CN103673335A - 壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能运行控制装置 - Google Patents

Abstract

一种壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能运行控制装置，属于可再生能源与建筑集成利用、建筑节能、智能建筑领域。其特征是根据室内外环境参数如温度、太阳辐射照度等参数变化控制南墙壁挂或嵌入式开式循环太阳能空气集热器进出风口风门自动启闭及集热器内部风机风速的装置，在遵循风机能耗最小，集热器供热量最大原则下，智能控制风机工作点，使集热器实时输出最优供热量。本发明的效果和益处是实现了控制系统的模块化、智能化，提高输出热量；使用方便，能实时显示室内外温度与集热器的工作状态；适用于不同款式的太阳能空气集热器与气候条件，从根本上解决太阳能空气采暖系统智能化运行的瓶颈问题，为实际工程应用创造了有利条件。

Description

壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能运行控制装置

技术领域

本发明属于可再生能源与建筑集成利用、建筑节能、智能建筑领域，涉及通过利用嵌入式单片机控制系统，根据室内外环境参数，太阳能空气集热器进出口温度等参数变化自动启闭风门及调节风机风速，使壁挂式开式循环太阳能空气集热器处于最佳工作状态点，向建筑物输出最优供热量的智能运行调节系统。 

背景技术

据2010年统计，我国北方城镇采暖能耗为1.63亿tce，占建筑能耗的24.1%，燃煤采暖仍然占相当大的比例，燃烧排放物对大气环境造成较严重污染。同时近年来随着气候变化与生活质量的提高，南方地区也出现了相应供暖需求，南方地区的供暖方式也被逐步提上议程。 

太阳能作为目前开发研究最多、应用最广的清洁能源，被称为21世纪的主流能源。壁挂式开式循环太阳能空气集热器利用太阳能，以空气为媒介直接对室内进行供暖，具有以下特点：（1）太阳能为清洁能源，可以减少燃煤的使用量，节能的同时无污染，零排放；（2）壁挂式开式循环太阳能空气集热器的应用可有效降低采暖费用，便于维修，运行费用低；（3）太阳能空气集热器可以用于北方地区采暖季前的过渡季，在一定程度上可推迟采暖设备的开启时间；（4）太阳能空气集热器可以应用在太阳能资源较丰富的南方地区，为解决南方地区冬季供暖问题提供了一条途径。 

目前壁挂式开式循环太阳能空气集热器风机风门一般为手动控制，需要人工启闭风门及调节档位改变风速，影响其技术的实际使用性能及推广应用，主 要表现为：（1）用户可能在太阳辐射较强时忘记开启风门，使太阳能空气集热器不能与室内进行热交换，影响采暖效果；或在阴天、夜晚忘记关闭风门造成冷空气逆循环，降低室内温度；（2）天气阴晴变化不确定，用户难以掌握风门恰当的开启时间及风机送风速度，从而影响采暖的效果；（3）家中无人时集热器无法工作。因此对风机风门控制系统进行模块化，智能化设计是提升集热器热效率及促进推广使用的有效途径;（4）当同种集热器工作于不同气候条件下时，控制方法单一，风速不可自动调节。因此，基于上述所存在的问题，亟待研究开发出具有低成本、智能运行的太阳能空气采暖系统。 

经检索发现，专利号98241895.7公开了一种燃煤采暖风门控制装置，实现了对燃煤采暖设备的温度、压力和煤的燃烧速度的自动控制；专利号201210348613.5公开了一种基于无线互联技术的温棚控制系统，其风门控制系统采用温控，结构简单；专利号200410074450.1公开了一种形状记忆合金簧在锅炉温控风门中的应用及装置，无需外界的能源，通过炉温变化来自动控制风门开启大小，控制装置较为稳定，结构较为简单。 

发明内容

本发明的目的是提供一种壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能控制装置,该装置根据室内外环境参数如温度、太阳辐射照度等参数变化控制南墙壁挂或嵌入式开式循环太阳能空气集热器进出风口风门自动启闭及集热器内部风机风速，在遵循风机能耗最小，集热器供热量最大原则下，智能控制风机工作点，使集热器实时输出最优供热量，解决了壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能化运行问题。该智能控制装置具有模块化、智能化两大特征：模块化意味着该装置具有独立性，适用于不同款式的集热器与不同的气候环境；智能化意味着 该装置能自动根据环境参数控制集热器使其处于最优工作状态。 

