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        便攜式太陽能供電供暖裝置的設計

        2022-05-30 10:48:04馬曉慧尤德山祁永來郭佳楠
        電子產(chǎn)品世界 2022年5期
        關(guān)鍵詞:便攜式

        馬曉慧 尤德山 祁永來 郭佳楠

        關(guān)鍵詞:便攜式;太陽能裝置;供電供暖

        隨著“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略,我國太陽能供熱采暖技術(shù)已在開發(fā)試點、系統(tǒng)規(guī)模、技術(shù)方法進行了實踐與探索。西藏、北京等地的太陽能供熱采暖示范工程以村鎮(zhèn)分布式太陽能供熱為特色,取得了一定的節(jié)能效益,但存在冬、夏季采暖集熱不平衡、供暖系統(tǒng)保證率低[3]、恒溫控制難度高的問題,為改善該情況,提高太陽能供暖技術(shù)的穩(wěn)定性能,常需要搭配輔助能源互補供熱系統(tǒng),便攜式太陽能供暖及供電系統(tǒng)的開發(fā)是基于實際生活開發(fā),以改善可遷移式小型住所供暖及供電條件為目標,開發(fā)搭建出一套包含集熱、蓄熱、傳熱和補償熱量的太陽能供暖及供電便攜式裝置,滿足可拆裝性強、便攜遷移、供熱效果良好等應用要求。

        1 總體設計

        太陽能供暖系統(tǒng)是由集熱器、蓄熱器、傳熱設備、輔助加熱裝置和控制系統(tǒng)組成,水以其良好熱傳導和經(jīng)濟性配為傳熱媒介,考慮到本課題對便攜式的核心要求,各環(huán)節(jié)設計過程中要充分滿足良好的可拆裝性和高效的熱轉(zhuǎn)換性。

        總體設計如圖1 所示。

        2 技術(shù)路線

        基于上述理論,本節(jié)將圍繞集熱器面積、蓄熱器水箱體積及輔助加熱功率進行測算,從而驗證本項目的實際可行性。

        根據(jù)《太陽能供熱采暖應用技術(shù)手冊》[4] 的規(guī)定,直接式太陽能集熱器面積公式如1 所示,具體參數(shù)見表1。

        (2)蓄熱器水箱的計算

        選擇水作為儲熱的介質(zhì),主要利用其顯熱值儲熱。水箱的儲熱量為非供暖季太陽能集熱器集得的有效能,儲熱量計算公式[4] 如2 所示。

        3 硬件設計

        本設計硬件部分包括太陽能光伏板、太陽能集熱器、旋轉(zhuǎn)平臺、電加熱器、水箱、控制閥、蓄電池、伸縮桿、傳熱板等,控制系統(tǒng)的硬件部分主要采用AT89C51 單片機、PCF8591 模塊、W172DIP-37 模塊和LCD12864A 顯示模塊等。

        外觀設計圖如圖2 所示。

        4 軟件仿真

        本設計軟件部分主要包括溫度的檢測、加熱器的啟停、蓄電池的實時電壓電流測量、LED 顯示等。具體控制流程如圖3 所示。

        通過在Proteus 軟件上進行仿真設計,選擇能夠?qū)崿F(xiàn)當檢測水溫為35 ℃時,啟動加熱電磁閥,且采集實時電壓并在LCD12864A 顯示屏上顯示,如圖4 所示。

        5 結(jié)論

        本設計以改善可遷移式小型住所供暖及供電條件為目標,通過容量計算、硬件設計與軟件仿真,驗證了便攜式太陽能供暖及供電系統(tǒng)的可行性,該系統(tǒng)滿足可拆裝性強、便攜遷移、供熱效果良好等應用要求,為臨時性住所的節(jié)能減排和能源轉(zhuǎn)換,提供理論依據(jù)。

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