2,热水阀门F3处于空控状态。然后开始比较温度,若(T3-T1>5摄氏度,T2>T1)为止。如若T1=N,那么循环水集热过程结束,进入冷水集热控制过程。
冷水集热控制
此时热水箱温度已达到了N,冷水要进入太阳能集热器,这时温度为T3,和当日的设定温度值相比较,若T3>N则将已加热的水送入热水箱,每天的控制时段大概为9点~20点。具体控制过程如下:
关闭循环水阀门F2,打开冷水阀门F2,热水阀门F3处于可控状态。若T3>N,打开热水阀门F3并将保持一段时间,若T3<N,关闭F3继续给太阳能集热器加热,知道温度答应N,当打开F3时此时比较水管水温T2与N的值,若T2>N阀门F3继续保持打开状态,否则关闭F3。可见,次过程充分利用太阳光能转化为热能,方便快捷。
水箱加热控制
此时,也许你会问如果没有日照或者日照较弱时,到了晚上我们是否还能洗上热水澡吗?答案是肯定的,不要忘了这款热水器还有一个从系统,这时它就要发挥作用了。热水箱温度为T1,将它和设定值N相比较,从而控制是否打开电加热,控制时段为下午,具体过程如下:
若T1<N,电加热接通;否则,电加热断开,而且,15点~20点中的每个小时有下表的关系:
表一
时间(时) 温度比较加热值(度)
15 T1<35<N 35
16 T1<40<N 40
17 T1<45<N 45
18 T1<50<N 50
19 T1<55<N 55
20 T1<60<N 60
最终热水箱的温度加热到设定值N。由此可见,即使没有日照我们照样可以洗上热水澡了。
综上所述,太阳能供热控制系统不仅节约而且高度只能化,方便省事,不论日常家居,还是对宾馆、学校等都是最佳选择。
6
5
4
7
2
1
3
2-3 热水器装置简图
1-集热器 2-下降水管 3-循环水管
4-补给水箱 5-上升水管 6-自来水管 7-热水出水管
热水器主要由集热器、循环管道和水箱等组成,图中为典型的热水器装置图。图中集热器1按最佳倾角放置,下降水管2的一端与循环水箱3的下部相连,另一端与集热器1的下集管接通。上升水管5与循环水箱3上部相连,另一端与集热器1的上集管相接。补给水箱4供给循环水箱3所需的冷水。
当集热器吸收太阳辐射后,集热器内温度上升,水温也随之升高。水温升高后,水的比重减轻,便经上升水管进入循环水箱上部。而循环水箱下部的冷水比重较大,就由水箱下流到集热器下方,在集热器内受热后又上升。这样不断对流循环,水温逐渐提高,直到集热器吸收的热量与散失的热量相平衡时,水温不再升高。这种热水利用循环加热的原理,因此又称循环热水器。
集热器是一种利用温室效应,将太阳能辐射转换为热能的装置,该装置与一般热水交换器不一样,热交换器通常只是液体到液体,或是液体到气体的热交换过程,而平板行集热器时直接将太阳辐射传给液体或气体,是一个复杂的传热过程。平板型集热器结构形式很多,世界上已实用的集热器就有直管式、瓦楞式、扁管式、铝翼式等二十多种。
根据控制要求,采用80C51单片机的智能控制器结构框图如图1所示。由于本系统运算量不是很大, 没有太多的中间数据需