CN201811349U - 自动太阳能暖气 - Google Patents

自动太阳能暖气 Download PDF

Info

Publication number
CN201811349U
CN201811349U CN2010201312934U CN201020131293U CN201811349U CN 201811349 U CN201811349 U CN 201811349U CN 2010201312934 U CN2010201312934 U CN 2010201312934U CN 201020131293 U CN201020131293 U CN 201020131293U CN 201811349 U CN201811349 U CN 201811349U
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
control circuit
storage tank
chip microcomputer
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010201312934U
Other languages
English (en)
Inventor
逄金波
蔡永安
姜伟龙
何青
孙云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nankai University
Original Assignee
Nankai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nankai University filed Critical Nankai University
Priority to CN2010201312934U priority Critical patent/CN201811349U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201811349U publication Critical patent/CN201811349U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

本实用新型涉及一种农村及小城镇家庭使用的自动太阳能暖气。其主体结构包括：太阳能集热器与储水箱直接连通，储水箱中部的出水管通过通水电磁阀、水管与超导暖气片底部的热水管进水端相接，超导暖气片底部的热水管排水端通过管道接到冷水箱顶部，冷水箱底部通过微型水泵、上水管与储水箱的底部相接，形成的水循环回路。本实用新型的控制电路部分由两个温度传感器、液位传感器、时钟芯片、按键模块、液晶模块、单片机、通水电磁阀控制电路、电加热管控制电路、微型水泵控制电路等部分组成。该系统使用方便，实现了暖气的自动控制，为北方农村和小城镇以及长江流域的居民更好地解决了冬季取暖问题。

