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太阳能热水器节能供水系统的设计 世界能源严重不足，尽管能源热的使用仍在继续。然而，热水槽通常位于顶部，与使用端之间的距离至少为6.15m。因此，在使用过程中，必须打开水龙头，以产生大量的热量。浪费后的寒冷量很大。由于安装了储水槽，用户很难知道储水槽的温度。虽然有辅助加热室，但它们不能按规定加热时间，导致能源浪费。笔者设计了基于HT46R23单片机控制的太阳能热水器节能供水系统。 1 劳动原理和系统功能 1.1 面板控制器设计 系统采用双回路(或子母管)管路,外加1个循环泵电机和1个温控器,配合电极开关使用;使用时可由面板了解水龙头的温度;温控器上配有操作按键,热水储备器内有辅助加热器,可根据当时的储水温度进行辅助加热,达到节水节能的目的。 1.2 辅助加热器的设计 (1)出水端。水龙头的操作面板上有操作按键和显示器,其中按键控制循环泵电机的运转,循环泵电机工作时使冷水流动,上升到热水槽中,同时,使主管的热水充满,此时管路的冷水并没流失,而回到了热水槽中,达到了节水的目的。同时,组合水龙头具有温度感测和显示功能,当循环泵电机运转时,循环水流动,因流动的水与热水槽直接相通,管路的温度与热水槽温度相当,温度感测系统能随时感测管中的温度,显示器显示热水槽的温度。改善了大多数太阳能无温度显示,而担心热水不足盲目启动辅助加热器造成能源浪费。 (2)启动辅助加热器时,在顶楼热水槽内冷水管(或子管)的出水端配置有浮筒开关和电极式感应棒,电极棒遇水呈导电状态,由上端的控制盒驱动开关,使辅助加热器工作。并可通过面板按键启动加热器,直接控制热水槽温度。 2 系统设计 2.1 子母管及热水系统 管路的供水结构如图1所示。该管路为双回路(或管路中设一个隔层,在母水管中穿入一较小的管路,形成子母管设计,形成内、外层水道,运转初期的内层为冷水,外层为热水)设计,形成冷水和热水 A 、B水道。 2.2 水循环电机装 系统包括温度传感器 、显示器 、操作按键、微控制器、水循环电机,其中温度传感器和水循环泵电机装在供水装置中,其他装在操作面板中,如图2所示。 2.2.1 功能介绍 系统与太阳能热水器构成了完整的太阳能节水节能供水系统(图3)。 (1) 热水储水池 储存热水。 (2) 辅助加热系统 辅助加热器由电热管及控制回路组成,如图4所示。电热管主要功能为辅助加热,控制回路工作时,由时间的设定(通常设定为17:00～18:00)及温度开关所決定。 (3) 太阳能板 收集太阳能,加热冷水,加热后的热水储存在热水桶内。 (4) 太阳能控制器 由定時器、漏电断路器、电磁开关构成,其中定时器控制启动电磁开关的送电时间,电磁开关启动辅助加热器而加热储水槽。 (5) 体现放大、滤波及比较器的电路 电磁开关是一种检测水位的装置(图5)。利用2个金属导电棒(如铜丝),在其一端通以微小电流,另一端接至含放大、滤波及比较器(含运算放大器)的电路,管路中无水流通时,两电极之间电阻较大,相当于开路,此时电路无输出;若管路中有水流通时,两电极电阻降低,信号传输,使电路输出高电位。电磁式检测开关水位检测电路如图6所示。 (6) 供水泵的电机 冷水输送至热水储水器,电机完全在水中。 (7) 系统监视器 具有检测电机运转、感测温度、显示温度、指示灯、操作键、EEPROM资料储存等功能,水龙头操作面板如图7所示。 2.2.2 分配地址 I/O分配地址如表1所示。 2.2.3 ht54r33机系统 系统硬件电路如图8所示。控制核心为 HT46R23单片机,还包含2位七段码、温度感测电路、驱动电机的继电器及储存数据资料的93C46 等。 2.2.4 软件版本 HT46R23单片机系统软件如图9所示。 3 传感器的精确 对一台100 L的无压力式热水器,设定不同的进水量和和控制温度分别进行测试。测试结果表明,热水器的显示温度与实际温度几乎一致,电路执行的控制温度与设定温度的误差也很小。而显示水量和实际水量误差极小,设定进水量和水箱实际的进水量有一些误差。传感器的精确度是影响误差形成的主要因素。把水箱内的净水容量设定为90 kg,热水温度设定为50 ℃时,每天用电节约量约为1.5 kW·h。 4 远端热水温度显示及调节 基于HT46R23单片机控制的太阳能热水器节能供水系统中,出水口为一个含有显示功能和操作功能的组合型水龙头,并附有双管(或子母管)供述系统,水龙头端设有显示面板,能显示远端(顶楼)的储水温度,解决了盲目启动辅助加热器所造成的电能浪费。另外,该系统用水方便,沐浴时发现水温不足,不必跑到顶楼启动辅助加热器,系統的使用者在用水端直接启动辅助加热器,随时检测远端热水槽的温度。该系统具创新性、方便性及进步性,尤其对供水及节约能源,提供了良好的对策及制作方法。为太阳能热水器的发展提供了有力的技术