太阳能热水器控制器 毕业设计

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1、1绪论1．1本课题的研究背景太阳能是地球上取之不尽、用之不竭的最宝贵能源。它在防止和改善大气污染方面，加强对太阳能的研究和利用,特别是重点发展太阳能热水器有着重大的意义和广阔的前景。太阳能热水器是一种将太阳辐射能转变为热能,把水逐渐加热的热交换装置,它是太阳能热利用的基础元件。太阳能的开发利用,已越来越引起世界人们的注意。由于石油和能源的紧缺,促使太阳能热水器有很大的发展。日本、法国、澳大利亚等国,大部分家用热水来自太阳能热水器[1]。目前市场上太阳能热水器的控制系统大部分都存在着或多或少的缺点：功能单

2、一、操作复杂、控制不方便等。随着人们生活水平的提高和电子技术的发展，这样的太阳能热水器控制系统越来越不适应人们的生活需求，开发一种控制方便，操作灵活的太阳能热水器的控制系统，已经成为当务之急[2]。太阳能热水器单片机控制系统就是一种以单片机为控制系统核心的系统，不但其机器性能显著提高，还增加了难以实现的功能，同时也提高了控制的精确度，硬件与软件相互配合实现太阳能热水器工作的智能化和自动化[3]。单片机具有集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等特点，因此在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化

3、仪表、家用设备以及网络技术等方面得到广泛应用[4]。现今太阳能热水器的控制系统大多都有着功能不全面、操作性复杂、控制不方便等问题，很多控制器只具有温度和水位显示功能，不具有温度控制功能，即使热水器具有辅助加热功能，也可能由于加热时间不能控制而产生过烧，从而浪费电能。本课题设计的太阳能热水器控制系统以AT89S52单片机为检测控制中心单元，不仅实现了时间、温度和水位三种参数显示功能，而且具有时间设定、温度设定与控制功能。控制系统可以根据天气情况利用辅助加热装置使蓄水箱内的水温达到预先设定的温度，从而达到2

4、4小时供应热水的目的。该控制器和以往显示仪相比具有性价比高、温度控制与显示精度高、使用方便和性能稳定等优点，提高了我国太阳能应用领域控制水平，具有可观的经济效益和社会效益[5]。1．2太阳能热水器的发展历史和现状1.2.1太阳能热水器的发展历史太阳能热水器是利用太阳能集热器将太阳辐射能转变为热能，并用来提高水温的，是目前实际应用最多、技术最成熟的太阳能热利用的一种装置。它不仅可为家庭和机关、旅社、医院等提供洗澡、洗衣、炊事等所需热水（100℃以下），同时还可用于空调、干燥、农业种植、水产养殖、海水淡化等

5、。太阳能热水器的使用已有近百年的历史，最早的太阳能热水器工业出现在18世纪的美国加州，最原始的太阳能热水器仅是一只漆黑的金属圆桶。随着科学技术的进步，太阳能热水器也随之不断改进，由集热和贮热合为一体逐步改进为集热和贮热部分分开，采用先进的太阳能集热器，先进的保温材料和冬季防冻技术及其他辅助装置等。现如今生产的先进的太阳能热水器已实现了全年运行，大大提高了太阳能热水器的热效率和利用效率。目前，太阳能热水器是可再生能源技术领域商业化程度最高，推广应用最普遍的技术之一。以色列在政府的支持下，有85%的住宅都安

6、装了太阳能热水器。美国有130多万个游泳池都装上了太阳能集热器，成为环保型的太阳能游泳池。近年来，太阳能热水器在我国迅猛发展，从20世纪70年代后期就开始了开发家用太阳能热水器。到20世纪90年代，随着科技进步，环境意识增强和人的生活水平的提高，使中国太阳能热水器的应用获得了巨大动力，以每年25%-30%的速度快速增长。到2000年，全国太阳能热水器总使用面积达2600万平方米。太阳能热水器市场的扩大，使热水器产业也得到迅速崛起和发展，全国有近1000多家生产企业，年总销量达6000万平方米，产量已跃居

7、世界首位，产值60多亿元[6]。1.2.2太阳能热水器的发展现状目前国内的太阳能热水器主要是采用的紧凑式自然循环系统，这种系统的特点是制造简单、价格低廉。但如果从太阳能热水器使用的安全、质量、方便以及操作性等方面来看，分离式强制循环系统更能满足人们的要求。而采用分离式强制循环系统时一般都要采用承压储水箱，这样就对热水器的连接部位的强度以及密封性有了一定的要求。平板型集热器一般是金属制成的，集热器与储水箱之间的连接采用的是金属连接，因此可以承受较高的水压，密封性能也较好。而真空管热水器的集热管与储水箱之间

8、的连接一般是用塑料或橡胶来密封，因此在承压及密封方面效果差。另外，如果对太阳能热水器的水质要求较高，那么通常是采用双循环系统，即集热器加热的是导热工质，再通过导热工质把热量传递给水，避免了水在循环过程中被二次污染，保证了水质。在平板型太阳能集热器中，传热介质可以在集热器与贮水箱内的换热器之间无障碍地流动，通过换热器去加热贮水箱内的水，完成系统的双循环，这一点也是平板太阳能热水器明显的优势之处[7]。根据我国所处的地理环境，太阳能热水器平均每