CN206302380U - 基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，包括MSP430单片机、DS18B20温度传感器、温差发电片F30345、逆变并网、辅助热源、保温水箱、集热器、电磁阀、显示屏、上位机、滤波电路、稳压电路、整流电路、p型热电材料、n型热电材料、单点测温电路、多点测温电路、压力传感器、太阳能热水器和暖气片，辅助热源、集热器和电磁阀均与MSP430单片机之间电性连接，MSP430单片机与DS18B20温度传感器和温差发电片F30345之间电性连接。本实用新型利用太阳能热水器直接供暖发电，科学实用，安装方便，太阳能热电两用热水器根据太阳能真空采热原理，在反复回流自动传导的运动过程中，用热流发电，节能环保，无环境污染节约能源，是国家所倡导的新型节能产品。

Description

基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器

技术领域

本实用新型涉及太阳能热水器技术领域，具体为基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器。

背景技术

伴随着对太阳能的研究，现在已有很多太阳能产品，如人们所熟悉的太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能电池板、太阳能保温式沼气、太阳能照明灯、太阳能锅炉等等。另外，从1872年世界上第一座太阳能能整流器在智利诞生，太阳能就被用来进行海水淡化。“九五”太阳能空调计划取得圆满成功标志着习惯上被用来产热的太阳能被用来制冷液取得了很大的成就。

太阳能热水器已经得到普遍应用，且经济效益、环保效益可观。但是，经我们调查分析，在光照条件好的情况下(如北方晴朗夏日)，太阳能热水器中的水午后时分即可达到沸点，之后仍在不断地吸收太阳能，这部分能量就不断的流失，这种流失是一种浪费，现有的太阳能热水器、太阳能电池等太阳能利用率不是很高，太阳能热水器存在出水水温稳定性差，造成洁净水浪费等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，以解决上述背景技术中提出的现有太阳能热水器太阳能利用率不是很高，太阳能热水器存在出水水温稳定性差，造成洁净水浪费的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，包括MSP430单片机、DS18B20温度传感器、温差发电片F30345、逆变并网、辅助热源、保温水箱、集热器、电磁阀、显示屏、上位机、滤波电路、稳压电路、整流电路、p型热电材料、n型热电材料、单点测温电路、多点测温电路、压力传感器、太阳能热水器和暖气片，所述辅助热源、集热器和电磁阀均与MSP430单片机之间电性连接，所述MSP430单片机与DS18B20温度传感器之间电性连接，所述MSP430单片机与温差发电片F30345之间电性连接，所述温差发电片F30345与逆变并网之间为电性连接，所述滤波电路、稳压电路和整流电路均与温差发电片F30345之间为电性连接，所述显示屏和上位机均与MSP430单片机之间为电性连接，所述保温水箱内设置有压力传感器，所述DS18B20温度传感器外部供电有单点测温电路和多点测温电路，所述温差发电片F30345由p型热电材料、n型热电材料串联构成，所述太阳能热水器与保温水箱之间通过管道相连通，所述暖气片与保温水箱之间通过管道相连通。

优选的，所述上位机上设有独立式按键，且每个按键必须占用一根I/O口线。

优选的，所述显示屏为液晶显示屏。

优选的，所述暖气片采用旋转窗设计。

优选的，所述太阳能热水器与保温水箱之间设置有水位控制阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器利用太阳能热水器直接供暖发电，不影响热水洗浴，不破坏太阳能整体结构，科学实用，安装方便，既有热水，又能供暖发电，完美结合充分利用，并且实现并网能供应一般的家庭照明，为人们生活节约大量开支，本发电装置采用静态发电，没有滑动部件，没有磨损，在发电的同时把水加热，最大限度的利用太阳热能，无热损，发电量大，使用寿命长，节能效果更加明显，采用最新超导的“热二极管”技术，使热能只进不出，阻断无效的热循环，防止热能无谓损失，彻底解决了存水真空管因水循环造成的散热问题，保温性能更加突出，采用自动上水技术，热水随用随补，保证水箱随时处于满水的状态，改变仪表控制的上水方式，解决了太阳能仪表故障率高，没有电不能上水，浪费电能等缺点，节省了用户购买仪表及后期更换、维修的费用，独创双内胆结构，主舱预热，副舱高温，即使在冬天也能获得理想的温度；阴雨天或光照不足时，只需加热副水箱中的水即可，并且速度更快，大大提高了电辅助加热的效率，省电高达80％，太阳能热电两用热水器根据太阳能真空采热原理，在反复回流自动传导的运动过程中，用热流发电，实现自主发电，自给自足，一器两用，节能环保，无环境污染节约能源，是国家所倡导的新型节能产品。

