新型环保便捷式采暖装置的设计与开发

李康 文强 胡晓花

（ 德州学院， 山东 德州 253023 ）

新型环保便捷式采暖装置的设计与开发

李康 文强 胡晓花

（ 德州学院， 山东 德州 253023 ）

随着北方地区温度的逐渐降低，冬季取暖成为每个家庭的必然需求，然而目前国内家庭的主要采暖方式对传统能源消耗量大，这与传统能源的日益短缺形成矛盾。在此形势下，新型环保便捷式采暖装置应运而生，该装置主要由单片机中枢控制系统、太阳能集热供暖模块、储热模块、发电模块和电加热模块五部分组成。整个装置在单片机中枢控制系统的平衡调节下，装置各部分之间协调工作，实现对家庭供暖方式、暖风温度与湿度、温差发电与太阳能电池板发电以及对家用温水的实时智能调控，旨在减少对不可再生能源的消耗与利用，实现节能减排、绿色环保的新理念，提供给人们更加健康舒适的生活方式。

单片机；太阳能供暖；储热；实施智能调控；节能环保；

1 系统总体方案设计

新型环保便捷式采暖装置由型号为STC89C52的单片机作为核心控制系统，太阳能集热供暖模块、储热模块、发电模块和电加热模块共同组成了本装置的执行系统。单片机控制系统负责平衡调节、控制并维持整个系统各部分之间稳定的工作状态，并通过远程控制可以调控装置的启动和停止，使装置实现对太阳能更为高效合理的利用。

1.1 控制中心部分

控制中心部分。该部分的主要功能为平衡调节、控制并维持整个系统各部分之间稳定的工作状态，并可以通过远程控制调整系统的启停，更高效合理的利用太阳能，实现温度、湿度的智能调节，保证系统工作的高效性与供暖的舒适性。核心控制模块采用经典STC89C52单片机作为核心控制芯片，采用温度传感器DS18B20，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可使系统运行更加便捷，实用性强。控制模块调节整个系统，构成了该装置的基本骨架。

1.2 太阳能集热供暖模块

太阳能集热供暖模块。由太阳能空气集热器收集热量，通过气泵等装置将加热后的高温气体通入具有良好隔热效果的气体混合箱中，将自然空气通入，自动将冷热空气混合调整到人们所设定的温度，送入到室内供暖。太阳能集热器的质量直接决定了系统的整体性能，本系统选用全玻璃真空管集热器，它具有太阳透射比高、耐热冲击性能好等优点，可在大部分地区全年使用。

1.3 太阳能储热部分

太阳能空气集热器在白天获得的热量高，在满足居室供暖的条件下，通过温度传感检测室内温度达到设定温度时，输送热气管道便会将热气通入保温水箱中进行储热。将晴好天气收集的热量储存起来，一方面满足夜晚或阴雨天供暖需求，采用热水循环，散热片散热，并用鼓风机将散发的热量吹到室内，来提高室内温度；另一方面可供给日常生活所用温水，例如淋浴、温水做饭等。此外，箱体内部还安装有液位检测传感器，避免了输送冷水过量或者箱内水量不足的问题。箱体采用搪瓷内胆承压保温水箱，使用寿命可长达20年以上。

1.4 太阳能发电部分

太阳能发电部分，包括“温差发电”和太阳能电池板发电。利用“温差电”原理，高效的利用从太阳能空气集热器出来的高温气体，与自循环的冷水相结合来实现温差发电。

1.5 电加热部分

电加热部分。太阳能空气集热器不能为居室提供充足的热量时，该系统自动启用电加热部分，用储存的电能为居室提供适量的热空气，通过控制中心调节气泵转速，以及温湿检测，全天为居室提供具有适宜温度和湿度的清新空气。

2 应用前景及推广价值

随着经济的发展，人们对健康舒适生活的要求也在不断提高，大多数普通家庭采用集体或个体燃煤采暖，或者采用空调供暖，大量消耗传统能源，由此带来的能源与环境压力巨大。而该新型环保便捷式采暖装置，采用模块化设计，结构简单，操作方便，购置及应用成本低，并且能实现单片机智能控制，使装置更加智能化和人性化，太阳能的利用使装置实现节能减排，绿色环保的功能，产品适用于广大的农村地区，实用性强，具有广阔的市场应用前景。

［1］王昆.机械设计课程设计.高等教育出版社，1995

［2］孙恒，陈作模.机械原理.高等教育出版社，2006

李康（1995.04-），男，大学本科，研究方向：机械工程控制，机械设计及理论，机械电子。

F426.92

A

1003-5168（2015）11-016-01