家用太阳能热水器智能控制系统工程

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1、家用太阳能热水器智能控制系统工程课程：系统工程导论学院：物流工程学院班级：自动化061学号：姓名：得分：-9-【摘要】：针对目前家用太阳能热水器功能单一、操作复杂、控制不方便等特点，如现在的家用太阳能热水器只具有温度和液位显示功能，不具有温度控制功能，当由于天气原因而光线不足时，就会给热水器用户带来不便，所以通过自己的一番学习与查看资料，了解了家用太阳能热水器的工作原理、开发前景，并提出了一种新型的太阳能热水器控制系统设计方案。根据太阳能热水器对控制系统的要求，以MCS-51单片机为中心控制单元，采用DS12C887实时时钟，设计了一种太阳能热水器智

2、能控制系统，给出了系统硬件设计及软件实现方法。该系统具有时间、温度、水位设定与控制功能，且具有良好的抗干扰性能，控制器还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24小时供应热水的目的，实现自动化操作，给日常生活中的用户们带来便捷。目录一、问题定义1.1问题名称1.2情况评估1.2.1描述性情景报告1.2.1.1太阳能热水器的发展史1.2.1.2太阳能热水器的系统组成1.2.1.3太阳能热水器的工作原理1.2.1.4目前太阳能热水器存在的不足之处1.2.2规范性情景报告1.3处理问题所需学科1.4范围的评估1.5所涉

3、及的社会部门的决定1.6辨识涉及问题求解情况的利益持有者1.7需求辨识1.8用户条件1.9主要约束的辨识1.10问题划分成相关单元1.11问题单元间的相互作用2、系统价值设计2.1目标表的制定2.2目标递阶3、系统综合3.1系统运行方式的选择3.2具体设计和开发3.2.1硬件设计3.2.2软件设计二、方案的分析2.1方案可行性分析2.1.1市场预测分析2.1.2技术发展、投资分析2.1.3效益分析三、方案决策3.1系统的运行、测试3.2系统接收-9-家用太阳能热水器智能控制系统工程一、问题定义1.1问题名称家用太阳能热水器智能控制问题1.2情况评估1

4、.2.1描述性情景报告1.2.1.1太阳能热水器发展史（1）1970—1980闷晒式太阳能热水器　　20世纪70-80年代，由于国家经济发展落后，人民生活水平较低，居民多用闷晒式热水器。由于存在效率低，散热快，储水量少，冬季无法使用等缺点。（2）1980—1989平板式太阳能热水器20世纪80—90年代，在国家相关部门支持和领导下，北京太阳能研究所开始从事太阳能热利用的研究，早期开发以平板式太阳能热水器为主。通过众多科研人员的努力，逐步发展了真空管型太阳能热水器，并逐渐成为市场主导产品。（3）2000年后，太阳能行业进入高速发展时期。2000年，分体

5、式太阳能热水器逐渐开始面世，太阳能与建筑一体化也成为了行业的热点；太阳能不再局限在提供家庭生活热水，还将为现有的采暖、制冷设备提供中高温辅助能源。通过技术上的开发研究，太阳能热水器功能日趋完善，整机实现自动防冻、自动上水、电辅助加热、水温水位显示、安全自检等全套功能，引领太阳能热水器全面进入数字化时代。1.2.1.2太阳能热水器的系统组成（1）集热器系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。和其它热水器不同的是，太阳能集热器是利用太阳的辐射热能加热冷水，故而加热时间只能在有太阳光照射的白天。（2）保温水箱和其它保温水箱一样，是储存热水的容器。

6、因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，为了使白天生产的热水在到晚上或隔天使用时保持一定的温度，所以必须通过保温水箱把热水储存起来。水箱内胆水箱内是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要；保温材料的好坏直接关系着热效率和晚间清晨的使用，在寒冷的东北尤其重要。产品质量直接关系消费者的利益。（3）连接管道将冷水输送到符水箱进入集热器，再从保温水箱内把热水输送到人们使用热水的通道。叫做连接管道，为使整套系统形成一个闭合的环路，必须设计合理、连接正确，循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管

7、道必须有很高的质量，保证15年以上的使用寿命。（4）智能控制环节智能控制就是通过传感器对于水箱中水位、温度的测量进行反馈并于所设定的要求进行比较，通过控制器对于偏差进行调节，实现自动化操作。1.2.1.3太阳能热水器的工作原理太阳能热水器不用煤、气、电，直接利用太阳光使水加热。它是利用高效吸热装置吸收太阳辐射能，将冷水加热并储存于带有保温的水箱中，向用户提供热水。其工作原理主要包括以下几点：（1）-9-循环原理：利用冷水比热水密度大，冷水下沉，热水上升，形成自然对流循环、使水箱中的水逐渐变热，达到顾客满意的水温为止。当太阳强度不足以满足循环需要的时候

8、，可以在水循环闭路加一水泵，实现强制循环。（2）集热器吸热原理：太阳能热水器的集热器表面，有一特殊的涂层，此