附图说明

图1为本实用新型系统流程示意图；

图2为本实用新型温差发电片F30345结构示意图；

图3为本实用新型DS18B20温度传感器流程示意图；

图4为本实用新型测温电路结构示意图；

图5为本实用新型使用结构示意图；

图6为本实用新型保温水箱内部结构示意图；

图7为本实用新型键盘电路示意图；

图8为本实用新型温差发电并网系统流程示意图。

图中：1、MSP430单片机，2、DS18B20温度传感器，3、温差发电片F30345，4、逆变并网，5、辅助热源，6、保温水箱，7、集热器，8、电磁阀，9、显示屏，10、上位机，11、滤波电路，12、稳压电路，13、整流电路14，、p型热电材料，15、n型热电材料，16、单点测温电路，17、多点测温电路，18、压力传感器，19、太阳能热水器，20、暖气片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，包括MSP430单片机1、DS18B20温度传感器2、温差发电片F303453、逆变并网4、辅助热源5、保温水箱6、集热器7、电磁阀8、显示屏9、上位机10、滤波电路11、稳压电路12、整流电路13、p型热电材料14、n型热电材料15、单点测温电路16、多点测温电路17、压力传感器18、太阳能热水器19和暖气片20，辅助热源5、集热器7和电磁阀8均与MSP430单片机1之间电性连接，MSP430单片机1与DS18B20温度传感器2之间电性连接，MSP430单片机1与温差发电片F303453之间电性连接，温差发电片F303453与逆变并网4之间为电性连接，滤波电路11、稳压电路12和整流电路13均与温差发电片F303453之间为电性连接，显示屏9和上位机10均与MSP430单片机1之间为电性连接，显示屏9为液晶显示屏，液晶显示屏LCD具有轻便防震、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积及显示信息量大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点，调用方便简单，上位机10上设有独立式按键，且每个按键必须占用一根I/O口线，大多采用查询式结构，保温水箱6内设置有压力传感器18，DS18B20温度传感器2外部供电有单点测温电路16和多点测温电路17，温差发电片F303453由p型热电材料14、n型热电材料15串联构成，太阳能热水器19与保温水箱6之间通过管道相连通，太阳能热水器19与保温水箱6之间设置有水位控制阀，压力传感器18把水位信息转换成电信号，再通过模数转换芯片AD0804，把模拟量转换成数字量，通过MSP430单片机1控制，使水位信息精确的显示在液晶显示屏上，通过水位控制阀控制水位，暖气片20与保温水箱6之间通过管道相连通，暖气片20采用旋转窗设计，可自由旋转实现两面设计的巧妙结合，在冬季太阳能热水器热水通向室内面透明暖气片，另一面通朝向室外，外面温度低通过水介质实现低温，并可实现温差，在夏季通过旋转里面供凉水，另一面透明暖气片供太阳能热水器热水，便可实现温差，而且还能实现室内供凉。

工作原理：在使用该基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器时，首先需对整个基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器有一个结构上的了解，太阳能热水器19的热水通过透明旋转暖气片20旋转窗与半导体温差发电模块有机结合即可得到太阳能驱动半导体温差发电设备，采用旋转窗作为暖气片装置，可自由旋转实现两面设计的巧妙结合，在冬季太阳能热水器19热水通向室内面透明暖气片，另一面通朝向室外，外面温度低通过水介质实现低温，并可实现温差，在夏季通过旋转里面供凉水，另一面透明暖气片20供太阳能热水器19热水，便可实现温差，而且还能实现室内供凉。

进一步，温差发电片F303453利用塞贝克效应将热能直接转换为电能将p型热电材料14和n型热电材料15结合的半导体元件组成的器件(热电材料)的一侧维持在低温，另一侧维持在高温，这样器件高温侧就会向低温侧传导热能并产生热流。

