基于STC的太陽能集熱控制系統的設計

黃黎斌， 彭 瑾

(1.上海電子信息職業技術學院，上海 201411；2.安徽水利水電職業技術學院，安徽 合肥 231603)

太陽能熱水器在倡導建設綠色和諧地球的今天，是集節能環保實用等優點于一身的電器。但是普通的太陽能熱水器基本放置在樓房的屋頂,從樓頂到出水龍頭這一段距離較長,管道中存了大量水,北方的冬季空氣比較寒冷,管道中的水溫普遍較低。當人們用熱水時,通常要將管道中的水排掉,出水龍頭距離樓房頂部距離越遠,需要排掉的冷水就越多,因而不可避免會造成浪費水資源。針對這一問題,我們設計出了為集中供熱水的太陽能工程及別墅型太陽能熱水器專門開發研究的智能型控制系統。該系統具有參數可以人工調節、到達合適溫度自動聲光報警、水充分利用等特點。安全可靠、成本低廉、節水效果顯著，具有很高的推廣價值。

1 系統組成

本系統主要由單片機控制模塊、溫度測量模塊、電磁閥控制模塊、按鍵模塊、儲水箱、抽水泵等組成。細化成下面幾個方面的設計：

(1)超大LED集成顯示。能顯示集熱器溫度、保溫溫度、管道溫度、保溫水位、恒溫水箱溫度、恒溫水箱水位、低溫溫度、北京時間及工作狀態。

(2)水位控制和定時控制設計。當水箱水位降至進水位時，控制器會自動上水，加水至設定的上限水位自動停水。水位上下限可任意設定；同時，也可以設定三次定時上水功能，時間可在00：00～24：00之間任意設定。

(3)溫控加熱和定時加熱設計。用戶可根據自己所需要的功能，來設定電加熱溫度上下限。

(4)自動控制熱交換泵。熱交換循環泵為溫差循環控制，溫差循環時，啟動循環泵。當兩邊溫度接近時(至設定的溫差下限)，關閉循環泵。

(5)自動控制增壓泵。當水壓不夠無法上水需要裝增壓泵時，電腦可以自動控制增壓泵工作(增壓泵和電磁閥同步)。

(6)自動控制管道循環泵。有3種工作方式，用戶可以根據實際需要設置其中1種：時控循環、溫控循環和溫差循環。

(7)恒溫出水控制。當水箱溫度≥恒溫出水啟動溫度時，自動啟動恒溫出水泵到恒溫水箱里，水箱溫度≤恒溫出水停止溫度，(溫控出水啟動溫度-溫控出水停止溫差)，自動停止出水泵。

(8)自動/手動切換設計。用戶可根據實際需要，在許可的狀態下，隨時通過手動工作，進行加水、加溫、熱交換、管道循環的啟動或關閉。

(9)溫控上水。當溫控上水顯示時，溫控上水功能開啟。當集熱器溫度再高于水箱溫度時系統自動轉入溫差循環模式。

(10)防凍保護設計。防凍探頭裝在集熱器的進水口，當防凍探頭溫度低于5℃開始熱循環，到8℃停止熱循環。把保溫水箱的熱水循環到集熱器以保證集熱器及熱循環管道凍壞。在北方最好伴熱帶和防凍功能同時開啟，確保萬無一失保護。

(11)系統復位。用戶對參數進行修改后，如果出現功能不正常，可以按住“復位/保存”鍵3s后待HF顯示全亮時放開，即恢復出廠設置，以后主機按基本功能運行。

2 技術參數

技術參數如下：主機消耗功率:<5W (不含電加熱、水泵、電磁閥)；工作電壓：AC220V/380V ±10% 50Hz；電磁閥參數:AC220；測溫精度：±2℃；

測溫范圍：0～99℃；水位分檔：5檔；控制電加熱功率：(根據客戶要求來訂)；熱交換泵功率一般：≤ 1500W； 管道循環泵功率一般：≤1500W；漏電動作電流≤30mA/0.1s。

3 工程安裝簡圖與控制柜接線圖

雙水箱中間有恒溫出水泵的安裝圖如圖1所示，單水箱控制安裝圖如圖2所示，雙水箱中間沒有循環泵安裝圖如圖3所示，工程柜接線圖如圖4所示。

圖1 雙水箱中間有恒溫出水泵的安裝圖

圖2 單水箱控制安裝圖

圖3 雙水箱中間沒有循環泵安裝圖

圖4 工程柜接線圖

4 使用效果

在海拔高度不超過2000m，控制器室內工作溫度-10℃～50℃，空氣相對濕度大于90%，無腐蝕氣體的條件下，該系統能滿足1棟樓3層共24戶夏季所有熱水供應，冬季陽光弱時，配合少量用電量也可滿足用戶熱水需求。在滿足用戶要求的前提下，真正達到節能環保的目的。

5 結束語

該系統設計合理、工作穩定、性能可靠、操作簡單，可以滿足需求的同時，有效節約能源，減少浪費。