Description

自动太阳能暖气 
技术领域
本实用新型涉及一种农村及小城镇家庭使用的自动太阳能暖气。特别是一种基于单片机、液位传感器和温度传感器控制太阳能集热器及电热管来实现全天自动供暖的太阳能暖气。 
背景技术
目前，国内北方的农村及小城镇等没有实施集中供热的家庭，多采用煤炉，壁炉，火炕等家用取暖方式，缺点是直接燃烧法能量利用率不高，并且燃烧煤炭、木材及农作物秸秆污染大气。长江流域的居民基本没有供暖，冬季使用空调取暖，消耗大量电能。现在市场上出现的独立暖气系统，电暖气采用完全电加热，高能耗，且有安全隐患；有的采用太阳能热水器加热普通暖气片，热传导效率低；有的无电辅助加热，在阴天及晚上没有供暖效果；有的采用太阳能电池发电，存储到蓄电池中，加热暖气片，热转换效率低，成本高昂。 
发明内容
本实用新型的目的在于解决农村及小城镇等家庭冬季供暖问题，寻求用现代电子技术控制太阳能暖气，实现太阳能采暖系统的智能化，从而减少人的劳动强度。为实现上述发明的目的，本实用新型主要由太阳能集热器、储水箱、冷水箱、超导暖气片、电加热管及智能控制电路组成。 
本实用新型的主体部分是由太阳能集热器与储水箱直接连通，储水箱中部的出水管通过电磁阀、水管与热水管进水端相接，超导暖气片底部与热水管的顶部紧密相接触，热水管的排水端，通过管道接到冷水箱顶部，冷水箱底部通过微型水泵、上水管与储水箱底部相接，形成的水循环回路。 
本实用新型的控制电路部分主要由两个温度传感器、液位传感器、时钟芯片、按键模块、液晶模块、单片机、通水电磁阀控制电路、电加热管控制电路、微型水泵控制电路等部分组成。控制电路部分通过绘制电路图，印刷PCB板，从而实现电路集成，减小系统体积。时钟芯片和已编程的单片机通过芯片座，焊接到PCB板上，温度传感器及液位传感器的信号线，通过电气延长线接到单片机的输入端。电加热管与市电支路的两端、微型水泵与电源支路的两端、通水电磁阀与市电支路的两端分别焊接到PCB板上3个固态继电器的输出端。整个单片机控制器，加罩一个塑料外壳，避免因芯片管脚外漏造成的短路和灰尘污染。 
冬天有人在家时，合上电源开关并按下在家键，智能控制器通过时钟芯片判断当前时间是白天还是黑夜，及温度传感器判断热水箱里的水温是否能为暖气片提供热循环水。当白天且天晴时，控制电磁阀导通，使热水利用高度差自动流入暖气片的热水管，同时，热水管里的水受压进入冷水箱，然后，单片机通过继电器，控制微型水泵将冷水箱里的水抽到太阳能集热器里，继续加热。这样就达到了水循环的目的。当黑夜或阴天，热水箱里的水温不够热时(＜70℃或某一特定的预设值)，控制器驱动电热管起作用，进行辅助加热，达到全天候供暖的效果。 
本实用新型的有益效果是，利用太阳能进行取暖，安全经济，无温室气体及有毒气体的排放；在暖气片温度达不到要求时，电加热启动，温度升高到目标温度时，电加热停止，实现节能；太阳能与电能互补供热，达到全天候稳定供暖的目的。当无人在家时，系统停止供热，避免热能和电能的无效损耗。在整个过程中，都由单片机自动控制，实现了智能化。 
附图说明
图1是本实用新型的整机结构原理示意图 
图2是图1中按键模块的放大图 
图3是本实用新型的工作流程示意图 
图4是本实用新型的电学原理示意图 
具体实施方案
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述： 
在图1中，太阳能集热器1与储水箱2直接连通，储水箱2中部的出水管通过通水电磁阀7、水管与超导暖气片3底部的热水管4的进水端相接，超导暖气片3的底盘与热水管4的顶部用螺母拧紧，热水管4的排水端通过管道接到冷水箱5的顶部，冷水箱5的底部通过微型水泵6、上水管与储水箱2的底部相接，冷水箱顶部留有注水口8。 
如图2所示，键盘模块14的16个按键的作用，依次是数字1键16、数字2键17、数字3键18、时间设置键19、数字4键20、数字5键21、数字6键22、夜间时段设置键23、数字7键24、数字8键25、数字9键26、确定键27、数字0键28、在家键29和两个扩展键30、31。 
如图4所示，本实用新型的核心是智能控制电路部分，置于储水箱2底部的液位传感器9和温度传感器10，分别与单片机13的P3.1和P3.3管脚电气连接。