进一步，DS18B20温度传感器2是智能温度传感器，它的输入/输出采用数字量，以单总线技术，接收主机发送的命令，根据DS18B20温度传感器2内部的协议进行相应的处理，将转换的温度以串口发送给主机，主机按照通信协议用一个IO口模拟DS18B20温度传感器2的时序，发送命令(初始化命令、ROM命令、功能命令)给DS18B20温度传感器2，并读取温度值，在内部进行相应的数值处理，用图形液晶模块显示各点的温度。

进一步，压力传感器18把水位信息转换成电信号，再通过模数转换芯片AD0804，把模拟量转换成数字量，通过MSP430单片机1控制，使水位信息精确的显示在液晶显示屏上。

进一步，暖气片20采用旋转窗设计，可自由旋转实现两面设计的巧妙结合，在冬季太阳能热水器热水通向室内面透明暖气片，另一面通朝向室外，外面温度低通过水介质实现低温，并可实现温差，在夏季通过旋转里面供凉水，另一面透明暖气片供太阳能热水器热水，便可实现温差，而且还能实现室内供凉。

进一步，独立式按键电路配置灵活，每个按键必须占用一根I/O口线，大多采用查询式结构。

进一步，洗浴采用的控制系统为低功耗的msp430：其优点是电压低，功耗低，3.3V供电，16位，运行速度快，内置硬件乘法器，乘除法运算都为单周期指令，片内集成资源丰富，有两组普通I\O口具有中断功能。

进一步，当为独立交流负载供电的时候，控制目标输出电压，应是输出电压谐波含量少并且稳定，使用电压、电流双环控制策略，逆变器输出电压为外环，经过PI调节后作为电流内环的给定，然后在对误差信号进行PI调节后生成调制波，在调制器中和三角载波比较产生功率开关的驱动信号。

进一步，当系统采用并网控制模式时，先要对系统输出电压进行锁相，是输出电压跟踪电网电压，保证其输出的电压频率，相位与电网的安全一致。当锁相成功时，进行合闸并网，并网后，系统专为电流控制模式，是电流相位跟踪电网电压相位，以恒功率因数向电网输送功率，继而完成单个用户向电网输入电能的过程。

综上所述，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，包括MSP430单片机(1)、DS18B20温度传感器(2)、温差发电片F30345(3)、逆变并网(4)、辅助热源(5)、保温水箱(6)、集热器(7)、电磁阀(8)、显示屏(9)、上位机(10)、滤波电路(11)、稳压电路(12)、整流电路(13)、p型热电材料(14)、n型热电材料(15)、单点测温电路(16)、多点测温电路(17)、压力传感器(18)、太阳能热水器(19)和暖气片(20)，其特征在于：所述辅助热源(5)、集热器(7)和电磁阀(8)均与MSP430单片机(1)之间电性连接，所述MSP430单片机(1)与DS18B20温度传感器(2)之间电性连接，所述MSP430单片机(1)与温差发电片F30345(3)之间电性连接，所述温差发电片F30345(3)与逆变并网(4)之间为电性连接，所述滤波电路(11)、稳压电路(12)和整流电路(13)均与温差发电片F30345(3)之间为电性连接，所述显示屏(9)和上位机(10)均与MSP430单片机(1)之间为电性连接，所述保温水箱(6)内设置有压力传感器(18)，所述DS18B20温度传感器(2)外部供电有单点测温电路(16)和多点测温电路(17)，所述温差发电片F30345(3)由p型热电材料(14)、n型热电材料(15)串联构成，所述太阳能热水器(19)与保温水箱(6)之间通过管道相连通，所述暖气片(20)与保温水箱(6)之间通过管道相连通。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，其特征在于：所述上位机(10)上设有独立式按键，且每个按键必须占用一根I/O口线。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，其特征在于：所述显示屏(9)为液晶显示屏。

4.根据权利要求1所述的基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，其特征在于：所述暖气片(20)采用旋转窗设计。

5.根据权利要求1所述的基于太阳能供暖发电于一体的新型热水器，其特征在于：所述太阳能热水器(19)与保温水箱(6)之间设置有水位控制阀。