李康 文強 胡曉花

（ 德州學院， 山東 德州 253023 ）

新型環(huán)保便捷式采暖裝置的設(shè)計與開發(fā)

李康 文強 胡曉花

（ 德州學院， 山東 德州 253023 ）

隨著北方地區(qū)溫度的逐漸降低，冬季取暖成為每個家庭的必然需求，然而目前國內(nèi)家庭的主要采暖方式對傳統(tǒng)能源消耗量大，這與傳統(tǒng)能源的日益短缺形成矛盾。在此形勢下，新型環(huán)保便捷式采暖裝置應運而生，該裝置主要由單片機中樞控制系統(tǒng)、太陽能集熱供暖模塊、儲熱模塊、發(fā)電模塊和電加熱模塊五部分組成。整個裝置在單片機中樞控制系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)下，裝置各部分之間協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)對家庭供暖方式、暖風溫度與濕度、溫差發(fā)電與太陽能電池板發(fā)電以及對家用溫水的實時智能調(diào)控，旨在減少對不可再生能源的消耗與利用，實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的新理念，提供給人們更加健康舒適的生活方式。

單片機；太陽能供暖；儲熱；實施智能調(diào)控；節(jié)能環(huán)保；

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

新型環(huán)保便捷式采暖裝置由型號為STC89C52的單片機作為核心控制系統(tǒng)，太陽能集熱供暖模塊、儲熱模塊、發(fā)電模塊和電加熱模塊共同組成了本裝置的執(zhí)行系統(tǒng)。單片機控制系統(tǒng)負責平衡調(diào)節(jié)、控制并維持整個系統(tǒng)各部分之間穩(wěn)定的工作狀態(tài)，并通過遠程控制可以調(diào)控裝置的啟動和停止，使裝置實現(xiàn)對太陽能更為高效合理的利用。

1.1 控制中心部分

控制中心部分。該部分的主要功能為平衡調(diào)節(jié)、控制并維持整個系統(tǒng)各部分之間穩(wěn)定的工作狀態(tài)，并可以通過遠程控制調(diào)整系統(tǒng)的啟停，更高效合理的利用太陽能，實現(xiàn)溫度、濕度的智能調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)工作的高效性與供暖的舒適性。核心控制模塊采用經(jīng)典STC89C52單片機作為核心控制芯片，采用溫度傳感器DS18B20，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。可使系統(tǒng)運行更加便捷，實用性強?？刂颇K調(diào)節(jié)整個系統(tǒng)，構(gòu)成了該裝置的基本骨架。

1.2 太陽能集熱供暖模塊

太陽能集熱供暖模塊。由太陽能空氣集熱器收集熱量，通過氣泵等裝置將加熱后的高溫氣體通入具有良好隔熱效果的氣體混合箱中，將自然空氣通入，自動將冷熱空氣混合調(diào)整到人們所設(shè)定的溫度，送入到室內(nèi)供暖。太陽能集熱器的質(zhì)量直接決定了系統(tǒng)的整體性能，本系統(tǒng)選用全玻璃真空管集熱器，它具有太陽透射比高、耐熱沖擊性能好等優(yōu)點，可在大部分地區(qū)全年使用。

1.3 太陽能儲熱部分

太陽能空氣集熱器在白天獲得的熱量高，在滿足居室供暖的條件下，通過溫度傳感檢測室內(nèi)溫度達到設(shè)定溫度時，輸送熱氣管道便會將熱氣通入保溫水箱中進行儲熱。將晴好天氣收集的熱量儲存起來，一方面滿足夜晚或陰雨天供暖需求，采用熱水循環(huán)，散熱片散熱，并用鼓風機將散發(fā)的熱量吹到室內(nèi)，來提高室內(nèi)溫度；另一方面可供給日常生活所用溫水，例如淋浴、溫水做飯等。此外，箱體內(nèi)部還安裝有液位檢測傳感器，避免了輸送冷水過量或者箱內(nèi)水量不足的問題。箱體采用搪瓷內(nèi)膽承壓保溫水箱，使用壽命可長達20年以上。

1.4 太陽能發(fā)電部分

太陽能發(fā)電部分，包括“溫差發(fā)電”和太陽能電池板發(fā)電。利用“溫差電”原理，高效的利用從太陽能空氣集熱器出來的高溫氣體，與自循環(huán)的冷水相結(jié)合來實現(xiàn)溫差發(fā)電。

1.5 電加熱部分

電加熱部分。太陽能空氣集熱器不能為居室提供充足的熱量時，該系統(tǒng)自動啟用電加熱部分，用儲存的電能為居室提供適量的熱空氣，通過控制中心調(diào)節(jié)氣泵轉(zhuǎn)速，以及溫濕檢測，全天為居室提供具有適宜溫度和濕度的清新空氣。

2 應用前景及推廣價值

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對健康舒適生活的要求也在不斷提高，大多數(shù)普通家庭采用集體或個體燃煤采暖，或者采用空調(diào)供暖，大量消耗傳統(tǒng)能源，由此帶來的能源與環(huán)境壓力巨大。而該新型環(huán)保便捷式采暖裝置，采用模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，購置及應用成本低，并且能實現(xiàn)單片機智能控制，使裝置更加智能化和人性化，太陽能的利用使裝置實現(xiàn)節(jié)能減排，綠色環(huán)保的功能，產(chǎn)品適用于廣大的農(nóng)村地區(qū)，實用性強，具有廣闊的市場應用前景。

［1］王昆.機械設(shè)計課程設(shè)計.高等教育出版社，1995

［2］孫恒，陳作模.機械原理.高等教育出版社，2006

李康（1995.04-），男，大學本科，研究方向：機械工程控制，機械設(shè)計及理論，機械電子。

F426.92

A

1003-5168（2015）11-016-01