置于超导暖气片3底部的热水管4中的温度传感器12直接接到单片机13的P3.0管脚；电加热管控制电路，其连接是：电加热管11与市电串接接到固态继电器U10的两个输出端，固态继电器U10的两个输入端分别接地和接三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极与电阻R10串接后接到5V电源VCC上，三极管Q3的基极通过电阻R11连到单片机13的P3.6管脚；通水电磁阀控制电路，其连接是：通水电磁阀7与市电串接后接到固态继电器U9的两个输出端，固态继电器U9的正负输入端分别接三极管Q2的发射极和地，三极管Q2的基极通过电阻R9串接到单片机13的P3.5管脚；微型水泵控制电路，其连接是：微型水泵6与直流电源VDD串接后，接到固态继电器V3的两个输出端；固态继电器V3的两个输入端分别接三极管Q1的发射极和地，三极管Q1的基极通过电阻R7接到单片机13的P3.4管脚，三极管Q1的集电极通过电阻R8串接到直流电源VCC；时钟芯片U3输入端SCL、SDA分别与单片机13的P2.1、P2.2连接，同时，SCL、SDA通过电阻R5、R6与直流电源VCC相接，时钟芯片U3的OSCI、OSCO接到晶振Y2的两端，其中，OSCI通过可变电容C3接地，U3采用VCC供电和备用电池BT1供电，直流电源VCC和备用电池BT1分别通过二极管D1、D2接到U3的VDD端；键盘模块14的四条列线分别接到单片机13的P1.4、P1.5、P1.6和P1.7，键盘中的时间设置键19、夜间时段设置键23和在家键27分别接到与门U5的三个输入端，与门U5和第一列线分别接到或门U4的两个输入端，或门U4的输出接到单片机13的/INT0管脚；液晶模块15的数据线D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8依次接到单片机13的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7。 
本实用新型的工作原理是：单片机13上电后，进行系统初始化，单片机13通过液位传感器9检测储水箱2里的水是否低于最低水位，低于该水位后，单片机13控制微型水泵6将冷水箱5里的水抽入储水箱2中，储水箱2里的水通过对流进入集热器1中，进行太阳能加热，单片机13通过温度传感器10实时测储水箱2里的水温，热水在储水箱2中存储。单片机13检测到在家键29按下一次时，控制系统进入供暖工作状态；单片机13检测到时间设置键19按下一次时，控制系统进入时间设置状态，接收数字按键0～9，设置时间，并在液晶模块15中显示。单片机13检测到夜间时段设置23按下时，接收数字按键，进行夜间时段的设置，如“晚7点到次日早7点”。 
在供暖工作状态下，单片机13通过温度传感器12测超导暖气片3底部的热水管4里的水温，当该水温高于设定温度(如50℃)，单片机13控制通水电磁阀7闭合，热水管里的热水通过超导暖气片的散热片3对室内环境散热；当该水温低于设定温度(如50℃)且储水箱2中的水高于设定温度(如70℃)时，单片机13通过控制通水电磁阀7导通，将储水箱2里的热水导入热水管4，将热水管4中已降温的水压入冷水箱5中；当该水温低于设定温度且储水箱2里的水温低于设定温度(如70℃)时，单片机13控制电加热管11，对超导暖气片的热水管4里的水进行加热，当温度传感器12测得的水温高于设定温度(如50℃)时，单片机13控制电加热管11停止加热。以此达到取暖的目的。 
本实用新型实施例中的各电气元件参数和型号为：K1为按键开关，K2为按键开关，K3为按键开关，K4为按键开关，K5为按键开关，K6为按键开关，K7为按键开关，K8为按键开关，K9为按键开关，K10为按键开关，K11为按键开关，K12为按键开关，K13为按键开关，K14为按键开关，K15为按键开关，K16 为按键开关，Q1为三极管NPN 9013，Q2为三极管NPN 9013，Q3为三极管NPN 9013，D1为二极管IN4008，D2为二极管IN4008，Y1为晶振12MHz，Y2为晶振32.768kHz，C1为电容22pF，C2为电容22pF，C3为可变电容，C4为电解电容10μF，R1为4kΩ，R2为4kΩ，R3为4kΩ，R4为4kΩ，R5为4kΩ，R6为4kΩ，R7为200Ω，R8为4kΩ，R9为200Ω，R10为4kΩ，R11为200Ω，R12为4kΩ，V1为通水电磁阀2W-15(220V 50Hz)，V2为市电，V4为微型水泵ASP2015(DC12V 3.5A)，V5为电加热管，V6为市电(220V 50Hz)，U1为单片机89C52，U2为液晶显示模块0CM128*64-1，U3为时钟芯片PCF8563，U6为温度传感器DS18B20，U7为温度传感器DS18B20，U8为液面传感器LLE10200，U5为与门741s15，U4为或门741s32，U8为固态继电器，U9为固态继电器，U10为固态继电器，VCC为5V直流电源，VDD为12V直流电源，电气连接线均为漆包线。本实用新型实施例中的主体部分型号是：太阳能集热器采用普通真空管式集热器，储水箱选用真空管，利于保温，按照实际房屋面积需求，选用合适的容量；冷水箱选用合适容量(如50升)的塑料桶，其特点为质轻、成本低、耐用；超导暖气片选用市售的静音超导暖气片，以完成热的有效传导；电加热管采用串接有保险丝的电加热管，保险丝接在热水管外部，方便检修及保证安全。 