本发明的技术方案是通过采用壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能控制装置实现的，该装置硬件包括12V直流电源1、电机驱动模块2、主控制器3、显示屏4、室内温度传感器5、室外温度传感器6、室外照度传感器7、回风口温度传感器8、舵机9、风门10、带风机风门11、直流风机12、送风口温度传感器13，控制显示面板14，构成了自动风门装置与风机风速控制装置，软件包括风门控制程序，风机风速控制程序。本发明的技术特征之一为：在自动风门装置中，主控制器3安装于控制显示面板14左方，显示屏4安装于显示面板14右方，12V直流电源1、舵机9与主控制器3连接，舵机9安装在风门10、带风机风门11活动风门轴承上方，与活动风门轴相连，控制活动风门启闭，风门10安装于壁挂式开式循环太阳能空气集热器15进风口，带风机风门11安装于壁挂式开式循环太阳能空气集热器15出风口；本发明的技术特征之二为：在风机风速控制装置中，12V直流电源1、电机驱动模块2、室内温度传感器5、室外温度传感器6、室外照度传感器7、回风口温度传感器8、送风口温度传感器13与主控制器3连接，电机驱动模块2安装在主控器上，室内温度传感器5安装在控制显示面板右下方，室外温度传感器6、室外照度传感器7安装在南向外墙避免阳光直射与防风、雨处，回风口温度传感器8安装在风门10风道靠室内侧上部，送风口温度传感器13安装于带风机风门11风道靠室内侧上部，直流风机12与电机驱动模块2连接；  

本发明的效果和益处是：根据室内外环境参数、太阳能空气集热器进出口温度参数，通过风门的自动启闭与风机的自动调速，实现输出最优供热量和防止冷空气倒灌，控制系统具有模块化、智能化的特征，使集热器自动运行成为 可能；本系统使用方便，使用户能实时通过显示屏来查看室内外温度与集热器的工作状态；本系统适用于不同的壁挂式开式循环太阳能空气集热器，同样也能在不同的气候条件下自动找寻该系统最佳工作点，使集热器在北方过渡季、采暖季及南方冬季采暖中得到更好地推广应用。 

附图说明

图1 智能控制装置部件连接图。 

图2 显示屏显示画面图。 

图3 壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能控制装置安装图。 

图中：1外接12V直流电源；2电机驱动模块；3主控制器；4显示屏幕；5室内温度传感器；6室外温度传感器；7室外照度传感器；8回风口温度传感器；9舵机；10不带风机风门；11带风机风门；12直流风机；13送风口温度传感器；14控制显示面板；15壁挂式开式循环太阳能空气集热器。   

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。 

实施例1： 

如图1~图3所示，壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能控制系统由外接12V直流电源1、电机驱动模块2、主控制器3、显示屏幕4、室内温度传感器5、室外温度传感器6、室外照度传感器7、回风口温度传感器8、舵机9、风门10、带风机风门11、直流风机12、送风口温度传感器13组成。其中壁挂式开式循环太阳能空气集热器15安装在建筑物南外墙上，室外温度传感器6及室外照度传感器7安装在外墙上避免阳光直射处，回风口温度传感器8安装在回风口内，室外照度传感器安装在外墙上避免阳光直射处，送风口温度传感器13安装在送 风口内。安装在外墙上的传感器应设置防雨装置避免损坏。风门可为圆形或矩形，风门及风机尺寸根据具体集热器风口大小相应设计，风机功率根据集热器功率而定。 

实施例2： 

开启壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能控制装置后，环境传感器采集环境数据由显示屏输出，判断系统当前运行工况，选择对应程序控制方式。在智能程序中计算得出最优供热量所对应风速后，通过控制模块输出控制参数，控制直流风机转速，实现最优供热量输出。 

Claims (1)

1.一种壁挂式开式循环太阳能空气集热器智能运行控制装置，该装置硬件包括12V直流电源（1）、电机驱动模块（2）、主控制器（3）、显示屏（4）、室内温度传感器（5）、室外温度传感器（6）、室外照度传感器（7）、回风口温度传感器（8）、舵机（9）、风门（10）、带风机风门（11）、直流风机（12）、送风口温度传感器（13），控制显示面板（14），构成了自动风门装置与风机风速控制装置，智能运行控制装置软件包括风门控制程序、风机风速控制程序，其特征是：

a）在自动风门装置中，主控制器（3）安装于控制显示面板（14）左方，显示屏（4）安装于显示面板（14）右方，12V直流电源（1）、舵机（9）与主控制器（3）连接，舵机（9）安装在风门（10）、带风机风门（11）风门轴承上方，与活动风门轴相连，风门（10）安装于壁挂式开式循环太阳能空气集热器（15）进风口，带风机风门（11）安装于壁挂式开式循环太阳能空气集热器（15）出风口；

b）在风机风速控制装置中，12V直流电源（1）、电机驱动模块（2）、室内温度传感器（5）、室外温度传感器（6）、室外照度传感器（7）、回风口温度传感器（8）、送风口温度传感器（13）与主控制器（3）连接，电机驱动模块（2）安装在主控器上，室内温度传感器（5）安装在控制显示面板右下方，室外温度传感器（6）、室外照度传感器（7）安装在南向外墙避免阳光直射与防风、雨处，回风口温度传感器（8）安装在风门（10）风道靠室内侧上部，送风口温度传感器（13）安装于带风机风门（11）风道靠室内侧上部，直流风机（12）与电机驱动模块（2）连接。

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