Claims (3)

1.一种自动太阳能暖气，主体由太阳能集热器与储水箱、通水电磁阀、水管、超导暖气片、冷水箱、微型水泵和上水管形成水循环回路，其特征在于：单片机通过继电器连接电磁阀，电磁阀两端分别接储水箱的出水管和热水管的进水管，单片机通过电磁阀与微型水泵连接，微型水泵的进水端和出水端分别通过水管接冷水箱和储水箱，单片机通过继电器与电加热管连接，电加热管位于热水管底部。
2.根据权利要求1所述的自动太阳能暖气，其特征是：超导暖气片底面与热水管采用紧密的面接触，冷水箱顶部留有注水口。
3.根据权利要求1所述的自动太阳能暖气，其特征是：智能控制电路主要由两个温度传感器、液位传感器、时钟芯片、按键模块、液品模块、单片机、通水电磁阀控制电路、电加热管控制电路和微型水泵控制电路组成。 
CN2010201312934U 2010-03-16 2010-03-16 自动太阳能暖气 Expired - Fee Related CN201811349U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010201312934U CN201811349U (zh) 2010-03-16 2010-03-16 自动太阳能暖气

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010201312934U CN201811349U (zh) 2010-03-16 2010-03-16 自动太阳能暖气

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201811349U true CN201811349U (zh) 2011-04-27

Family

ID=43894289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010201312934U Expired - Fee Related CN201811349U (zh) 2010-03-16 2010-03-16 自动太阳能暖气

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201811349U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104235948A (zh) * 2014-09-23 2014-12-24 华北科技学院 一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置
CN107314432A (zh) * 2017-08-10 2017-11-03 温州大学 家用智能化的暖气片系统及其控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104235948A (zh) * 2014-09-23 2014-12-24 华北科技学院 一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置
CN104235948B (zh) * 2014-09-23 2016-11-23 华北科技学院 一种用于太阳能采暖系统的中央控制装置
CN107314432A (zh) * 2017-08-10 2017-11-03 温州大学 家用智能化的暖气片系统及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203823873U (zh) 一种太阳能热泵蓄热采暖系统
CN201875878U (zh) 一种太阳能光电互补电热水器
CN201636957U (zh) 办公楼节能环保型太阳能地板采暖及热水系统
CN103196176B (zh) 太阳能辅助空气源热泵多户型供热水系统
CN107228506B (zh) 一种基于跨季节蓄热的可再生能源一体化互补利用系统
CN103017245A (zh) 一种多能源集成热水系统
CN201463076U (zh) 太阳能地面供暖装置
CN203024251U (zh) 一种多能源集成热水系统
CN201421133Y (zh) 一种太阳能采暖系统
CN201731641U (zh) 太阳能与空气能综合热利用系统
CN204313372U (zh) 一种利用太阳能和地热能的供暖供热装置
CN201811349U (zh) 自动太阳能暖气
CN101586827B (zh) 太阳能地面供暖系统
CN202485087U (zh) 一种太阳能暖气装置
CN204616797U (zh) 太阳能青蛙越冬养殖池
CN200975111Y (zh) 太阳能生态房
CN208442921U (zh) 高频电磁感应加热采暖系统
CN208090984U (zh) 一种新能源热能转换供热装置
CN202133136U (zh) 一种阳台壁挂太阳能热水系统
CN220541809U (zh) 新型多态热源容积式换热器
CN214581356U (zh) 一种基于太阳能的辅助供暖和供生活热水系统
CN202648029U (zh) 一种基于地下水源的地源热泵系统
CN205137951U (zh) 新型多功能太阳能热水锅炉
CN202141192U (zh) 一种与太阳能结合的水源热泵热水装置
CN220771209U (zh) 一种适用于农村的多能互补和梯次能源耦合的地暖系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110427

Termination date: 20120316